DE102022126624A1

DE102022126624A1 - Messvorrichtung zum Messen einer Position einer Eyebox eines virtuellen Bilds

Info

Publication number: DE102022126624A1
Application number: DE102022126624.9A
Authority: DE
Inventors: Georg Michels; Dr. Karutz Frank-Oliver; Michael POLLMANN
Original assignee: Tooz Technologies GmbH
Current assignee: Tooz Technologies GmbH
Priority date: 2022-10-12
Filing date: 2022-10-12
Publication date: 2024-04-18
Also published as: US20240126105A1; CN117860190A

Abstract

Es wird eine Messvorrichtung (10) zum Messen einer Position einer Eyebox eines virtuellen Bilds einer auf dem Kopf eines Benutzers tragbaren Brille (30) vorgeschlagen, wobei die Brille (30) einen Projektor (45) zum Erzeugen des virtuellen Bilds aufweist, das über ein erstes Brillenglas (36) der Brille (30) durch die Pupille auf die Retina eines Trägers der Brille (30) projizierbar ist, wenn der Benutzer die Brille (30) auf dem Kopf trägt, wobei die Messvorrichtung (10) folgendes umfasst: eine Haltevorrichtung zum Halten der Brille (30) an einer vorgegebenen Position, ein Projektionsflächenelement (20), auf das die das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen über das erste Brillenglas (36) projizierbar sind, wenn die Brille (30) von der Haltevorrichtung gehalten wird, wobei das Projektionsflächenelement (20) an einer derartigen Position in Bezug auf das erste Brillenglas (36) angeordnet ist, wenn die Brille (30) von der Haltevorrichtung gehalten wird, dass die Position des Projektionsflächenelements (20) zumindest teilweise der Position einer Pupille des Benutzers entspricht, wenn der Benutzer die Brille (30) auf dem Kopf trägt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Messen einer Position einer Eyebox eines virtuellen Bilds und ein Verfahren zum Messen einer Position einer Eyebox eines virtuellen Bilds.
Stand der Technik
Bei Brillen, die ein virtuelles Bild erzeugen, fällt es oftmals schwer zu überprüfen, ob das virtuelle Bild für den Benutzer der Brille gut und scharf sichtbar ist. Insbesondere fällt dies schwer bei Brillen, in die das Licht des virtuellen Bilds bzw. die das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen in ein Brillenglas eingekoppelt wird/werden und bei denen das Licht durch einen Auskopplungsbereich (z.B. eine Fresnelstruktur) wieder aus dem Brillenglas ausgekoppelt wird. Durch den Brillenrahmen bzw. die Fassung und hierauf ausgeübte Kräfte, z.B. weil der Benutzer einen breiten Kopf hat (so dass die Brillenbügel auseinandergedrückt werden), kann sich die Position der Eyebox verschieben, so dass die das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen an einer anderen als der vorgesehenen Position das Auge des Betrachters treffen oder nur teilweise oder gar nicht treffen. Es verändert sich der Bereich der durch den beleuchten Bereich bzw. durch die Eyebox abgedeckten Pupillenabstände. Das heißt, dass das virtuelle Bild unter Umständen nicht mehr voll sichtbar und/oder nicht mehr scharf vom Benutzer gesehen werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Messvorrichtung zum Messen einer Position einer Eyebox eines virtuellen Bilds und ein Verfahren zum Messen einer Position einer Eyebox eines virtuellen Bilds aufzuzeigen, bei der bzw. bei dem technisch einfach und schnell die Position der Eyebox eines virtuellen Bilds erfasst bzw. überprüft werden kann.
Insbesondere soll dies ohne Aufsetzen der Brille auf den Kopf eines Menschen möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Messvorrichtung zum Messen einer Position einer Eyebox eines virtuellen Bilds einer auf dem Kopf eines Benutzers tragbaren Brille gelöst, wobei die Brille einen Projektor zum Erzeugen des virtuellen Bilds aufweist, das über ein erstes Brillenglas der Brille durch die Pupille auf die Netzhaut eines Trägers der Brille projizierbar ist, wenn der Benutzer die Brille auf dem Kopf trägt, wobei die Messvorrichtung folgendes umfasst: eine Haltevorrichtung zum Halten der Brille an einer vorgegebenen Position, ein Projektionsflächenelement, auf das die das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen über das erste Brillenglas projizierbar sind, wenn die Brille von der Haltevorrichtung gehalten wird , wobei das Projektionsflächenelement an einer derartigen Position in Bezug auf das erste Brillenglas angeordnet ist, wenn die Brille von der Haltevorrichtung gehalten wird, dass die Position des Projektionsflächenelements zumindest teilweise der Position einer Pupille des Benutzers entspricht, wenn der Benutzer die Brille auf dem Kopf trägt.
Ein Vorteil hiervon ist, dass technisch einfach die Position der Eyebox eines virtuellen Bilds überprüft werden kann. Insbesondere kann einfach überprüft werden, ob sich die Eyebox an einer Position befindet, an der die Pupille des Trägers der Brille ist, wenn die Brille von einem Träger bestimmungsgemäß auf dem Kopf, d.h. auf den Ohren und der Nase, getragen wird. Insbesondere kann geprüft werden, ob sich die Eyebox an einer derartigen Position befindet, dass beim Tragen der Brille auf dem Kopf eines Benutzers eine Pupille des Benutzers innerhalb der Eyebox ist bzw. vollständig innerhalb der Eyebox ist. Diese Position kann abhängig von dem jeweiligen Träger sein, d.h. es kann jeweils für eine bestimmte Person (individuell) überprüft werden, ob die Position der Eyebox des virtuellen Bilds korrekt ist oder nicht. Denkbar ist auch, dass die vorgegebene Position, an der sich die Eyebox des virtuellen Bilds befinden soll (Sollposition), unabhängig von einem Träger ist. Folglich kann mittels der Messvorrichtung nach der Herstellung der Brille überprüft werden, ob die Eyebox des virtuellen Bilds sich an der Sollposition befindet, bzw. es kann überprüft werden, wie groß eine eventuell vorhandene Abweichung zwischen einer Istposition bzw. einer tatsächlichen Position der Eyebox des virtuellen Bilds und der Sollposition ist. Das Projektionsflächenelement bzw. zumindest ein Teil hiervon befindet sich an der Position, an der sich die Pupille eines Auges des Trägers der Brille bzw. ein Teil der Pupille des Auges des Trägers der Brille befindet. Wenn eine Abweichung zwischen Istposition und Sollposition vorhanden ist, kann dies entsprechend korrigiert werden. Vorstellbar ist, dass die Brille entsprechende Korrekturmöglichkeiten bzw. Veränderungsmöglichkeiten (z.B. Stellschrauben) aufweist, mittels denen die Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement verändert werden kann. Beispielsweise kann die Brille eine Brille sein, wie sie in DE 10 2014 207 488 A1 bzw. DE 10 2014 207 497 A1 beschrieben ist. Dies bedeutet, dass der Fassungsscheibenwinkel des ersten Brillenglases und/oder des zweiten Brillenglases der Brille und/oder der Vorneigungswinkel des ersten und/oder des zweiten Brillenglases relativ zu dem Projektor und/oder ein Winkel zwischen dem ersten Brillenbügel und dem ersten Brillenglas und/oder ein Winkel zwischen dem zweiten Brillenbügel und dem ersten oder zweiten Brillenglas und/oder ein Abstand des ersten Brillenglases zu dem zweiten Brillenglas bei der Brille mittels Einstellvorrichtungen der Brille (z.B. Stellschrauben) veränderlich ist. Die Brille kann einen ersten Brillenbügel und einen zweiten Brillenbügel zum Lagern der Brille auf den Ohren bzw. Ohrmuschelansätzen des Benutzers aufweisen.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Messen einer Position einer Eyebox eines virtuellen Bilds einer auf dem Kopf eines Benutzers tragbaren Brille mit einem ersten Brillenglas, insbesondere mit einer Messvorrichtung wie oben beschrieben, gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen der Brille; Anordnen eines Projektionsflächenelements auf einer ersten Seite des ersten Brillenglases, wobei das Projektionsflächenelement einen ersten vorgegebenen Abstand zu der ersten Seite des ersten Brillenglases aufweist, wobei das Projektionsflächenelement an einer Position in Bezug auf das erste Brillenglas angeordnet ist, die zumindest teilweise der Position einer Pupille des Benutzers entspricht, wenn der Benutzer die Brille auf dem Kopf trägt; Projizieren der das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen über das erste Brillenglas auf das Projektionsflächenelement; Erfassen der Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement.
Vorteilhaft hieran ist, dass technisch einfach die Position der Eyebox des virtuellen Bilds erfasst werden kann. Zudem ist es mittels des Verfahrens möglich, die Brille individuell an eine Person derart anzupassen, dass das virtuelle Bild für den Träger, wenn er die Brille auf Ohren und Nase trägt, gut sichtbar ist und scharf ist. Üblicherweise muss der Träger hierzu die Augen von der Geradeausrichtung weg in Richtung des ersten Brillenbügels bewegen. Die Brille, die bei diesem Verfahren vermessen wird, kann eine Brille sein, wie sie in DE 10 2014 207 488 A1 bzw. DE 10 2014 207 497 A1 beschrieben ist.
Die Haltevorrichtung kann eine Brillenbügelhaltevorrichtung zum Halten eines ersten Brillenbügels und/oder eines zweiten Brillenbügels der Brille an einer vorgegebenen Position umfassen. Auf diese Weise kann die Brille besonders sicher und wie beim Tragen der Brille durch einen Benutzer auf dem Kopf gehalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Messvorrichtung umfasst die Messvorrichtung ferner eine Nasensteghaltevorrichtung zum Halten des Nasenstegs der Brille an einer vorgegebenen Position. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Brille in der Messvorrichtung besonders sicher gehalten werden kann. Zudem entspricht bei dem Vorhandensein einer Brillenbügelhaltevorrichtung die Drei-Punkt-Lagerung in der Messvorrichtung im Wesentlichen der Lagerung der Brille beim Tragen der Brille durch einen Menschen, nämlich auf den beiden Ohren und auf der Nase.
Gemäß einer Ausführungsform der Messvorrichtung umfasst die Messvorrichtung ferner eine erste Bewegungsvorrichtung zum Verändern des Winkels zwischen einem ersten Brillenbügel der Brille und dem ersten Brillenglas. Hierdurch kann der erste Brillenbügel gezielt und präzise in Bezug auf das erste Brillenglas bewegt werden. Somit kann der Winkel zwischen dem ersten Brillenbügel und dem ersten Brillenglas technisch einfach verändert werden. Auf diese Weise kann die Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement, analog der Position auf dem/im Auge des Trägers der Brille, einfach verändert werden. Insbesondere kann die Position der Eyebox des virtuellen Bilds in x-Richtung geändert werden. Zudem kann der Abstand des ersten Brillenbügels zu dem zweiten Brillenbügel technisch einfach geändert werden. Hierdurch kann die Brille an die Kopfbreite des Trägers bzw. potentiellen Trägers angepasst werden. Darüber hinaus können unterschiedliche Brillen bzw. Brillengestelle bzw. Brillenfassungen bzw. Brillengläser hinsichtlich ihrer Steifigkeit untersucht werden. Insbesondere kann untersucht werden, inwieweit ein Bewegen des ersten Brillenbügels Auswirkungen auf die Position der Eyebox und somit indirekt auf die Position des virtuellen Bilds hat. D.h. es kann beobachtet werden, inwieweit sich die Position der Eyebox des virtuellen Bilds bzw. der Projektion der das virtuelle Bild bildenden Lichtstrahlen auf dem Projektionsflächenelement abhängig von der Position des ersten Brillenbügels bzw. des Winkels zwischen dem ersten Brillenbügel und dem ersten Brillenglas ändert. Auf diese Weise können unterschiedliche Materialien bzw. Brillengestelle untersucht werden. Auch ist eine individuelle Anpassung der Brille an den Träger möglich.
Gemäß einer Ausführungsform der Messvorrichtung umfasst die Messvorrichtung ferner eine zweite Bewegungsvorrichtung zum Verändern des Winkels zwischen einem zweiten Brillenbügel der Brille und dem ersten Brillenglas. Hierdurch kann der zweite Brillenbügel, der von dem ersten Brillenglas weiter entfernt ist als der erste Brillenbügel, technisch einfach relativ zu dem ersten Brillenglas bewegt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Messvorrichtung sind die erste Bewegungsvorrichtung und die zweite Bewegungsvorrichtung derart ausgebildet, dass der Winkel zwischen dem ersten Brillenbügel und dem ersten Brillenglas im Wesentlichen unabhängig von dem Winkel zwischen dem zweiten Brillenbügel und dem ersten Brillenglas veränderbar ist. Hierdurch ist es möglich, noch präziser die Veränderung der Eyebox des projizierten virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement abhängig von der Position bzw. des Winkels des ersten Brillenbügels und des zweiten Brillenbügels relativ zu dem ersten Brillenglas zu untersuchen.
Gemäß einer Ausführungsform der Messvorrichtung weist die erste Bewegungsvorrichtung und/oder die zweite Bewegungsvorrichtung eine Kraftmessvorrichtung zum Messen der Kraft, die der erste Brillenbügel oder der zweite Brillenbügel auf die erste Bewegungsvorrichtung bzw. die zweite Bewegungsvorrichtung ausübt, auf. Ein Vorteil hiervon ist, dass ein ungewolltes Verbiegen bzw. eine ungewollte Beschädigung des ersten Brillenbügels und/oder des zweiten Brillenbügels sicher verhindert werden kann. Zudem kann festgestellt werden, bei welchen auftretenden Kräften welche Veränderungen der Position der Eyebox des virtuellen Bilds auftreten.
Gemäß einer Ausführungsform der Messvorrichtung ist die Messvorrichtung - zum Erfassen der Intensitätsverteilung und/oder der Bestrahlungsstärke und/oder der Beleuchtungsstärke der das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen und/oder - zum Erfassen der Intensitätsverteilung und/oder der Bestrahlungsstärke und/oder der Beleuchtungsstärke auf dem Projektionsflächenelement ausgebildet. Hierdurch kann die Position der Eyebox präzise und detailliert vermessen werden. Insbesondere kann auch die Helligkeit des virtuellen Bilds bestimmt werden. Der Rand der Eyebox bzw. die Größe der Eyebox kann beispielsweise als der Ort bestimmt werden, an dem die Helligkeit unter einen vorbestimmten Wert (z.B. 80%) der maximalen Helligkeit fällt. Die maximale Helligkeit kann in der Mitte der Eyebox gemessen werden bzw. der Helligkeitswert an dieser Stelle kann 100% der Helligkeit entsprechen. Es ist auch möglich, dass die Messvorrichtung zum Erfassen der Verteilung der Bestrahlungsstärke und/oder der Beleuchtungsstärke ausgebildet ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Messvorrichtung ist das Projektionsflächenelement zumindest teilweise, insbesondere vollständig, teildurchsichtig. Vorteilhaft hieran ist, dass die Position der Eyebox auf dem Projektionsflächenelement von der Rückseite, d.h. von der dem ersten Brillenglas abgewandten Seite des Projektionsflächenelements aus, leicht erkennbar ist. Folglich kann die Position der Eyebox des virtuellen Bilds bzw. der von den das virtuelle Bild bildenden Lichtstrahlen beleuchtete Bereich besonders präzise bestimmt werden. Ein Blick durch das erste Brillenglas zum Feststellen der Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement kann durch eine Auskopplungsstruktur des Brillenglases zum Auskoppeln des Lichts aus dem ersten Brillenglas, z.B. eine Fresnelstruktur, verzerrt sein bzw. ist möglicherweise weniger präzise. Zur Bestimmung der Eyebox Position durch die Auswertung der beleuchteten Fläche des Projektionsflächenelements kann vorteilhafterweise eine Kamera eingesetzt werden, die ein Abbild des Projektionsflächenelements zur Weiterverarbeitung mittel entsprechender Auswertealgorithmik bzw. Auswertesoftware erfasst und gegebenenfalls dauerhaft abspeichert bzw. archiviert (vergleiche hierzu auch den nächsten Absatz).
Gemäß einer Ausführungsform der Messvorrichtung umfasst das Projektionsflächenelement ein Lichtsensorelement, insbesondere eine Kamera. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Position der Eyebox des virtuellen Bilds, beispielsweise inklusive der Intensitätsverteilung innerhalb der Eyebox, auf dem Projektionsflächenelement direkt automatisiert bzw. maschinell erfasst werden kann. Zudem kann die Position äußerst präzise erfasst werden. Das Lichtsensorelement kann mehrere Lichtsensoren umfassen, z.B. ein Array von Lichtsensoren. Denkbar ist, dass das Lichtsensorelement bzw. die Kamera an einen Computer bzw. eine Steuereinrichtung angeschlossen ist, die automatisiert die Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement erfasst; hierbei kann ein Vergleich zwischen der erfassten Position und einer Sollposition der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement durchgeführt werden. Auch können Veränderungen der Position der Eyebox des virtuellen Bilds beim Einwirken von Kräften auf die Brille und/oder Veränderungen der Form der Brille erfasst werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Messvorrichtung ist die Messvorrichtung derart ausgebildet ist, dass der Abstand zwischen dem Projektionsflächenelement und dem ersten Brillenglas, wenn die Brille von der Haltevorrichtung gehalten wird, veränderbar ist, insbesondere derart veränderbar ist, dass der Abstand zwischen dem Projektionsflächenelement und dem ersten Brillenglas auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden kann. Vorteilhaft hieran ist, dass der Abstand zwischen dem ersten Brillenglas bzw. der kleinste Abstand zwischen dem ersten Brillenglas und dem Projektionsflächenelement auf den (individuellen) Abstand zwischen dem Hornhautscheitel des Benutzers und dem ersten Brillenglas technisch einfach angepasst werden kann. Somit weist das Projektionsflächenelement den Abstand auf, den auch die Pupille zu dem ersten Brillenglas aufweist, so dass sich das Projektionsflächenelement auch in y-Richtung an der Position der Pupille des Trägers befindet, wenn dieser (später) die Brille auf dem Kopf trägt.
Gemäß einer Ausführungsform der Messvorrichtung weist die Messvorrichtung ein Winkelmessgerät zum Erfassen des Fassungsscheibenwinkels des ersten Brillenglases auf. Ein Vorteil hiervon ist, dass hierdurch eine weitere Eigenschaft der Brille erfasst werden kann, die Auswirkungen auf die Position des virtuellen Bilds haben kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Messvorrichtung weist die Messvorrichtung eine Einstellvorrichtung auf, wobei die Einstellvorrichtung - zum Erfassen der Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement, - zum Vergleichen der erfassten Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement mit einer Sollposition, und - zum Verändern -- eines Fassungsscheibenwinkels des ersten Brillenglases und /oder eines zweiten Brillenglases der Brille und/oder -- eines Vorneigungswinkels des ersten Brillenglases relativ zu dem Projektor und/oder -- eines Winkels zwischen dem ersten Brillenbügel und dem ersten Brillenglas und/oder eines Winkels zwischen dem zweiten Brillenbügel und dem ersten und/oder zweiten Brillenglas und/oder -- eines Abstands des ersten Brillenglases zu dem zweiten Brillenglas ausgebildet ist. Vorteilhaft hieran ist, dass technisch einfach die Position der Eyebox des virtuellen Bilds verändert werden kann. Zudem kann, wenn die Einstellvorrichtung mit einem Computer oder einem Steuergerät verbunden ist, automatisiert die Position der Eyebox des virtuellen Bilds korrigiert bzw. verändert werden. Darüber hinaus können eine Vielzahl von Messungen automatisiert bzw. automatisch durchgeführt werden, um verschiedene Brillen bzw. Fassungen hinsichtlich der Veränderung der Position der Eyebox des virtuellen Bilds abhängig von Eigenschaften der Brille (Material der Brille, Position der Brillenbügel, Fassungsscheibenwinkel etc.) und/oder einwirkenden Kräfte auf die Brille zu untersuchen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner folgenden Schritt: Vergleichen der erfassten Position mit einer Sollposition der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement. Vorteilhaft hieran ist, dass die Istposition technisch einfach und schnell mit der Sollposition verglichen werden kann. Es ist durch das Verfahren möglich, die Brille z.B. nach der Herstellung zu überprüfen, ob sie vorgegebenen Qualitätsstandards hinsichtlich der Position der Eyebox des virtuellen Bilds bzw. hinsichtlich der Veränderung der Eyebox des virtuellen Bilds bei auftretenden Kräften entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Brille ferner ein zweites Brillenglas, wobei ein Fassungsscheibenwinkel des ersten Brillenglases und/oder des zweiten Brillenglases zum Verändern der Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement verändert wird. Vorteilhaft hieran ist, dass hierdurch die Position, insbesondere die x-Position, des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement technisch einfach geändert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Vorneigungswinkel des ersten Brillenglases relativ zu dem Projektor und/oder relativ zum Brillenbügel zum Verändern der Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement verändert. Ein Vorteil hiervon ist, dass besonders schnell die y-Position bzw. Höhe der Eyebox des virtuellen Bilds angepasst bzw. eingestellt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Kraft, die ein erster Brillenbügel und/oder ein zweiter Brillenbügel der Brille auf eine erste Bewegungsvorrichtung zum Verändern des Winkels zwischen dem ersten Brillenbügel und dem ersten Brillenglas bzw. eine zweite Bewegungsvorrichtung zum Verändern des Winkels zwischen dem zweiten Brillenbügel und dem ersten Brillenglas ausübt, erfasst. Vorteilhaft an diesem Verfahren ist, dass einerseits eine ungewollte Beschädigung bzw. Verformung der Brillenbügel verhindert wird, und dass andererseits präzise untersucht werden kann, welche auftretenden Kräfte welche Veränderung der Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement verursachen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Intensitätsverteilung und/oder die Bestrahlungsstärke und/oder die Beleuchtungsstärke der das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen und/oder wird die Intensitätsverteilung und/oder die Bestrahlungsstärke und/oder die Beleuchtungsstärke auf dem Projektionsflächenelement erfasst. Durch dieses Verfahren kann die Eyebox bzw. die Eyebox eines virtuellen Bilds präzise und detailliert vermessen werden.
Unter dem Begriff „Eyebox“ bzw. „Eyebox eines virtuellen Bilds“ kann insbesondere eine (Querschnitts-)Fläche verstanden werden, die von den das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen in der Ebene der Pupille ausgeleuchtet wird, wenn der Benutzer die Brille auf dem Kopf trägt, und innerhalb der sich die Pupille des Betrachters idealerweise vollständig befinden sollte, um nach Durchtritt durch Pupille und Augenlinse die auf der Netzhaut entstehende Abbildung des virtuellen Bildes (vollständig) wahrnehmen zu können. Befindet sich die Pupille nur teilweise innerhalb der Eyebox kann es zu einer Vignettierung und/oder einem Bildbeschnitt kommen, d.h. dass das virtuelle Bild für den Benutzer nicht vollständig sichtbar ist. Die „Eyebox eines virtuellen Bilds“ kann somit der Bereich bzw. die Fläche sein, die, wenn der Benutzer die Brille auf dem Kopf trägt, von den Lichtstrahlen, die das virtuelle Bild erzeugen, derart beleuchtet wird, dass das vollständige virtuelle Bild von dem Benutzer mittels des Auges wahrnehmbar bzw. sichtbar ist.
Die Grenze der „Eyebox“ kann insbesondere der Ort sein, an dem die Lichtintensität der das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen unter einen vorbestimmten Wert fällt und/oder an dem eine vorbestimmte Vignettierung des virtuellen Bilds auftritt. Vorstellbar ist auch, dass die Grenze der „Eyebox“ insbesondere der Ort sein kann, an dem das durch die Pupille auf die Retina des Benutzers treffende erzeugte virtuelle Bild beschnitten ist, d.h. nicht vollständig sichtbar ist. Hierbei kann berücksichtigt werden, dass der Durchmesser der Augenpupille veränderlich ist, beispielsweise abhängig vom Umgebungslicht und/oder dem Alter des Benutzers. Üblicherweise kann von einem Augenpupillendurchmesser von ca. 3,0 mm ausgegangen werden. Der Durchmesser der Augenpupille kann theoretisch zwischen ca. 1,5 mm und ca. 8,0 mm schwanken.
Unter dem Begriff „virtuelles Bild“ kann insbesondere das Bild des Projektors verstanden werden, das durch die Pupille und die Augenlinse auf die Retina bzw. Netzhaut des Trägers der Brille projiziert wird bzw. welches der Träger der Brille aufgrund des Projektors sieht. Die vom Projektor ausgeleuchtete Fläche bzw. der ausgeleuchtete Bereich auf dem Projektionsflächenelement der Messvorrichtung kann insbesondere als „Eyebox des virtuellen Bildes“ bezeichnet werden. Das Projektionsflächenelement steht stellvertretend für die Pupille des Trägers. An der Stelle des Projektionsflächenelements entsteht noch keine scharfe Abbildung des Projektors bzw. des vom Projektor angezeigten Bilds sondern nur eine von der Vielzahl der das virtuelle Bild erzeugenden aber an dieser Stelle noch unfokussierten Lichtstrahlen beleuchtete Fläche. Das virtuelle Bild auf dem Projektionsflächenelement ist kein reales Abbild des virtuellen Bilds.
Unter dem Begriff „Projektor“ kann insbesondere eine Vorrichtung, z.B. ein Display, insbesondere z.B. ein LED- oder OLED-Display, verstanden werden, das Lichtstrahlen aussendet bzw. leuchtet. Der Projektor wirft Lichtstrahlen indirekt, nämlich mittels des ersten Brillenglases, durch die Pupille auf die Retina des Trägers der Brille bzw. in der Messvorrichtung auf das Projektionsflächenelement. Hierbei kann das Licht des Projektors in das Brillenglas eingekoppelt bzw. eingestrahlt und mittels einer Auskoppelstruktur, z.B. einer Fresnelstruktur des ersten Brillenglases, wieder aus dem ersten Brillenglas ausgekoppelt werden bzw. aus dem Brillenglas austreten. Vorstellbar ist jedoch auch, dass das Licht bzw. die Lichtstrahlen des Projektors auf eine erste Seite des ersten Brillenglases gestrahlt werden und hierbei die Lichtstrahlen zumindest teilweise derart reflektiert werden, dass die Lichtstrahlen in der Pupille des Trägers landen, wenn die Brille bestimmungsgemäß vom Träger getragen wird.
Unter dem Begriff „projizieren“ kann insbesondere verstanden werden, dass Lichtstrahlen auf einen bestimmten Bereich gestrahlt werden, um ein Bild zu erzeugen. Der Bereich kann z.B. das Projektionsflächenelement bzw. eine Seite des Projektionsflächenelements oder das Auge bzw. die Retina sein. Dies kann insbesondere indirekt geschehen, d.h. dass die Lichtstrahlen beim Projizieren einfach oder mehrfach umgelenkt und/oder reflektiert werden. So können die Lichtstrahlen vom Projektor in das erste Brillenglas eingekoppelt werden und nach Auskopplung schließlich auf das Projektionsflächenelement oder das Auge bzw. die Retina gestrahlt, d.h. projiziert, werden.
Unter dem Begriff „auf dem Kopf tragen“ kann insbesondere verstanden werden, dass ein Mensch die Brille auf den beiden Ohren bzw. Ohrmuschelansätzen und auf der Nase trägt, wobei die Brillenbügel von den Ohren bzw. Ohrmuschelansätzen getragen werden, während die Nase den Nasensteg stützt.
Die Intensität bzw. die Verteilung der Intensität der das Bild erzeugenden Lichtstrahlen kann auf dem Projektionsflächenelement erfasst werden. Die Intensität kann die Beleuchtungsstärke, z.B. gemessen in Lux, d.h. Lumen/m², sein. Vorstellbar ist auch, dass die Intensität der Lichtstrahlen direkt bzw. unmittelbar erfasst wird, z.B. gemessen in der Einheit Candela, d.h. 1 Lumen pro Steradiant.
Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einer Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen

1 eine schematische Aufsicht auf eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
2 eine schematische Seitenansicht der Messvorrichtung aus 1;
3 eine schematische Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
4 eine schematische Aufsicht auf eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung; und
5 eine schematische Aufsicht auf eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung.

Bei der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
1 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 10. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht der Messvorrichtung 10 aus 1.
Die Messvorrichtung 10 ist zum Messen der Position einer Eyebox eines virtuellen Bilds einer Brille 30 ausgebildet. Hierzu wird die Brille 30, die im Auge des Trägers ein virtuelles Bild erzeugt bzw. erzeugen soll, auf die Messvorrichtung 10 gelegt bzw. auf der Messvorrichtung 10 angeordnet bzw. gehalten. An der Stelle, an der sich üblicherweise die Pupille oder ein Teil der Pupille des Trägers befindet, wenn die Brille 30 vom Träger bestimmungsgemäß getragen wird, befindet sich ein Projektionsflächenelement 20. Auf diesem Projektionsflächenelement 20 wird die Eyebox des virtuellen Bilds, die dann als real beleuchtet Fläche aber nicht als scharfe Abbildung des Bildes gesehen werden kann, projiziert.
Das virtuelle Bild kann Bilddaten und/oder Daten aufweisen. Die auf dem Projektionsflächenelement 20 sichtbare Eyebox des virtuellen Bilds kann für die Bestimmung der Position von einem rein weißen Bild ausgehen. Denkbar ist jedoch, dass ein tatsächliches Bild (z.B. ein Testbild) verwendet wird.
Die Messvorrichtung 10 weist eine Haltevorrichtung zum Halten der Brille 30 auf. Die Haltevorrichtung kann eine Brillenbügelhaltevorrichtung sein. Die Brillenbügelhaltevorrichtung ist zum Halten des ersten Brillenbügels 32 und des zweiten Brillenbügels 34 der Brille 30 ausgebildet. Die Brillenbügelhaltevorrichtung weist einen ersten Bügelträger 13 und einen zweiten Bügelträger 15 auf. Ein erster Bügelträger 13 der Messvorrichtung 10 hält den ersten Brillenbügel 32. Ein zweiter Bügelträger 15 der Messvorrichtung 10 hält den zweiten Brillenbügel 34. Vorstellbar ist, dass die Brillenbügel 32, 34 jeweils auf den Bügelträgern 13, 15 aufliegen. Das Halten kann insbesondere in einem Bereich des jeweiligen Brillenbügels 32, 34 stattfinden, der von dem ersten Brillenglas 36 abgewandt bzw. entfernt ist.
Die Messvorrichtung 10 kann eine Grundplatte 70 umfassen, auf der die Elemente der Messvorrichtung 10 angeordnet sind.
Die Brille 30 weist üblicherweise ein erstes Brillenglas 36 und ein zweites Brillenglas 38 auf, die von einer Fassung gehalten werden.
Die Fassung ist in den Zeichnungen im Wesentlichen weggelassen worden bzw. nicht dargestellt. Die Brillenbügel 32, 34 sind über ein erstes Brillengelenk 33 bzw. ein zweites Brillengelenk 35 mit dem ersten Brillenglas 36 bzw. dem zweiten Brillenglas 38 bzw. der Fassung verbunden. Die Brillenbügel 32, 34 können somit zusammengeklappt werden.
Denkbar ist jedoch auch, dass die Brillenbügel 32, 34 starr, d.h. nicht zusammenklappbar, sind.
Die Brille 30 weist einen Projektor 45 bzw. ein Display auf. Der Projektor 45 bzw. das Display kann in dem ersten Brillenbügel 32 oder an dem ersten Brillenbügel 32 angeordnet oder befestigt sein. Lichtstrahlen 47, die von dem Projektor 45 bzw. Display erzeugt werden, erzeugen ein virtuelles Bild für den Träger der Brille 30 bzw. ein virtuelles Bild in einer für den Brillenträger fokussierbaren Entfernung, wobei die das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen einen bestimmten Bereich auf dem Projektionsflächenelement 20 in der Messvorrichtung 10 ausleuchten bzw. beleuchten. Die Lichtstrahlen 47 können in das erste Brillenglas 36 der Brille 30 eingekoppelt werden. Das erste Brillenglas 36 kann einen Einkoppelabschnitt aufweisen, der sich teilweise in dem ersten Brillengelenk 33 befindet. Hier kann das Licht mehrfach zwischen der Vorderseite und der Rückseite des ersten Brillenglases 36 (zumindest teilweise) hin und her reflektiert werden, bevor das Licht bzw. die Lichtstrahlen 47 durch eine Auskopplungsstruktur aus dem ersten Brillenglas 36 austreten und auf die Pupille des Betrachters bzw. das Projektionsflächenelement 20 treffen. Die Auskoppelstruktur kann eine Fresnelstruktur umfassen.
Die Messvorrichtung 10 weist ein Projektionsflächenelement 20 auf. Das Projektionsflächenelement 20 ist in einer horizontalen Ebene beweglich. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen dem Projektionsflächenelement 20 und dem ersten Brillenglas 36 geändert werden kann. Zudem kann die seitliche Position, d.h. der Abstand zum ersten Brillenbügel 32 bzw. zum ersten Bügelträger 13 geändert werden.
Das Projektionsflächenelement 20 kann flach bzw. eben ausgebildet sein. Vorstellbar ist auch, dass das Projektionsflächenelement 20 teilweise gebogen ist bzw. eine Krümmung aufweist. Die Biegung bzw. Krümmung des Projektionsflächenelements 20 kann der Biegung bzw. Krümmung eines menschlichen Auges entsprechen. Das Projektionsflächenelement 20 kann im Wesentlichen parallel zur x-Achse ausgerichtet sein. Das Projektionsflächenelement 20 kann beispielsweise eine Mattscheibe und/oder ein Pappelement bzw. ein Element umfassend Pappe und/oder Kunststoff oder ein Element aus Pappe und/oder Kunststoff sein. Das Projektionsflächenelement 20 kann ein Lichtsensor oder mehrere Lichtsensoren umfassen oder sein und/oder einen Lichtdetektor oder mehrere Lichtdetektoren umfassen oder sein.
Das Projektionsflächenelement 20 stellt die Position der Pupille dar bzw. das Projektionsflächenelement 20 ist an einer Stelle angeordnet, die zumindest teilweise zu der Position der Pupille des Trägers der Brille 30 korrespondiert, wenn die Brille 30 bestimmungsgemäß (auf der Nase und den beiden Ohrmuscheln) getragen wird. Mittels des Projektionsflächenelements 20 kann festgestellt werden, bei welcher Pupillenposition bzw. bei welchen Pupillenpositionen das virtuelle Bild für den Benutzer sichtbar ist (sogenannte Eyebox). Ebenso kann festgestellt werden, ob bei einer bestimmten Pupillenposition das vollständige virtuelle Bild bzw. in welcher Helligkeit das virtuelle Bild wahrgenommen werden kann. Das für den Träger der Brille 30 virtuelle Bild ist auf dem Projektionsflächenelement 20 natürlich kein reales Bild, es wird nur ein von dem Projektor beleuchteter Bereich auf dem Projektionsflächenelement 20 wahrgenommen.
Die Messvorrichtung 10 weist zwei Bügelhalter 13, 15 zum Halten bzw. Unterstützen der Bügel auf. Der erste Bügelhalter 13 weist einen ersten Bügelträgervorsprung 14 vor, mittels dem der erste Brillenbügel 32 nach Außen, d.h. weg vom zweiten Brillenbügel 34 bewegt werden kann. Der zweite Bügelhalter 15 weist einen zweiten Bügelträgervorsprung 16 vor, mittels dem der zweite Brillenbügel 34 nach Außen, d.h. weg vom ersten Brillenbügel 32 bewegt werden kann. Der erste Bügelhalter 13 weist einen fünften Bügelhaltervorsprung 21 auf, der in 2 sichtbar ist, auf dem der erste Brillenbügel 32 ruht. Der zweite Bügelhalter 15 weist einen sechsten Bügelhaltervorsprung auf (nicht gezeigt), auf dem der zweite Brillenbügel 34 ruht.
Der erste Bügelhalter 13 kann mittels einer ersten Bewegungsvorrichtung 50 nach Außen bzw. nach Innen (in 1 nach links bzw. nach rechts) bewegt werden. Hierdurch wird eine Kraft auf den ersten Brillenbügel 32 ausgeübt bzw. der erste Brillenbügel 32 übt eine Gegenkraft gegen die erste Bewegungsvorrichtung 50 aus. Der erste Brillenbügel 32 kann hierdurch gebogen werden bzw. der Winkel zwischen dem ersten Brillenbügel 32 und dem ersten Brillenglas 36 bzw. dem Projektionsflächenelement 20 kann verändert werden. Durch die Biegung des ersten Brillenbügels 32 kann die Position des virtuellen Bilds bzw. der Lichtstrahlen, die das virtuelle Bild bilden, auf dem Projektionsflächenelement 20 verändert werden. Zudem kann studiert bzw. untersucht werden, wie weit der erste Brillenbügel 32 bewegt werden muss, damit es zu einer Änderung der Position des virtuellen Bilds bzw. der das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen auf dem Projektionsflächenelement 20 kommt und wie stark diese Änderung der Position des virtuellen Bilds bzw. der das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen ist. Die erste Bewegungsvorrichtung 50 kann eine erste Kraftmessvorrichtung aufweisen. Die erste Kraftmessvorrichtung misst die Kraft, die die erste Bewegungsvorrichtung 50 auf den ersten Brillenbügel 32 ausübt bzw. umgekehrt.
Gleiches wie für den ersten Bügelhalter gilt für den zweiten Bügelhalter 15. Dieser kann mittels einer zweiten Bewegungsvorrichtung 52 nach Außen bzw. Innen (in 1 nach links bzw. nach rechts) bewegt werden. Die Messvorrichtung 10 kann eine zweite Kraftmessvorrichtung aufweisen, die die Kraft misst, die die zweite Bewegungsvorrichtung 52 auf den zweiten Brillenbügel 34 ausübt bzw. umgekehrt.
Der erste Brillenbügel 32 kann symmetrisch zu dem zweiten Brillenbügel 34 nach Außen bzw. Innen bewegt werden. Es ist jedoch möglich, die Brillenbügel 32, 34 unabhängig voneinander nach Außen bzw. Innen zu bewegen, d.h. asymmetrisch in Bezug auf den Nasensteg 40 bzw. das erste Brillenglas 36.
Durch die beiden Bewegungsvorrichtungen 50, 52 kann die Brille 30 an die entsprechende Kopfbreite des (potentiellen) Trägers angepasst werden. Dies bedeutet, dass die Brillenbügel 32, 34 derart weit auseinander bewegt werden, dass dies der Kopfbreite des Trägers entspricht. Nun kann überprüft werden, ob das virtuelle Bild bzw. die das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen noch immer in die Pupille fällt bzw. fallen. Falls dies nicht der Fall ist, kann die Position des virtuellen Bilds verändert bzw. korrigiert bzw. angepasst werden.
Das Projektionsflächenelement 20 kann in bestimmten Bereichen oder über seine gesamte Fläche hinweg teildurchsichtig sein. Dies bedeutet, dass ein Teil des Lichts, das von dem ersten Brillenglas 36 aus auf das Projektionsflächenelement 20 fällt bzw. gestrahlt wird, durch das Projektionsflächenelement 20 hindurchtritt. Auf diese Weise kann der von den Lichtstrahlen 47 des virtuellen Bilds beleuchtete Bereich (Eyebox) von hinten, d.h. von einer dem ersten Brillenglas 36 abgewandten Seite des Projektionsflächenelements 20, sicher und präzise festgestellt werden. Das Projektionsflächenelement 20 kann eine Mattscheibe umfassen oder sein.
Das Projektionsflächenelement 20 kann eine Messskala auf der Vorderseite, die dem ersten Brillenglas 36 zugewandt ist, und/oder auf der der Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite aufweisen. Die Messskala kann sich in zwei zueinander senkrecht verlaufende Richtungen erstrecken.
Das Projektionsflächenelement 20 kann in x-Richtung (die in 1 von links nach rechts verläuft) hin- und herbewegt werden. Zudem kann das Projektionsflächenelement 20 in y-Richtung (die in 1 von oben nach unten verläuft) hin- und herbewegt werden. Durch die Bewegung in y-Richtung kann der Abstand bzw. kleinste Abstand zwischen dem Projektionsflächenelement 20 und dem ersten Brillenglas 36 bzw. zwischen dem Projektionsflächenelement 20 und dem Nasensteg 40 der Brille 30 geändert bzw. verändert werden. Das Projektionsflächenelement 20 kann mittels einer Projektionsflächenelementbewegungsvorrichtung 25 in zumindest zwei zueinander senkrechten Richtungen bewegt werden. Auch in z-Richtung, die senkrecht zur x-Richtung und senkrecht zur y-Richtung verläuft, kann das Projektionsflächenelement 20 bewegt werden.
Das Projektionsflächenelement 20 kann ein Lichtsensorelement umfassen oder sein. Beispielsweise kann das Projektionsflächenelement 20 aus mehreren Lichtsensoren bestehen. Vorstellbar ist, dass das Projektionsflächenelement 20 eine Kamera umfasst oder ist. Die Kamera kann beispielsweise mit einem Monitor und/oder mit einem Computer (nicht gezeigt) verbunden sein. Auf dem Monitor kann das von der Kamera erfasst Bild dargestellt werden. Denkbar ist, dass der Computer die beleuchtete Fläche auf dem Projektionsflächenelement 20 analysiert und die Eigenschaften der Brille 30 entsprechend derart anpasst, dass das virtuelle Bild in der Pupille des Trägers der Brille 30 vollständig sichtbar ist, wenn der Träger die Brille 30 bestimmungsgemäß trägt. Auch vorstellbar ist, dass eine Kamera das Projektionsflächenelement 20 von der dem ersten Brillenglas 36 zugewandten und/oder abgewandten Seite aus filmt und dies auf einem Monitor dargestellt wird.
Es ist denkbar, dass die Messvorrichtung 10 zur Überprüfung der Qualität einer hergestellten Brille 30 verwendet wird. Dies bedeutet, dass mittels der Messvorrichtung 10 überprüft wird, ob die Eyebox des virtuellen Bilds auf eine Stelle fällt bzw. eine Stelle beleuchtet, an der die Pupille des Trägers der Brille 30 liegt, so dass das virtuelle Bild vollständig und/oder mit ausreichender Helligkeit bzw. Lichtintensität wahrgenommen werden kann, wenn der Träger seinen Blick (wie im dargestellten Fall) von Geradeaus in Richtung des ersten Brillenbügels 32 bewegt. Idealerweise liegt die Pupille mittig in der von dem virtuellen Bild ausgeleuchteten Bereich (Eyebox), wenn sich das Auge des Betrachters in Richtung des virtuellen Bilds dreht. In dieser Position tritt das Licht des virtuellen Bilds nach Durchgang durch die Pupille und Augenlinse auf die Retina, damit der Träger der Brille 30 das virtuelle Bild vollständig und scharf sieht. Denkbar ist, dass bei derselben Brille 30 bzw. bei demselben Brillengestell bei gleichbleibender Größe des virtuellen Bilds eine große bzw. größere Varianz des Augenabstands ausgeglichen werden kann.
Der Träger der Brille 30 kann ein Durchschnittsmensch sein, d.h. es findet keine Anpassung an die individuellen Körperwerte eines bestimmten Menschen statt, sondern die Brille 30 wird an die Maße eine Standard-Menschen bzw. Durchschnittsmenschen angepasst.
Vorstellbar ist auch, dass mittels der Messvorrichtung 10, beispielsweise in einem Optikerfachgeschäft, die Brille 30 bzw. die Position der Eyebox des virtuellen Bilds an die individuellen Eigenschaften bzw. Körperwerte eines bestimmten Menschen angepasst wird. Hierbei kann überprüft werden, ob die entsprechende Brille 30 für diesen Menschen aufgrund seiner Maße geeignet ist, d.h. ob die Eyebox bzw. das virtuelle Bild an der richtigen Stelle ist. Die Maße des Menschen sind u.a. die Position der Nase relativ zu den Augen und/oder zu den Ohren, der Augenabstand bzw. Pupillenabstand.
Unter richtiger Stelle ist zu verstehen, dass der Träger das virtuelle Bild vollständig und scharf und/oder in ausreichender Helligkeit sieht, wenn er das Auge entsprechend von der Geradeausrichtung in Richtung der Auskopplungsstruktur also in Richtung des virtuellen Bildes dreht, so dass die das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen entlang der Ausrichtung Auskoppelstruktur, Pupille und Augendrehpunkt auf die Retina projiziert werden.
Falls die Position des virtuellen Bilds nicht ausreichend bzw. optimal ist, kann die Brille 30 entsprechend angepasst werden. Hierzu kann die Brille 30 Einstelleinrichtungen aufweisen, mittels derer der Fassungsscheibenwinkel der Brille 30 (auch Biegungswinkel genannt; wenn ein Lineal parallel zu dem Nasensteg 40 der Brille 30 gelegt wird, ist der Fassungsscheibenwinkel der Winkel, den das Brillenglas 36, 38 auf jeder Seite mit dem Lineal bildet), der Abstand der Brillengläser zueinander und/oder der Vorneigungswinkel der Brillengläser (d.h. der Winkel zur einer lotrechten Achse) verändert werden kann. Die Einstelleinrichtungen können beispielsweise Einstellschrauben sein. Die Einstellschrauben können beispielsweise Schrauben mit beiderseits gegenläufigem Gewinde sein.
Die Messeinrichtung kann einen Computer bzw. eine Steuereinrichtung aufweisen bzw. die Messeinrichtung kann mit einem Computer bzw. einer Steuereinrichtung verbunden sein.
Der Computer bzw. die Steuereinrichtung kann die Position des virtuellen Bilds bzw. die auf das Projektionsflächenelement 20 projizierte Eyebox des virtuellen Bilds erfassen und auswerten. Der Computer kann die erfasste Position mit einer Sollposition des virtuellen Bilds vergleichen. Der Computer kann dann ausgeben, inwieweit die Sollposition von der erfassten Position abweicht bzw. ob diese Abweichung innerhalb von vorgegebenen Toleranzkritierien liegt.
Der Computer kann Eigenschaften der Brille 30 aktiv verändern, um die Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement 20 zu verändern bzw. der Sollposition anzunähern. Hierzu können die Brillenbügel 32, 34 unabhängig voneinander durch den Computer nach Außen oder Innen mittels der ersten Bewegungsvorrichtung 50 und/oder der zweiten Bewegungsvorrichtung 52 bewegt werden. Denkbar ist auch, dass eine Erwärmungsvorrichtung vorhanden ist, mittels der die Brillenbügel 32, 34 erwärmt und dauerhaft verformt werden können. Auch ist vorstellbar, dass die Einstelleinrichtungen der Brille 30 von dem Computer gesteuert werden, um den Fassungsscheibenwinkel, den Abstand der Brillengläser zueinander und/oder der Vorneigungswinkel der Brillengläser zu verändern. Auch der Abstand zwischen dem Projektionsflächenelement 20 und dem ersten Brillenglas 36 kann verändert werden. Hierdurch können auch verschiedenen Materialien und/oder Formen der Brille 30, insbesondere deren Steifigkeit bzw. die Veränderung der Position der Eyebox und damit des virtuellen Bilds bei Veränderung von Eigenschaften der Brille 30, untersucht werden. Auch vorstellbar ist, dass Eigenschaften des Projektors 45 von der Einstelleinrichtung bzw. von dem Computer verändert werden.
Es kann insbesondere auch untersucht werden, inwieweit sich die Position des virtuellen Bilds und/oder auch die Form des beleuchteten Bereichs des Projektionsflächenelements 20 sich verändert zwischen einem Zustand, in dem keine Kräfte auf die Brille 30 wirken, und Zuständen, in denen Kräfte auf die Brille 30, insbesondere auf die Brillenbügel 32, 34, wirken.
Der Computer kann die Brille 30 bzw. die Eigenschaften der Brille 30 derart verändern, dass das virtuelle Bild an einem für den jeweiligen Menschen angepassten Position angeordnet ist, so dass das virtuelle Bild vollständig und scharf und/oder mit ausreichender Helligkeit von dem Menschen wahrgenommen werden kann. Dies kann entweder für einen Durchschnittsmenschen angepasst sein oder individuell für einen bestimmten Menschen.
Der Nasensteg 40, d.h. das Verbindungselement zwischen den beiden Brillengläsern bzw. zwischen den beiden Fassungselementen, die die beiden Brillengläser halten, kann auf einer Nasensteghaltevorrichtung 12 ruhen bzw. in einer Nasensteghaltevorrichtung 12 festgehalten werden. Die Nasensteghaltevorrichtung 12 kann nach oben und nach unten (d.h. nach oben und unten in 2) bewegt werden. Auf diese Weise kann die Messvorrichtung 10 an die jeweilige Position der Nase relativ zu den Ohren und/oder Augen des potentiellen Benutzers angepasst werden. Die Nasensteghaltevorrichtung 12 umfasst einen Nasenstegträger 19, der die Nasesteghaltevorrichtung mit der Grundplatte 70 verbindet.
3 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 10.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Bügelhaltevorrichtung bei der zweiten Ausführungsform den Bügel auf zwei gegenüberliegenden Seiten festhält. Der erste Bügelträger 13 weist einen dritten Bügelträgervorsprung 17 und der zweite Bügelträger 15 weist einen vierten Bügelträgervorsprung 18 auf. Hierdurch können der erste Brillenbügel 32 bzw. der zweite Brillenbügel 34 nach Außen und nach Innen bewegt werden und die Kraft, die der Brillenbügel 32, 34 auf die jeweilige Bewegungsvorrichtung 50, 52 ausübt, kann technisch einfach erfasst werden.
4 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 10.
Bei der dritten Ausführungsform projiziert im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform der Projektor 45 das Bild auf die Rückseite des ersten Brillenglases 36, wo es teilweise oder vollständig reflektiert wird und dadurch auf dem Projektionsflächenelement 20 bzw. in der Pupille des Trägers der Brille 30 landet.
5 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 10.
Die Messvorrichtung 10 der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der Messvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Messvorrichtung 10 der vierten Ausführungsform ein erstes Abstandsmessgerät 60 und ein zweites Abstandsmessgerät 61 aufweist. Die Abstandsmessgeräte 60, 61 verlaufen parallel zueinander und berühren das erste Brillenglas 36 an zwei zueinander beabstandeten Punkten bzw. Bereichen. Die Abstandsmessgeräte 60, 61 können stabförmige Elemente sein. Das Abstandsmessgerät 60, 61 ist jeweils zur Messung des Abstands zwischen der Rückseite des ersten Brillenglases 36 und dem Projektionsflächenelement 20 ausgebildet. Die Abstandsmessgeräte 60, 61 sind zueinander beabstandet, so dass mittels der zwei Abstandsmessgeräte 60, 61 die Winkelstellung des ersten Brillenglases 36 erfasst werden kann. Denkbar ist auch, dass mittels der Abstandsmessgeräte 60, 61 aktiv die Winkelstellung des ersten Brillenglases 36 verändert wird. Auch denkbar ist eine dauerhafte Veränderung der Winkelstellung des ersten Brillenglases 36. Werden die beiden Abstandsmessgeräte 60, 61 durch ein 3. bzw. ein 3. und 4. Abstandmessgerät ergänzt, so können, je nach Anordnung der Messpositionen, weitere Glasparameter wie z.B. die Glaskrümmung in einem Schnitt, die Glasausrichtung und/oder der Radius der Rückseitensphäre bestimmt werden. Denkbar ist auch, dass ein einzelner Wert bzw. eine einzelne Eigenschaft oder einige dieser Werte bzw. Eigenschaften oder alle diese Werte bzw. Eigenschaften (dauerhaft) verändert werden, um die Position der Eyebox zu verändern.
Mittels jeder der Ausführungsformen ist es möglich, die Brille 30 individuell an den Benutzer bzw. Menschen anzupassen. Ziel des Anpassens ist, dass das virtuelle Bild vollständig und scharf (sowie ggf. in ausreichender Helligkeit) für den Benutzer sichtbar ist, wenn dieser die Brille 30 trägt. Die Strahlen des Projektors 45 sollen die Pupille bzw. einen bestimmten Bereich hiervon treffen und das virtuelle Bild soll scharf für den Benutzer sein.
Zunächst kann der Kopf des Benutzers vermessen werden. Hierzu kann der Augenabstand bzw. Pupillenabstand, die Position der Nase in Bezug auf die Augen/Pupillen und/oder dem Ohr bzw. den Ohren und/oder die Breite des Kopfs (d.h. die Ausdehnung des Kopfs von Ohr zu Ohr) vermessen werden.
Anschließend wird die Brille 30 auf dem Messgerät derart angeordnet, dass die Brillenbügel 32, 34 von der Brillenbügelhaltevorrichtung bzw. dem ersten Bügelträger 13 und dem zweiten Bügelträger 15, gehalten werden. Der Nasensteg 40 kann auf der Nasensteghaltevorrichtung 12 ruhen. Die Position der Nasensteghaltevorrichtung 12 relativ zu den Bügelträgern 13, 15 wird auf die jeweilige Position der Nase des Benutzers relativ zu der Position der Augen bzw. Ohren des Benutzers eingestellt. Nun wird der Abstand des Projektionsflächenelements 20 bzw. die dem ersten Brillenglas 36 zugewandten Seite des Projektionsflächenelements 20 auf den Abstand der Pupillen des Benutzers zu dem ersten Brillenglas 36 eingestellt. Nun kann die Eyebox des virtuellen Bilds mittels des ersten Brillenglases 36 auf das Projektionsflächenelement 20 projiziert werden. Folglich kann die Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf der Pupille bzw. die Position der Pupille im vom virtuellen Bild beleuchteten Teil des Projektionsflächenelements 20 geprüft werden. Nachfolgend oder zuvor kann der Abstand zwischen den beiden Brillenbügeln 32, 34 bzw. die Position der beiden Brillenbügel 32, 34, d.h. der Winkel zwischen dem ersten Brillenbügel 32 und dem ersten Glas bzw. dem zweiten Glas und der Winkel zwischen dem zweiten Brillenbügel 34 und dem ersten Glas bzw. dem zweiten Glas verändert werden. Hierbei kann die Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement 20 beobachtet werden.
Die Position kann z.B. durch Änderung des Vorneigungswinkels der Brille 30, des Fassungsscheibenwinkels des ersten Brillenglases 36 und/oder eines zweiten Brillenglases 38 der Brille 30 und/oder des Winkels zwischen dem ersten Brillenbügel 32 und dem ersten Brillenglas 36 und/oder des Winkels zwischen dem zweiten Brillenbügel 34 und dem ersten Brillenglas 36 und/oder eines Abstands des ersten Brillenglases 36 zu dem zweiten Brillenglas 38 verändert werden. Durch jede dieser Variablen kann die Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement 20 verändert werden und somit auf die Pupillenposition des Trägers angepasst werden. Die Position der Eyebox des virtuellen Bilds wird nun derart eingestellt, dass das virtuelle Bild für den Träger vollständig und scharf und/oder in ausreichender Helligkeit sichtbar ist. Hierzu muss der Bereich des Projektionsflächenelements 20, an dem dann später die Pupille des Trägers sich beim Blick in Richtung des virtuellen Bilds bzw. in Richtung der Auskoppelstruktur befindet, von den das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen beleuchtet sein.
Bei dieser Anpassung ist vorstellbar, dass die Brille 30 entsprechende Einstelleinrichtung (z.B. Stellschrauben) zum Verändern des Vorneigungswinkels der Brille 30, des Fassungsscheibenwinkels des ersten Brillenglases 36 und/oder eines zweiten Brillenglases 38 der Brille 30, des Winkels zwischen dem ersten Brillenbügel 32 und dem ersten Brillenglas 36 und/oder des Winkels zwischen dem zweiten Brillenbügel 34 und dem ersten Brillenglas 36 und/oder eines Abstands des ersten Brillenglases 36 zu dem zweiten Brillenglas 38 aufweist. Diese Einstelleinrichtungen können vom Computer bzw. der Steuereinrichtung gesteuert bzw. verändert werden.
Es ist auch vorstellbar, dass die Eigenschaften der Brille 30 zumindest teilweise dauerhaft verändert werden. Beispielsweise ist denkbar, dass die Brillenbügel 32, 34 erwärmt und ihre Form dauerhaft (bzw. bis zu einem erneuten Erwärmen) verändert wird.
Denkbar ist auch, dass die Abstrahlrichtung der Lichtstrahlen des Projektors 45 mittels Hardware und/oder Software geändert wird, um die Position der Eyebox des virtuellen Bilds relativ zu dem ersten Brillenglas 36 bzw. relativ zu dem Projektor 45 zu ändern.
Die Messvorrichtung 10 kann auch zum Messen der Positionen zweier virtueller Bilder ausgebildet sein. Beispielsweise ist denkbar, dass sowohl im ersten Brillenbügel 32 als auch im zweiten Brillenbügel 34 ein Projektor 45 angeordnet ist, so dass der Benutzer über das erste Brillenglas 36 und/oder über das zweite Brillenglas 38 ein virtuelles Bild sehen kann.
Die Messvorrichtung 10 kann zu den bei den gezeigten Ausführungsformen vorhandenen Elementen komplementäre oder gleichartige Elemente zum Vermessen der von dem zweiten Projektor im zweiten Brillenbügel 34 projizierten Eyebox des virtuellen Bilds auf die andere Pupille aufweisen.
Es ist möglich, dass die Lichtintensität auf dem Projektionsflächenelement 20 und/oder die Verteilung der Lichtintensität auf dem Projektionsflächenelement zusätzlich oder alternativ zu der Position der Eyebox erfasst wird. Dies kann z.B. mittels mehrerer Lichtsensoren und/oder mittels einer Kamera erfasst werden. Die Lichtintensität kann mittels eines Computers bzw. einer Software ausgewertet und/oder graphisch dargestellt werden.
Offenbart ist auch eine oben beschriebene Messvorrichtung 10 mit einer Brille 30, die von der Haltevorrichtung gehalten wird. Auch die Verwendung der Messvorrichtung 10 zum Vermessen einer Brille ist offenbart.
Bezugszeichenliste

10: Messvorrichtung
12: Nasensteghaltevorrichtung
13: erster Bügelträger
14: erster Bügelträgervorsprung
15: zweiter Bügelträger
16: zweiter Bügelträgervorsprung
17: dritter Bügelträgervorsprung
18: vierter Bügelträgervorsprung
19: Nasenstegträger
20: Projektionsflächenelement
21: fünfter Bügelhaltervorsprung
25: Projektionsflächenelementbewegungsvorrichtung
30: Brille
32: erster Brillenbügel
33: erster Brillengelenk
34: zweiter Brillenbügel
35: zweites Brillengelenk
36: erstes Brillenglas
38: zweites Brillenglas
40: Nasensteg
45: Projektor
47: Lichtstrahlen
50: erste Bewegungsvorrichtung
52: zweite Bewegungsvorrichtung
60: erstes Abstandsmessgerät
61: zweites Abstandsmessgerät
70: Grundplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014207488 A1 [0007, 0009]
DE 102014207497 A1 [0007, 0009]

Claims

Messvorrichtung (10) zum Messen einer Position einer Eyebox eines virtuellen Bilds einer auf dem Kopf eines Benutzers tragbaren Brille (30), wobei die Brille (30) einen Projektor (45) zum Erzeugen des virtuellen Bilds aufweist, das über ein erstes Brillenglas (36) der Brille (30) durch die Pupille auf die Retina eines Trägers der Brille (30) projizierbar ist, wenn der Benutzer die Brille (30) auf dem Kopf trägt, wobei die Messvorrichtung (10) folgendes umfasst: eine Haltevorrichtung zum Halten der Brille (30) an einer vorgegebenen Position, ein Projektionsflächenelement (20), auf das die das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen über das erste Brillenglas (36) projizierbar sind, wenn die Brille (30) von der Haltevorrichtung gehalten wird, wobei das Projektionsflächenelement (20) an einer derartigen Position in Bezug auf das erste Brillenglas (36) angeordnet ist, wenn die Brille (30) von der Haltevorrichtung gehalten wird, dass die Position des Projektionsflächenelements (20) zumindest teilweise der Position einer Pupille des Benutzers entspricht, wenn der Benutzer die Brille (30) auf dem Kopf trägt.
Messvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Haltevorrichtung (30) eine Brillenbügelhaltevorrichtung zum Halten eines ersten Brillenbügels (32) und/oder eines zweiten Brillenbügels (34) der Brille (30) an einer vorgegebenen Position umfasst.
Messvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Nasensteghaltevorrichtung (12) zum Halten des Nasenstegs (40) der Brille (30) an einer vorgegebenen Position.
Messvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine erste Bewegungsvorrichtung (50) zum Verändern des Winkels zwischen einem ersten Brillenbügel (32) der Brille (30) und dem ersten Brillenglas (36).
Messvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine zweite Bewegungsvorrichtung (52) zum Verändern des Winkels zwischen einem zweiten Brillenbügel (34) der Brille (30) und dem ersten Brillenglas (36).
Messvorrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei die erste Bewegungsvorrichtung (50) und die zweite Bewegungsvorrichtung (52) derart ausgebildet sind, dass der Winkel zwischen dem ersten Brillenbügel (32) und dem ersten Brillenglas (36) im Wesentlichen unabhängig von dem Winkel zwischen dem zweiten Brillenbügel (34) und dem ersten Brillenglas (36) veränderbar ist.
Messvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Bewegungsvorrichtung (50) und/oder die zweite Bewegungsvorrichtung (52) eine Kraftmessvorrichtung (10) zum Messen der Kraft, die der erste Brillenbügel (32) oder der zweite Brillenbügel (34) auf die erste Bewegungsvorrichtung (50) bzw. die zweite Bewegungsvorrichtung (52) ausübt, aufweist.
Messvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messvorrichtung (10) - zum Erfassen der Intensitätsverteilung und/oder der Bestrahlungsstärke und/oder der Beleuchtungsstärke der das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen und/oder - zum Erfassen der Intensitätsverteilung und/oder der Bestrahlungsstärke und/oder der Beleuchtungsstärke auf dem Projektionsflächenelement (20) ausgebildet ist.
Messvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Projektionsflächenelement (20) zumindest teilweise, insbesondere vollständig, teildurchsichtig ist.
Messvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Projektionsflächenelement (20) ein Lichtsensorelement, insbesondere eine Kamera, umfasst.
Messvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messvorrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass der Abstand zwischen dem Projektionsflächenelement (20) und dem ersten Brillenglas (36), wenn die Brille (30) von der Haltevorrichtung gehalten wird, veränderbar ist, insbesondere derart veränderbar ist, dass der Abstand zwischen dem Projektionsflächenelement (20) und dem ersten Brillenglas (36) auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden kann.
Messvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messvorrichtung (10) ein Winkelmessgerät zum Erfassen des Fassungsscheibenwinkels des ersten Brillenglases (36) aufweist.
Messvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messvorrichtung (10) eine Einstellvorrichtung aufweist, wobei die Einstellvorrichtung - zum Erfassen der Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement (20), - zum Vergleichen der erfassten Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement (20) mit einer Sollposition, und - zum Verändern -- eines Fassungsscheibenwinkels des ersten Brillenglases (36) und/oder eines zweiten Brillenglases (38) der Brille (30) und/oder -- eines Vorneigungswinkels des ersten Brillenglases (36) relativ zu dem Projektor (45) und/oder -- eines Winkels zwischen dem ersten Brillenbügel (32) und dem ersten Brillenglas (36) und/oder eines Winkels zwischen dem zweiten Brillenbügel (34) und dem ersten und/oder zweiten Brillenglas (36) und/oder -- eines Abstands des ersten Brillenglases (36) zu dem zweiten Brillenglas (38) ausgebildet ist.
Verfahren zum Messen einer Position einer Eyebox eines virtuellen Bilds einer auf dem Kopf eines Benutzers tragbaren Brille (30) mit einem ersten Brillenglas (36), insbesondere mit einer Messvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen der Brille (30); Anordnen eines Projektionsflächenelements (20) auf einer ersten Seite des ersten Brillenglases (36), wobei das Projektionsflächenelement (20) einen ersten vorgegebenen Abstand zu der ersten Seite des ersten Brillenglases (36) aufweist, wobei das Projektionsflächenelement (20) an einer Position in Bezug auf das erste Brillenglas (36) angeordnet ist, die zumindest teilweise der Position einer Pupille des Benutzers entspricht, wenn der Benutzer die Brille (30) auf dem Kopf trägt; Projizieren der das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen über das erste Brillenglas (36) auf das Projektionsflächenelement (20); Erfassen der Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement (20).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt umfasst: Vergleichen der erfassten Position mit einer Sollposition der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement (20).
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Brille (30) ferner ein zweites Brillenglas (38) umfasst, wobei ein Fassungsscheibenwinkel des ersten Brillenglases (36) und/oder des zweiten Brillenglases (38) zum Verändern der Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement (20) verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14-16, wobei ein Vorneigungswinkel des ersten Brillenglases (36) relativ zu dem Projektor (45) und/oder relativ zu einem ersten Brillenbügel der Brille (30) zum Verändern der Position der Eyebox des virtuellen Bilds auf dem Projektionsflächenelement (20) verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14-17, wobei die Kraft, die ein erster Brillenbügel (32) und/oder ein zweiter Brillenbügel (34) der Brille auf eine erste Bewegungsvorrichtung (50) zum Verändern des Winkels zwischen dem ersten Brillenbügel (32) und dem ersten Brillenglas (36) bzw. eine zweite Bewegungsvorrichtung (52) zum Verändern des Winkels zwischen dem zweiten Brillenbügel (34) und dem ersten Brillenglas (36) ausübt, erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14-18, wobei die Intensitätsverteilung und/oder die Bestrahlungsstärke und/oder die Beleuchtungsstärke der das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen und/oder die Intensitätsverteilung und/oder die Bestrahlungsstärke und/oder die Beleuchtungsstärke auf dem Projektionsflächenelement (20) erfasst wird.