DE102022207607A1

DE102022207607A1 - Verfahren zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige

Info

Publication number: DE102022207607A1
Application number: DE102022207607.9A
Authority: DE
Inventors: Henning Kaestner; Julian Heinzelmann; Christian Nitschke; Jens Weber; Robert Wolf; Marius Schmid; Simon Pick; Maximilian Rutz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2024-02-01
Also published as: US20240040089A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung (210) eines optischen Systems (225) für eine virtuelle Netzhautanzeige vorgeschlagen. Hierbei wird ein mittels einer Augenzustandserfassungs-Einrichtung (200) des optischen Systems (225) erfasster und/oder bestimmter erster Augenzustand (205) des Nutzers der virtuellen Netzhautanzeige mittels einer Steuereinheit (210) des optischen Systems (225) zu einem ersten Zeitpunkt empfangen. Weiterhin werden erste Ansteuersignale (215) für die ansteuerbare Ablenkeinrichtung (220) mittels der Steuereinheit (210) derart erzeugt, dass der Scanbereich der Ablenkeinrichtung (220) in Abhängigkeit des erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustands (205) des Nutzers angepasst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige. Zusätzlich betrifft die Erfindung eine Steuereinheit zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige und ein optisches System für eine virtuelle Netzhautanzeige.
Stand der Technik
Das Dokument EP 3 259 633 B1 beschreibt ein optisches System für eine virtuelle Netzhautanzeige. Hierbei wird eine Segmentlinse verwendet, um unterschiedliche Abbildungswege und somit auch eine Mehrzahl von Eyeboxen für den Nutzer zu ermöglichen. Abhängig von einer Pupillenposition des Nutzers wird der Abtaststrahl in gewissen Teilbereichen der Segmentlinse dunkelgetastet, wenn dort keine Eyebox anzuzeigen ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige zu entwickeln, welches eine höhere Projektionsliniendichte und Bildauflösung ermöglicht.
Offenbarung der Erfindung
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige vorgeschlagen. Das optische System umfasst hierbei eine Bildquelle, die einen Bildinhalt in Form von Bilddaten liefert und eine Bildverarbeitungseinrichtung für die Bilddaten. Zusätzlich umfasst das optische System eine Projektoreinheit mit einer zeitlich modulierbaren Lichtquelle zum Generieren mindestens eines Lichtstrahls und mit der ansteuerbaren Ablenkeinrichtung für den mindestens einen Lichtstrahl zur scannenden Projektion des Bildinhalts über einen Scanbereich. Mit dem Scanbereich ist insbesondere der Bewegungsbereich der Ablenkeinrichtung entlang einer horizontalen und einer vertikalen Richtung, insbesondere einer horizontalen und einer vertikalen Drehachse, gemeint. Der mittels der Ablenkeinrichtung abgelenkte Lichtstrahl wird dann entlang des Scanbereichs über das optische Segmentierungselement gescannt. Weiterhin umfasst das optische System eine Umlenkeinheit, auf die der Bildinhalt projizierbar ist und die dazu eingerichtet ist, den projizierten Bildinhalt derart auf ein Auge eines Nutzers zu lenken, dass eine Mehrzahl von zueinander räumlich versetzt angeordneten Austrittspupillen mit dem Bildinhalt erzeugbar sind. Diese unterschiedlichen Austrittspupillen sind insbesondere zeitlich hintereinander erzeugbar. Außerdem umfasst das optische System eine Augenzustandserfassungs-Einrichtung zum Erfassen und/oder Bestimmen des Augenzustands des Nutzers. Insbesondere dient die Augenzustandserfassungs-Einrichtung zum Erfassen und/oder Bestimmen der Augenbewegung, der Augenbewegungsgeschwindigkeit, der Pupillenposition, der Pupillengröße, der Blickrichtung, des Akkomodationszustands und/oder der Fixationsdistanz des Auges. Weiterhin umfasst das optische System das schon zuvor angesprochene, zwischen Projektoreinheit und Umlenkeinheit angeordnete optische Segmentierungselement, mit dessen Hilfe der Bildinhalt über unterschiedliche Abbildungswege auf mindestens einen Projektionsbereich der Umlenkeinheit projizierbar ist. Zumindest einzelne Abbildungswege sind hierbei individuell ansteuerbar. Außerdem umfasst das optische System eine Steuereinheit zumindest zum Ansteuern der ansteuerbaren Ablenkeinrichtung. Bei dem Verfahren zur Ansteuerung der ansteuerbaren Ablenkeinrichtung des optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige wird zunächst ein mittels der Augenzustandserfassungs-Einrichtung erfasster und/oder bestimmter erster Augenzustand des Nutzers mittels der Steuereinheit zu einem ersten Zeitpunkt empfangen. Weiterhin werden erste Ansteuersignale für die ansteuerbare Ablenkeinrichtung mittels der Steuereinheit derart erzeugt, dass der Scanbereich der Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit des erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustand des Nutzers angepasst wird. Durch dieses gezielte Anpassen des Scanbereichs und somit des Bewegungsbereichs der Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit des ersten Augenzustands des Nutzers werden die Projektionsliniendichte und die Bildauflösung des projizierten Bildinhalts erhöht.
Vorzugsweise setzt sich der Scanbereich der Ablenkeinrichtung aus einem ersten horizontalen Scanbereich einer ersten Mikrospiegeleinrichtung der Ablenkeinrichtung und eines zweiten vertikalen Scanbereichs einer zweiten Mikrospiegeleinrichtung der Ablenkeinrichtung zusammen. In anderen Worten bewegt bzw. dreht sich die erste Mikrospiegeleinrichtung um eine erste, vertikale Drehachse und die zweite Mikrospiegeleinrichtung bewegt bzw. dreht sich um eine zweite, horizontale Drehachse. Somit ergibt sich der Scanbereich aus dem ersten horizontalen Scanbereich und aus dem zweiten vertikalen Scanbereich. In diesem Zusammenhang setzen sich die ersten Ansteuersignale bevorzugt aus dritten Ansteuersignalen für die erste und vierten Ansteuersignalen für die zweite Mikrospiegeleinrichtung zusammen. Vorzugsweise werden erste Ansteuersignale derart erzeugt, dass die erste und zweite Mikrospiegeleinrichtung sinusförmig in resonanter Schwingung ausgelenkt werden. Die erste und zweite Mikrospiegeleinrichtung wird hierbei vorzugsweise mit einer Frequenz von 20kHz ausgelenkt. Alternativ werden die ersten Ansteuersignale derart erzeugt, dass die erste Mikrospiegeleinrichtung sinusförmig und die zweite Mikrospiegeleinrichtung sägezahnförmig in quasistatischer, periodischer Bewegung ausgelenkt wird. Die sägezahnförmige Auslenkung erfolgt hierbei vorzugsweise mit einer Frequenz von 60 Hz. Weiterhin alternativ werden die ersten Ansteuersignale derart erzeugt, dass die erste Mikrospiegeleinrichtung sägezahnförmig und die zweite Mikrospiegeleinrichtung sinusförmig ausgelenkt wird. Weiterhin alternativ werden die ersten Ansteuersignale derart erzeugt, dass die erste und zweite Mikrospiegeleinrichtung sägezahnförmig ausgelenkt werden. Bevorzugt wird der Scanbereich der Ablenkeinrichtung derart angepasst, dass zumindest ein Teil des horizontalen und/oder vertikalen Scanbereichs verkleinert wird. Alternativ wird der Scanbereich der Ablenkeinrichtung derart angepasst, dass zumindest ein Teil des horizontalen und/oder vertikalen Scanbereichs vergrößert wird. Alternativ wird der Scanbereich der Ablenkeinrichtung derart angepasst, dass zumindest ein Teil des horizontalen und/oder vertikalen Scanbereichs verschoben wird. Somit ergibt sich ein Verfahren, welches sehr flexibel auf einen wechselnden Augenzustand des Nutzers reagieren kann.
Bevorzugt ist jedem der unterschiedlichen Abbildungswege eine jeweilige Austrittspupille (A, B) mit dem Bildinhalt zugeordnet. Der Scanbereich der Ablenkeinrichtung wird hierbei derart angepasst, dass zumindest ein Teil eines ersten der unterschiedlichen Abbildungswege des optischen Segmentierungselements von dem Scanbereich der Ablenkeinrichtung ausgeschlossen ist. Das bedeutet, dass die Ablenkeinrichtung den Lichtstrahl zumindest teilweise nicht über wenigstens ein Segment des optischen Segmentierungselement scannt. In diesem Zusammenhang wird insbesondere der vertikale Scanbereich verkleinert. Vorzugsweise wird der Scanbereich der Ablenkeinrichtung weiterhin derart angepasst, dass zumindest der erste Abbildungsweg des optischen Segmentierungselements von dem Scan-bereich der Ablenkeinrichtung vollständig ausgeschlossen ist. Das bedeutet, dass die Ablenkeinrichtung den Lichtstrahl nicht über wenigstens ein vollständiges Segment des optischen Segmentierungselements scannt. Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Bilddaten für nur einen zweiten Abbildungsweg der unterschiedlichen Abbildungswege aktivgeschaltet sind. Der zweite Abbildungsweg liegt hierbei innerhalb des Scanbereichs der Ablenkeinrichtung. Somit wird insbesondere bei wenigstens zwei Segmenten, die sich innerhalb eines gemeinsamen horizontalen Scanbereichs befinden, ermöglicht, dass lediglich ein Abbildungsweg aktivgeschaltet ist.
Vorzugweise liegen wenigstens vier unterschiedliche Abbildungswege des optischen Segmentierungselements vor. Vorzugsweise ist das optische Segmentierungselement in diesem Zusammenhang als 2x2 Segmentierungslinse ausgebildet.
Bevorzugt wird der erste Augenzustand des Nutzers mittels einer Eyetracker-Einrichtung als Augenzustandserfassungs-Einrichtung erfasst und/oder bestimmt.
Vorzugsweise wird in einem weiteren Verfahrensschritt ein mittels der Augenzustandserfassungs-Einrichtung erfasster und/oder bestimmter zweiter Augenzustand des Nutzers mittels der Steuereinheit zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt empfangen. Weiterhin werden hierbei zweite Ansteuersignale für die ansteuerbare Ablenkeinrichtung mittels der Steuereinheit derart erzeugt, dass der Scanbereich der Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit des erfassten und/oder bestimmten zweiten Augenzustand des Nutzers angepasst wird. Hierbei wird eine zweite Amplitude und/oder eine zweite Frequenz einer zweiten Auslenkung der Ablenkeinrichtung gegenüber einer ersten Amplitude und/oder einer ersten Frequenz einer ersten Auslenkung der Ablenkeinrichtung verändert. Das Verfahren ermöglicht somit ein schnelles Anpassen des Scanbereichs bei Veränderung des Augenzustands des Nutzers.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Steuereinheit zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu ausgebildet, das zuvor beschriebene Verfahren zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige auszuführen. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, einen mittels einer Augenzustandserfassungs-Einrichtung erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustand des Nutzers zu einem ersten Zeitpunkt zu empfangen. Weiterhin ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, erste Ansteuersignale für die ansteuerbare Ablenkeinrichtung des optischen Systems derart zu erzeugen, dass der Scanbereich der Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit des erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustand des Nutzers angepasst wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein optisches System für eine virtuelle Netzhautanzeige (Retinal Scan Display). Das optische System umfasst hierbei eine Bildquelle, die einen Bildinhalt in Form von Bilddaten liefert und eine Bildverarbeitungseinrichtung für die Bilddaten. Zusätzlich umfasst das optische System eine Projektoreinheit mit einer zeitlich modulierbaren Lichtquelle zum Generieren mindestens eines Lichtstrahls und mit einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung für den mindestens einen Lichtstrahl zur scannenden Projektion des Bildinhalts über einen Scanbereich. Weiterhin umfasst das optische System eine Umlenkeinheit, auf die der Bildinhalt projizierbar ist und die dazu eingerichtet ist, den projizierten Bildinhalt derart auf ein Auge eines Nutzers zu lenken, dass eine Mehrzahl von zueinander räumlich versetzt angeordneten Austrittspupillen mit dem Bildinhalt erzeugbar sind. Außerdem umfasst das optische System eine Augenzustandserfassungs-Einrichtung zum Erfassen und/oder Be-stimmen des Augenzustands des Nutzers. Insbesondere dient die Augenzustandserfassungs-Einrichtung zum Erfassen und/oder Bestimmen der Augenbewegung, der Augenbewegungsgeschwindigkeit, der Pupillenposition, der Pupillengröße, der Blickrichtung, des Akkomodationszustands und/oder der Fixationsdistanz des Auges. Weiterhin umfasst das optische System ein zwischen Projektoreinheit und Umlenkeinheit angeordnetes optisches Segmentierungselement, mit dessen Hilfe der Bildinhalt über unterschiedliche Abbildungswege auf mindestens einen Projektionsbereich der Umlenkeinheit projizierbar ist. Zumindest einzelne Abbildungswege sind hierbei individuell ansteuerbar. Insbesondere ist das Segmentierungselement dazu vorgesehen, eine Anzahl von unterschiedlichen Abbildungswegen zu erzeugen, welche einer Anzahl an Segmentierungen/Segmenten des optischen Segmentierungselements entspricht. Außerdem umfasst das optische System die zuvor beschriebene Steuereinheit zur Ansteuerung der ansteuerbaren Ablenkeinrichtung des optischen Systems.
Unter einer „virtuellen Netzhautanzeige“ soll insbesondere ein Retinal Scan Display oder ein Lichtfelddisplay verstanden werden, bei welchem der Bildinhalt sequentiell durch Ablenkung zumindest eines Lichtstrahls, insbesondere eines Laserstrahls zumindest einer zeitlich modulierten Lichtquelle, wie z.B. einer oder mehrerer Laserdioden, abgerastert und durch optische Elemente direkt auf die Netzhaut (Retina) des Nutzer-Auges abgebildet wird. Die Bildquelle ist insbesondere als eine elektronische Bildquelle, beispielsweise als eine Grafikausgabe, insbesondere eine (integrierte) Grafikkarte, eines Computers oder Prozessors oder dergleichen, ausgebildet. Die Bildquelle kann beispielsweise integral mit der Bildverarbeitungseinrichtung des optischen Systems ausgebildet sein. Alternativ kann die Bildquelle separat von der Bildverarbeitungseinrichtung ausgebildet sein und Bilddaten an die Bildverarbeitungseinrichtung des optischen Systems übermitteln. Die Bilddaten sind insbesondere als Farbbilddaten, z.B. RGB-Bilddaten, ausgebildet. Insbesondere können die Bilddaten als unbewegte oder als bewegte Bilder, z.B. Videos, ausgebildet sein. Die Bildverarbeitungseinrichtung ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Bilddaten der Bildquelle zu modifizieren, insbesondere zu verzerren, zu kopieren, zu verdrehen, zu versetzen, zu skalieren o.dgl. Die Bildverarbeitungseinrichtung ist vorzugsweise dazu vorgesehen, Kopien des Bildinhalts zu erzeugen, welche insbesondere modifiziert, beispielsweise verzerrt, verdreht, versetzt und/oder skaliert sind.
Die Projektoreinheit ist insbesondere dazu eingerichtet, den Bildinhalt aus den Bilddaten in Form von gescannten und/oder gerasterten Lichtstrahlen abzustrahlen.
Die Umlenkeinheit umfasst insbesondere eine Anordnung von optischen Elementen, beispielsweise diffraktiven, reflektiven, refraktiven und/oder holographischen optischen Elementen. Vorzugsweise umfasst die Umlenkeinheit dabei jedoch immer zumindest ein holographisches optisches Element. Die Umlenkeinheit ist zumindest teilweise in ein Brillenglas einer Datenbrille integriert ausgebildet. Die Umlenkeinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, lediglich einen Teil der Intensität des projizierten Bildinhalts auf das Nutzer-Auge umzulenken. Zumindest ein weiterer Teil der Intensität des projizierten Bildinhalts durchtritt die Umlenkeinheit. Die Umlenkeinheit erscheint für einen Nutzer zumindest aus einer senkrechten Blickrichtung gesehen im Wesentlichen transparent. Insbesondere bildet die Umlenkeinheit einen Projektionsbereich aus. Insbesondere bildet der Projektionsbereich eine Fläche aus, innerhalb der ein Lichtstrahl bei einem Auftreffen auf die Umlenkeinheit in Richtung des Nutzer-Auges, insbesondere in Richtung einer Augenpupillenfläche des optischen Systems, abgelenkt/umgelenkt wird.
Vorzugsweise umfasst die ansteuerbare Ablenkeinrichtung eine erste Mikrospiegeleinrichtung mit einem ersten horizontalen Scanbereich und eine zweite Mikrospiegeleinrichtung mit einem zweiten vertikalen Scanbereich. Weiterhin ist in diesem Zusammenhang die erste Mikrospiegeleinrichtung als eine resonant betriebene Mikrospiegeleinrichtung und die zweite Mikrospiegeleinrichtung als eine quasistatische Mikrospiegeleinrichtung ausgebildet.
Bevorzugt ist das optische Segmentierungselement realisiert in Form einer segmentierenden Linse, eines segmentierenden Spiegels, eines segmentierenden optischen Gitters oder Volumenhologramms oder eines Beam-Splitters. Dadurch kann vorteilhaft eine einfache und/oder effektive optische Segmentierung erreicht werden.
Vorzugsweise ist die Augenzustandserfassungs-Einrichtung als Eyetracker-Einrichtung ausgebildet. Insbesondere ist die Eyetracker-Einrichtung als eine Komponente der virtuellen Netzhautanzeige, insbesondere des optischen Systems, ausgebildet. Detaillierte Ausgestaltungen von Eyetrackern sind aus dem Stand der Technik bekannt, so dass an dieser Stelle nicht genauer darauf eingegangen wird.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass das optische System eine Datenbrille mit Brillengestell und Brillengläsern umfasst. Hierbei sind die zumindest eine Projektoreinheit und das zumindest eine Segmentierungselement am Brillengestell angeordnet und die zumindest eine Umlenkeinheit ist im Bereich mindestens eines Brillenglases angeordnet, insbesondere in mindestens ein Brillenglas integriert. Dadurch kann eine vorteilhafte Ausgestaltung der Datenbrille und/oder eine vorteilhafte Integration der virtuellen Netzhautanzeige erreicht werden. Insbesondere kann die Datenbrille auch mehr als eine Projektoreinheit, mehr als ein Segmentierungselement und/oder mehr als ein Umlenkelement umfassen, beispielsweise jeweils eine für jedes Brillenglas der Datenbrille.
Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine Steuereinheit zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige.
2 zeigt ein Verfahren zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige.
3a zeigt einen angepassten Scanbereich einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung.
3b zeigt einen weiteren angepassten Scanbereich der ansteuerbaren Ablenkeinrichtung.
4 zeigt die sinusförmige Auslenkung einer ersten Mikrospiegeleinrichtung zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten.
5a bis 5c zeigen sägezahnförmige Auslenkungen einer zweiten Mikrospiegeleinrichtung.
6 zeigt ein optisches System für eine virtuelle Netzhautanzeige.
7 zeigt eine Datenbrille.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1 zeigt schematisch eine Steuereinheit 210 zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung 220 eines optischen Systems 225 für eine virtuelle Netzhautanzeige. Die Steuereinheit 210 ist in diesem Zusammenhang dazu ausgebildet, einen mittels einer Augenzustandserfassungs-Einrichtung 200 erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustands 205 des Nutzers zu einem ersten Zeitpunkt zu empfangen. Weiterhin ist die Steuereinheit 210 dazu ausgebildet, erste Ansteuersignale 215 für die ansteuerbare Ablenkeinrichtung 220 des optischen Systems 225 derart zu erzeugen, dass der Scanbereich der Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit des erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustand des Nutzers angepasst wird. Die Steuereinheit 210 ist insbesondere dazu ausgebildet, das auf der folgenden 2 in Form eines Ablaufdiagramms dargestellte Verfahren auszuführen.
Bei dem auf 2 dargestellten Verfahren zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige umfasst das optische System eine Bildquelle, die einen Bildinhalt in Form von Bilddaten liefert und eine Bildverarbeitungseinrichtung für die Bilddaten. Zusätzlich umfasst das optische System eine Projektoreinheit mit einer zeitlich modulierbaren Lichtquelle zum Generieren mindestens eines Lichtstrahls und mit der ansteuerbaren Ablenkeinrichtung für den mindestens einen Lichtstrahl zur scannenden Projektion des Bildinhalts über einen Scanbereich. Weiterhin umfasst das optische System eine Umlenkeinheit, auf die der Bildinhalt projizierbar ist und die dazu eingerichtet ist, den projizierten Bildinhalt derart auf ein Auge eines Nutzers zu lenken, dass eine Mehrzahl von zueinander räumlich versetzt angeordneten Austrittspupillen mit dem Bildinhalt erzeugbar sind. Außerdem umfasst das optische System eine Augenzustandserfassungs-Einrichtung zum Erfassen und/oder Bestimmen des Augenzustands des Nutzers. Insbesondere dient die Augenzustandserfassungs-Einrichtung zum Erfassen und/oder Bestimmen der Augenbewegung, der Augenbewegungsgeschwindigkeit, der Pupillenposition, der Pupillengröße, der Blickrichtung, des Akkomoda-tionszustands und/oder der Fixationsdistanz des Auges. Weiterhin umfasst das optische System das schon zuvor angesprochene, zwischen Projektoreinheit und Umlenkeinheit angeordnete optische Segmentierungselement, mit dessen Hilfe der Bildinhalt über unterschiedliche Abbildungswege auf mindestens einen Projektionsbereich der Umlenkeinheit projizierbar ist. Zumindest einzelne Abbildungswege sind hierbei individuell ansteuerbar. Außerdem umfasst das optische System die auf 1 dargestellte Steuereinheit zumindest zum Ansteuern der ansteuerbaren Ablenkeinrichtung. Bei dem Verfahren auf 2 wird zu einem ersten Zeitpunkt in Verfahrensschritt 230 ein mittels der Augenzustandserfassungs-Einrichtung erfasster und/oder bestimmter erster Augenzustand des Nutzers mittels der Steuereinheit empfangen. In einem darauf folgenden Verfahrensschritt 240 werden erste Ansteuersignale für die ansteuerbare Ablenkeinrichtung mittels der Steuereinheit derart erzeugt, dass der Scanbereich der Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit des erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustand des Nutzers angepasst wird.
In einem optionalen, auf den Verfahrensschritt 240 folgenden Verfahrensschritt 250 wird zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt ein mittels der Augenzustandserfassungs-Einrichtung erfasster und/oder bestimmter zweiter Augenzustand des Nutzers mittels der Steuereinheit empfangen. In einem darauf folgenden Verfahrensschritt 260 werden zweite Ansteuersignale für die ansteuerbare Ablenkeinrichtung mittels der Steuereinheit derart erzeugt, dass der Scanbereich der Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit des erfassten und/oder bestimmten zweiten Augenzustands des Nutzers angepasst wird. Hierbei wird eine zweite Amplitude und/oder eine zweite Frequenz einer zweiten Auslenkung der Ablenkeinrichtung gegenüber einer ersten Amplitude und/oder einer ersten Frequenz einer ersten Auslenkung der Ablenkeinrichtung verändert.
3a zeigt einen angepassten Scanbereich 270a einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung. In diesem Fall setzt sich der Scanbereich 270a aus einem ersten horizontalen Scanbereich 285b einer hier nicht dargestellten ersten Mikrospiegeleinrichtung der Ablenkeinrichtung und eines zweiten vertikalen Scanbereichs 285a einer hier nicht dargestellten zweiten Mikrospiegeleinrichtung der Ablenkeinrichtung zusammen. Außerdem sind vier Bereiche 275a bis 275d zu erkennen, auf die mittels einer Projektoreinheit erzeugte Bildinhalte gescannt werden. Ein jeweiliger Bereich 275a bis 275d ist hierbei einem hier nicht dargestellten jeweiligen Segment einer Segmentierungslinse zugeordnet. Mit Hilfe der Segmentierungslinse kann der Bildinhalt über in diesem Fall vier unterschiedliche Abbildungswege auf mindestens einen Projektionsbereich einer hier nicht dargestellten Umlenkeinheit projiziert werden. Der ursprüngliche Scanbereich wurde hier an den beiden äußeren Rändern 280a und 280b verkleinert. Die Ränder 280a und 280b werden zur Erzeugung der Bildinhalte nicht benötigt und können entsprechend durch Anpassung des Scanbereichs 270a aus dem Scanbereich 270a ausgeschlossen werden.
3b zeigt gegenüber der Darstellung auf 3a einen Scanbereich, bei dem in Abhängigkeit der aktuellen Pupillenposition des Nutzers bzw. der aktuell aktiven Eyebox des Nutzers gegenüber dem vertikalen Scanbereich 285a auf 3a zusätzlich ein Teil des vertikalen Scanbereichs 285c verkleinert wurde. Genauer gesagt wurden durch Verkleinerung des vertikalen Scanbereichs 285c die auf 3a gezeigten Bereiche 275a und 275b als erste Abbildungswege von dem Scanbereich 270b vollständig ausgeschlossen. Weiterhin wurden die Bilddaten nur für den Bereich 275d als zweiten Abbildungsweg 275d der unterschiedlichen Abbildungswege 275a bis 275c aktivgeschaltet. Die Bilddaten für den Bereich 275c wurden hier entsprechend dunkelgetastet. Der Bereich 275d ist der aktuell aktiven Eyebox des Nutzers als Abbildungsweg zugeordnet und befindet sich entsprechend innerhalb des Scanbereichs 270b der Ablenkeinrichtung.
4 zeigt sinusförmige Auslenkungen 305 und 310 einer resonant betriebenen ersten Mikrospiegeleinrichtung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige. Auf der X-Achse 325 ist hierbei die Zeit in Sekunden und auf der Y-Achse 300 die mit zugehörigen dritten Ansteuersignalen erzeugten Auslenkwinkel der ersten Mikrospiegeleinrichtung in Radianten aufgetragen. Zu einem ersten Zeitpunkt wird die erste Mikrospiegeleinrichtung hierbei in Abhängigkeit des erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustands des Nutzers mit den zur sinusförmigen Auslenkung 305 führenden und hier nicht dargestellten dritten Ansteuersignalen angesteuert. Die Auslenkung 305 weist eine erste Amplitude 315 auf. Demgegenüber wird die erste Mikrospiegeleinrichtung zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt in Abhängigkeit eines erfassten und/oder bestimmten zweiten Augenzustands des Nutzers mit den zur Auslenkung 310 gehörigen und hier nicht dargestellten weiteren dritten Ansteuersignalen angesteuert. Die Auslenkung 310 weist hierbei eine gegenüber der ersten Amplitude 315 erhöhte zweite Amplitude 320 auf. Die Frequenz der beiden gezeigten Auslenkungen 305 und 310 beträgt 20 kHz. Die den Auslenkungen 305 und 310 zugeordnete erste Mikrospiegeleinrichtung ist für den horizontalen Scanbereich der Ablenkeinrichtung zuständig.
Die 5a bis 5c zeigen unterschiedliche sägezahnförmige Mikrospiegelauslenkungskurven einer quasistatischen zweiten Mikrospiegeleinrichtung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige.
Auf 5a wird hierbei der unangepasste Verlauf von sägezahnförmigen Auslenkungen 350a einer quasistatisch betriebenen zweiten Mikrospiegeleinrichtung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems für eine virtuelle Netzhautanzeige gezeigt. Auf der X-Achse 330 ist hierbei die Zeit in Sekunden und auf der Y-Achse 335 der Auslenkwinkel der zweiten Mikrospiegeleinrichtung aufgetragen. In dem Wechselzeitraum 345 wechselt der zweite Mikrospiegel schnell von einer Seite zur anderen. Die der gezeigten Auslenkung 350a zugeordnete zweite Mikrospiegeleinrichtung ist für den vertikalen Scanbereich der Ablenkeinrichtung zuständig und weist eine Frequenz von 60Hz auf. Dies ist auch auf den 5b und 5c der Fall.
Auf 5b wird die zweite Mikrospiegeleinrichtung zu einem ersten Zeitpunkt in Abhängigkeit eines erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustands des Nutzers mit zu sägezahnförmigen, positiven Auslenkungen 350b führenden und hier nicht dargestellten vierten Ansteuersignalen angesteuert. Demgegenüber wird die zweite Mikrospiegeleinrichtung zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt in Abhängigkeit eines erfassten und/oder bestimmten zweiten Augenzustands des Nutzers mit zu sägezahnförmigen, negativen Auslenkungen 350c führenden und hier nicht dargestellten weiteren vierten Ansteuersignalen angesteuert. Der Wechsel zwischen den Auslenkungen 350b und 350c erfolgt in dem Wechselzeitraum 345 und benötigt dieselbe Zeit wie auf 5a.
5c zeigt im Unterschied zu den vorherigen Mikrospiegelauslenkungskurven zu einem ersten Zeitpunkt in Abhängigkeit eines erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustands des Nutzers eine Auslenkung 350d mit positiven Winkelauslenkungen. Zu einem zweiten Zeitpunkt wird die Mikrospiegelauslenkungskurve in Abhängigkeit eines erfassten und/oder bestimmten zweiten Augenzustands des Nutzers in eine Auslenkung 350e mit negativen Winkelauslenkungen überführt. Der Wechsel erfolgt auch hier in dem Wechselzeitraum 345, benötigt jedoch im Vergleich zu dem Wechsel auf 5b weniger Zeit, da der Mikrospiegel nicht vollständig von einer Seite zur anderen bewegt werden muss.
6 zeigt schematisch ein optisches System 1 für eine virtuelle Netzhautanzeige (Retinal Scan Display). Das optische System 1 umfasst hierbei eine Bildquelle 26a, die einen Bildinhalt in Form von Bilddaten 12a liefert. Zusätzlich umfasst das optische System 1 eine Bildverarbeitungseinrichtung 10a für die Bilddaten 12a. Weiterhin umfasst das optische System eine Projektoreinheit 16a mit einer zeitlich modulierbaren Lichtquelle 132a zum Generieren mindestens eines Lichtstrahls 18a und mit einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung 92a für den mindestens einen Lichtstrahl 18a zur scannenden Projektion des Bildinhalts über einen Scanbereich. Die ansteuerbare Ablenkeinrichtung 92a ist zu einer ein Rasterbild erzeugenden gesteuerten Ablenkung des Laserstrahls 18a eingerichtet. Weiterhin umfasst das optische System 1 eine Umlenkeinheit 106a in Form eines holographischen optischen Elements, auf die der Bildinhalt projizierbar ist und die dazu eingerichtet ist, den projizierten Bildinhalt derart auf ein Auge 24 eines Nutzers zu lenken, dass eine Mehrzahl von zueinander räumlich versetzt angeordneten Austrittspupillen (Eyeboxen A, B) mit dem Bildinhalt erzeugbar sind. Die Umlenkeinheit 20a ist dazu eingerichtet, die Lichtstrahlen 18a derart zu beeinflussen (zu brechen, zu streuen und/oder zu reflektieren), dass zumindest ein Teil der Lichtstrahlen 18a, vorzugsweise zumindest ein aus den Bilddaten 12a erzeugtes Bild auf die Augenpupillenfläche 54a des optischen Systems 68a, insbesondere auf der Netzhaut 22a des Nutzer-Auges 24a, abgebildet wird. Die Umlenkeinheit 20a ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in ein Brillenglas 68a integriert. Darüber hinaus umfasst das optische System 1 eine Augenzustandserfassungs-Einrichtung 62a zum Erfassen und/oder Bestimmen des Augenzustands des Nutzers, insbesondere zum Erfassen und/oder Bestimmen der Augenbewegung, der Augenbewegungsgeschwindigkeit, der Pupillenposition, der Pupillengröße, der Blickrichtung, des Akkomodationszustands und/oder der Fixationsdistanz des Auges 24a. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Augenzustandserfassungs-Einrichtung als Eyetracker-Einrichtung ausgebildet. Weiterhin umfasst das optische System ein zwischen Projektoreinheit 16a und Umlenkeinheit 106a angeordnetes optisches Segmentierungselement 33a, mit dessen Hilfe der Bildinhalt über unterschiedliche Abbildungswege 28a und 30a auf mindestens einen Projektionsbereich 34a der Umlenkeinheit 106a projizierbar ist. Die einzelnen Abbildungswege 28a und 30a sind hierbei individuell ansteuerbar. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Segmentierungselement 33a als eine segmentierende Linse mit einem ersten Segment 32a und einem zweiten Segment 36a ausgebildet. Weiterhin umfasst das optische System 1 eine Steuereinheit 80a, wie beispielhaft auf 1 dargestellt. Die Steuereinheit 80a ist dazu ausgebildet, einen mittels der Augenzustandserfassungs-Einrichtung 62a erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustands des Nutzers zu einem ersten Zeitpunkt zu empfangen. Weiterhin ist die Steuereinheit 80a dazu ausgebildet, erste Ansteuersignale 94a für die ansteuerbare Ablenkeinrichtung des optischen Systems derart zu erzeugen, dass der Scanbereich der Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit des erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustand des Nutzers angepasst wird. Die ansteuerbare Ablenkeinrichtung 92a sendet regelmäßig ihre aktuellen Positionssignale zurück an die Projektorsteuereinheit 80a (siehe Pfeil 96a).
Die ansteuerbare Ablenkeinrichtung 92a umfasst in dem dargestellten Fall eine nicht dargestellte erste Mikrospiegeleinrichtung mit einem ersten horizontalen Scanbereich und eine ebenfalls nicht dargestellte zweite Mikrospiegeleinrichtung mit einem zweiten vertikalen Scanbereich. Die erste Mikrospiegeleinrichtung ist hierbei als eine resonant betriebene Mikrospiegeleinrichtung und die zweite Mikrospiegeleinrichtung als eine quasistatische Mikrospiegeleinrichtung ausgebildet.
Die Steuereinheit 80a ist weiterhin dazu vorgesehen, die Erzeugung und/oder Modulation der Lichtstrahlen 18a durch die Lichtquelle 132a zu steuern oder zu regeln. Die Lichtquelle 132a umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel drei (amplitudenmodulierbare) Laserdioden 82a, 84a, 86a. Eine erste Laserdiode 82a erzeugt einen roten Laserstrahl. Eine zweite Laserdiode 84a erzeugt einen grünen Laserstrahl. Eine dritte Laserdiode 86a erzeugt einen blauen Laserstrahl. Die Projektoreinheit 16a weist eine Strahlvereinigungs- und/oder Strahlformungseinheit 88a auf. Die Strahlvereinigungs- und/oder Strahlformungseinheit 88a ist dazu eingerichtet, die verschiedenfarbigen Laserstrahlen der Laserdioden 82a, 84a, 86a zu einer Erzeugung eines Farbbildes zu vereinigen, insbesondere zu mischen. Die Strahlvereinigungs- und/oder Strahlformungseinheit 88a ist dazu eingerichtet, den Lichtstrahl 18a, insbesondere den Laserstrahl, der die Projektoreinheit 16a verlässt, zu formen. Details zur Ausbildung der Strahlvereinigungs- und/oder Strahlformungseinheit 88a werden als aus dem Stand der Technik bekannt vorausgesetzt. Die Projektoreinheit 16a umfasst eine Strahldivergenz-Anpassungseinheit 90a. Die Strahldivergenz-Anpassungseinheit 90a ist dazu vorgesehen, eine Strahldivergenz des die Projektoreinheit 16a verlassenden Lichtstrahls 18a, insbesondere Laserstrahls, anzupassen, vorzugsweise an eine, insbesondere von einer Anordnung optischer Elemente des optischen Systems 68a abhängige, Pfadlänge des jeweiligen aktuell ausgesandten Lichtstrahls 18a. Die Strahldivergenz der die Projektoreinheit 16a verlassenden Lichtstrahlen 18a, insbesondere Laserstrahlen, wird vorzugsweise derart angepasst, dass nach dem Passieren der optischen Elemente des optischen Systems 68a ein hinreichend kleiner und scharfer Laserfleck am Ort, an dem der Strahl auf eine Netzhaut 22a eines Nutzer-Auges 24a der virtuellen Netzhautanzeige auftrifft, entsteht und die Strahldivergenz am Ort einer Augenpupillenfläche 54a des optischen Systems 68a vor dem Nutzer-Auge 24a über die gesamte durch den Lichtstrahl 18a, insbesondere den Laserstrahl, erzeugte Abbildung der Bilddaten 12a zumindest im Wesentlichen konstant ist. Details zur Ausbildung der Strahldivergenz-Anpassungseinheit 90a, z.B. mittels Linsen mit fester und/oder variabler Brennweite, werden als aus dem Stand der Technik bekannt vorausgesetzt.
7 zeigt eine schematische Darstellung des optischen Systems 1 mit einer Datenbrille 66a. Die Datenbrille 66a weist Brillengläser 70a, 68a auf. Die Brillengläser 70a, 68a sind überwiegend transparent. Die Datenbrille 66a weist ein Brillengestell 144a mit Brillenbügeln 74a, 76a auf. Die Datenbrille 66a bildet einen Teil des optischen Systems 1 aus. Alternativ kann die Datenbrille 66a das optische System 1 auch vollständig ausbilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3259633 B1 [0002]

Claims

Verfahren zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung eines optischen Systems (1, 225) für eine virtuelle Netzhautanzeige, das optische Systems (1, 225)umfassend, a. eine Bildquelle (26a), die einen Bildinhalt in Form von Bilddaten (12a) liefert, b. eine Bildverarbeitungseinrichtung (10a) für die Bilddaten (12a), c. eine Projektoreinheit (16a) mit einer zeitlich modulierbaren Lichtquelle (132) zum Generieren mindestens eines Lichtstrahls (18a) und mit der ansteuerbaren Ablenkeinrichtung (92a, 220) für den mindestens einen Lichtstrahl (18a) zur scannenden Projektion des Bildinhalts über einen Scanbereich (270a, 270b), d. eine Umlenkeinheit (106a), auf die der Bildinhalt projizierbar ist und die dazu eingerichtet ist, den projizierten Bildinhalt derart auf ein Auge (24a) eines Nutzers zu lenken, dass eine Mehrzahl von zueinander räumlich versetzt angeordneten Austrittspupillen (A, B) mit dem Bildinhalt erzeugbar sind, e. eine Augenzustandserfassungs-Einrichtung (62a, 200) zum Erfassen und/oder Bestimmen eines Augenzustands des Nutzers, insbesondere zum Erfassen und/oder Bestimmen der Augenbewegung, der Augenbewegungsgeschwindigkeit, der Pupillenposition, der Pupillengröße, der Blickrichtung, des Akkomodationszustands und/oder der Fixationsdistanz des Auges (24a), f. ein zwischen Projektoreinheit (16a) und Umlenkeinheit (106a) angeordnetes optisches Segmentierungselement (33a), mit dessen Hilfe der Bildinhalt über unterschiedliche Abbildungswege (28a, 30a) auf mindestens einen Projektionsbereich (34a) der Umlenkeinheit (106a) projizierbar ist, wobei zumindest einzelne Abbildungswege (28a, 30a) individuell ansteuerbar sind, g. eine Steuereinheit (210, 16a) zumindest zum Ansteuern der ansteuerbaren Ablenkeinrichtung (92a, 220), wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: - Empfangen (230) eines mittels der Augenzustandserfassungs-Einrichtung (62a, 200) erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustands (205) des Nutzers mittels der Steuereinheit (16a, 210) zu einem ersten Zeitpunkt, und - Erzeugen (240) von ersten Ansteuersignalen (215) für die ansteuerbare Ablenkeinrichtung (92a, 220) mittels der Steuereinheit (16a, 210) derart, dass der Scanbereich (270a, 270b) der Ablenkeinrichtung (92a, 220) in Abhängigkeit des erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustand (205) des Nutzers angepasst wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Scanbereich (270a, 270b) der Ablenkeinrichtung (92a, 220) aus einem ersten horizontalen Scanbereich (285b) einer ersten Mikrospiegeleinrichtung der Ablenkeinrichtung (92a, 220) und eines zweiten vertikalen Scanbereichs (285a, 285c) einer zweiten Mikrospiegeleinrichtung der Ablenkeinrichtung (270a, 270b) zusammensetzt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ansteuersignale (215) derart erzeugt werden, dass - die erste und/oder zweite Mikrospiegeleinrichtung sinusförmig ausgelenkt (305, 310) wird, und/oder - die erste und/oder zweite Mikrospiegeleinrichtung sägezahnförmig ausgelenkt (350a, 350b, 350c, 350d, 350e) wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanbereich (270a, 270b) der Ablenkeinrichtung (92a, 220) derart angepasst wird, dass zumindest ein Teil des horizontalen (285b) und/oder vertikalen Scanbereichs (285a, 285c) verkleinert oder vergrößert oder verschoben wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der unterschiedlichen Abbildungswege (28a, 30a) eine jeweilige Austrittspupille (A, B) mit dem Bildinhalt zugeordnet ist, wobei der Scanbereich (270a, 270b) der Ablenkeinrichtung (92a, 220) derart angepasst wird, dass zumindest ein Teil eines ersten der unterschiedlichen Abbildungswege (28a, 30a) des optischen Segmentierungselements (33a) von dem Scanbereich (270a, 270b) der Ablenkeinrichtung (92a, 220) ausgeschlossen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanbereich (270a, 270b) der Ablenkeinrichtung (92a, 220) derart angepasst wird, dass zumindest der erste Abbildungsweg des optischen Segmentierungselements (33a) von dem Scanbereich (270a, 270b) der Ablenkeinrichtung (92a, 220) vollständig ausgeschlossen ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten (12a) für nur einen zweiten Abbildungsweg der unterschiedlichen Abbildungswege (28a, 30a) aktivgeschaltet sind, wobei der zweite Abbildungsweg innerhalb des Scanbereichs (270a, 270b) der Ablenkeinrichtung (92a, 220) liegt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens vier unterschiedliche Abbildungswege (28a, 30a) des optischen Segmentierungselements (33a) vorliegen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Augenzustand (205) des Nutzers mittels einer Eyetracker-Einrichtung als Augenzustandserfassungs-Einrichtung (62a, 200) erfasst und/oder bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden weiteren Verfahrensschritte aufweist: - Empfangen (250) eines mittels der Augenzustandserfassungs-Einrichtung (62a, 200) erfassten und/oder bestimmten zweiten Augenzustands des Nutzers mittels der Steuereinheit (16a, 210) zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt, und - Erzeugen (260) von zweiten Ansteuersignalen für die ansteuerbare Ablenkeinrichtung (92a, 220) mittels der Steuereinheit (16a, 210) derart, dass der Scanbereich (270a, 270b) der Ablenkeinrichtung (92a, 220) in Abhängigkeit des erfassten und/oder bestimmten zweiten Augenzustand des Nutzers angepasst wird, wobei eine zweite Amplitude (320) und/oder eine zweite Frequenz einer zweiten Auslenkung gegenüber einer ersten Amplitude (315) und/oder einer ersten Frequenz einer ersten Auslenkung der Ablenkeinrichtung (92a, 220) verändert wird.
Steuereinheit (16a, 210) zur Ansteuerung einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung (92a, 220) eines optischen Systems (1, 225) für eine virtuelle Netzhautanzeige, insbesondere ausgebildet zur Ausführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuereinheit (16a, 210) dazu ausgebildet ist, - einen mittels einer Augenzustandserfassungs-Einrichtung (62a, 200) erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustands (205) des Nutzers zu einem ersten Zeitpunkt zu empfangen, und - erste Ansteuersignale (215) für die ansteuerbare Ablenkeinrichtung (92a, 220) des optischen Systems (1, 225) derart zu erzeugen, dass der Scanbereich (270a, 270b) der Ablenkeinrichtung (92a, 220) in Abhängigkeit des erfassten und/oder bestimmten ersten Augenzustand (205) des Nutzers angepasst wird.
Optisches System (1, 225) für eine virtuelle Netzhautanzeige (Retinal Scan Display), mindestens umfassend a. eine Bildquelle (26a), die einen Bildinhalt in Form von Bilddaten (12a) liefert, b. eine Bildverarbeitungseinrichtung (10a) für die Bilddaten (12a), c. eine Projektoreinheit (16a) mit einer zeitlich modulierbaren Lichtquelle (132a) zum Generieren mindestens eines Lichtstrahls (18a) und mit einer ansteuerbaren Ablenkeinrichtung (92a, 220) für den mindestens einen Lichtstrahl (18a) zur scannenden Projektion des Bildinhalts über einen Scanbereich (270a, 270b), d. eine Umlenkeinheit (106a), auf die der Bildinhalt projizierbar ist und die dazu eingerichtet ist, den projizierten Bildinhalt derart auf ein Auge (24a) eines Nutzers zu lenken, dass eine Mehrzahl von zueinander räumlich versetzt angeordneten Austrittspupillen (A, B) mit dem Bildinhalt erzeugbar sind, e. eine Augenzustandserfassungs-Einrichtung (62a, 200) zum Erfassen und/oder Bestimmen eines Augenzustands des Nutzers, insbesondere zum Erfassen und/oder Bestimmen der Augenbewegung, der Augenbewegungsgeschwindigkeit, der Pupillenposition, der Pupillengröße, der Blickrichtung, des Akkomodationszustands und/oder der Fixationsdistanz des Auges (24a), f. ein zwischen Projektoreinheit (16a) und Umlenkeinheit (20a) angeordnetes optisches Segmentierungselement (33a), mit dessen Hilfe der Bildinhalt über unterschiedliche Abbildungswege (28a, 30a) auf mindestens einen Projektionsbereich (34a) der Umlenkeinheit (106a) projizierbar ist, wobei zumindest einzelne Abbildungswege (28a, 30a) individuell ansteuerbar sind, g. eine Steuereinheit (16a, 210) gemäß Anspruch 11.
Optisches System (1, 225) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ansteuerbare Ablenkeinrichtung (92a, 220) eine erste Mikrospiegeleinrichtung mit einem ersten horizontalen Scanbereich (285a) und eine zweite Mikrospiegeleinrichtung mit einem zweiten vertikalen Scanbereich (285b, 285c) umfasst.
Optisches System (1, 225) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mikrospiegeleinrichtung als eine resonant betriebene Mikrospiegeleinrichtung und die zweite Mikrospiegeleinrichtung als eine quasistatische Mikrospiegeleinrichtung ausgebildet ist.
Optisches System (1, 225) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Segmentierungselement (33a) realisiert ist in Form einer segmentierenden Linse, eines segmentierenden Spiegels, eines segmentierenden optischen Gitters oder Volumenhologramms oder eines Beam-Splitters.
Optisches System (1, 225) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Augenzustandserfassungs-Einrichtung (62a, 200) als Eyetracker-Einrichtung ausgebildet ist.
Optisches System (1, 225) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, umfassend eine Datenbrille (66a) mit Brillengestell (144a) und Brillengläsern (68a, 70a), dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Projektoreinheit (16a) und das zumindest eine optische Segmentierungselement (33a) am Brillengestell (144a) angeordnet sind und dass die zumindest eine Umlenkeinheit (106a) im Bereich mindestens eines Brillenglases (68a, 70a) angeordnet ist, insbesondere in mindestens ein Brillenglas (68a, 70a) integriert ist.