DE102022118533A1

DE102022118533A1 - Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein mindestens zweifarbiges Bild erzeugende Anzeigevorrichtung sowie Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas

Info

Publication number: DE102022118533A1
Application number: DE102022118533.8A
Authority: DE
Inventors: Georg Michels; Michael POLLMANN
Original assignee: Tooz Technologies GmbH
Current assignee: Tooz Technologies GmbH
Priority date: 2022-07-25
Filing date: 2022-07-25
Publication date: 2024-01-25
Also published as: WO2024022884A1

Abstract

Es wird ein Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein mindestens zweifarbiges Bild erzeugende Anzeigevorrichtung (1) bereitgestellt,wobei das Brillenglas (3) eine Vorderseite (20) und eine Rückseite (18),einen Eintrittsabschnitt (19) und einen vom Eintrittsabschnitt (19) beabstandeten Umlenkabschnitt (21),einen Austrittsabschnitt (26) in der Rückseite (18) sowieeinen Lichtführungskanal (29) aufweist, der Lichtbündel (L1, L2, L3) der mindestens zwei Farben des erzeugten Bildes, die über den Eintrittsabschnitt (19) des Brillenglases (3) in das Brillenglas (3) eingekoppelt sind, im Brillenglas (3) bis zum Umlenkabschnitt (21) führt, von dem sie in Richtung zum Austrittsabschnitt (26) hin umgelenkt und dann durch den Austrittsabschnitt (26) aus dem Brillenglas (3) ausgekoppelt werden,wobei der Umlenkabschnitt (21) eine erste reflektive Umlenkstruktur (22) mit mindestens einem ersten reflektiven Umlenkelement (23) sowie eine zweite reflektive Umlenkstruktur (24) mit mindestens einem zweiten reflektiven Umlenkelement (25) aufweist,wobei die beiden Umlenkstrukturen (22, 24) in einer Richtung von der Rückseite (18) zur Vorderseite (20) hintereinander angeordnet sind und für die mindestens zwei Farben unterschiedliche Reflektivitäten aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein mindestens zweifarbiges Bild erzeugende Anzeigevorrichtung sowie eine Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas.
Ein solches Brillenglas wird häufig in sogenannten Datenbrillen verwendet, bei denen der fortwährende Bedarf vorliegt, die Qualität des dem Benutzer dargebotenen Bildes zu verbessern.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Brillenglas bereitzustellen, dass bei der Verwendung in Datenbrillen möglichst die Qualität des dem Benutzer dargebotenen Bildes verbessert.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß umfasst das Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein mindestens zweifarbiges Bild erzeugende Anzeigevorrichtung eine Vorderseite, eine Rückseite, einen Eintrittsabschnitt und einen vom Eintrittsabschnitt beabstandeten Umlenkabschnitt sowie einen Austrittsabschnitt in der Rückseite. Ferner umfasst das Brillenglas einen Lichtführungskanal, der Lichtbündel der mindestens zwei Farben des erzeugten Bildes, die über den Eintrittsabschnitt des Brillenglases in das Brillenglas eingekoppelt sind, im Brillenglas bis zum Umlenkabschnitt führt, von dem sie in Richtung zum Austrittsabschnitt hin umgelenkt und dann durch den Austrittsabschnitt aus dem Brillenglas ausgekoppelt werden. Der Umlenkabschnitt umfasst eine erste reflektive Umlenkstruktur mit mindestens einem ersten reflektiven Umlenkelement sowie eine zweite reflektive Umlenkstruktur mit mindestens einem zweiten reflektiven Umlenkelement. Die beiden Umlenkstrukturen sind in einer Richtung von der Rückseite zur Vorderseite hintereinander angeordnet und weisen für die mindestens zwei Farben unterschiedliche Reflektivitäten auf.
Damit können die Umlenkstrukturen auf die mindestens zwei Farben individuell angepasst werden, so dass dadurch eine Verbesserung der Qualität des dem Benutzer dargebotenen Bildes möglich ist.
So kann die erste reflektive Umlenkstruktur für Lichtbündel einer ersten der beiden Farben reflektiv und für Lichtbündel einer zweiten der beiden Farben transmissiv sein. Ferner kann die zweite reflektive Umlenkstruktur für Lichtbündel der zweiten Farbe reflektiv und für Lichtbündel der ersten Farbe transmissiv sein. Somit sind die Reflektivitäten der beiden Umlenkstrukturen für die mindestens zwei Farben unterschiedlich, da nur die erste reflektive Umlenkstruktur die Lichtbündel der ersten Farbe reflektiert und da nur die zweite reflektive Umlenkstruktur die Lichtbündel der zweiten Farbe reflektiert. Damit wird jede der beiden Farben (bzw. den entsprechenden Lichtbündeln) genau durch eine zugeordnete erste bzw. zweite reflektive Umlenkstruktur umgelenkt, so dass die erste reflektive Umlenkstruktur auf die Lichtbündel der ersten Farbe und die zweite reflektive Umlenkstruktur auf die Lichtbündel der zweiten Farbe angepasst sein kann. So können die unterschiedlichen Reflektivitäten der beiden Umlenkstrukturen beispielsweise auch in ihrem Reflexionsgrad für die jeweilige Farbe unterschiedlich sein. Dies kann dazu genutzt werden, unterschiedliche Helligkeiten bei der Bilderzeugung für die erste und zweite Farbe zu kompensieren. Insbesondere kann das Verhältnis der Reflektivitäten der ersten und zweiten reflektiven Umlenkstruktur umgekehrt proportional zum Verhältnis der Helligkeiten (bevorzugt der maximalen Helligkeiten), der Lichtbündel der ersten Farbe und der Lichtbündel der zweiten Farbe eingestellt sein.
Das Brillenglas kann insbesondere für ein dreifarbiges Bild ausgelegt sein. In diesem Fall kann die erste reflektive Umlenkstruktur für die erste Farbe reflektiv und für die zweite und dritte Farbe transmissiv und kann die zweite reflektive Umlenkstruktur für die zweite und dritte Farbe reflektiv und für die erste Farbe transmissiv sein. Bei der ersten, zweiten und dritten Farbe kann es sich beispielsweise um rot, grün und blau handeln. Bevorzugt wird hierbei auf eine Wellenlänge aus dem jeweiligen Farbbereich Bezug genommen.
Die beiden Umlenkstrukturen können für mindestens zwei Farben unterschiedliche Abbildungseigenschaften aufweisen. Damit ist es leicht möglich, chromatische Abbildungsfehler über die unterschiedlichen optischen Abbildungseigenschaften der Umlenkstrukturen zu korrigieren.
Bei dem erfindungsgemäßen Brillenglas kann mindestens eine oder jede der Umlenkstrukturen mehrere nebeneinander angeordnete entsprechende reflektive Umlenkelemente aufweisen. Damit kann z.B. in einer fresnelartigen Weise eine gewünschte Umlenkfunktion und gegebenenfalls eine gewisse Abbildungsfunktion der entsprechenden Umlenkstruktur realisiert werden. Die reflektiven Umlenkelemente können reflektive Flächenstücke sein, die auch als reflektive Facetten bezeichnet werden können. Die reflektiven Flächenstücke können jeweils plan ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die reflektiven Flächenstücke selbst gekrümmt (beispielsweise sphärisch, oder asphärisch gekrümmt) ausgebildet sind. Man kann diese Ausbildung des Umlenkabschnitts auch als gestaffelte Fresnelstruktur mit Farbtrennung bezeichnen.
Die Reflektivität der jeweiligen reflektiven Umlenkelemente kann beispielsweise im Bereich von 2 - 100 % (einschließlich der Grenzen des Bereiches) für die jeweilige Wellenlänge bzw. Farbe liegen. Somit können die reflektiven Umlenkelemente teilreflektiv oder reflektiv ausgebildet sein.
Das Brillenglas kann insbesondere eine gekrümmte Rückseite und/oder eine gekrümmte Vorderseite aufweisen. Der Eintrittsabschnitt kann in der Rückseite ausgebildet sein.
Die Lichtbündel der mindestens zwei Farben werden bevorzugt durch eine oder mehrere Reflexionen (insbesondere innere Totalreflexionen) bis zum Umlenkabschnitt geführt. Die eine oder mehrere Reflexionen bzw. innere Totalreflexionen können z.B. an der Vorder- und oder Rückseite des Brillenglases bewirkt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass mindestens eine der Reflexionen bzw. inneren Totalreflexionen an einer im Brillenglas vergraben ausgebildeten Schicht, die von der Vorder- und Rückseite beabstandet ist, bewirkt wird.
Ferner wird eine Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung, einem an der Haltevorrichtung befestigten Bilderzeugungsmodul, das ein mindestens zweifarbiges Bild erzeugt, und ein an der Haltevorrichtung befestigten erfindungsgemäßen Brillenglas bereitgestellt. Mittels eines Brillenglases kann das erzeugte mindestens zweifarbige Bild im auf den Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung so abgebildet werden, dass es der Benutzer als virtuelles Bild wahrnehmen kann.
Das Bilderzeugungsmodul kann eine erste Bildgebereinheit für eine erste Farbe und eine zweite Bildgebereinheit für eine zweite Farbe aufweisen. Die Lichtbündel der beiden Bildgebereinheiten können überlagert und als überlagertes Lichtbündel über den Eintrittsabschnitt in das Brillenglas eingekoppelt werden.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Lichtbündel der beiden Bildgebereinheiten nicht überlagert werden, sondern als separate Lichtbündel an unterschiedlichen Stellen in das Brillenglas eingekoppelt und bis zum Umlenkabschnitt geführt werden.
Die Anzeigevorrichtung kann eine Steuereinheit aufweisen, die das Bilderzeugungsmodul ansteuert. Insbesondere kann die Steuereinheit basierend auf zugeführten Bilddaten das Bilderzeugungsmodul ansteuern.
Das Bilderzeugungsmodul bzw. die entsprechende Bildgebereinheit kann insbesondere einen flächigen Bildgeber aufweisen, wie z.B. ein LCD-Modul, ein LCoS-Modul, ein OLED-Modul oder eine Kippspiegelmatrix. Jeder Bildgeber kann eine Mehrzahl von Pixeln aufweisen, die z.B. in Zeilen und Spalten angeordnet sein können. Jeder Bildgeber kann beispielsweise selbstleuchtend oder nicht selbstleuchtend sein.
Jeder Bildgeber kann bevorzugt ein monochromatisches Bild erzeugen, wobei unterschiedliche Bildgeber monochromatische Bilder mit unterschiedlichen Wellenlängen erzeugen. Das Bilderzeugungsmodul kann auch so ausgebildet sein, dass ein mehrfarbiges Bild erzeugt wird.
Das Bilderzeugungsmodul kann somit einen polychromatischen Bildgeber, eine Kombination von zwei oder mehr monochromatischen Bildgebern oder kann eine Kombination aus einem duochromatischen Bildgeber und einem monochromatischen Bildgeber aufweisen. Typische Konfigurationen solcher Bilderzeugungsmodule mit mehreren Bildgebern weisen eine Überlagerungseinheit auf, die die Lichtbündel der mehreren Bildgeber zu einem gemeinsamen Lichtbündel überlagern. Eine solche Überlagerungseinheit kann z.B. als Strahlteilerwürfel (auch X-Cube genannt) oder als ein sogenannter Stabcombiner realisiert sein, die dem Fachmann bekannt sind.
Eine Besonderheit bei aktuell verfügbaren monochromatischen Bildgebern ist, dass die erreichbare Effizient / Abstrahlintensität nicht gleich ist. Monochromatisch bzw. schmalbandig grün emittierende Bildgeber sind im Allgemeinen mit deutlich höherer Leuchtkraft verfügbar, während z.B. monochromatisch bzw. schmalbandig rot emittierende Bildgeber in der Regel deutlich weniger effizient sind bzw. eine deutlich geringere Strahlungsintensität erreichen.
Da der auskoppelnde Umlenkabschnitt möglichst unsichtbar und das von der Umgebung zum Auge des Betrachters kommende Licht auch möglichst wenig beeinträchtigen soll, werden im Allgemeinen Umlenkabschnitte bevorzugt, die eine hohe Transmission in Durchsicht und damit verbunden einen geringen Reflektivität für den auszukoppelnden Lichtbündel des mindestens zweifarbigen Bildes aufweisen. Üblich für das Verhältnis von Reflexion zu Transmission sind Werte von 50%, 30%, 10% oder 2%, gleichmäßig über den sichtbaren Wellenlängenbereich. Gerade für geringe Reflexionsgrade ist es vorteilhaft, die Reflexionsgrade der Umlenkabschnitt je Displayfarbe umgekehrt proportional zur deren Leuchtstärkenverhältnis anzupassen und so die verminderte Effizienz bestimmter monochromatischer Bildgeber auszugleichen bzw. vorzuhalten. Bei einer angenommen Reflektivität von 2% im grünen und blauen Spektralbereich und 4% im roten Spektralbereich kann so eine um den Faktor 2 geringere Leistung eines roten Bildgebers ausgeglichen werden, während sich die Farbverhältnisse in Durchsicht von 96 : 98 : 98 (R:G:B) und somit der Farbeindruck der wahrgenommenen Umgebung nur unwesentlich ändern. Es ist eine Vielzahl anderer Verhältnisse denkbar und auch muss das Verhältnis der Reflexionsgrade nicht die Intensitäts-/bzw. Effizienzverhältnisse der verwendeten Bildgeber widerspiegeln. Hier sind gegebenenfalls Teilkompensationen sinnvoller, z.B. in Abhängigkeit von der tolerierbaren Farbveränderung im Durchblick.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:

1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
2 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases einschließlich einer schematischen Darstellung des Bilderzeugungsmoduls;
3 eine weitere Ausführungsform in einer Darstellung gemäß 2;
4 eine weitere Ausführungsform in einer Darstellung gemäß 2;
5 eine weitere Ausführungsform in einer Darstellung gemäß 2;
6 eine weitere Ausführungsform in einer Darstellung in Draufsicht auf die Rückseite des Brillenglases, und
7 und 8 Darstellungen zur Erläuterung der Herstellung des Brillenglases gemäß 2.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare Haltevorrichtung 2, die z.B. in Art eines herkömmlichen Brillengestells ausgebildet sein kann, sowie ein erstes und ein zweites Brillenglas 3, 4, die an der Haltevorrichtung 2 befestigt sind. Die Haltevorrichtung 2 mit den Brillengläsern 3, 4 kann z.B. als Sportbrille, Sonnenbrille, und/oder Brille zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit ausgebildet sein, wobei dem Benutzer über das erste Brillenglas 3, das als erfindungsgemäßes Brillenglas ausgebildet ist und das auch als Multifunktionsglas bezeichnet werden kann, ein virtuelles Bild in sein Gesichtsfeld eingespiegelt werden kann, wie nachfolgend beschrieben wird.
Dazu umfasst die Anzeigevorrichtung 1 ein Bilderzeugungsmodul 5, das im Bereich des rechten Brillenbügels der Haltevorrichtung 2 angeordnet sein kann, wie in 1 schematisch dargestellt ist. Das Bilderzeugungsmodul 5 kann eine erste Bildgebereinheit 6 zum Erzeugen eines roten Teilbildes, eine zweite Bildgebereinheit 7 zum Erzeugen eines grünen Teilbildes sowie eine dritte Bildgebereinheit 8 zum Erzeugen eines blauen Teilbildes aufweisen, wie in 2 schematisch dargestellt ist. Dazu umfasst jede der Bildgebereinheiten 6 - 8 ein flächiges Bilderzeugungselement 9, 10 und 11, dem jeweils eine Bildgeberoptik 12, 13 und 14 nachgeordnet ist. Jedes der flächigen Bilderzeugungselemente 9 - 11 kann z.B. ein OLED-Element, ein LCD-Element, ein LCoS-Element oder eine Kippspiegelmatrix aufweisen, die jeweils eine Vielzahl von z.B. in Zeilen und Spalten angeordneten Pixeln umfassen. Für die von den flächigen Bilderzeugungselementen 9 - 11 abgegebenen Lichtbündel ist stellvertretend in schematischer Art und Weise jeweils ein einzelner Lichtstrahl L1, L2 und L3 eingezeichnet.
Wie 2 weiter entnommen werden kann, umfasst das Bilderzeugungsmodul 5 ferner ein Überlagerungselement 15 (hier in Form eines Strahlteilerwürfels) sowie eine Bildmoduloptik 16. Ferner ist eine Steuereinheit 17 mit z.B. einem Prozessor P und einem Speicher M zur Ansteuerung des Bilderzeugungsmoduls 5 vorgesehen. Die Steuereinheit 17 steuert in Abhängigkeit von zugeführten Bilddaten das Bilderzeugungsmodul 5 und insbesondere die Bilderzeugungselemente 9 - 11 so an, dass die mittels der drei Bilderzeugungselemente 9 - 11 erzeugten Farbteilbilder für einen Betrachter in Überlagerung ein mehrfarbiges Bild gemäß den Bilddaten ergibt. Dazu werden die Lichtbündel L1 - L3 der drei flächigen Bilderzeugungselemente 9 - 11 mittels des Überlagerungselementes 15 zu einem gemeinsamen Lichtbündel überlagert, das durch die Bildmoduloptik 16 läuft und über eine gekrümmte Rückseite 18 des Brillenglases 3 in dieses eintritt. Der Bereich des Eintritts an der Rückseite 18 kann auch als Eintrittsabschnitt 19 bezeichnet werden.
Das Brillenglas 3 weist ferner eine gekrümmte Vorderseite 20 sowie einen im Brillenglas 3 vergraben ausgebildeten Umlenkabschnitt 21 auf.
Der Umlenkabschnitt 21 umfasst eine erste reflektive Umlenkstruktur 22 mit mehreren ersten reflektiven Umlenkelementen 23, die auch als erste reflektive Facetten bezeichnet werden können. Ferner umfasst der Umlenkabschnitt 21 eine zweite reflektive Umlenkstruktur 24 mit mehreren zweiten reflektiven Umlenkelementen 25, die auch als zweite reflektive Facetten bezeichnet werden können.
Die beiden Umlenkstrukturen 22, 24 sind in einer Richtung von der Rückseite 18 zur Vorderseite 20 hintereinander angeordnet. Des Weiteren ist die erste reflektive Umlenkstruktur 22 so ausgebildet, dass sie eine wellenlängenabhängige Reflektivität aufweist, wobei sie für die roten Lichtbündel L1 des ersten Bilderzeugungselementes 9 eine vorbestimmte Reflektivität (die beispielsweise im Bereich von 2 - 100% liegen kann) aufweist und für die grünen und blauen Lichtbündel L2, L3 des zweiten und dritten Bilderzeugungselementes 10, 11 transmissiv sind, so dass diese durch die ersten reflektiven Umlenkelemente 23 transmittieren und dadurch auf die dahinterliegenden zweiten reflektiven Umlenkelemente 25 treffen. Die zweite Umlenkstruktur 24 und somit die zweiten reflektiven Umlenkelemente 25 sind so ausgebildet, dass sie für die grünen und blauen Lichtbündel L2 und L3 eine vorbestimmte Reflektivität (z.B. aus dem Bereich von 2 - 100 %) aufweisen und für die roten Lichtbündel L1 transmissiv sind. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur die Strahlenverläufe der reflektierten Anteile der Lichtbündel L1 - L3 eingezeichnet, die zur Erzeugung des gewünschten virtuellen Bildes beitragen.
Da die erste reflektive Umlenkstruktur 22 nur die roten Lichtbündel L1 umlenkt und die zweite reflektive Umlenkstruktur 24 nur die grünen und blauen Lichtbündel L2, L3 umlenkt, können die reflektiven Umlenkstrukturen 22 und 24 an die Wellenlängen der grünen Lichtbündel L1 sowie der grünen und blauen Lichtbündel L2, L3 angepasst werden. So können beispielsweise chromatische Abbildungsfehler leichter korrigiert werden. Auch können unterschiedliche Grundhelligkeiten der Bilderzeugungselemente 9 - 11 durch unterschiedliche Reflektivitäten der entsprechenden Umlenkstrukturen 22 und 24 kompensiert werden.
Wie bereits beschrieben wurde, treten die Lichtbündel L1 - L3 über den Eintrittsabschnitt 19 in der Rückseite 18 in das Brillenglas 3 ein. Es folgt dann eine Führung der Lichtbündel L1 - L3 im Brillenglas 3 z.B. durch innere Totalreflexion an der Rückseite 20 und Vorderseite 18 bis zum Umlenkabschnitt 21, so dass ein Lichtführungskanal 29 vom Eintrittsabschnitt 19 bis zum Umlenkabschnitt 21 vorliegt. Der Umlenkabschnitt 21 führt dann wellenlängenselektiv, wie bereits beschrieben wurde, eine Umlenkung der Lichtbündel L1 - L3 zur Rückseite 18 hin so durch, dass die umgelenkten Lichtbündel L1 - L3 über die Rückseite 18 aus dem Brillenglas 3 austreten. Der Bereich, über den die Lichtbündel L1 - L3 austreten, kann auch als Austrittsabschnitt 26 bezeichnet werden.
Das Bilderzeugungsmodul 5 und das Brillenglas 3 sind so ausgelegt, dass ein Benutzer, der die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 auf dem Kopf trägt, das mittels des Bilderzeugungsmoduls 5 erzeugte mehrfarbige Bild als mehrfarbiges virtuelles Bild wahrnehmen kann. Je nach Reflektivität der Umlenkelemente 23 und 25 kann das virtuelle Bild vom Benutzer in Überlagerung mit der Umgebung wahrgenommen werden. Bei einer sehr hohen Reflektivität und insbesondere bei einer Reflektivität von 100 % kann der Benutzer mindestens im Bereich des Umlenkabschnitts 21 nur das virtuelle Bild und nicht die Umgebung wahrnehmen, wenn ein gewisser Abstand der Umlenkelemente 23 bzw. 25 nicht überschritten ist. Wenn der gewisse Abstand der Umlenkelemente 23 bzw. 25 überschritten ist, kann zwischen diesen Umgebungslicht ungehindert zum Auge gelangen, so dass auch bei 100% Reflektivität der Umlenkelemente 23 bzw. 25 ein Durchblick auf die Umgebung möglich ist, so dass quasi ein löchriger/segmentierter 1 00%-Spiegel vorliegt.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der der Umlenkabschnitt 21 nicht nur zwei reflektive Umlenkstrukturen 22 und 24 sondern drei reflektive Umlenkstrukturen aufweist. Dazu ist die zweite reflektive Umlenkstruktur 24 so ausgebildet, dass sie nur grüne Lichtbündel L2 reflektiert und rote sowie blaue Lichtbündel L1 und L3 transmittiert. Die vorgesehene dritte reflektive Umlenkstruktur 27 weist dritte reflektive Umlenkelemente 28, die auch als dritte reflektive Facetten bezeichnet werden können, auf. Die dritten reflektiven Umlenkelemente 28 reflektieren die blauen Lichtbündel L3 und transmittieren rote und grüne Lichtbündel L1 und L2. Somit ist für jeden Farbkanal (bzw. für jedes Farbteilbild) eine reflektive Umlenkstruktur 22, 24, 27 vorgesehen, so dass beispielsweise eine verbesserte Korrektur von chromatischen Abbildungsfehlern möglich ist.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der die Lichtbündel L1-L3 der Bildgebereinheiten 6 - 8 nicht zu einem gemeinsamen Lichtbündel überlagert werden, bevor sie in das Brillenglas 3 eingekoppelt werden. Stattdessen wird jedes Lichtbündel jeder Bildergebereinheit separat geführt (über separate Lichtführungskanäle 29₁ und 29₂). Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird von zwei Bildgebereinheiten 6 sowie 7` ausgegangen, wobei die Bildgebereinheit 6 ein rotes Teilbild und somit ein rotes Lichtbündel L1 und die Bildgebereinheit 7' mit einem entsprechenden Bilderzeugungselement 10' und einer entsprechenden Bildgeberoptik 13' ein grünes und blaues Teilbild und somit ein grünes und blaues Lichtbündel L2' erzeugt. Das rote Lichtbündel L1 tritt über einen ersten Eintrittsabschnitt 19₁ und das grüne und blaue Lichtbündel L2` tritt über einen zweiten Eintrittsabschnitt 19₂ in das Brillenglas 3 ein, wobei die beiden Eintrittsabschnitte 19₁ und 19₂ voneinander beabstandet sind. Auch hier kann wiederum durch die beiden reflektiven Umlenkstrukturen 22 und 24 die gewünschte Umlenkung und z.B. die gewünschte Korrektur von chromatischen Abbildungsfehlern durchgeführt werden.
In 5 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, mit der verdeutlich wird, dass die Bildergebereinheiten 6, 7 und 8 bzw. 7` auch an verschiedenen Positionen relativ zum Brillenglas 3 angeordnet sein können. Bei der in 5 gezeigten Variante kann man von einer nasalen und temporalen Anordnung der Bildgebereinheiten 6 und 7` sprechen.
In 6 ist eine Variante in Draufsicht auf die Rückseite 18 gezeigt, bei der die Bildgebereinheiten 6 und 7' entlang der x-Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind.
Es ist auch möglich, dass ein oder mehrere Bildgebereinheiten 6, 7 und 8 bzw. 7` vor der Vorderseite 20 des Brillenglases 3 positioniert sind. Es besteht somit eine hohe Designfreiheit zur Positionierung der Bildgebereinheiten 6, 7 und 8 bzw. 7'.
Eine vorteilhafte Art der Herstellung einer zweifach gestaffelten Fresnelstruktur (also einer Struktur mit zwei reflektiven Umlenkstrukturen 22 und 24) umfasst den Schritt des Herstellens von zwei zueinander passenden Halbschalen 30, 31, die jeweils eine Struktur 32, 33 für die ersten reflektiven Umlenkelemente 23 und zweiten reflektiven Umlenkelemente 25 aufweisen. Die Halbschalen können beispielsweise mittels Spritzguss gefertigt werden. Auf die Strukturen 32 und 33 werden jeweils die gewünschte wellenlängenabhängige Teilerbeschichtung aufgebracht und danach werden die beiden Halbschalen 30 und 31 mit einem dem Grundmaterial der Halbschalen 30 und 31 im Brechungsindex angepassten Klebstoff gefügt. Die Halbschale 30 kann neben der spritzgegossenen Ausführung auch als Folie ausgeführt sein. Die Klebespalte kann dabei z.B. eine Dicke im Bereich von ca. 30 µm bis 1500 µm aufweisen, so dass das in 8 gezeigte Brillenglas 3 hergestellt ist. Dabei ist nur zur Verdeutlichung der Herstellung die mittlere Schicht mit dem Klebstoff eingezeichnet. In dem tatsächlich gefertigten Brillenglas 3 ist dies aufgrund der Brechungsindexanpassung nicht mehr sichtbar, so dass ein Brillenglas 3 vorliegt, wie z.B. in 2 gezeigt ist.
Die Anzeigevorrichtung 1 kann auch so ausgebildet sein, dass das linke Brillenglas 4 in der Art und Weise als Multifunktionsglas, wie sie in Verbindung mit 1 bis 8 beschreiben wurde, ausgebildet ist. In diesem Fall ist das Bilderzeugungsmodul 5 bevorzugt im Bereich des linken Brillenbügels angeordnet. Ferner ist es möglich, das sowohl das linke Brillenglas 3 als auch das rechte Brillenglas 4 als Multifunktionsglas ausgebildet ist, wobei bevorzugt für jedes Brillenglas 3, 4 ein separates Bilderzeugungsmodul 5 (bevorzugt im linken und rechten Brillenbügel) angeordnet ist.
Die Umlenkstrukturen 22, 23 und 27 können eine reine Strahlumlenkung bewirken. Bevorzugt können sie zusätzliche eine abbildende Wirkung bereitstellen, die insbesondere wellenlängenselektiv ist.

Claims

Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein mindestens zweifarbiges Bild erzeugende Anzeigevorrichtung (1), wobei das Brillenglas (3) eine Vorderseite (20) und eine Rückseite (18), einen Eintrittsabschnitt (19) und einen vom Eintrittsabschnitt (19) beabstandeten Umlenkabschnitt (21), einen Austrittsabschnitt (26) in der Rückseite (18) sowie einen Lichtführungskanal (29) aufweist, der Lichtbündel (L1, L2, L3) der mindestens zwei Farben des erzeugten Bildes, die über den Eintrittsabschnitt (19) des Brillenglases (3) in das Brillenglas (3) eingekoppelt sind, im Brillenglas (3) bis zum Umlenkabschnitt (21) führt, von dem sie in Richtung zum Austrittsabschnitt (26) hin umgelenkt und dann durch den Austrittsabschnitt (26) aus dem Brillenglas (3) ausgekoppelt werden, wobei der Umlenkabschnitt (21) eine erste reflektive Umlenkstruktur (22) mit mindestens einem ersten reflektiven Umlenkelement (23) sowie eine zweite reflektive Umlenkstruktur (24) mit mindestens einem zweiten reflektiven Umlenkelement (25) aufweist, wobei die beiden Umlenkstrukturen (22, 24) in einer Richtung von der Rückseite (18) zur Vorderseite (20) hintereinander angeordnet sind und für die mindestens zwei Farben unterschiedliche Reflektivitäten aufweisen.
Brillenglas nach Anspruch 1, wobei die erste reflektive Umlenkstruktur (22) für Lichtbündel einer ersten der beiden Farben reflektiv und für Lichtbündel einer zweiten der beiden Farben transmissiv ist und die zweite reflektive Umlenkstruktur (24) für Lichtbündel der zweiten Farbe reflektiv und für Lichtbündel der ersten Farbe transmissiv ist.
Brillenglas nach Anspruch 1 oder 2, wobei die beiden Umlenkstrukturen (22, 24) für die mindestens zwei Farben unterschiedliche Abbildungseigenschaften aufweisen.
Brillenglas nach einem der obigen Ansprüche, wobei der Umlenkabschnitt (21) eine dritte reflektive Umlenkstruktur (27) mit mindestens einem dritten reflektiven Umlenkelement (28) aufweist, wobei die drei Umlenkstrukturen (22, 24, 27) in der Richtung von der Rückseite (18) zur Vorderseite (20) hintereinander angeordnet sind und für drei Farben unterschiedliche Reflektivitäten aufweisen.
Brillenglas nach einem der obigen Ansprüche, wobei mindestens eine der Umlenkstrukturen (22, 24, 27) mehrere nebeneinander angeordnete reflektive Umlenkelemente aufweist.
Brillenglas nach einem der obigen Ansprüche, wobei das Brillenglas eine gekrümmte Rückseite (18) aufweist und der Eintrittsabschnitt (19) in der Rückseite (18) ausgebildet ist.
Brillenglas nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Lichtbündel (L1, L2, L3) der mindestens zwei Farben des erzeugten Bildes im Brillenglas (3) durch Reflexionen bis zum Umlenkabschnitt (21) geführt sind.
Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung (2), einem an der Haltevorrichtung (3) befestigten Bilderzeugungsmodul (5), das ein mindestens zweifarbiges Bild erzeugt, und einem an der Haltevorrichtung (2) befestigtes Brillenglas (3, 4) nach einem der obigen Ansprüche, das das erzeugte mindestens zweifarbige Bild im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung (2) so abbildet, dass es der Benutzer als virtuelles Bild wahrnehmen kann.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Bilderzeugungsmodul (2) eine erste Bildgebereinheit (6), die Lichtbündel (L1) einer ersten Farbe erzeugt, und eine zweite Bildgebereinheit (7), die Lichtbündel (L2) einer zweiten Farbe erzeugt, umfasst, wobei die Lichtbündel (L1) der ersten Farbe und die Lichtbündel (L2) der zweiten Farbe an unterschiedlichen Stellen in das Brillenglas (3) eingekoppelt und bis zum Umlenkabschnitt (21) geführt werden.