DE102021214545B3 - Screen unit and goggle display system for displaying a virtual image with improved efficiency - Google Patents
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Abstract
Die Offenbarung bezieht sich auf ein Brillen-Anzeige-System (1) zum Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld eines Nutzers, mit einer Bildschirmeinheit (2) zum Abstrahlen eines Lichtes (34) als computergenerierte Bildinformation, wobei die Bildschirmeinheit (2) zumindest eine erste Farblinie und eine zweite Farblinie, jeweils unterschiedlicher Farbe (14, 11), mit jeweils zumindest einer sich entlang der Farblinie erstreckenden Reihe von Farb-Bildpunkten aufweist; mit einer Abtast-Umlenkeinheit (3) zum Abtasten der Bildschirmeinheit (2) und zum Umlenken der von der abgetasteten Bildschirmeinheit (2) abgestrahlten computergenerierten Bildinformation in ein Auge des Nutzers; wobei die elektro-optische Effizienz der Farb-Bildpunkte der ersten Farblinie geringer ist als die elektro-optische Effizienz der Farb-Bildpunkte der zweiten Farblinie, und die erste Farblinie mindestens eine Reihe von Farb-Bildpunkten mehr aufweist als die zweite Farblinie um die unterschiedliche elektro-optische Effizienz auszugleichen, um ein Brillen-Anzeige-System (1) bereitzustellen, welches eine verbesserte Effizienz aufweist.The disclosure relates to a glasses display system (1) for displaying a virtual image in a user's field of vision, with a screen unit (2) for emitting a light (34) as computer-generated image information, the screen unit (2) having at least one first color line and a second color line, each of a different color (14, 11), each having at least one row of color pixels extending along the color line; with a scanning deflection unit (3) for scanning the screen unit (2) and for deflecting the computer-generated image information emitted by the scanned screen unit (2) into an eye of the user; wherein the electro-optical efficiency of the color pixels of the first color line is less than the electro-optical efficiency of the color pixels of the second color line, and the first color line has at least one row of color pixels more than the second color line around the different electro - balance optical efficiency to provide an eyeglass display system (1) having improved efficiency.
Description
Die Offenbarung bezieht sich auf ein Brillen-Anzeige-System zum Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld eines Nutzers, mit einer Bildschirmeinheit zum Abstrahlen eines Lichtes als computergenerierte Bildinformation, wobei die Bildschirmeinheit zumindest eine erste Farblinie und eine zweite Farblinie, jeweils unterschiedlicher Farbe, mit jeweils zumindest einer sich entlang der Farblinie erstreckenden Reihe von Farb-Bild-Punkten aufweist, sowie mit einer Abtast-Umlenkeinheit zum Abtasten der Bildschirmeinheit und zum Umlenken der von der abgetasteten Bildschirmeinheit abgestrahlten computergenerierten Bildinformation zu den Augen des Nutzers.The disclosure relates to a glasses display system for displaying a virtual image in a user's field of vision, with a screen unit for emitting light as computer-generated image information, the screen unit having at least a first color line and a second color line, each of a different color each having at least one row of color image points extending along the color line, and with a scanning and deflection unit for scanning the screen unit and for deflecting the computer-generated image information emitted by the scanned screen unit to the user's eyes.
Aus dem Stand der Technik bekannt sind Farb-Zeilendisplays, also Farb-Zeilen-Bildschirmeinheiten, welche auch als lineare Farb-Displays oder lineare Farb-Bildschirmeinheiten bezeichnet werden können, die ein zweidimensionales Farbbild mittels eines zeitlichen Multiplexingverfahrens und einer eindimensional scannenden Spiegeleinheit im Abbildungsstrahlengang generieren können. Dafür werden Zeilen-Bildschirmeinheit und scannende Spiegeleinheit synchronisiert gesteuert. Zur Farbdarstellung werden dazu drei Grund- oder Primärfarben eingesetzt, welche einen Farbraum aufspannen. Typischerweise eine rote, eine grüne und eine blaue Farbe.Color line displays are known from the prior art, i.e. color line screen units, which can also be referred to as linear color displays or linear color screen units, which generate a two-dimensional color image using a time-division multiplexing method and a one-dimensional scanning mirror unit in the imaging beam path can. For this, the line screen unit and the scanning mirror unit are controlled in a synchronized manner. For color representation, three basic or primary colors are used, which span a color space. Typically a red, a green, and a blue color.
Besonders vorteilhafte technische Umsetzungen nutzen hier sog. µLEDs. Diese sind vorteilhaft, weil mit ihnen besonders schnelle Schaltzeiten der Anzeigepixel, also der vom Nutzer wahrgenommenen Bildpunkte in dem zwei- oder dreidimensionalen Farbbild, erreicht werden können und die Lichtintensität vergleichsweise sehr hoch ist. Für mehrfarbige Darstellungen werden entsprechend lichtemittierende Leuchtdioden mit Abmessungen im µm-Bereich und drei unterschiedlichen zentralen Wellenlängen im Blau-, Grün- und Rot-Bereich verwendet, um mittels additiver Farbmischung eine gewünschte Farbe zu realisieren. Die zeilenscannende Bildschirm- oder Bildschirmtechnologie ist besonders nützlich für den Einsatz in Brillen-Anzeige-Systemen, sog. Head-Mounted Devices, welche auch als Virtuelle-Realität-Brille oder Erweiterte-Realität-Brille (VR-Brille oder AR-Brille) bezeichnet werden. Daraus ergeben sich spezifische Anforderungen an Gewicht, Stromverbrauch und Abwärmeentwicklung der Bildschirmeinheit. Gerade bei Anwendungen im Bereich der erweiterten Realität ist hier auch die maximal erreichbare Helligkeit entscheidend, da bei dieser Anwendung ein virtuelles Bild einer natürlichen Umgebung überlagert wird und das virtuelle Bild vor zum Teil sehr hellen Umgebungen nur von dem Nutzer gesehen werden kann, wenn das eingespiegelte virtuelle Bild heller ist als das der natürlichen Umgebung entstammende Licht. Dies ist gerade bei starkem Sonneneinfall, also beispielsweise bei einem Außeneinsatz der Erweiterte-Realität-Brille eine besonders stark einschränkende Randbedingung.Particularly advantageous technical implementations use so-called µLEDs. These are advantageous because they can be used to achieve particularly fast switching times of the display pixels, ie the image points in the two-dimensional or three-dimensional color image perceived by the user, and the light intensity is comparatively very high. For multicolored representations, light-emitting diodes with dimensions in the µm range and three different central wavelengths in the blue, green and red range are used in order to achieve a desired color by means of additive color mixing. Line-scanning screen or display technology is particularly useful for use in glasses display systems, so-called head-mounted devices, which are also referred to as virtual reality glasses or augmented reality glasses (VR glasses or AR glasses). become. This results in specific requirements in terms of weight, power consumption and waste heat development of the screen unit. Especially in applications in the field of augmented reality, the maximum achievable brightness is also crucial here, since in this application a virtual image is superimposed on a natural environment and the virtual image in front of sometimes very bright environments can only be seen by the user if the reflected image virtual image is brighter than the light from the natural environment. This is a particularly restrictive boundary condition, especially when the sun is shining brightly, for example when the augmented reality glasses are used outdoors.
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Grundsätzlich sind unterschiedliche Verfahren bekannt, wie ein RGB-Videosignal zur Ansteuerung einer Bildschirmeinheit oder eines Displays mit mehreren ein Anzeigepixel bildenden Primäremittern, also mehr als drei RGB-Emittern, genutzt werden kann. Die Primäremitter bilden dann entsprechende Subpixel oder Farb-Bildpunkte, welche ihrerseits die Anzeigepixel bilden. Beispielsweise wird in dem Buch „The Multi-Primary Advantage“ von Michael E. Miller im Kapitel „Colour in Electronic Display Systems“, erschienen bei Springer 2019, auf den Seiten 183 bis 209 ein solches Verfahren vorgestellt. Dort wird eine weitere primäre Farbe dazu benutzt, Energie zu sparen.In principle, different methods are known as to how an RGB video signal can be used to control a screen unit or a display with a plurality of primary emitters forming a display pixel, ie more than three RGB emitters. The primary emitters then form corresponding sub-pixels or color pixels, which in turn form the display pixels. For example, in the book "The Multi-Primary Advantage" by Michael E. Miller, in the chapter "Colour in Electronic Display Systems", published by Springer 2019, such a method is presented on pages 183 to 209. There another primary color is used to save energy.
Ein weiteres Problem, nämlich die Korrektur chromatischer Aberrationen, wird in der Veröffentlichung „Practical Chromatical Apparation Correction in Virtual Reality Displays Enabled by Cost-Effective Ultra Broad Band Liquid Crystal Polymalenses“ von Zhan Tao et al., erschienen in Advanced Optical Materials 8.2 (2020): 1901360, behandelt. Dort werden chromatische Aberrationen mittels diffraktiver Flüssigkristalllinsen optisch korrigiert. Zur Lösung dieses Problems sind auch weitere Ansätze bekannt, welche jedoch aufgrund ihrer technischen Randbedingungen für Brillen-Anzeige-Systeme ausgesprochen nachteilig sind, da sie eine große Anzahl optischer Elemente und damit viel Bauraum benötigen und als Folge ein hohes Gewicht aufweisen und sich insgesamt nachteilig auf die Gestaltung auswirken. Entsprechend werden chromatische Aberrationen in bekannten Brillen-Anzeige-Systemen unzureichend kompensiert, was sich gerade bei einer kontrastreichen Darstellung, beispielsweise von schwarzem Text auf weißem Grund, in sichtbaren Artefakten in Form von regenborgenfarbigen Rändern niederschlägt. Another problem, namely the correction of chromatic aberrations, is addressed in the paper "Practical Chromatic Apparatus Correction in Virtual Reality Displays Enabled by Cost-Effective Ultra Broad Band Liquid Crystal Polymalenses" by Zhan Tao et al., published in Advanced Optical Materials 8.2 (2020 ): 1901360, treated. There, chromatic aberrations are optically corrected using diffractive liquid crystal lenses. Other approaches to solving this problem are also known, which, however, are extremely disadvantageous due to their technical boundary conditions for spectacle display systems, since they require a large number of optical elements and thus a lot of space and as a result have a high weight and are disadvantageous overall affect the design. Correspondingly, chromatic aberrations are insufficiently compensated in known spectacle display systems, which is reflected in visible artefacts in the form of rainbow-colored edges, particularly in the case of a high-contrast display, for example black text on a white background.
Die
Es stellt sich somit die Aufgabe, die bekannten Probleme zu überwinden und ein Brillen-Anzeige-System bereitzustellen, welches eine verbesserte Effizienz aufweist, insbesondere mehrere im Stand der Technik scheinbar unabhängig voneinander bestehenden Probleme überwindet.The object is therefore to overcome the known problems and to provide a spectacles display system which has improved efficiency, in particular overcoming a number of problems that appear to exist independently of one another in the prior art.
Diese Aufgabe wird durch das Brillen-Anzeige-System gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.This object is solved by the glasses display system according to the independent patent claim. Advantageous embodiments result from the dependent patent claims, the description and the figures.
Ein Aspekt betrifft ein Brillen-Anzeige-System, auch VR-Brille oder AR-Brille genannt, zum Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld eines Nutzers, bevorzugt in Überlagerung mit einem realen Bild aus einer physischen Umgebung des Nutzers. Das Brillen-Anzeige-System weist eine Bildschirmeinheit zum Abstrahlen eines Lichtes als computergenerierte Bildinformation auf. Dabei weist die Bildschirmeinheit zumindest eine erste Farblinie und eine zweite Farblinie und eine zweite Farblinie mit jeweils unterschiedlicher Farbe auf, wobei jede Farblinie wiederum jeweils zumindest eine sich entlang der Farblinie, also entlang einer Haupterstreckungsrichtung der Farblinie, erstreckende Reihe von Farb-Bildpunkten der der Farblinie zugeordneten Farbe aufweist. Die Farb-Bildpunkte einer Farblinie, welche auch als Primäremittern entsprechende Sub-Pixel bezeichnet werden können, haben also bevorzugt eine einzige Farbe, nämlich die der Farblinie zugeordnete Farbe. Jede Farblinie entspricht somit einem Farbkanal und weist somit bevorzugt ausschließlich Primäremitter der einen zugeordneten Farbe auf. Die räumliche Erstreckung jeder Reihe entspricht dabei einer räumlichen Erstreckung der Bildinformation in Richtung der Reihe. Die räumliche Erstreckung der Reihe verläuft somit senkrecht zu einer Abtastrichtung der weiter unten beschriebenen Abtast-Umlenkeinheit und entspricht somit einer ersten Dimension der zweidimensional dargestellten computergenerierten Bildinformation. Die Reihen jeder Farblinie und bevorzugt auch sämtliche Reihen verlaufen parallel. Zusätzlich zu Primäremitterelementen, welche jeweilige LEDs sein oder umfassen können, kann die Bildschirmeinheit auch ein oder mehrere Linsenelemente aufweisen, welche ausgebildet sind, von das von den Primäeremitterelementen erzeugte Licht zu der erwähnten Abtast-Umlenkeinheit zu lenken, insbesondere zu bündeln.One aspect relates to a glasses display system, also called VR glasses or AR glasses, for displaying a virtual image in a user's field of view, preferably in overlay with a real image from a physical environment of the user. The spectacles display system has a screen unit for emitting a light as computer-generated image information. The screen unit has at least a first color line and a second color line and a second color line, each with a different color, with each color line in turn having at least one row of color pixels of the color line extending along the color line, i.e. along a main direction of extension of the color line associated color. The color pixels of a color line, which can also be referred to as sub-pixels corresponding to primary emitters, therefore preferably have a single color, namely the color assigned to the color line. Each color line thus corresponds to a color channel and thus preferably only has primary emitters of the one associated color. The spatial extent of each row corresponds to a spatial extent of the image information in the direction of the row. The spatial extent of the row thus runs perpendicularly to a scanning direction of the scanning deflection unit described further below and thus corresponds to a first dimension of the two-dimensionally represented computer-generated image information. The rows of each color line, and preferably all rows, are parallel. In addition to primary emitter elements, which can be or include respective LEDs, the screen unit can also have one or more lens elements which are designed to direct, in particular to focus, the light generated by the primary emitter elements to the scanning deflection unit mentioned.
Die Bildschirmeinheit kann folglich auch als lineare Bildschirmeinheit oder Zeilen-Bildschirmeinheit bezeichnet werden, da sie ausgebildet ist, zu einem Zeitpunkt nur eine eindimensionale Bildinformation anzuzeigen. Die zum Anzeigen der zweidimensionalen Bildinformation erforderliche zweite Dimension wird dann durch die bekannte zeilenscannende Technologie erschlossen.The screen unit can consequently also be referred to as a linear screen unit or line screen unit, since it is designed to display only one-dimensional image information at a time. The second dimension required to display the two-dimensional image information is then opened up using the known line-scanning technology.
Entsprechend weist das Brillen-Anzeige-System auch eine Abtast-Umlenkeinheit, eine Scanner-Umlenkeinheit oder Scannereinheit, zum Abtasten der Bildschirmeinheit und zum Umlenken der von der abgetasteten Bildschirmeinheit abgestrahlten computergenerierten Bildinformation zu den Augen des Nutzers, also in zumindest ein Auge, d. h. eines oder beide Augen des Nutzers, auf. Zu diesem Zweck kann die Abtast-Umlenkeinheit eine Vielzahl von Strahlteiler-Elementen, welche als scannende Strahlteiler-Elemente ausgeführt sind, aufweisen. Durch eine geeignet ausgeführte Steuereinheit, welche ausgebildet ist Bildschirmeinheit und Abtast-Umlenkeinheit synchronisiert zu steuern, kann so mittels eines Zeitmultiplexing-Verfahrens unter Nutzung der Zeilen-Bildschirmeinheit ein virtuelles zweidimensionales Bild generiert werden. Bei dem Zeitmultiplexing-Verfahren wird die Helligkeit der Zeilen-Bildschirmeinheit mit einem jeweiligen Scan-Winkel der Abtast-Umlenkeinheit synchronisiert werden, wie dies allgemein bekannt ist.Correspondingly, the spectacles display system also has a scanning deflection unit, a scanner deflection unit or scanner unit, for scanning the screen unit and for deflecting the computer-generated image information emitted by the scanned screen unit to the eyes of the user, i.e. into at least one eye, i. H. one or both eyes of the user. For this purpose, the scanning deflection unit can have a multiplicity of beam splitter elements, which are designed as scanning beam splitter elements. A suitably designed control unit, which is designed to control the screen unit and scanning deflection unit in a synchronized manner, can thus be used to generate a virtual two-dimensional image using a time-division multiplexing method using the line screen unit. In the time-division multiplexing method, the brightness of the line display unit will be synchronized with a respective scan angle of the scanning deflection unit, as is well known.
Dabei ist eine elektro-optische Effizienz der Farb-Bildpunkte der ersten Farblinie geringer als die elektro-optische Effizienz der Farb-Bildpunkte der zweiten Farblinie, und die erste Farblinie weist mindestens eine Reihe von Farb-Bildpunkten mehr auf als die zweite Farblinie, um die unterschiedliche elektro-optische Effizienz auszugleichen, so dass die maximal erzeugbare von einem menscheichen Nutzer wahrnehmbare und dem wellenlängenabhängigen Farbempfinden des Menschen entsprechende, Helligkeit der unterschiedlichen Farblinien aneinander angeglichen wird. Folglich kann die elektro-optische Effizienz auch als empfundene elektro-optische Effizienz bezeichnet werden, wobei das Helligkeitsempfinden des Menschen dann quantitativ durch die V-Lambda-Kurve der zum Anmeldezeitpunkt geltenden DIN 5031 beschrieben ist. Diese allgemein festgelegte Kurve wird auch als Hellempfindlichkeitskurve bezeichnet oder relativer spektraler Helligkeitsempfindlichkeitsgrad genannt und beschreibt das nicht lineare und wellenlängenabhängige Farbempfinden des Menschen. Das Ausgleichen umfasst hier auch ein nicht vollständiges Ausgleichen im Sinne eines Angleichens bzw. Verringerns von Unterschieden in der maximal erzeugbaren Helligkeit der unterschiedlichen Farblinien. Die Anzahl von Reihen, welche die erste Farblinie mehr aufweist als die zweite Farblinie, kann entsprechend die Anzahl mit dem geringsten resultierenden Helligkeitsunterschied bei der maximalen vom menschlichen Nutzer wahrgenommenen mit den beiden Farblinien jeweils erzeugbaren Helligkeit sein. Diese Helligkeit kann beispielsweise pro Anzeige-Pixel betrachtet werden.In this case, an electro-optical efficiency of the color pixels of the first color line is lower than the electro-optical efficiency of the color pixels of the second color line, and the first color line has at least one row of color pixels more than the second color line in order to to compensate for different electro-optical efficiencies, so that the maximum brightness of the different color lines that can be generated and that can be perceived by a human user and that corresponds to the wavelength-dependent color perception of humans is matched to one another. Consequently, the electro-optical efficiency can also be referred to as the perceived electro-optical efficiency, with the human perception of brightness then being described quantitatively by the V-Lambda curve of DIN 5031, which was in force at the time of filing. This generally defined curve is also referred to as the brightness sensitivity curve or is called and describes the relative spectral brightness sensitivity level the non-linear and wavelength-dependent color perception of humans. The equalization here also includes an incomplete equalization in the sense of equalizing or reducing differences in the maximum brightness of the different color lines that can be generated. The number of rows that the first color line has more than the second color line can correspondingly be the number with the smallest resulting brightness difference at the maximum brightness that can be generated with the two color lines, as perceived by the human user. This brightness can be considered per display pixel, for example.
Das hat den Vorteil, dass die für längere Wellenlängen abnehmende elektro-optische Konvertierungseffizienz von Halbleitermaterialien, die zur Herstellung von LEDs verwendet werden, kompensiert wird. Aufgrund der menschlichen Farbwahrnehmung sind mindestens drei Primärfarben notwendig, um einen Farbraum aufzuspannen. Für einen angestrebten möglichst großen Farbraum muss entsprechend auch eine rote LED mit verhältnismäßig langer Wellenlänge verwendet werden, beispielsweise mit einer Wellenlänge von 640 nm. Wird stattdessen nur eine Wellenlänge von beispielsweise 600 nm verwendet, reduziert sich der Farbraum stark, wodurch sich viele Rottöne nicht mehr darstellen lassen. Die geringere elektro-optische Effizienz wird somit vorliegend durch eine oder mehr weitere Reihen von Farb-Bildpunkten kompensiert, so dass trotz geringerer elektro-optischer Effizienz bei einem großen Farbraum die gewünschten Intensitäten erreicht werden können. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei geeigneter Ansteuerung die Bildinformationen der nacheinander von der Abtast-Umlenkeinheit abgetasteten Farb-Bildpunkte und damit LEDs im Auge des Nutzers aufsummiert werden, und somit durch das Abtasten oder Scannen die an verschiedenen Orten angeordneten Farb-Bildpunkte, die nacheinander abgetastet werden, als am gleichen Ort, als gleiches Anzeige-Pixel wahrgenommen werden. Zugleich kann so die für längere Wellenlängen im Rotbereich stark abnehmende Empfindlichkeit des menschlichen Auges kompensiert werden. Die beschriebene Ausführung bildet trotz der zumindest einen zusätzlichen Reihe von Farb-Bildpunkten die Grundlage für eine Gestaltung des Brillen-Anzeige-Systems, welches trotz der zusätzlichen Farb-Bildpunkte in der Gesamteffizienz verbessert ist, wie auch anhand der folgenden Ausführungen noch erläutert wird.This has the advantage of compensating for the electro-optical conversion efficiency of semiconductor materials used to manufacture LEDs, which decreases for longer wavelengths. Due to human color perception, at least three primary colors are necessary to create a color space. For a color space that is as large as possible, a red LED with a relatively long wavelength must be used, for example with a wavelength of 640 nm. If only a wavelength of 600 nm, for example, is used instead, the color space is greatly reduced, which means that many red tones are no longer visible show. The lower electro-optical efficiency is thus compensated for in the present case by one or more further rows of color pixels, so that the desired intensities can be achieved in a large color space despite the lower electro-optical efficiency. This is based on the knowledge that with suitable control, the image information of the color pixels scanned one after the other by the scanning deflection unit and thus LEDs are summed up in the user's eye, and thus by scanning or scanning the color pixels arranged at different locations that scanned sequentially than perceived at the same location as the same display pixel. At the same time, the sensitivity of the human eye, which decreases significantly for longer wavelengths in the red range, can be compensated for. Despite the at least one additional row of color pixels, the embodiment described forms the basis for a design of the spectacles display system, which is improved in terms of overall efficiency despite the additional color pixels, as will also be explained with reference to the following statements.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Farb-Bildpunkte Leuchtdioden sind oder umfassen, welche eine Leuchtbreite von weniger als 50 µm und/oder eine Leuchtfläche von weniger als 0,003 mm2 haben. Als Leuchtbreite kann dabei eine Breite und/oder Länge einer lichtemittierenden Fläche der Leuchtdioden, der Leuchtfläche, verstanden werden, oder, im Falle runder oder elliptischer Leuchtflächen der entsprechende maximale Durchmesser. Derartige LEDs können als µLEDs bezeichnet werden. Bevorzugt basieren die Leuchtdioden auf GaN-Technologie, weisen also Galliumnitrid als lichtemittierendes Material auf. Für auf Galliumnitrid basierende Leuchtdioden ist die geschilderte Ausführungsform besonders vorteilhaft, da bei diesem Halbleiter die Konvertierungseffizienz für längere Wellenlängen besonders stark abnimmt. Mit der geringen Größe von µLEDs und den besonders schnellen Schaltzeiten von GaN-Primäremittern lassen sich besonders raumsparend und effizient Zeilen-Bildschirmeinheiten realisieren.In an advantageous embodiment, it is provided that the color pixels are or include light-emitting diodes which have a light width of less than 50 μm and/or a light area of less than 0.003 mm 2 . The luminous width can be understood as a width and/or length of a light-emitting surface of the light-emitting diodes, the luminous surface, or, in the case of round or elliptical luminous surfaces, the corresponding maximum diameter. Such LEDs can be referred to as µLEDs. The light-emitting diodes are preferably based on GaN technology, ie they have gallium nitride as the light-emitting material. The embodiment described is particularly advantageous for light-emitting diodes based on gallium nitride, since the conversion efficiency for longer wavelengths decreases particularly sharply in this semiconductor. With the small size of µLEDs and the particularly fast switching times of GaN primary emitters, line screen units can be implemented in a particularly space-saving and efficient manner.
Besonders vorteilhaft sind hier nicht-quadratische Farb-Bildpunkte, also Farb-Bildpunkte mit nicht-quadratischen Leuchtflächen, das heißt, Leuchtflächen, welche rund oder oval sind oder rechteckig mit unterschiedlichen Seitenlängen. Damit können die Farblinien mit den jeweiligen Reihen in ein weiteres Abtasten und Überlagern der mehreren Reihen einer Farbe vorteilhaft angeordnet werden, sodass ein zweidimensionales virtuelles Bild besonders effizient erzeugt werden kann.Non-square color pixels, ie color pixels with non-square luminous areas, ie luminous areas which are round or oval or rectangular with different side lengths, are particularly advantageous here. The color lines with the respective rows can thus be advantageously arranged in a further scanning and overlaying of the multiple rows of one color, so that a two-dimensional virtual image can be generated particularly efficiently.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Farbe der ersten Farblinie im Bereich von 560 bis 650 nm liegt, insbesondere im Bereich von 570 nm bis 590 nm. Die Farbe der ersten Farblinie oder der ersten Farbe liegt somit im rot-orangen oder auch orangenen Bereich. Da im rot-orangenen Bereich die elektro-optische Effizienz besonders gering ist, ist es günstig, dort mehr Reihen von Farb-Bildpunkten vorzusehen. Die Wahl der ersten Farbe als im orangenen Bereich, also im Bereich von 570 bis 590 nm, ist besonders vorteilhaft, da sich so in Kombination mit anderen Farben besonders energieeffizient Weisstöne darstellen lassen: Bei geeigneter Wahl der zweiten Farbe, also der Farbe der zweiten Farblinie, beispielsweise im Bereich von 400 nm bis 495 nm, bevorzugt im Bereich von 440 nm bis 485 nm, also im blauen Bereich, lässt sich so eine Vielzahl von Weißtönen anzeigen, ohne dass dabei die üblichen und sowohl auf Grund der schlechten menschlichen Wahrnehmung roter Farbtöne als auch auf Grund der schlechten elektro-optischen Effizienz für die Darstellung ineffizienten LEDs im Bereich von 600 nm und mehr zusammen mit einer weiteren grünen LED aktiviert werden müssten. Es müssen somit für den Weißton nicht nur eine Farbe weniger, nämlich zwei Farben statt drei Farben, erzeugt werden, sondern überdies kann auf das Erzeugen eines roten Lichts im Bereich von 600 nm und mehr gänzlich verzichtet werden und somit die Energieeffizienz deutlich gesteigert werden. Gerade für Brillen-Anzeige-Systeme ist die daraus resultierende höhere Helligkeit bei geringerer Wärme vorteilhaft, wobei überdies aufgrund der besseren Energieeffizienz für die gleiche Betriebszeit ein kleinerer Akku gewählt werden kann, d.h. bei gleichbleibender Betriebsdauer ein Brillen-Anzeige-System mit geringerem Gewicht realisiert werden kann.In a further advantageous embodiment it is provided that the color of the first color line is in the range from 560 to 650 nm, in particular in the range from 570 nm to 590 nm. The color of the first color line or the first color is therefore in the red-orange or else orange area. Since the electro-optical efficiency is particularly low in the red-orange range, it is favorable to provide more rows of color pixels there. Choosing the first color in the orange range, i.e. in the range from 570 to 590 nm, is particularly advantageous, since white tones can be displayed in a particularly energy-efficient way in combination with other colors: With a suitable choice of the second color, i.e. the color of the second color line , for example in the range from 400 nm to 495 nm, preferably in the range from 440 nm to 485 nm, i.e. in the blue range, a large number of white tones can be displayed in this way without the usual and both due to the poor human perception of red color tones as well as due to the poor electro-optical efficiency for the display of inefficient LEDs in the range of 600 nm and more would have to be activated together with another green LED. Not only does one color less have to be generated for the white tone, namely two colors instead of three colors, but moreover the generation of a red light in the range of 600 nm and more can be completely dispensed with and thus the energy efficiency can be significantly increased. Especially for glasses display systems, the resulting higher brightness with less heat is advantageous, and moreover due to the bes Because of its energy efficiency, a smaller battery can be selected for the same operating time, ie a lighter glasses display system can be implemented with the same operating time.
Des Weiteren ergibt sich hier auch der zusätzliche Vorteil einer für verbesserten Kompensation von wellenlängenabhängigen chromatischen Aberrationen, wie im Folgenden näher erläutert. Hier ist zu bedenken, dass die Ursache der chromatischen Aberrationen die Wellenlängenabhängigkeit des Brechungsindexes bei der Verwendung von einem oder mehreren Linsenelementen zur Abbildung der Zeilen-Bildschirmeinheit in das Sichtfeld des menschlichen Nutzers ist.Furthermore, there is also the additional advantage here of improved compensation for wavelength-dependent chromatic aberrations, as explained in more detail below. It should be noted here that the cause of chromatic aberrations is the wavelength dependence of the refractive index when using one or more lens elements to image the line display unit into the human user's field of vision.
Bekanntermaßen ist es in der refraktiven Optik am einfachsten, wenn nur eine Wellenlänge, beispielsweise ein spektral-schmalbandiges Laserlicht, abgebildet werden muss. Aufgrund des Farbempfindens der menschlichen Wahrnehmung sind jedoch gerade bei Brillen-Anzeige-Systemen mehrere Wellenlängen oder mehrere Emissionsspektren notwendig, um einen brauchbaren Farbraum darstellen zu können. Typischerweise werden die bekannten drei Emissionsspektren verwendet, welche einzeln betrachtet eine rote, grüne und blaue Farbe haben. Beispielsweise werden in Optiksimulationen zur Auslegung von Optiken für den sichtbaren Bereich standardmäßig die Wellenlängen der Fraunhofer-Linien F, d, C (486 nm, 588 nm, 656 nm) verwendet. Im Falle eines LED-Displays oder eines µLED-Displays sind die von diesen erzeugten Wellenlängenverteilungen bekannt und werden gemäß der jeweiligen Emissionsspektren in der Optimierung der Optik verwendet. Problematisch ist, dass bei drei Primäremitterelementen, einem roten, einem grünen und einem blauen Primäremitterelement, die drei Emissionsspektren vergleichsweise weit auseinander liegen und somit eine Korrektur der chromatischen Aberration technisch sehr anspruchsvoll ist. Entsprechend treten die chromatischen Aberrationen am deutlichsten bei kontrastreichen Bildinhalten, vor allem bei Schwarz-Weiß-Bildinhalten, hervor, da dort alle drei Primärfarben gleichermaßen aktiviert sind.As is well known, it is easiest in refractive optics if only one wavelength, for example a spectrally narrow-band laser light, has to be imaged. Due to the color sensitivity of human perception, however, a number of wavelengths or a number of emission spectra are necessary, particularly in the case of spectacle display systems, in order to be able to display a usable color space. Typically, the well-known three emission spectra are used, which, considered individually, have red, green, and blue colors. For example, the wavelengths of the Fraunhofer lines F, d, C (486 nm, 588 nm, 656 nm) are used as standard in optics simulations for the design of optics for the visible range. In the case of an LED display or a µLED display, the wavelength distributions generated by these are known and are used in the optimization of the optics according to the respective emission spectra. The problem is that with three primary emitter elements, a red, a green and a blue primary emitter element, the three emission spectra are comparatively far apart and correction of the chromatic aberration is therefore technically very demanding. Accordingly, the chromatic aberrations are most evident in high-contrast image content, especially black-and-white image content, since all three primary colors are activated equally there.
Da jedoch gemäß der hier vorgestellten Ansatzes Schwarz-Weiß-Bildinhalte je nach vorliegender Auslegung und dem gewünschten Weißton (welcher einer von vielen Weisstönen unterschiedlicher Farbtemperatur sein kann) nur oder zum allergrößten Teil die Farbe der ersten Farblinie und die Farbe der zweiten Farblinie benötigt werden und somit die Optik des Brillen-Anzeige-Systems im technischen Kompromiss nur für diese zwei zentralen Wellenlängen bzw. Emissionsspektren optimiert werden müssen und nicht für drei zentrale Wellenlängen bzw. Emissionsspektren, ist eine verbesserte effektive chromatische Korrektur in dem hier beschriebenen Ansatz technisch einfach zu realisieren. Die beschriebene Ausgestaltung ermöglicht somit eine bessere chromatische Korrektur der Optik für Bildinhalte, bei denen chromatische Artefakte in Form von Regenbogenfarbsäume in konventionellen Ansätzen besonders sichtbar sind. Dafür werden stärkere chromatische Aberrationen für Farbdarstellungen und Bildinhalte, bei denen chromatische Aberrationen von menschlichen Nutzern nicht mehr so stark wahrgenommen werden können, in Kauf genommen.However, since, according to the approach presented here, black-and-white image content is required only or for the most part, depending on the present design and the desired white tone (which can be one of many white tones with different color temperatures), the color of the first color line and the color of the second color line are required and thus the optics of the glasses display system only have to be optimized for these two central wavelengths or emission spectra in a technical compromise and not for three central wavelengths or emission spectra, an improved effective chromatic correction is technically easy to implement in the approach described here. The configuration described thus enables better chromatic correction of the optics for image content in which chromatic artifacts in the form of rainbow color fringes are particularly visible in conventional approaches. In return, stronger chromatic aberrations for color representations and image content, in which chromatic aberrations can no longer be perceived as strongly by human users, are accepted.
Vorteilhaft ist hier auch, dass die beiden Farben, sprich für eine Weißdarstellung genutzten dominanten Wellenlängen näher beieinander liegen als in den üblichen Ansätzen. Dies unterscheidet den beschriebenen Ansatz auch maßgeblich von Lösungen, welche eine weiße LED als vierte Farbe vorschlagen. Dort müssen selbstverständlich ebenfalls für das Darstellen einer weißen Farbe weniger Farb-Bildpunkte aktiviert werden, nämlich idealerweise genau die eine zusätzliche weiße LED und keine der anderen LEDs. Dies ist jedoch der Fall, da die erhältlichen weißen LEDs eine vergleichsweise breite spektrale Verteilung aufweisen, mit dominanten Wellenlängen im blauen Spektralbereich und in der Region um 600 nm. Entsprechend erfordert der Einsatz eines einzelnen weißen LED-Bildpunktes, dass die zur Betrachtung erforderlichen Linsensysteme wie in den anderen konventionellen Lösungen für eine Vielzahl von weit auseinander liegenden Wellenlängen optimiert werden müssen, was wie beschrieben mit dem hier vorgeschlagenen Ansatz nicht notwendig ist.Another advantage here is that the two colors, i.e. the dominant wavelengths used for displaying white, are closer together than in the usual approaches. This also significantly distinguishes the approach described from solutions that propose a white LED as the fourth color. Of course, fewer color pixels have to be activated there for the display of a white color, namely ideally exactly the one additional white LED and none of the other LEDs. However, this is the case because the available white LEDs have a comparatively broad spectral distribution, with dominant wavelengths in the blue spectral range and in the region around 600 nm. Accordingly, the use of a single white LED pixel requires the lens systems required for viewing, such as in the other conventional solutions must be optimized for a large number of wavelengths that are far apart, which, as described, is not necessary with the approach proposed here.
Entsprechend ist vorgesehen, dass in einem CIE-1931-Normfarbtafel-Farbraum eine Verbindungslinie der Farben der ersten und der zweiten Farblinie im Wesentlichen parallel zu einem Abschnitt der Schwarzkörper-Kurve verläuft, welcher die Schwarzkörper-Kurve von dem Hochtemperaturende (T=∞) bis höchstens zur Höhe des Weißpunkts, insbesondere bis höchstens zum Temperaturpunkt von 2.700 K, bevorzugt bis höchstens zum Temperaturpunkt von 1.800 K, umfasst. Die Schwarzkörper-Kurve wird auch Black-Body-Curve genannt. Unter „im Wesentlichen parallel“ kann hier ein tangentialer Verlauf der Verbindungslinie verstanden werden und/oder ein Verlauf, bei welchem ein maximaler Abstand der Verbindungslinie von dem genannten Abschnitt der Schwarzkörper-Kurve einen vorgegebenen maximalen Abstand, welcher beispielsweise 0,05 oder 0,01 im CIE-1931-Normfarbtafel-Farbraum betragen kann, nicht überschreitet. Der Abstand zwischen Verbindungslinie und dem Abschnitt der Schwarzkörper-Kurve wird dabei senkrecht zur Verbindungslinie gemessen. Er ist somit der Abstand zweier Schnittpunkte einer senkrecht zur Verbindungslinie verlaufenden Geraden, wobei der erste Schnittpunkt der Schnittpunkt mit der Verbindungslinie ist und der zweite Schnittpunkt der Schnittpunkt mit dem Abschnitt der Schwarzkörper-Kurve.Correspondingly, it is provided that in a CIE 1931 standard color chart color space, a line connecting the colors of the first and second color lines runs essentially parallel to a section of the blackbody curve which covers the blackbody curve from the high-temperature end (T=∞) to at most up to the level of the white point, in particular up to at most the temperature point of 2,700 K, preferably up to at most the temperature point of 1,800 K. The black body curve is also called the black body curve. "Essentially parallel" can be understood here as a tangential course of the connecting line and/or a course in which a maximum distance of the connecting line from the section of the blackbody curve mentioned is a predetermined maximum distance, which for example is 0.05 or 0.01 in the CIE 1931 standard color chart color space does not exceed. The distance between the connecting line and the section of the blackbody curve is measured perpendicular to the connecting line. It is therefore the distance between two points of intersection of a straight line running perpendicularly to the connecting line, with the first point of intersection being the point of intersection with the connecting line and the second point of intersection being the Intersection with the section of the blackbody curve.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bildschirmeinheit genau zwei Farblinien, nämlich die erste und die zweite Farblinie aufweist. Damit lässt sich ein besonders energieeffizientes Bild-Anzeige-System realisieren, welches vor allem zum Anzeigen von schwarzem Text auf weißem Grund oder weißem Text auf schwarzem Grund geeignet ist.In a particularly advantageous embodiment it is provided that the screen unit has exactly two color lines, namely the first and the second color line. A particularly energy-efficient image display system can thus be implemented, which is particularly suitable for displaying black text on a white background or white text on a black background.
In einer zur letzten Ausführungsform alternativen Ausführungsform weist die Bildschirmeinheit zusätzlich zu der ersten und zu der zweiten Farblinie noch eine dritte und eine vierte Farblinie auf. Dabei liegt die Farbe der dritten Farblinie im grünen Bereich, d. h. im Bereich von 500 nm bis 550 nm, bevorzugt im Bereich von 515 nm bis 535 nm, und die Farbe der vierten Farblinie im roten Bereich von 580 nm bis 650 nm, bevorzugt im Bereich von 590 nm bis 640 nm. Das hat den Vorteil, dass die beschriebenen Vorteile in einem erweiterten Farbraum eines üblichen Vollfarbdisplays erzielt werden und somit eine Vollfarb-Anzeige mit verbesserter Effizienz bereitgestellt wird.In an alternative embodiment to the last embodiment, the screen unit has a third and a fourth color line in addition to the first and the second color line. The color of the third color line is in the green area, i. H. in the range from 500 nm to 550 nm, preferably in the range from 515 nm to 535 nm, and the color of the fourth color line in the red range from 580 nm to 650 nm, preferably in the range from 590 nm to 640 nm. This has the advantage that that the advantages described are achieved in an extended color space of a conventional full-color display and thus a full-color display with improved efficiency is provided.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die elektro-optische Effizienz der Farbpunkte der dritten Farblinie zwischen der elektro-optischen Effizienz der Farbpunkte der zweiten Farblinie und der ersten Farblinie liegt und die dritte Farblinie zumindest eine Reihe von Farb-Bildpunkten mehr aufweist als die zweite Farblinie und/oder die erste Farblinie zumindest eine Reihe von Farb-Bildpunkten mehr als die dritte Farblinie. Entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass die elektro-optische Effizienz der Farbpunkte der vierten Farblinie geringer als die elektro-optische Effizienz der Farbpunkte der ersten Farblinie ist und die vierte Farblinie zumindest eine Reihe von Farb-Bildpunkten mehr aufweist als die erste Farblinie. Das hat den Vorteil, dass die eingangs beschriebene Kompensation der elektro-optischen Effizienz weiter verbessert und auch für die weiteren Farben erreicht wird.It can be provided that the electro-optical efficiency of the color dots of the third color line is between the electro-optical efficiency of the color dots of the second color line and the first color line and the third color line has at least one row of color pixels more than the second color line and /or the first color line at least one row of color pixels more than the third color line. Accordingly, it can also be provided that the electro-optical efficiency of the color points of the fourth color line is lower than the electro-optical efficiency of the color points of the first color line and the fourth color line has at least one row of color pixels more than the first color line. This has the advantage that the compensation of the electro-optical efficiency described at the outset is further improved and is also achieved for the other colors.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Farblinien, insbesondere jede der Farblinien, zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei Reihen von Punkten der jeweiligen Farbe der Farblinie aufweist. Das hat den Vorteil, dass Schwankungen in der Helligkeit zwischen den zeitlich hintereinander Abgetasteten Farb-Bildpunkten ausgeglichen werden können, da durch das abtastende Umlenken eine zeitliche Mittelung über die unterschiedlichen Reihen erfolgt. Infolge werden streifenartige Artefakte, wie sie bei einer häufig auftretenden nicht ganz präzisen Ansteuerung der Helligkeit der µLEDs auftritt, vermieden.In a further advantageous embodiment it is provided that the colored lines, in particular each of the colored lines, have at least two, preferably at least three rows of points of the respective color of the colored line. This has the advantage that fluctuations in the brightness between the color pixels scanned one after the other in time can be compensated for, since the scanning deflection results in a chronological averaging over the different rows. As a result, stripe-like artefacts, such as those that often occur when the brightness of the μLEDs is not quite precisely controlled, are avoided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist entsprechend vorgesehen, dass jede Farblinie eine Reserve-Reihe von Farb-Bildpunkten aufweist, und die Bildschirmeinheit ausgebildet ist, anstelle jeweiliger als funktionsuntüchtig kategorisierter Farb-Bildpunkte der zumindest einen zuvor beschriebenen regulären Reihe entsprechende Farb-Bildpunkte der Reservereihe anzusteuern, d.h. zu aktivieren oder deaktivieren, wobei die beiden Farb-Bildpunkte in der zugehörigen Reihe jeweils dieselbe Position haben. Der Farb-Bildpunkt der Reserve-Reihe ersetzt somit einen Farb-Bildpunkt in einer der anderen Reihen, wenn dieser ausfällt. Die Kategorisierung als funktionsuntüchtig kann bei einem Herstellungsprozess erfolgen, was dann einen Ausschuss der Ware verringert, oder auch nach Inbetriebnahme im Rahmen eines Kalibrierungsprozesses festgestellt werden. In beiden Fällen wird die Nachhaltigkeit und somit Effizienz des Brillen-Anzeige-Systems gefördert.In a further advantageous embodiment, it is provided that each color line has a reserve row of color pixels, and the screen unit is designed to control corresponding color pixels of the reserve row instead of respective color pixels categorized as non-functional in the at least one regular row described above , i.e. to activate or deactivate, whereby the two color pixels in the associated row each have the same position. The color pixel in the reserve row thus replaces a color pixel in one of the other rows if it fails. The categorization as non-functional can take place during a manufacturing process, which then reduces rejects of the goods, or it can also be determined after commissioning as part of a calibration process. In both cases, the sustainability and thus the efficiency of the glasses display system is promoted.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Bildschirmeinheit für eine der beschriebenen Ausführungsformen des Brillen-Anzeige-Systems. Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Bildschirmeinheit entsprechen den die Bildschirmeinheit betreffenden Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen des Brillen-Anzeige-Systems und deren Vorteilen.A further aspect relates to a screen unit for one of the described embodiments of the glasses display system. Advantages and advantageous embodiments of the screen unit correspond to the features of the described embodiments of the spectacles display system and their advantages relating to the screen unit.
Die vorstehend in der Beschreibung, auch im einleitenden Teil, genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.The features and feature combinations mentioned above in the description, also in the introductory part, as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures, can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations, without departing from the scope of the invention. The invention is therefore also to be considered to include and disclose embodiments that are not explicitly shown and explained in the figures, but that result from the explained embodiments and can be generated by separate combinations of features. Versions and combinations of features are also to be regarded as disclosed which therefore do not have all the features of an originally formulated independent claim. Furthermore, embodiments and combinations of features, in particular through the embodiments presented above, are to be regarded as disclosed which go beyond or deviate from the combinations of features presented in the back references of the claims.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden anhand der nachfolgenden Figuren gezeigt, die den erfindungsgemäßen Gegenstand näher erläutern, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen.Further advantageous embodiments are shown on the basis of the following figures, which explain the subject according to the invention in more detail without wishing to restrict it to the specific embodiments shown here.
Dabei zeigen:
-
1 einen CIE-1931-Farbraum, anhand dessen eine beispielhafte erste Ausführungsform einer Bildschirmeinheit für ein Brillen-Anzeige-System erläutert wird; -
2 einen weiteren CIE-1931-Farbraum, anhand dessen eine alternative Ausführungsform einer Bildschirmeinheit für das Brillen-Anzeige-System erläutert wird; -
3 ein beispielhaftes Brillen-Anzeige-System mit einer Bildschirmeinheit wie sie anhandvon 1 oder 2 beschrieben wurde; und -
4a bis4c eine beispielhafte Ausführungsform einer Bildschirmeinheit.
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1 a CIE 1931 color space, on the basis of which an exemplary first embodiment of a display unit for a spectacle display system is explained; -
2 another CIE 1931 color space, which is used to explain an alternative embodiment of a display unit for the eyeglass display system; -
3 an exemplary glasses display system with a screen unit as based on1 or2 has been described; and -
4a until4c an exemplary embodiment of a display unit.
In den Figuren sind funktionsgleiche oder gleiche Elemente dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical or identical elements are provided with the same reference symbols.
Eingezeichnet ist auch eine Reihe von Weiß-Farb-Punkten 15, die sog. CIE-Normbeleuchtungen, welche auf der Schwarzkörper-Kurve 17 liegen. Eingezeichnet sind vorliegend die CIE-Normbeleuchtungen E, D50, D55, D65, D75 und D93. Der Weißpunkt 15W mit dem zugeordneten RGB-Videosignal R = G = B wird dabei in Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsszenarios auf einen der CIE-Normbeleuchtungsweiß-Farb-Punkte 15 oder einen ähnlichen Weiß-Farb-Punkt kalibriert und liegt als einziger Punkt 15, 15W nicht auf der Schwarzkörper-Kurve 17. Vorliegend wird also durch die Verwendung von mehr als drei unterschiedlichen Primärfarben der erweiterte Farbraum 16 genutzt, wobei sich der Teil-Farbraum 16 wiederum in Unter-Farbräume 161, 162 unterteilen lässt, mit einem elektro-optisch effizienteren Unter-Teil-Farbraum 161 und einen elektro-optisch ineffizienteren Unter-Farbraum 162. Besonders vorteilhaft ist hier, dass der effizientere Farbraum 161 die Weiß-Farb-Punkte 15, insbesondere den Weißpunkt 15W beinhaltet. Dadurch lassen sich die den Weiß-Farb-Punkten 15 bzw. dem Weißpunkt 15W entsprechenden Weißtöne besonders energieeffizient darstellen.A row of white-
In einer besonders vorteilhaft ausgestalteten Ausführung liegt eine Linie 18, welche die Unter-Teil-Farbräume 161 und 162 trennt, die Verbindungslinie 18 welche erst Farbe 14 und zweite Farbe 11 verbindet, nahe an den Weiß-Farb-punkten 15 bzw. dem Weißpunkt 15W, insbesondere den Weiß-Farb-Punkten 15, welche für die für das jeweilige Anwendungsszenario besonders relevant sind. Da die Weiß-Farb-Punkte 15 entsprechend ihrer jeweils zugeordneten Farbtemperatur auf der Schwarzkörper-Kurve 17 angeordnet sind, entspricht diese vorteilhafte Ausführung einem im Wesentlichen parallelen Verlauf der Verbindungslinie 18 mit einem Hochtemperatur-Abschnitt der Schwarzkörper-Kurve 17, welche von dem Hochtemperaturende der Schwarzkörper-Kurve 17 bis zu einem Weißpunkt 15, beispielsweise im der Normbeleuchtung D50 entsprechenden Weißpunkt 15, welchem in etwa eine Temperatur von 5.000 K auf der Schwarzkörper-Kurve 17 zugeordnet werden kann.In a particularly advantageous embodiment, a
Damit muss zur Erzeugung von weißem Licht fast nur oder nur die erste Farbe 14 und die zweite Farbe 11 mit hoher Intensität erzeugt werden, d. h. einzig die Farb-Bildpunkte zweier unterschiedlicher Farben aktiviert werden. Als Folge sind bei der Darstellung von weißem Text auf schwarzem Hintergrund oder umgekehrt, schwarzem Text auf weißem Hintergrund in dominanter Weise nur zwei Emissionsspektren in dem Licht vorhanden. Das ist für eine chromatische Korrektur der Optik vorteilhaft, da nur zwei wesentliche Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche korrigiert werden müssen und nicht wie sonst üblich, drei Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche. Überdies liegen die beiden Wellenlängen von Farbe 11 und Farbe 14 besonders nah beisammen, unterscheiden sich im gezeigten Beispiel lediglich um 105 nm. Ohne die erste Farbe 14 müsste hingegen die Optik im gezeigten Beispiel für die Wellenlänge 475 nm, 525 nm und 640 nm korrigiert werden, also über einen Wellenlängenbereich von 180nm statt 105 nm. Es wird somit mit der ersten orangenen Farbe eine technisch einfache Korrektur chromatischer Aberrationen für den relevanten Fall der Darstellung von Schwarz-Weiß-Schrift erreicht und gleichzeitig dadurch, dass GaN (µ)LEDs für längere Wellenlängen eine stark abfallende elektro-optische Effizienz aufweisen, auch die elektro-optische Effizienz in genutzten Brillen-Anzeige-Systemen gesteigert.Thus, in order to generate white light, almost only or only the
In
Im gezeigten Beispiel sind auf der Schwarzkörper-Kurve 17 mehrere Punkte T∞, T5500, T3000, T2500 eingetragen, welche einer jeweiligen Temperatur von ∞, 5.500 K, 3.000 K und 2.500 K entsprechen. Der Abstand der Verbindungslinie 18 von den jeweiligen Punkten T∞, T5500, T3000, T2500, also die Abstände d∞, d5500, d3000, d2500 ergeben sich dabei durch die Länge einer Normalen auf der Verbindungslinie 18 durch die jeweiligen Punkte T∞, T5500, T3000, T2500. Je nach Anwendungsszenario können die Farben 14, 11 und damit der Verlauf der Verbindungslinie 18 so gewählt werden, dass der maximale Abstand eines gewünschten Abschnittes, beispielsweise eines Hochtemperaturabschnittes der Schwarzkörper-Kurve 17, welcher von dem Punkt T∞ bis zu dem Punkt einer vorgegebenen Temperatur, beispielsweise T2500 reicht, maximal einen vorgegebenen Wert erreicht. Dabei kann die Verbindungslinie 18 die Schwarz-körper-Kurve 17 auch ein- oder zweimal schneiden. Die Verbindungslinie 18 kann auch so gelegt werden, dass beispielsweise eine quadratische Abweichung von der Verbindungslinie 18 zu dem gewünschten Abschnitt der Schwarzkörper-Kurve 17 minimiert wird, somit beispielsweise ein quadratischer Fehler minimiert wird.In the example shown, several points T∞, T 5500 , T 3000 , T 2500 are entered on the
In
Die Bildschirmeinheit 2 weist dabei ein Anzeigeelement 30 sowie ein Linsenelement 31 auf, welches in einem optischen Weg zwischen dem Anzeigeelement 30 und der Abtast-Umlenkeinheit 3 angeordnet ist. Die Abtast-Umlenkeinheit 3 weist eine Reihe von scannenden teiltransparenten Spiegelelementen 32 auf, welche in einer z-Richtung übereinander angeordnet sind. Zu einem gegebenen Zeitpunkt wird das Licht 34, welches in y-Richtung eine durch das Bildschirmelement 30 vorgegebene Intensitätsverteilung aufweist, an jedem Strahlteiler 32 zum Auge 392 umgelenkt. Dabei trifft nur ein Teil des Lichtes 34 auf die Pupille 391 des Auges 302 und wird somit wahrgenommen.The
Die Strahlteilerelemente 32 sind vorliegend als scannende oder abtastende Strahlteilerelemente 32 ausgeführt und weisen entsprechend eine parallel zur y-Achse verlaufende Rotationsachse 33 mit einer Maximalauslenkung 323 und 322 sowie einer Nominalauslenkung 321 auf. Entsprechend kann das Licht 34 unter allen zwischen den Maximalauslenkung 323 und 322 entsprechenden zugeordneten Maximalwinkeln 343, 342 liegenden scan-Winkeln 341 zum Auge 392 gelenkt werden. Mittels eines Zeitmultiplexing-Verfahrens lässt sich so bei einem linearen Bildschirmelement 30 ein virtuelles zweidimensionales Bild generieren. Dabei wird wie bekannt das zeilenförmige Bildschirmelement 30 in seiner Helligkeit synchron zum jeweiligen Scan-Winkel 341 gesteuert. Die Haupterstreckungsrichtung des Zeilenbildschirmelementes 30 verläuft dabei parallel zur y-Achse in die Zeichenebene hinein. Dies ist dann auch die Richtung der zugeordneten Farblinien, wie im Folgenden beschrieben.In the present case, the
In
Jede Gruppe kann optional eine Reservereihe 411', 412', 413', 414' mit Reserve-Farb-Bildpunkten 402 enthalten. Falls somit in einer Farblinie, beispielsweise der Farblinie 414, ein defekter Farb-Bildpunkt 403 festgestellt und infolge als funktionsuntüchtig kategorisiert wird, kann mittels einer Software an dessen Stelle ein zugeordnete Reserve Farb-Bildpunkt 404 genutzt werden. Dabei sind die beiden Farb-Bildpunkte 403, 404 in der jeweiligen Reihe, hier der Reihe 414, an derselben Position in x-Richtung und somit Abtastrichtung 46 angeordnet, d. h. in derselben Spalte. Da das Bildschirmelement in der Scanrichtung 46 senkrecht zur y-Richtung abgetastet wird, können diese Reserve-Farb-Bildpunkte 402 beabstandet von den regulären Reihen 411a, 412a, 412b, 413a bis 413c, 414a bis 414g, angeordnet sein. Vorteilhafterweise weisen die Reihen 411a, 411', 412a, 412b, 412', 413a bis 413c, 413', 414a bis 414g, 414' einer Farblinie jeweils in der Abtastrichtung 46 den gleichen den x-Pitch-Abstand 426 auf, und die Farb-Bildpunkte 401 einer Reihe in y-Richtung einen gleichförmigen y-Pitch-Abstand 421. Dabei ist der y-Pitch-Abstand 421 senkrecht zur Scanrichtung idealerweise identisch zum x-Pitch-Abstand 426 in Scanrichtung. Durch Verwendung eines anamorphotischen Linsenelements 31 kann dies grundsätzlich technisch auch mit unterschiedlichen Abständen realisiert werden. Die Farb-Bildpunkte 402 bzw. deren Leuchtflächen können prinzipiell beliebig geformt sein, also beispielsweise rund, quadratisch oder rechteckig. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine rechteckige Ausgestaltung, da im Zusammenspiel mit µ-Linsen 47, wie sie in
Der Abstand der Farblinien 411, 412, 413, 414, 424 untereinander ist bevorzugt als Vielfaches des x-Pitch-Abstand 426 zu wählen, da die Helligkeitsinformation synchron mit dem scannenden Strahlteilerelement 32 in der Abtastrichtung 46 von Reihe zu Reihe weitergeleitet werden muss. Pro Farblinie 411 bis 414, d. h. je Farbe 11 bis 14 kann die Anzahl der Reihen in Scanrichtung 46 frei gewählt werden, um etwaige empfundene Helligkeitsunterschiede durch eine Mehrfachbelichtung auszugleichen. Dazu wird die Helligkeitsinformation jedes hier als µLED ausgeführten Farb-Bildpunktes 401 einer Zeile nach dem Scannen zur nächsten Reihe auch um eine Reihe verschoben und nochmal angezeigt. Dadurch addiert sich für das Auge 392 die Helligkeit auf.The distance between the
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