DE19625435A1

DE19625435A1 - Brille mit Dateneinblendung (Datenbrille)

Info

Publication number: DE19625435A1
Application number: DE1996125435
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Schlueter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1998-01-02

Description

Die ortsungebundene Übermittlung von elektronischen Daten zu einer Person als Nutzer ist nicht ohne Geräteaufwand möglich. Ein tragbares Telefon (Handy) ist z. B. trotz der Kleinheit der Geräte, die bislang schon erreicht worden ist, nicht sehr befriedigend, da das Gerät umständlich mit herumgetragen werden und gegebenenfalls herausgenommen werden muß, falls kommuniziert werden soll. Ideal wäre hier zumindest für optische Informationen eine Kommunikationsschnittstelle direkt am Auge als dem wichtigsten Informationsrezeptor des Menschen.

Bekannt ist die Erfindung von sog. Cyberspace-Helmen, bei denen sich in einem Helm je Auge ein kleiner Miniaturbildschirm befindet. Diese Ausführung einer kopfgetragenen visuellen Informationsquelle ist aber nicht für den alltäglichen Umgang geeignet, da diese Helme nur die virtuelle Welt darstellen sollen und ein Durchblick in die reale Umwelt nicht gewünscht ist.

Bei der hier beschriebenen Datenbrille mit optischen Gläsern, in die elektronisch dargestellte oder übermittelte Informationen in Form eines Displays eingeblendet werden, ist der normale Blickkontakt mit der Umgebung vorherrschend und sollte auch während der nur zeitweiligen elektronischen Kommunikati onsphase nur unwesentlich eingeschränkt werden. Diese von außen möglichst unsichtbare Einblendung der optischen Informationen (Display) wird erfindungsgemäß wie beschrieben gelöst.

Als vorteilhaft erweist sich bei der erfindungsgemäßen Ausformung der Datenbrille, daß sie unauffällig und leicht im täglichen Leben auf dem Kopf getragen werden kann, eine gute und unauffällige Informationsquelle bei allen Gelegenheiten darstellt und optische Informationen in hoher Qualität bieten kann.

Technische Darstellung

Es wird die Erfindung einer Brille oder allgemeiner einer am Kopf getragenen Vorrichtung beschrieben, die zur Darstellung von elektronischen Bildern oder Zeichen dient.

Bei dieser im folgenden als Datenbrille bezeichneten Vorrichtung wird das elektronische Bild in das normale Blickfeld entweder eines oder beider Augen eingeblendet. Mit diesem elektronischen Bild (auch als Display bezeichnet) können in einer einfachen Ausführung der Erfindung Daten wie Uhrzeit oder Datum oder Telefonnummern als alfanumerisch einzeiliges Display dargestellt werden.

In einer weiteren Ausführung kann das Display mehrzeilige alfanumerische Darstellungen liefern, bis hin zu mehrfarbigen grafischen Bildern.

Durch die Nähe zur Augenlinse kann der Blickwinkel und damit das Displayfeld in einer Datenbrille verhältnismäßig groß sein, bei gleichzeitig kleinen absoluten Abmaßen.

Die Datenbrille ist in der Grundkonzeption einer normalen Brille ähnlich, wobei auch deren optische Funktionen (Fehlsichtigkeitskorrektur, Lichtschutz oder Splitterschutz), falls erforderlich, übernommen werden können.

Diese Datenbrille ist im wesentlichen eine visuelle Schnittstelle. Es kann damit neben den in die Datenbrille integrierbaren Funktionen wie Uhrzeit (auch DCF), Datum und Personenruf (City-Call) auch mit

- einem Handheld-Computer oder
- einem intelligenten Handy, das neben der Telefonkommunikati on auch die Funktionen einer Mailbox und einer Datei- und Terminverwaltung oder einer Online-Kommunikation übernimmt und damit auch Funktionen einer PC-Schnittstelle bietet oder mit
- einem intelligenten, uhrenartigen Terminal am Handgelenk

kommuniziert werden.

Bei allen genannten modernen Kommunikationsgeräten ist die Darstellung eines befriedigend großen Displays ein Problem, da die Kleinheit der Geräte einerseits Voraussetzung für ihre Akzeptanz ist und die Größe andererseits diametral ihrer Bedienbarkeit entgegensteht. Hier bietet das in der Datenbrille (möglichst unauffällig) integrierte Display den richtige Ansatz für ein vom äußerlichen her im alltäglichen Leben bekanntes und damit akzeptiertes und gleichzeitig sehr effektives Kommunikationsmittel.

Darüber hinaus läßt sich in Weiterentwicklung dieses Ansatzes auch die Eingabe von Daten über dieses Display realisieren, indem z. B. die Augenstellung ermittelt wird und damit der Blick auf einen im Display dargestellten Buchstaben, auf ein Zeichen, Namen oder grafisches Icon interpretiert
wird, wobei die Validierung durch verschiedene Möglichkeiten gegeben sein kann, wie durch

- zweimalige Lidbewegungen, durch
- Drücken eines Knopfes am Brillenbügel, oder
- eines Knopfes am Handgelenk-Computer.

Ausführungsbeispiel

Im Bügel der Datenbrille befindet sich eine lineare Anordnung von kleinen, ein- oder mehrfarbigen, einzeln ansteuerbaren Leuchtdioden (z. B. Anzahl 8-16), die von einem Elektronik-IC angesteuert werden. Die von diesen Leuchtdioden ausgehenden Lichtstrahlen (s. Fig. 1 und 3) werden über eine Spiegelanordnung (Drehspiegel, Schwingspiegel, Kippspiegel- Array oder eine andere Form elektronisch-elektromechanisch ansteuerbarer Strahllenkung) senkrecht zu ihrer linearen Anordnung derart abgelenkt, daß ein Bild entsteht, dessen Pixel- Zeilenzahl der Anzahl der Dioden entspricht und dessen Breite durch den Schwenkwinkel des Ablenksystems bestimmt wird. Dieses Bild wird von hinten, also auf die augenseitige Oberfläche des Brillenglases projiziert. Um ein auf der Netzhaut scharfes Bild zu erhalten, ist es notwendig, das an dieser Stelle reale Bild in ein virtuelles umzuwandeln, das dann von der Augenlinse scharf auf der Netzhaut abgebildet werden kann. Dies kann erfindungsge mäß durch folgende Vorrichtungen geschehen:

1. Aufkleben oder Einpressen einer Stufenlinse (Fresnellinse) auf die augenseitige Oberfläche des Brillenglases in dem Bereich, in dem das Display erscheinen soll (mit hinterlegter Spiegelfolie), oder
2. Aufkleben oder Aufdampfen eines Hologramms auf die augenseitige Oberfläche des Brillenglases, mit oder ohne hinterlegter Spiegelfolie. Dieses Hologramm wird so aufgenommen (z. B. durch Abbildung eines Hohlspiegels), daß es eine fokussierende Wirkung auf den einfallenden Lichtstrahl hat, dergestalt, daß dessen zurückgebeugter Anteil nahezu optisch parallel verläuft und damit den optischen Erfordernissen entspricht, oder
3. Einschleifen eines entsprechenden Hohlspiegels in das Brillenglas.

Der Gesamtaufbau der Datenbrille besteht aus folgenden Komponenten:

Fall 1 (s. Fig. 1) Uhrendarstellung (Zeitbrille)

1.1 Uhrenchip mit Quarz, alternativ ein Uhrenchip mit DCF-Funkempfänger, wobei die Empfangsantenne in einen der beiden Brillenbügel oder in beide integriert werden kann.
1.2. Elektronikchip zur Ansteuerung der Dioden und des Ablenkspiegels (Synchronisation).
1.3. Stromversorgung über Batterien oder Akkus oder Solarzellen
1.4. Projektionsoptische Anordnung zur Abbildung des Displays im Brillenglas (Vorfokussierung am Brillenbügel und Spiegelanordnung am Brillenglas, s. o.).
1.5. Wahlweise ein Kontakt zum Abrufen der Zeit oder Datumsanzeige.

Fall 2 Datenbrille als Display für ein Kommunikationssystem

2.1 Übertragungsglied von einem Kommunikationscomputer (Handheld-Computer, oder intelligentes Handy, oder Uhrencomputer am Handgelenk) zur Datenbrille. Die Übertragungsstrecke kann bestehen aus
- IR-Übertragung mit Dioden,
- Ultraschall-Übertragung
- FM-Übertragung
- Drahtübermittlung.
2.2 Datenaufbereitungs-IC.
2.3 Ansteuerungs-IC für Dioden-Display mit Ablenkspiegelkontrolle.
2.4 Optischer Fokussierungsanordnung.
2.5 Stromversorgung mit Batterien, Akkus oder Solarzellen.

Fall 3

Datenbrille als Display für ein Personenrufgerät, auch in Kombination mit einer Uhrenanzeige.

3.1. Personenrufempfänger mit Decoder und Uhrenchip, sonst wie Fall 1.

Bezugszeichenliste

1 Brillenglas
2 Leuchtdiodenzeile
3 Sammellinse oder -optik
4 prismatischer Drehspiegel
5 Ansteuerungselektronik der Leuchtdioden und der Ablenkeinheit (z. B. Drehspiegel)
6 Uhrenelektronik
7 Brillenbügel
8 Flächenhafte Sammleroptik (z. B. Hologramm-Folie)
8a Fresnel-Linse
8b Hologramm-Folie
9 Sende- und Empfangselektronik mit Computer etc.
10 Datenaufbereitungselektronik
11 Batterien oder Akkus
12 Brillenbügel
13 Motor für Drehspiegel
14 Taster für Ein- bzw. Ausschalten von Uhrzeit, Datum, Informationen

Claims

1. Brille mit optischen oder Fenstergläsern, optisch korrigiert oder nicht, mit Tönung oder nicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Brille zur Darstellung von elektronisch erstellten oder übermittelten Informationen genutzt wird.

2. Brille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung der optischen Informationen parallel und gleichzeitig zum normalen Blickkontakt mit der Umgebung erfolgt.

3. Brille nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Informationen in das brillenübliche Blickfeld eingeblendet oder projiziert werden, wobei das Blickfeld einseitig oder beidseitig, teilweise oder ganz von den optischen Informationen ausgefüllt wird.

4. Brille nach vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblendung oder Projektion der optischen Informationen transparent oder überdeckend erfolgen kann.

5. Brille nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Informationen auf einer oder beiden Brillengläsern in Form von alfanumerischen Anzeigen, Grafiken oder Bildern optisch eingeblendet werden.

6. Brille nach vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Informationen auf den jeweiligen individuell angepaßten handelsüblichen Brillengläsern eingeblendet, eingespiegelt oder projiziert werden.

7. Brille nach Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß die Einblendung in das Blickfeld durch Einspiegelung mit geeigneter Optik erfolgt.

8. Brille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspiegelung der optischen Informationen als Abbildung eines Bildes einer Zeile aus elektronisch einzeln ansteuerbaren Dioden (6 bis 2200 Dioden, die ein- oder mehrfarbiges Licht aussenden) und mittels Ablenkung der von der Diodenzeile ausgehenden Lichtstrahlen durch eine Ablenkeinheit erfolgt.

9. Brille nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinheit aus einem oder mehreren, in einer oder mehreren Ebenen wirkenden kleinen prismenförmigen Drehspiegeln besteht, die durch jeweils einem kleinen Synchronmotor oder einen Steppermotor oder einen anderen geregelten Kleinmotor angetrieben werden.

10. Brille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinheit aus einem oder mehreren Schwenkspiegeln besteht, die durch elektromagnetische oder elektrostatische oder piezoelektrische Kräfte oder Aktuatoren in einer oder mehreren Schwenkebenen bewegt werden.

11. Brille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinheiten aus einer oder mehreren optischen Zellen oder Kristallkörpern, in denen magnetoptische oder elektrostatische Beugungseffekte zu einer Auslenkung der Lichtstrahlen in einer oder mehreren Ebenen führen, bestehen.

12. Brille nach Anspruch 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang im Bereich des Brillenbügels eine Sammellinse oder eine objektivähnliche Anordnung eingesetzt ist, die es ermöglicht, das Bild der Diodenzeile auf der Netzhaut individuell scharf einzustellen.

13. Brille nach Anspruch 7-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspiegelung und Erstellung eines durch die Augenlinse adaptierbaren Bildes über eine auf die augenseitige Oberfläche des Brillenglases aufgebrachte Hologrammfolie erfolgt, die derart holografisch aufgenommen wurde, daß sie unter Berücksichtigung der individuellen Brillenglasanordnung und -Krümmung in Verbindung mit den übrigen im Strahlengang angeordneten optischen Komponenten die scharfe Abbildung der Diodenzeile bei Fernadaption des Auges auf der Netzhaut ermöglicht.

14. Brille nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm direkt auf einen Bereich der Brillenglasoberfläche aufgedampft, aufgeklebt, eingebrannt oder fotografisch appliziert wird.

15. Brille nach Anspruch 7-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspiegelung und Erstellung eines durch die Augenlinse adaptierbaren Bildes über eine auf der augseitigen Oberfläche des Brillenglases aufgebrachte Fresnel-Linse oder Stufenlinse in Form einer flachen Folie oder eines Glaspreßlings erfolgt, welche entweder an ihrer Oberfläche oder Rückseite verspiegelt ist und derart angefertigt wurde, daß sie unter Berücksichtigung der individuellen Brillenglasanordnung und -Krümmung in Verbindung mit den übrigen im Strahlengang angeordneten optischen Komponenten die scharfe Abbildung der Diodenzeile bei Fernadaption des Auges auf der Netzhaut ermöglicht.

16. Brille nach Anspruch 7-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspiegelung und Erstellung eines durch die Augenlinse adaptierbaren Bildes über eine auf der augseitigen Oberfläche des Brillenglases eingeschliffene Fresnel-Linse oder Stufenlinse erfolgt, welche entweder an ihrer Oberfläche oder der entsprechenden Brillenglasvorderseite verspiegelt ist und derart angefertigt wurde, daß sie unter Berücksichtigung der individuellen Brillenglasanordnung und -Krümmung in Verbindung mit den übrigen im Strahlengang angeordneten optischen Komponenten die scharfe Abbildung der Diodenzeile bei Fernadaption des Auges auf der Netzhaut ermöglicht.

17. Brille nach Anspruch 7-16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hologramm oder der Fresnellinse und dem Brillenglas oder auf der Brillenglasvorderseite eine teilweise durchlässige oder ganz reflektierende Schicht aufgebracht ist.

18. Brille nach Anspruch 7-17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hologramm oder der Fresnellinse und dem Brillenglas oder auf der Brillenglasvorderseite eine polarisierende Schicht aufgebracht ist und das einfallende Diodenlicht durch eine z. B. im Bereich des Brillenbügels in den Strahlengang eingebrachte zweite polarisierende Anordnung derart vorpolarisiert ist, daß kein oder ein nur unwesentlicher Lichtanteil nach vorne aus der Brille austreten kann, sondern nur ein Anteil nach hinten zum Auge reflektiert wird.

19. Brille nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeblendeten Daten die Uhrzeit und wahlweise das aktuelle Datum darstellen.

20. Brille nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeblendeten Daten zusätzlich die Informationen eines Personenrufdienstes oder Pagers übermitteln (z. B. Scall) und Telefonnummern einblenden.

21. Brille nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeblendeten Daten von einem Handheld-, Armband- oder portablen Computer bereitgestellt werden und die Datenbrille damit als Datendisplay dient, wobei die Daten durch eine geeignete Datenübertragungskette von dem Computer zur Brille übertragen werden.

22. Brille nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeblendeten Daten von einem tragbaren, intelligenten Telefon (z. B. Handy) bereitgestellt werden und die Datenbrille damit als Datendisplay dient, wobei die Daten durch eine geeignete Datenübertragungskette von dem Gerät zur Brille übertragen werden.

23. Brille nach Anspruch 1-7, 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung von dem Hauptinformationsgerät (z. B. Computer) zur Datenbrille durch Infrarotübertragung mittels außen an den Geräten angebrachten Sende- und Empfangsdioden erfolgt oder durch eine Ultraschall- Übertragungskette oder durch eine Funk-Übertragungskette oder über eine Drahtleitung erfolgt.

24. Brille nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Uhrzeit und das Datum durch ein quarzgesteuertes Uhren-IC oder ein DCF-IC mit Antenne geliefert wird, diese Daten in einem Ansteuerungs-IC für die Dioden-Zeile und die Ablenkeinheit weiterverarbeitet werden und diese Elektronik-Bausteine in einem der Brillenbügel untergebracht werden.

25. Brille nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Uhren-IC ein Empfänger-IC für die Personenrufanlage in dem Brillenbügel untergebracht ist.

26. Brille nach Anspruch 1-7, 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Brillenbügel ein Empfangsmodul für die über die JR-Sensoren, Ultraschallsensoren, Funksignale oder Drahtleitung von einem Computer an die Brille gesendeten Daten in einem Brillenbügel integriert ist.

27. Brille nach Anspruch 1-26, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Betrieb der Datenbrille notwendige elektrische Energie in einem Brillenbügel in Form von Batterien oder Akkus untergebracht ist.

28. Brille nach Anspruch 1-26, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Versorgung der Brille notwendige elektrische Energie über eine Drahtleitung von einem energieversorgenden Gerät geliefert wird.

29. Brille nach Anspruch 1-26, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Versorgung der Brille notwendige elektrische Energie durch außen an der Brille angebrachte Solarzellen geliefert wird.