DE102020205055A1

DE102020205055A1 - Projection device for directing a light beam for data glasses with at least one spectacle lens and method for operating a projection device for data glasses with at least one spectacle lens

Info

Publication number: DE102020205055A1
Application number: DE102020205055.4A
Authority: DE
Inventors: Simone Hoeckh; Tobias Graf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2021-10-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung (105) zum Lenken eines Lichtstrahls (130) für eine Datenbrille (100) mit zumindest einem Brillenglas (110). Die Projektionsvorrichtung (105) weist dabei zumindest eine Lichtquelle (125) zum Ausgeben des Lichtstrahls (130), zumindest ein Reflexionselement (135) zum Reflektieren des von der Lichtquelle (125) ausgegebenen Lichtstrahls (130) in Richtung des Brillenglases (110) und zumindest ein an oder in dem Brillenglas (110) angeordnetes oder anordenbares Umlenkelement (140) zum Ausgeben des reflektierten Lichtstrahls an einer dem Reflexionselement (135) abgewandten Seite des Brillenglases (110) auf.The invention relates to a projection device (105) for directing a light beam (130) for data glasses (100) with at least one spectacle lens (110). The projection device (105) has at least one light source (125) for emitting the light beam (130), at least one reflection element (135) for reflecting the light beam (130) emitted by the light source (125) in the direction of the spectacle lens (110) and at least a deflection element (140) arranged on or in the spectacle lens (110) for emitting the reflected light beam on a side of the spectacle lens (110) facing away from the reflection element (135).

Description

Stand der TechnikState of the art

Der hier vorgestellte Ansatz geht von einer Projektionsvorrichtung zum Lenken eines Lichtstrahls für eine Datenbrille mit zumindest einem Brillenglas, einem Verfahren und einem Steuergerät zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille mit zumindest einem Brillenglas sowie einer Datenbrille mit zumindest einem Brillenglas nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The approach presented here is based on a projection device for directing a light beam for data glasses with at least one spectacle lens, a method and a control unit for operating a projection device for data glasses with at least one spectacle lens and data glasses with at least one spectacle lens according to the generic type of the independent claims. The present invention also relates to a computer program.

Head-Mounted Displays, insbesondere Datenbrillen, sind ein derzeit sehr lebendiges Forschungsgebiet. Eine Ausführungsform davon sind Retina-Scanner Displays (RSDs). Dabei wird ein Lichtstrahl so schnell über die Netzhaut bewegt, dass das visuelle System ein Bild wahrnehmen kann. Dafür kann beispielsweise ein Laserstrahl über zumindest einen 2D- oder zwei 1 D-Spiegel geführt werden. Wenn der oder die Spiegel oszillieren und der Laserstrahl in Abhängigkeit eines Auslenkwinkels moduliert wird, lässt sich damit ein Bild auf die Netzhaut schreiben. Man spricht dabei auch von einem Flying-Spot-System. Für eine vollfarbige Darstellung können beispielsweise Laserdioden der Farben rot, grün und blau eingesetzt werden und deren Licht zu einem Strahl überlagert werden, bevor er auf den Spiegel trifft. Für eine Mixed-Reality-(M R) oder Augmented-Reality-(AR)-Darstellung ist üblicherweise ein so genanntes Eyetracking-System erforderlich. Viele solcher Systeme arbeiten mit einer aktiven Infrarotbeleuchtung. 3D-Informationen können beispielsweise mit Time-of-Flight (TOF), LiDAR oder Structured Light-Systemen ermittelt werden. Auch diese Systeme arbeiten üblicherweise im Infraroten. TOF- und LiDAR-Systeme ermitteln die Entfernung über die Messung von Laufzeiten oder Phasenversätzen. Dabei wird gern in Sende- und Empfangspfad unterschieden. Holografisch-optische Elemente (HOEs) können Licht wellenlängen- und winkelselektiv beugen. Das bedeutet, dass sie Licht des Wellenlängenbereiches, für den sie aufgenommen wurden, in einen vorgesehenen Winkelbereich umlenken können, während sie für Licht anderer Wellenlängen nicht wirksam sind. Mit ihrer Hilfe können optische Funktionen realisiert werden. Dabei unterliegen HOEs, bezogen auf eine Substratoberfläche, nicht dem klassischen Reflexionsgesetz, „Einfallswinkel = Ausfallswinkel“, oder dem Snelliusschen Gesetz. Daraus ergeben sich viele Designfreiheiten. Es gibt sowohl Reflexionsals auch Transmissionshologramme. Umlenkstrukturen für verschiedene Wellenlängen lassen sich kombinieren.Head-mounted displays, especially data glasses, are currently a very lively research area. One embodiment of these are retina scanner displays (RSDs). A beam of light is moved across the retina so quickly that the visual system can perceive an image. For this purpose, for example, a laser beam can be guided over at least one 2D or two 1D mirrors. If the mirror or mirrors oscillate and the laser beam is modulated as a function of a deflection angle, an image can be written on the retina. This is also referred to as a flying spot system. For a full-color display, for example, laser diodes of the colors red, green and blue can be used and their light can be superimposed to form a beam before it hits the mirror. A so-called eye tracking system is usually required for mixed reality (M R) or augmented reality (AR) display. Many such systems work with active infrared lighting. 3D information can be determined, for example, with time-of-flight (TOF), LiDAR or structured light systems. These systems also usually work in the infrared. TOF and LiDAR systems determine the distance by measuring transit times or phase shifts. A distinction is often made between the send and receive paths. Holographic optical elements (HOEs) can diffract light in a wavelength- and angle-selective manner. This means that they can deflect light of the wavelength range for which they were recorded into a specified angular range, while they are not effective for light of other wavelengths. With their help, optical functions can be implemented. HOEs, based on a substrate surface, are not subject to the classic law of reflection, "angle of incidence = angle of reflection", or Snell's law. This results in a lot of design freedom. There are both reflection and transmission holograms. Deflection structures for different wavelengths can be combined.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Projektionsvorrichtung zum Lenken eines Lichtstrahls für eine Datenbrille mit zumindest einem Brillenglas, ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille mit zumindest einem Brillenglas, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm und eine Datenbrille mit zumindest einem Brillenglas 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 directing a light beam for data glasses with at least one spectacle lens, a method for operating a projection device for data glasses with at least one spectacle lens, furthermore a control device that uses this method, and finally a corresponding one Computer program and data glasses with at least one spectacle lens according to the main claims. The measures listed in the dependent claims make advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim possible.

Es wird daher ein Ansatz vorgestellt, um eine weitere Funktionalität einer Datenbrille zu ermöglichen und zeitgleich Kosten zu sparen, da bereits vorhandene Bauteile dafür verwendet werden können.An approach is therefore presented to enable further functionality of data glasses and at the same time to save costs, since existing components can be used for this.

Es wird eine Projektionsvorrichtung zum Lenken eines Lichtstrahls für eine Datenbrille mit zumindest einem Brillenglas vorgestellt. Die Projektionsvorrichtung weist dabei zumindest eine Lichtquelle zum Ausgeben des Lichtstrahls, zumindest ein Reflexionselement zum Reflektieren des von der Lichtquelle ausgegebenen Lichtstrahls in Richtung des Brillenglases und zumindest ein an oder in dem Brillenglas angeordnetes oder anordenbares Umlenkelement zum Ausgeben des reflektierten Lichtstrahls an einer dem Reflexionselement abgewandten Seite des Brillenglases auf.A projection device for directing a light beam for data glasses with at least one spectacle lens is presented. The projection device has at least one light source for emitting the light beam, at least one reflection element for reflecting the light beam emitted by the light source in the direction of the spectacle lens and at least one deflection element arranged on or in the spectacle lens for emitting the reflected light beam on a side facing away from the reflection element the lens on.

Das Brillenglas der Datenbrille kann beispielsweise aus einem Kunststoff realisiert sein. Die Projektionsvorrichtung kann beispielsweise an dem Brillenglas oder nahe dem Brillenglas an der Datenbrille angeordnet oder anordenbar sein, beispielsweise in das Brillenglas eingebettet oder auf dem Brillenglas aufgeklebt. Die Lichtquelle kann beispielsweise als eine Laserdiode realisiert sein, die ausgebildet ist, um einen Laserstrahl auszugeben. Das Reflexionselement kann beispielsweise als ein Spiegelelement ausgeformt sein. Das Umlenkelement kann beispielsweise eine optische Funktion aufweisen, sodass vorteilhafterweise der Lichtstrahl abhängig von einer Wellenlänge entsprechend um- oder abgelenkt wird, beispielsweise analog zur Wirkungsweise eines Prismas.The spectacle lens of the data glasses can be made of plastic, for example. The projection device can for example be arranged or can be arranged on the spectacle lens or close to the spectacle lens on the data glasses, for example embedded in the spectacle lens or glued onto the spectacle lens. The light source can be implemented, for example, as a laser diode which is designed to output a laser beam. The reflection element can be shaped, for example, as a mirror element. The deflecting element can, for example, have an optical function, so that advantageously the light beam is correspondingly deflected or deflected depending on a wavelength, for example analogous to the mode of operation of a prism.

Durch die Ausgabe des Lichtstrahls kann nun ferner auch aktiv ein Objekt vor einem Benutzer der Datenbrille durch die Projektionsvorrichtung aktiv beleuchtet werden, insbesondere unter Verwendung eines Infrarot-Lichtstrahls. Auf diese Weise lassen sich weitere Funktionen mit der Datenbrille realisieren, als lediglich oder Einspiegelung von Daten zur Anzeige für den Benutzer der Datenbrille. Für die Realisierung des hier vorgestellten Ansatzes können jedoch die meist bereits in einer Datenbrille vorhandenen Komponenten bzw. geringfügig abgewandelte Komponenten verwendet werden können, sodass kein großer Aufwand für eine Neukonstruktion der Datenbrille erforderlich ist und somit die Verwendung des hier vorgestellten Ansatzes kostengünstig realisierbar ist.As a result of the output of the light beam, an object in front of a user of the data glasses can now also be actively illuminated by the projection device, in particular using an infrared light beam. In this way, further functions can be implemented with the data glasses than merely or mirroring data for display for the user of the data glasses. For the Realization of the approach presented here, however, the components that are usually already present in data glasses or slightly modified components can be used, so that no great effort is required for a new design of the data glasses and thus the use of the approach presented here can be implemented cost-effectively.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Lichtquelle ausgebildet sein, um einen gepulsten und / oder amplitudenmodulierten Infrarot-Lichtstrahl und zusätzlich oder alternativ mindestens einen gepulsten bzw. modulierbaren (im einfachsten Fall an / aus) und alternativ oder ergänzend einen Dauerstrich Lichtstrahl im sichtbaren Spektrum und zusätzlich oder alternativ einen Dauerstrich-Infrarotlichtstrahl auszugeben. Der Lichtstrahl bzw. die Lichtstrahlen im sichtbaren Spektrum können beispielsweise rotes, grünes und blaues Licht umfassen, die beispielsweise mit veränderlichen Gewichtungen überlagert werden können um in den unterschiedlichen Projektionsrichtungen veränderliche Farbeindrücke zu erzeugen. Vorteilhafterweise können durch den Infrarot-Lichtstrahl beispielsweise zeitliche und/oder räumliche Variationen des Beleuchtungsmusters ermöglicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtquelle ausgebildet sein, um einen Lichtstrahl mit einer strukturierten Beleuchtungsverteilung auszugeben.According to one embodiment, the light source can be designed to generate a pulsed and / or amplitude-modulated infrared light beam and additionally or alternatively at least one pulsed or modulatable (in the simplest case on / off) and alternatively or additionally a continuous wave light beam in the visible spectrum and additionally or alternatively output a continuous wave infrared light beam. The light beam or the light beams in the visible spectrum can include, for example, red, green and blue light, which, for example, can be superimposed with variable weightings in order to generate variable color impressions in the different projection directions. Advantageously, for example, temporal and / or spatial variations of the lighting pattern can be made possible by the infrared light beam. Alternatively or additionally, the light source can be designed to output a light beam with a structured lighting distribution.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Lichtquelle ausgebildet sein, um den Lichtstrahl gepulst oder zumindest teilweise moduliert auszugeben. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, eine Beleuchtung des Objekts mit strukturiertem Licht vornehmen zu können, sodass durch die strukturierte Beleuchtung weitere Informationen wie beispielsweise eine Tiefenmessung oder Abstandsmessung des Objektes von der Datenbrille sehr einfach vorgenommen werden können.

• Das Umlenkelement kann gemäß einer Ausführungsform zumindest als ein Hologrammelement ausgeformt sein oder zumindest ein Hologrammelement aufweisen. Beispielsweise kann das Hologrammelement als ein Transmissionshologramm (THOE) ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Umlenkelement ausgebildet sein, um einem Lichtstrahl ein Strukturmuster einzuprägen. Ein solches Strukturmuster kann beispielsweise ein zweidimensionaler Bereich sein, in dem durch das Umlenkelement Bereiche unterschiedlicher Helligkeit eingeprägt werden, sodass bei einem Auftreffen dieses strukturierten Lichts auf einem Objekt eine räumliche Ausdehnung oder räumliche Abstände durch die Kenntnis des ausgegebenen strukturierten Licht sehr effizient ermittelt werden kann. Das Umlenkelement kann dabei beispielsweise als eine Schicht ausgeformt sein, die beispielsweise auf dem Brillenglas angeordnet ist. Alternativ kann das Hologrammelement in das Brillenglas eingearbeitet sein. Vorteilhafterweise kann das Umlenkelement dadurch mit sehr einfachen Mitteln den Lichtstrahl in eine Blickrichtung eines Nutzers abgeben. Denkbar ist jedoch auch, dass das Umlenkelement mehrere Hologrammelemente oder einen Stapel von mehreren übereinanderliegenden Hologrammelementen aufweist, beispielsweise in der Form einer Anordnung als Stapel von Hologrammelementen der Form RHOE für visuelles Licht, RHOE für IR-Licht, THOE für IR-Licht. In einer weiteren Ausführungsform können die HOE auch zumindest teilweise schaltbar ausgeführt sein (z. B. durch Kombination eines holografischen Materials mit Flüssigkristallen).

According to one embodiment, the light source can be designed to output the light beam in a pulsed or at least partially modulated manner. Such an embodiment of the approach presented here offers the advantage of being able to illuminate the object with structured light, so that further information such as a depth measurement or distance measurement of the object from the data glasses can be carried out very easily through the structured illumination.

• According to one embodiment, the deflecting element can be shaped at least as a hologram element or have at least one hologram element. For example, the hologram element can be designed as a transmission hologram (THOE). Alternatively or additionally, the deflecting element can be designed to impress a structural pattern on a light beam. Such a structure pattern can be, for example, a two-dimensional area in which areas of different brightness are impressed by the deflecting element, so that when this structured light strikes an object, a spatial extent or spatial distances can be determined very efficiently by knowing the structured light output. The deflecting element can be formed, for example, as a layer which is arranged, for example, on the spectacle lens. Alternatively, the hologram element can be incorporated into the spectacle lens. The deflecting element can thereby advantageously emit the light beam in a direction of view of a user with very simple means. However, it is also conceivable that the deflecting element has several hologram elements or a stack of several superimposed hologram elements, for example in the form of an arrangement as a stack of hologram elements of the form RHOE for visual light, RHOE for IR light, THOE for IR light. In a further embodiment, the HOE can also be designed to be at least partially switchable (for example by combining a holographic material with liquid crystals).

Ferner kann die Projektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zumindest ein an oder in dem Brillenglas angeordnetes oder anordenbares zweites Umlenkelement zum Ausgeben zumindest eines Teils des reflektierten Lichtstrahls an einer dem Reflexionselement zugewandten Seite des Brillenglases aufweisen, insbesondere wenn zumindest ein Teil des reflektierten Lichtstrahls optisch sichtbares Licht repräsentiert. Das zweite Umlenkelement kann beispielsweise als Reflexionshologrammschicht realisiert sein. Der zumindest eine Teil des reflektierten Lichtstrahls kann beispielsweise dazu eine andere Wellenlänge aufweisen als ein transmittierter Teil des Lichtstrahls. Auf diese Weise kann eine Umlenkung eines Teils des reflektierten Lichtstrahls erfolgen, sodass ein sehr universell einsetzbares Brillenglas geschaffen werden kann.Furthermore, according to one embodiment, the projection device can have at least one second deflecting element arranged on or in the spectacle lens for outputting at least part of the reflected light beam on a side of the spectacle lens facing the reflection element, in particular if at least part of the reflected light beam represents optically visible light. The second deflecting element can be implemented as a reflection hologram layer, for example. For this purpose, the at least part of the reflected light beam can, for example, have a different wavelength than a transmitted part of the light beam. In this way, part of the reflected light beam can be deflected, so that a spectacle lens that can be used very universally can be created.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Reflexionselement zumindest als ein Mikrospiegel ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann dadurch der Lichtstrahl mit technisch sehr einfachen und ausgereiften Mitteln abgelenkt und an einer Komponente reflektiert werden, sodass er in Blickrichtung des Nutzers abgegeben wird.According to one embodiment, the reflection element can be shaped at least as a micromirror. In this way, the light beam can advantageously be deflected with technically very simple and sophisticated means and reflected on a component so that it is emitted in the direction of view of the user.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Projektionsvorrichtung eine weitere Lichtquelle zum Ausgeben eines Lichtstrahls, ein weiteres Reflexionselement zum Reflektieren des von der weiteren Lichtquelle ausgegebenen Lichtstrahls in Richtung eines weiteren Brillenglases der Datenbrille und zumindest ein weiteres Umlenkelement zum Transmittieren des von dem weiteren Reflexionselement reflektierten Lichtstrahls durch das weitere Brillenglas aufweisen. Die weitere Lichtquelle, das weitere Reflexionselement und das zumindest eine weitere Umlenkelement können analog oder vorteilhafterweise spiegelverkehrt zu der Lichtquelle, dem Reflexionselement und dem Umlenkelement an dem weiteren Brillenglas angeordnet sein, um vorteilhafterweise die Datenbrille zu auszuformen.According to one embodiment, the projection device can have a further light source for outputting a light beam, a further reflection element for reflecting the light beam output by the further light source in the direction of a further spectacle lens of the data glasses and at least one further deflection element for transmitting the light beam reflected by the further reflection element through the further Have spectacle lens. The further light source, the further reflection element and the at least one further deflection element can be arranged on the further spectacle lens in an analogous or advantageously mirror-inverted manner to the light source, the reflection element and the deflection element in order to advantageously shape the data glasses.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung in einer der zuvor genannten Varianten für eine Datenbrille mit zumindest einem Brillenglas vorgestellt. Das Verfahren umfasst dabei einen Schritt des Ausgebens eines Lichtstrahls in Richtung zumindest eines Reflexionselements zum Reflektieren des Lichtstrahls in Richtung des Brillenglases und einen Schritt des Reflektierens des von der Lichtquelle ausgegebenen Lichtstrahls in Richtung des Brillenglases. Das Verfahren kann beispielsweise in einer Projektionsvorrichtung in einer der zuvor genannten Varianten durchgeführt werden. Im Schritt des Reflektierens wird vorteilhafterweise das Reflexionselement angesteuert und/oder in seiner Position verändert, sodass eine Ausrichtung oder Ausgabe des reflektierten Lichtstrahls eingestellt wird. Vorteilhafterweise kann dadurch auch der Lichtstrahl durch das Brillenglas transmittiert werden.Furthermore, a method for operating a projection device in one of the aforementioned variants for data glasses with at least one spectacle lens is presented. The method comprises a step of emitting a light beam in the direction of at least one reflection element for reflecting the light beam in the direction of the spectacle lens and a step of reflecting the light beam emitted by the light source in the direction of the spectacle lens. The method can for example be carried out in a projection device in one of the variants mentioned above. In the reflecting step, the reflection element is advantageously activated and / or its position changed, so that an alignment or output of the reflected light beam is set. The light beam can thereby advantageously also be transmitted through the spectacle lens.

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 zugrunde liegende 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. The object on which the invention is based can also be achieved quickly and efficiently by means of this embodiment variant of the invention in the form of a control device.

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 EEPROM 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 storage 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 storage unit can be a flash memory, an EEPROM 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 be part of a so-called system ASIC, for example, 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-based 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.

Weiterhin wird eine Datenbrille mit zumindest einem Brillenglas vorgestellt, die eine Projektionsvorrichtung in einer der zuvor genannten Varianten und ein Steuergerät, wie es zuvor genannt wurde, aufweist.Furthermore, data glasses with at least one spectacle lens are presented, which have a projection device in one of the variants mentioned above and a control device as mentioned above.

Vorteilhafterweise kann die Datenbrille zusätzlich zumindest eine Erfassungseinheit, wie beispielsweise eine Kamera, aufweisen, die beispielsweise das Umfeld der Datenbrille erfasst.Advantageously, the data glasses can additionally have at least one detection unit, such as a camera, which for example detects the surroundings of the data glasses.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Reflexionselement in einem Bügel der Datenbrille angeordnet sein. Beispielsweise kann der Lichtstrahl dadurch seitlich auf das Umlenkelement fallen. Vorteilhafterweise kann dadurch vermieden werden, dass der Nutzer beispielsweise durch den Lichtstrahl geblendet wird.According to one embodiment, the reflection element can be arranged in a temple of the data glasses. For example, the light beam can thereby fall laterally onto the deflecting element. Advantageously, this can prevent the user from being dazzled, for example, by the light beam.

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

1 eine schematische Darstellung einer Datenbrille mit einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung einer Datenbrille mit einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
4 ein Blockschaltbild eines Steuergeräts für eine Projektionsvorrichtung 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 data glasses with a projection device according to an embodiment;
2 a schematic representation of data glasses with a projection device according to an embodiment;
3 a flowchart of a method for operating a projection device according to an embodiment; and
4th a block diagram of a control device for a projection device according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung 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 invention, identical 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 einer Datenbrille 100 mit einer Projektionsvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Datenbrille 100 weist dabei neben der Projektionsvorrichtung 105 zumindest ein Brillenglas 110 und ein Steuergerät 115 auf, das ausgebildet ist, um ein Verfahren zum Betreiben der Projektionsvorrichtung 105 anzusteuern, wie es in einer der nachfolgenden Figuren beschrieben wird. Optional weist die Datenbrille 100 dabei zumindest einen Erfassungssensor 120, wie beispielsweise Kameras auf, um eine Umgebung der Datenbrille 100 zu erfassen. Die Projektionsvorrichtung 105 weist zumindest eine Lichtquelle 125 zum Ausgeben eines Lichtstrahls 130, zumindest ein Reflexionselement 135 zum Reflektieren des von der Lichtquelle 125 ausgegebenen Lichtstrahls 130 in Richtung des Brillenglases 110 sowie zumindest ein an oder in dem Brillenglas 110 angeordnetes oder anordenbares Umlenkelement 140 zum Ausgeben des reflektierten Lichtstrahls 130 an einer dem Reflexionselement 135 abgewandten Seite des Brillenglases 110 auf. Dadurch wird beispielsweise der Lichtstrahl 130 in Richtung eines zu beleuchtenden Umfelds der Datenbrille 100 ausgegeben. Der reflektierte Lichtstrahl kann zur Beleuchtung eines in der 1 nicht näher dargestellten Objekts verwendet werden, beispielsweise um unter Verwendung einer strukturierten Beleuchtung einen Abstand der Datenbrille 100 zu diesem Objekt mit hier nicht weiter beschriebenen Verfahren zu ermittlen. 1 shows a schematic representation of data glasses 100 with a projection device 105 according to an embodiment. The data glasses 100 has in addition to the projection device 105 at least one lens 110 and a control unit 115 on, which is designed to provide a method for operating the projection device 105 to be controlled as described in one of the following figures. Optionally, the data glasses 100 at least one detection sensor 120 , such as cameras on to an environment of the smart glasses 100 capture. The projection device 105 has at least one light source 125 for outputting a light beam 130 , at least one reflective element 135 to reflect the from the light source 125 output light beam 130 towards the lens 110 as well as at least one on or in the spectacle lens 110 arranged or arrangeable deflecting element 140 for outputting the reflected light beam 130 on one of the reflective elements 135 remote side of the lens 110 on. Thereby, for example, the light beam 130 in the direction of the surroundings of the data glasses to be illuminated 100 issued. The reflected light beam can be used to illuminate one in the 1 Object not shown in detail can be used, for example to use structured lighting to measure a distance between the data glasses 100 to determine this object with the method not further described here.

Die Lichtquelle 125 ist ausgebildet, um den Lichtstrahl 130 beispielsweise als Infrarot-Lichtstrahl, als optisch sichtbaren Lichtstrahl, der rotes, grünes und blaues Licht aufweist (RGB), und/oder als einen Dauerstrich-Lichtstrahl auszugeben. Dabei ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Lichtquelle 125 ausgebildet, um den Lichtstrahl 130 gepulst oder zumindest teilweise moduliert auszugeben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Reflexionselement 135 als zumindest ein Mikrospiegel ausgeformt, der beispielsweise an einem Bügel 145 der Datenbrille 100 angeordnet ist. Dadurch fällt beispielsweise der reflektierte Lichtstrahl 130 seitlich auf das Umlenkelement 140, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Hologrammelement, insbesondere als Transmissionshologramm, ausgeformt ist. Auch kann das Hologrammelement ausgebildet sein, um einem Lichtstrahl ein Strukturmuster einzuprägen, sodass beispielsweise dieser Lichtstrahl dann in einem zweidimensionalen Bereich an unterschiedlichen Positionen unterschiedliche Helligkeiten (beispielsweise in der Form von Streifen oder Punkten) aufweist. Hierdurch können sehr effizient räumliche Abstände mit einem Sensor erfasst werden, der ein Beleuchtungsmuster durch das strukturierte Licht auf einem Objekt auswertet. Das Umlenkelement 140 ist optional beispielsweise als eine auf dem Brillenglas 110 angeordnete Schicht oder alternativ in das Brillenglas 110 eingearbeitet. The light source 125 is designed to guide the light beam 130 for example as an infrared light beam, as an optically visible light beam that has red, green and blue light (RGB), and / or as a continuous wave light beam. According to this exemplary embodiment, this is the light source 125 trained to the beam of light 130 output pulsed or at least partially modulated. According to this embodiment, the reflective element 135 Shaped as at least one micromirror, for example on a bracket 145 the data glasses 100 is arranged. As a result, for example, the reflected light beam falls 130 laterally on the deflection element 140 which, according to this exemplary embodiment, is shaped as a hologram element, in particular as a transmission hologram. The hologram element can also be designed to impress a structure pattern on a light beam so that, for example, this light beam then has different brightnesses (for example in the form of stripes or dots) in a two-dimensional area at different positions. As a result, spatial distances can be detected very efficiently with a sensor that evaluates an illumination pattern using the structured light on an object. The deflection element 140 is optional, for example, as one on the lens 110 arranged layer or alternatively in the spectacle lens 110 incorporated.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Projektionsvorrichtung 105 eine weitere Lichtquelle 150 zum Ausgeben eines Lichtstrahls 155, ein weiteres Reflexionselement 160 zum Reflektieren des von der weiteren Lichtquelle 150 ausgegebenen Lichtstrahls 155 in Richtung eines weiteren Brillenglases 165 der Datenbrille 100, zumindest ein weiteres Umlenkelement 170 zum Transmittieren des von dem weiteren Reflexionselement 160 reflektierten Lichtstrahls durch das weitere Brillenglas165 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsvorrichtung 105 dadurch spiegelsymmetrisch an der Datenbrille 100 angeordnet.According to one embodiment, the projection device 105 another light source 150 for outputting a light beam 155 , another reflective element 160 to reflect the from the further light source 150 output light beam 155 in the direction of another lens 165 the data glasses 100 , at least one further deflection element 170 for transmitting the from the further reflection element 160 reflected light beam through the further spectacle lens165. According to this embodiment is the projection device 105 thus mirror-symmetrically on the data glasses 100 arranged.

In anderen Worten wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein LiDAR-Sendepfad für eine Ermittlung von Tiefeninformationen für Augmented-Reality (AR)-Darstellungen in Retina-Scanner-Displays (RSD) vorgestellt. An HMDs (Head-Mounted Displays) für die AR-Darstellung, insbesondere Datenbrillen 100, wird der Anspruch gestellt, eine kontaktanaloge Darstellung zu liefern. Ziel ist, dass die angezeigten Bildinhalte mit der realen Umgebung geometrisch übereinstimmen, beziehungsweise auf definierte Art in Verbindung stehen. Wird beispielsweise ein realer Gegenstand von der Anzeige markiert, dann wird der Bildinhalt, etwa eine den realen Gegenstand umrandende Figur, passend zur Position des realen Gegenstandes in einem Sichtfeld, das auch als Field of View (FoV) bezeichnet wird, angezeigt. Idealerweise wird diese Augmentierung nicht nur senkrecht zur Blickrichtung, im Normalfall vertikal und horizontal korrekt sein, das bedeutet x- und y-Position, sondern auch die wahrgenommene Tiefe soll übereinstimmen, sozusagen die z-Richtung.In other words, according to this exemplary embodiment, a LiDAR transmission path for determining depth information for augmented reality (AR) displays in retina scanner displays (RSD) is presented. On HMDs (Head-Mounted Displays) for AR display, especially data glasses 100 , the claim is made to provide a contact-analog representation. The aim is that the displayed image content corresponds geometrically to the real environment or is related in a defined way. If, for example, a real object is marked by the display, then the image content, for example a figure surrounding the real object, is displayed in a way that matches the position of the real object in a field of view (FoV). Ideally, this augmentation will not only be perpendicular to the viewing direction, normally vertically and horizontally correct, that means x- and y-position, but also the perceived depth should match, so to speak the z-direction.

Um eine solche Anzeige zu realisieren, wird die reale Umgebung, insbesondere die entsprechende Tiefeninformation berücksichtigt. Dafür wird beispielsweise eine Kamera mit entsprechender Software eingesetzt. Beleuchtet wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einer infraroten Lichtquelle 125. Dabei kommen beispielsweise Structured Light- als auch TOF (Time of Flight)- oder LiDAR (Light Detection and Ranging)-Ansätze zum Einsatz. Gleichzeitig soll eine Datenbrille aber möglichst wie eine normale Brille aussehen und sich auch so anfühlen. Große, schwere, voluminöse Designs sind unerwünscht. Vor diesem Hintergrund ist es vorteilhaft, die bereits vorhandenen Komponenten zu nutzen, um die Umwelt zu erfassen. Gegenstand des vorliegenden Ansatzes ist eine Idee für die Ausgestaltung des Sendepfades für das IR-Licht, das in weiten Teilen den bereits bestehenden optischen Pfad nutzt und damit Vorteile hinsichtlich Gewicht, Bauraum und Kosten mit sich bringt.In order to implement such a display, the real environment, in particular the corresponding depth information, is taken into account. A camera with appropriate software is used for this, for example. According to this exemplary embodiment, an infrared light source is used for lighting 125 . For example, structured light as well as TOF (Time of Flight) or LiDAR (Light Detection and Ranging) approaches are used. At the same time, data glasses should look and feel like normal glasses as much as possible. Large, heavy, bulky designs are undesirable. Against this background, it is advantageous to use the components that are already available to record the environment. The subject of the present approach is an idea for the design of the transmission path for the IR light, which largely uses the existing optical path and thus brings advantages in terms of weight, installation space and costs.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird IR-Licht, das hier als Lichtstrahl 130 bezeichnet wird, über einen RGB-Lichtpfad bis zum Umlenkelement 140 am oder im Brillenglas 110 zu führen und dann direkt über dieses Brillenglas 110 nach vorne, also in Blickrichtung des Nutzers, auszukoppeln. Vorteile ergeben sich zum einen in einer zusätzlichen Funktionalität, zum anderen aber dadurch, dass in weiten Teilen bereits vorhandene Komponenten genutzt werden. Des Weiteren kann in Verbindung mit dem ohnehin erforderlichen Eyetracking-System speziell nur der Bereich beleuchtet werden, in den auch geschaut wird. Damit wird benötigtes Licht und damit Akkulaufzeit gespart. In dieser Hinsicht vorteilhaft ist auch, dass je nach Ausführungsform unter Umständen die Lichtquelle 125, die Licht für das Eyetracking liefert, auch für den LiDAR- oder TOF-Sendepfad nutzt.According to this embodiment, IR light is used here as a light beam 130 is referred to, via an RGB light path to the deflection element 140 on or in the lens 110 and then directly over this lens 110 to the front, i.e. in the viewing direction of the user. Advantages result on the one hand from additional functionality, on the other hand from the fact that already existing components are used to a large extent. Furthermore, in conjunction with the eye-tracking system, which is required anyway, only the area that is being looked into can be illuminated. This saves required light and thus battery life. In this regard, it is also advantageous that, depending on the embodiment, the light source may under certain circumstances 125 that provides light for eye tracking, also uses it for the LiDAR or TOF transmission path.

Für eine vollfarbige Darstellung werden üblicherweise Lichtquellen 125, die rotes, grünes und blaues Licht abgeben, eingesetzt. Das Licht wird überlagert, anschließend dem Flying-Spot-Prinzip entsprechend über das Reflexionselement 135, das bedeutet über den oder die Mikrospiegel, gelenkt und über das am oder im Brillenglas 110 befindliche Umlenkelement 140 gescannt. Hier wird von einem Brillenglas 110 gesprochen, dabei muss es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel, trotz der Bezeichnung Brillenglas, nicht zwangsläufig um Glas,- sondern kann es sich vorzugsweise um Kunststofflinsen handeln. Die Umlenkstruktur im Brillenglas 110 ist so gestaltet, dass das RGB-Licht ins Auge des Nutzers umgelenkt wird. Es handelt sich dabei um Reflexionshologramme (RHOE). Zusätzlich zum RGB-Licht wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel auch IR-Licht überlagert, das eine für das Eyetracking benötigte Beleuchtung bewirkt. Das IR-Licht, das hier als Lichtstrahls 130 bezeichnet ist, trifft gemäß diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich zum RGB-Licht auf dem Brillenglas 110 auf, ohne dass für die IR-Wellenlänge des Lichtstrahls 130 eine Umlenkstruktur vorhanden ist. Der Lichtstrahl 130 transmittiert das Glas großteils und wird somit in die Umgebung in Blickrichtung des Nutzers ausgekoppelt. Die Beleuchtung eines größeren FoVs erfolgt dabei optional über die Scanbewegung des Lichtstrahls 130. Optional ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel auch eine zusätzliche holographische Schicht, das bedeutet ein zweites Umlenkelement, für die IR-Wellenlänge am Brillenglas 110 vorgesehen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden das Umlenkelement 140 und das zweite Umlenkelement kombiniert. Das bedeutet, dass ein Reflektionshologramm für die Umlenkung in einen Eye-Tracking Pfad mit einem Transmissionsionshologramm für den Umgebungsdetektionspfad kombiniert wird.Light sources are usually used for a full-color display 125 that emit red, green and blue light are used. The light is superimposed, then according to the flying spot principle via the reflective element 135 , that means via the micromirror or mirrors, steered and via the on or in the lens 110 located deflection element 140 scanned. Here is from a spectacle lens 110 In other words, according to this exemplary embodiment, despite the designation spectacle lens, it does not necessarily have to be glass, but it can preferably be plastic lenses. The deflection structure in the lens 110 is designed in such a way that the RGB light is deflected into the eye of the user. These are reflection holograms (RHOE). In addition to the RGB light, according to this exemplary embodiment, IR light is also superimposed, which causes the lighting required for eye tracking. The IR light, here as a ray of light 130 is designated, hits according to this embodiment in addition to the RGB light on the spectacle lens 110 on without worrying for the IR wavelength of the light beam 130 a deflection structure is present. The ray of light 130 largely transmits the glass and is thus decoupled into the surroundings in the direction of the user's line of sight. A larger FoV is optionally illuminated by scanning the light beam 130 . According to this exemplary embodiment, there is also an additional holographic layer, that is to say a second deflecting element, for the IR wavelength on the spectacle lens 110 intended. According to one embodiment, the deflecting element 140 and the second deflecting element combined. This means that a reflection hologram for the deflection into an eye tracking path is combined with a transmission hologram for the environment detection path.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind Umlenkwinkel und Intensitätsverhältnis des in eine Vorwärtsrichtung umgelenkten Lichtstrahls 130, das bedeutet des transmittierten Lichtstrahls, und des in eine Rückwärtsrichtung umgelenkten Lichtstrahls 130, das bedeutet des reflektierten Lichtstrahls, designseitig, also bei einer Auslegung des Systems, einstellbar. Ist das Reflexionselement 135, das auch als Spiegelmodul bezeichnet wird, am Bügel 145 angeordnet, dann fällt der Lichtstrahl 130 von der Seite, also unter einem entsprechenden Winkel auf das Brillenglas 110. Dadurch liegt das vom Lichtstrahl 130 beleuchtete FoV nicht senkrecht zum Brillenglas 110, sondern ist schräg in Richtung Nase des Nutzers ausgerichtet. Ohne das auf den Lichtstrahl 130 wirkende Umlenkelement 140 ändert sich seine Ausbreitungsrichtung bei der Transmission nicht wesentlich. Ein Brillenglas 110 mit planparallelen Grenzflächen würde zu einem leichten Parallelversatz führen. Sind die Oberflächen nicht plan, weil es sich beispielsweise um ein eine Fehlsichtigkeit korrigierendes Glas handelt, kann auch eine Richtungsänderung erfolgen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das FoV aufgrund des Einfallswinkels in Richtung Nase ausgerichtet. Um in einem solchen Fall trotzdem einen Raumbereich direkt vor dem Nutzer abzudecken, wird optional ausgenutzt, dass sich bei einem beide Augen separat bedienenden System die FoVs überlagern, bzw. kreuzen. Alternativ wird die Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls 130 deutlich geändert, wenn an oder im Brillenglas 110 eine weitere, speziell auf das IR-Licht wirkende Umlenkstruktur, in diesem Fall ein Transmissionshologramm (THOE), angebracht ist, welche/welches als Umlenkelement 140 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz verwendet wird. Wird dabei mit einem pixelweisen HOE gearbeitet, so besitzt jedes dieser Pixel eine eigene Umlenkfunktion. Der Einfallswinkel ändert sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel abhängig von einem Auslenkwinkel des Reflexionselements 135 und damit abhängig von einem Auftreffpunkt auf dem Brillenglas 110. Mithilfe der Umlenkstrukturen wird jeweils ein anderer Umlenkwinkel erreicht und damit das FoV sowohl in seiner Ausrichtung als auch in seiner Größe variiert. Weiterhin beeinflusst optional eine entsprechende Änderung die Auflösung des Systems. Weiterhin optional wird weiterhin IR-Licht verschiedener Wellenlängen eingesetzt. Werden beispielsweise in einem Empfangspfad Maßnahmen getroffen, um die Wellenlängen zu trennen, so wird damit beispielsweise eine erhöhte Auflösung erreicht. Liegen die Wellenlängen so weit auseinander, dass HOEs, das bedeutet Umlenkstrukturen, realisiert werden können, die jeweils nur auf Licht einer Wellenlänge wirken, so wird optional jeder Wellenlänge ein eigenes Umlenkelement 140 zugeordnet. Das bedeutet, dass die Umlenkfunktionen sich unterscheiden. Damit wird beispielsweise Licht einer bestimmten Wellenlänge in einen bestimmten Raumbereich umgelenkt und damit wird empfangsseitig eine Zuordnung erleichtert und eine Qualität der Daten erhöht.According to one exemplary embodiment, the deflection angle and the intensity ratio of the light beam deflected in a forward direction are 130 , that is, the transmitted light beam, and the light beam deflected in a backward direction 130 , that means of the reflected light beam, adjustable on the design side, i.e. when the system is designed. Is the reflective element 135 , which is also known as a mirror module, on the bracket 145 arranged, then the light beam falls 130 from the side, i.e. at a corresponding angle onto the lens 110 . This is because of the light beam 130 Illuminated FoV not perpendicular to the lens 110 , but is oriented obliquely towards the nose of the user. Without that on the beam of light 130 acting deflection element 140 its direction of propagation does not change significantly during transmission. A lens 110 with plane-parallel interfaces would lead to a slight parallel offset. If the surfaces are not flat, for example because the lens is correcting ametropia, the direction can also be changed. According to one embodiment, the FoV is oriented in the direction of the nose due to the angle of incidence. In order to nevertheless cover a room area directly in front of the user in such a case, the fact that the FoVs overlap or cross each other in a system that operates both eyes separately is optionally used. Alternatively, the direction of propagation of the light beam 130 changed significantly when on or in the lens 110 a further deflecting structure that acts specifically on the IR light, in this case a transmission hologram (THOE), is attached, which as a deflecting element 140 is used according to the approach presented here. If a pixel-by-pixel HOE is used, each of these pixels has its own deflection function. According to this exemplary embodiment, the angle of incidence changes as a function of a deflection angle of the reflection element 135 and thus dependent on a point of impact on the lens 110 . With the help of the deflection structures, a different deflection angle is achieved in each case and thus the FoV varies both in its orientation and in its size. Furthermore, a corresponding change optionally influences the resolution of the system. Furthermore, optionally, IR light of different wavelengths is still used. If, for example, measures are taken in a receive path to the Separating wavelengths, for example, an increased resolution is achieved. If the wavelengths are so far apart that HOEs, that is to say deflecting structures, can be implemented that only act on light of one wavelength, each wavelength optionally has its own deflecting element 140 assigned. This means that the diverting functions differ. In this way, for example, light of a certain wavelength is deflected into a certain spatial area and an assignment is made easier on the receiving side and the quality of the data is increased.

Besonders vorteilhaft sind verschiedene Wellenlängen für verschiedene Entfernungen oder gewünschte Auflösungen einsetzbar. Zusätzlich wird dabei mit mehreren Wellenlängen eine Adaptionsfähigkeit an die aktuelle Situation erreicht. Wenn die Lichtverhältnisse dazu führen, dass bei Verwendung einer IR-Wellenlänge nicht ausreichend gute Daten erhalten werden, so kann beispielsweise zu einer anderen gewechselt werden. Beispielsweise wird dazu bei Sonnenschein die Wasserbande im Sonnenspektrum, bei Nacht aber die höhere Effizienz oft eingesetzter Si-Detektoren bei niedrigeren Wellenlängen genutzt. Aus Gründen der Augensicherheit des Nutzers kann es dagegen sinnvoll sein, zu einer höheren Wellenlänge zu wechseln, wenn in eine große Entfernung geschaut wird, also viel Leistung ausgesandt wird. Auch hinsichtlich zeitlicher Variationen sind verschiedene Ausführungsformen denkbar. Zum einen wird beispielsweise mit continuous-wave (cw)-Licht, das auch als Dauerstrich-Licht bezeichnet ist, gearbeitet. Eine zeitliche Variation tritt dennoch auf, weil es sich um ein Flying-Spot-System handelt. Der Abstrahlwinkel wird von der Spiegelbewegung gesteuert. Alternativ könnte der Lichtstrahl 130 gepulst oder zumindest moduliert werden.It is particularly advantageous to use different wavelengths for different distances or desired resolutions. In addition, the ability to adapt to the current situation is achieved with several wavelengths. If the lighting conditions mean that not enough good data are obtained when using one IR wavelength, it is possible, for example, to switch to another. For example, when the sun is shining, the water band in the solar spectrum is used for this purpose, but at night the higher efficiency of Si detectors often used at lower wavelengths is used. For reasons of eye safety for the user, on the other hand, it can make sense to switch to a higher wavelength when looking at a great distance, i.e. when a lot of power is being transmitted. Various embodiments are also conceivable with regard to temporal variations. On the one hand, continuous wave (cw) light, which is also referred to as continuous wave light, is used, for example. A temporal variation still occurs because it is a flying spot system. The beam angle is controlled by the movement of the mirror. Alternatively, the light beam could 130 be pulsed or at least modulated.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden besonders vorteilhaft Tiefeninformationen mithilfe eines Structured-Light-Ansatzes ermittelt. Dazu wird über die Spiegelbewegung im zeitlichen Mittel ein Muster projiziert. An dieser Stelle besteht ein großer Vorteil des Systems darin, dass das Muster annähernd beliebig wählbar und vor allem änderbar ist. Auch hier besteht eine große Freiheit zur Anpassung an die jeweilige Situation. Wiederum kommen in einem solchen Fall verschiedene Wellenlängen und alternativ oder ergänzend Umlenkstrukturen zum Einsatz.According to one exemplary embodiment, depth information is particularly advantageously determined with the aid of a structured light approach. For this purpose, a pattern is projected over the mirror movement on average over time. At this point, a major advantage of the system is that the pattern can be selected and, above all, changed in almost any way. Here, too, there is a great deal of freedom to adapt to the respective situation. Again, in such a case, different wavelengths and alternatively or additionally deflecting structures are used.

Gemäß einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird ein zu projizierendes Muster durch eine entsprechende HOE-Struktur realisiert. Wird beispielsweise mit mehreren IR-Wellenlängen gearbeitet, dann kommen auch optional mehrere diesen zugeordneten HOEs zum Einsatz. Dabei führt jedes HOE zu einem anderen Muster.According to a particularly advantageous embodiment, a pattern to be projected is implemented by a corresponding HOE structure. If, for example, several IR wavelengths are used, several HOEs assigned to them are optionally used. Each HOE leads to a different pattern.

Auch wenn der Empfangspfad nicht Teil des hier vorgestellten Ansatzes ist, sei an dieser Stelle erwähnt, dass für das Ermitteln von 3D-Daten mittels Structured Light eine gewisse Basisdistanz erforderlich ist. Da diese Distanz auf die Breite einer Datenbrille 100 begrenzt ist, werden nur Tiefeninformationen hinsichtlich der näheren Umgebung aufgelöst. Auch ist eine Reichweite eines solchen Systems dadurch begrenzt, dass aus Gründen der Augensicherheit nicht beliebig viel Lichtleistung ausgesandt wird. Die Reichweite eines LiDAR-Systems, also die maximale Entfernung, hinsichtlich der es zuverlässig Tiefeninformationen liefern kann, steigt im Allgemeinen unter anderem mit der Leistung. Allerdings ist die nähere Umgebung ohnehin der Bereich, in dem eine präzise Kontaktanalogie am wertvollsten ist. Die beschriebenen Ausführungsformen sind gemäß einem Ausführungsbeispiel auch in Kombination nutzbar.Even if the receive path is not part of the approach presented here, it should be mentioned at this point that a certain basic distance is required to determine 3D data using structured light. Since this distance is the width of data glasses 100 is limited, only depth information relating to the immediate vicinity is resolved. A range of such a system is also limited by the fact that, for reasons of eye safety, not an unlimited amount of light output is emitted. The range of a LiDAR system, i.e. the maximum distance with which it can reliably provide depth information, generally increases with performance, among other things. However, the closer environment is anyway the area in which a precise contact analogy is most valuable. The described embodiments can also be used in combination according to one embodiment.

Kurzum wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Strahlengang des Lichtstrahls 130 beschrieben, der von einer auf den Lichtstrahl 130 und/oder den weiteren Lichtstrahl 155, insbesondere als IR-Lichtstrahl, wirkenden holografischen Schicht, dem Umlenkelement 140 und/oder weiteren Umlenkelement 170, die hier als Transmissionshologramm ausgeformt sind, in seiner Ausbreitungsrichtung beeinflusst wird.In short, according to this exemplary embodiment, there is a beam path of the light beam 130 described by one on the light beam 130 and / or the further light beam 155 , in particular as an IR light beam, acting holographic layer, the deflecting element 140 and / or further deflection element 170 , which are shaped here as a transmission hologram, is influenced in its direction of propagation.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Datenbrille 100 mit einer Projektionsvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Datenbrille 100 und somit die hier dargestellte Projektionsvorrichtung 105 kann der in 1 beschriebenen Datenbrille 100 und Projektionsvorrichtung 105 entsprechen oder ähneln. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Projektionsvorrichtung 105 zumindest ein an oder in dem Brillenglas 110 angeordnetes zweites Umlenkelement 200 zum Ausgeben zumindest eines Teils 205 des reflektierten Lichtstrahls 130 an einer dem Reflexionselement 135 zugewandten Seite des Brillenglases 110 auf. Der Teil 205 des Lichtstrahls wird beispielsweise besonders dann reflektiert oder umgelenkt, wenn zumindest ein Teil des reflektierten Lichtstrahls 130 optisch sichtbares Licht und/oder InfrarotLicht repräsentiert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist dies beispielsweise auf eine unterschiedliche Wellenlänge des Lichtstrahls 130 zurückführbar. 2 shows a schematic representation of data glasses 100 with a projection device 105 according to an embodiment. The data glasses shown here 100 and thus the projection device shown here 105 can the in 1 described data glasses 100 and projection device 105 match or resemble. According to this exemplary embodiment, the projection device 105 at least one on or in the lens 110 arranged second deflecting element 200 for outputting at least a part 205 of the reflected light beam 130 on one of the reflective elements 135 facing side of the lens 110 on. The part 205 of the light beam is reflected or deflected, for example, particularly when at least part of the reflected light beam 130 represents optically visible light and / or infrared light. According to this exemplary embodiment, this is, for example, due to a different wavelength of the light beam 130 traceable.

In anderen Worten ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Strahlengang des Lichtstrahls 130 dargestellt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das Licht von dem auf den Lichtstrahl 130, insbesondere IR-Lichtstrahl, wirkenden Umlenkelement und/oder zweiten Umlenkelement 200 in seiner Ausbreitungsrichtung beeinflusst. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann es sich dabei alternativ um eine Kombination aus einem Reflexions- und einem Transmissionshologramm handeln. Dadurch wird der Lichtstrahl 130 aufgeteilt, sodass der in Richtung des Auges des Nutzers laufende Teil 205 des Lichtstrahls 130 eine Beleuchtung für beispielsweise ein Eyetracking-System ermöglicht. Ein weiterer Teil 210 des Lichtstrahls 130 breitet sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Blickrichtung des Nutzers aus, sodass eine Ermittlung von Tiefeninformationen ermöglicht wird, um beispielsweise eine 3D kontaktanaloge Darstellung des AR-Systems zu ermöglichen.In other words, according to this exemplary embodiment, there is a beam path of the light beam 130 shown. According to this embodiment, the light from the is on the light beam 130 , in particular IR light beam, acting deflecting element and / or second deflecting element 200 influenced in its direction of propagation. According to an exemplary embodiment, this can alternatively be a combination of a reflection and a transmission hologram. This will make the light beam 130 divided so that the part running in the direction of the user's eye 205 of the light beam 130 enables lighting for an eye tracking system, for example. Another part 210 of the light beam 130 According to this exemplary embodiment, it spreads in the user's line of sight, so that depth information can be determined in order to enable, for example, a 3D contact-analog representation of the AR system.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Durch das Verfahren 300 kann beispielsweise eine Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille hergestellt werden, wie sie in einer der zuvor beschriebenen 1 bis 2 beschrieben wurden. Das Verfahren 300 umfasst dabei einen Schritt 305 des Ausgebens und einen Schritt 310 des Reflektierens. Im Schritt 305 des Ausgebens wird ein Lichtstrahl in Richtung zumindest eines Reflexionselements zum Reflektieren des Lichtstrahls in Richtung des Brillenglases ausgegeben. Im Schritt 310 des Reflektierens wird der von der Lichtquelle ausgegebene Lichtstrahl in Richtung des Brillenglases reflektiert. 3 shows a flow chart of a method 300 for operating a projection device according to an embodiment. Through the procedure 300 For example, a projection device for data glasses can be produced as described in one of the above 1 until 2 have been described. The procedure 300 comprises one step 305 of spending and a step 310 of reflecting. In step 305 During output, a light beam is output in the direction of at least one reflection element for reflecting the light beam in the direction of the spectacle lens. In step 310 During the reflection, the light beam emitted by the light source is reflected in the direction of the spectacle lens.

4 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuergeräts 115 für eine Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Steuergerät 115 ist beispielsweise ausgebildet, um ein Verfahren anzusteuern oder durchzuführen, wie es in 3 beschrieben wurde. Dazu weist das Steuergerät 115 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Ausgabeeinheit 400 zum Ausgeben eines Ausgabesignals 405 an die Lichtquelle sowie eine Reflexionseinheit 410 zum Bereitstellen eines Einstellsignals 415 an das Reflexionselement. 4th shows a block diagram of a control device 115 for a projection device according to an embodiment. The control unit 115 is designed, for example, to control or carry out a method, as described in 3 has been described. To do this, the control unit 115 according to this embodiment, an output unit 400 for outputting an output signal 405 to the light source and a reflection unit 410 for providing a setting signal 415 to the reflective element.

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

Projection device (105) for directing a light beam (130) for data glasses (100) with at least one spectacle lens (110), the projection device (105) having the following features: - At least one light source (125) for outputting the light beam (130); - At least one reflection element (135) for reflecting the light beam (130) emitted by the light source (125) in the direction of the spectacle lens (110); and - At least one deflection element (140) arranged on or in the spectacle lens (110) for outputting the reflected light beam on a side of the spectacle lens (110) facing away from the reflection element (135).

Projection device (105) according to Claim 1 wherein the light source (125) is designed to output an infrared light beam and / or an optically visible light beam and / or a continuous wave light beam.

Projection device (105) according to one of the preceding claims, wherein the light source (125) is designed to output the light beam (130) in a pulsed or at least partially modulated manner.

Projection device (105) according to one of the preceding claims, wherein the deflecting element (140) has at least one hologram element, in particular wherein the deflecting element (140) has several hologram elements or a stack of several superposed hologram elements and / or wherein the deflecting element (140) is formed, to impress a structural pattern on a light beam.

Projection device (105) according to one of the preceding claims, with at least one second deflecting element (200) arranged on or in the spectacle lens (110) for outputting at least a part (205) of the reflected light beam (130) on one of the reflection element (135) facing side of the spectacle lens (110

Projection device (105) according to one of the preceding claims, wherein the reflection element (135) is formed at least as a micromirror or has at least one micromirror.

Projection device (105) according to one of the preceding claims, with a further light source (150) for outputting a light beam (155), a further reflection element (160) for reflecting the light beam (155) output by the further light source (150) in the direction of another Spectacle lenses (165) of the data glasses (100), at least one further deflection element (170) for transmitting the light beam (155) reflected by the further reflection element (160) through the further spectacle lens (165).

Method (300) for operating a projection device (105) according to one of the preceding claims for data glasses (100) with at least one spectacle lens (110, 165), the method (300) comprising the following steps: - outputting (305) a light beam (130, 155) in the direction of at least one reflection element (135, 160) for reflecting the light beam (130, 155) in the direction of the spectacle lens (110, 165); and - reflecting (310) the light beam (130, 155) emitted by at least one light source (125, 150) in the direction of the spectacle lens (110, 165).

Control unit (115) which is set up to carry out the steps (305, 310) of the method (300) according to Claim 8 to be executed and / or controlled in corresponding units (400, 410).

Computer program which is set up to carry out the steps of the method (300) according to Claim 8 execute and / or control.

Machine-readable storage medium on which the computer program is based Claim 10 is stored.

Data glasses (100) with at least one spectacle lens (110), the data glasses (100) having the following features: a projection device (105) according to one of the Claims 1 until 7th ; and - a control device (115) according to Claim 9 .

Data glasses (100) according to Claim 12 , wherein the reflective element (135) is arranged in a temple (145) of the data glasses (100).