DE19736879C2

DE19736879C2 - Hintergrundbeleuchtung

Info

Publication number: DE19736879C2
Application number: DE1997136879
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl Ing Jakob; Marius Dipl Ing Jurca; Michael Dipl Ing Marschall; Arnulf Dr Ing Reuter
Original assignee: Jurca Optoelektronik GmbH
Current assignee: Jurca Optoelektronik GmbH
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2017-08-27
Also published as: EP1007881A1; DE19736879A1; WO1999010679A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hintergrundbeleuchtung für transluzide Objekte, insbesondere für LCD-Displays vor zugsweise in elektronischen Brillen, mit einer Licht quelle, deren Licht durch das transluzide Objekt hindurch in Richtung auf den Betrachter gestrahlt wird.

Eine bekannte Hintergrundbeleuchtung umfaßt eine flä chige Lichtquelle, welche z. B. durch eine zwischen zwei Glasplatten brennende Gasentladung gebildet ist, deren Licht an einer Diffusorscheibe gestreut wird und vom Betrachter aus gesehen hinter dem transluziden Objekt liegt. Als transluzide Objekte kommen zwar z. B. auch Vorrichtungen zum Betrachten von Dias in Frage; die vorliegende Erfindung ist jedoch insbesondere auf die Hintergrundbeleuchtung der LCD-Displays in elektronischen Brillen gerichtet.

Eine solche elektronische Brille ist z. B. in der EP 0 551 781 A1 beschrieben. Die erforderliche Hintergrund beleuchtung für die Displays ist hier zwar erwähnt, ihr Aufbau im Einzelnen aber nicht erläutert.

Elektronische Brillen oder brillenartige Vorrichtungen werden dazu verwendet, das Sehvermögen von Personen zu verbessern. Im einzelnen kann es dabei darum gehen, ein beeinträchtigtes Sehvermögen zu korrigieren, wie etwa eine Farbblindheit, eine Dämmerungs- oder Nachtblindheit oder dergleichen. Ziel derartiger Vorrichtungen kann allerdings auch sein, das normale, gesunde Sehvermögen des Benutzers zu steigern.

Insbesondere für diese elektronischen Brillen, aber auch bei anderen Anwendungsfällen, ist gefordert, daß die Hintergrundbeleuchtung das transluzide Objekt über die gesamte Fläche mit gleichmäßiger Helligkeit durch strahlt und dabei sehr leuchtstark ist. Mit den bekannten flächigen Vorrichtungen zur Hintergrundbeleuchtung ist dies nur eingeschränkt realisierbar. Dazuhin sind diese Vorrichtungen in der Herstellung relativ teuer.

Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Hintergrundbeleuchtung zu schaffen, welche eine helle und gleichmäßige Durchleuchtung des transluziden Objekts, insbesondere des LCD-Displays in einer elektronischen Brille, bewirkt und welche relativ kostengünstig herge stellt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hintergrundbeleuch tung der eingangs genannten Art, bei welcher

a) die Lichtquelle im wesentlichen langgestreckt linien haft ausgebildet ist;
b) zwischen Lichtquelle und transluzidem Objekt eine Umlenkeinrichtung vorgesehen ist, welche einen Spiegel umfaßt, der als einfach gekrümmte Parabelfläche ausgebildet ist; und
c) die Lichtquelle in etwa auf der Brennlinie des Spiegels liegt.

Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß die vom Brennpunkt einer Parabel ausgehenden Strahlen an jedem Punkt der Parabel als zur Symmetrieachse der Parabel und zueinander parallele Strahlen reflektiert werden. Somit bewirkt die Plazierung der im wesentlichen langge streckt linienhaften Lichtquelle bei der vorliegenden Erfindung in etwa auf der Brennlinie des Spiegels und die Ausbildung des Spiegels als einfach gekrümmte Parabelfläche, daß die von der annähernd linienhaften Lichtquelle radial abgestrahlten Lichtstrahlen von dem Spiegel als im wesent lichen paralleles flächenhaftes Strahlenbündel reflektiert werden ("im wesentlichen langgestreckt linienhaft" bedeutet, daß die Quererstreckung der Lichtquelle wesentlich geringer ist als ihre Längserstreckung).

Dabei ist die Helligkeit des von dem Spiegel reflektierten Strahlbündels über dessen Querschnittfläche insbesondere bei Verwendung einer kreiszylindrischen Lichtquelle im wesentlichen konstant, da äquiangulare radiale Strahlen von dem Parabelspiegel als annähernd äquidistante parallele Strahlen reflektiert werden.

Schließlich sind zylindrische Lichtquellen in großer Vielzahl als sehr leuchtstarke Einheiten und auch in miniaturisierten Ausbildungsformen kostengünstig auf dem Markt erhältlich.

Somit wird durch die Erfindung eine kostengünstige Hinter grundbeleuchtung geschaffen, welche ein leuchtstarkes und über seine Querschnittsfläche gleichmäßig hell leuchtendes Strahlenbündel erzeugt.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteran sprüchen angegeben.

Gemäß der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 liegt die Lichtquelle etwas außerhalb der Brennlinie des Spiegels in Richtung auf den Spiegel hin. Durch diese Anordnung der Lichtquelle relativ zum Spiegel wird erreicht, daß das vom Spiegel reflektierte Strahl bündel leicht divergierende Einzelstrahlen aufweist, so daß das transluzide Objekt auch aus Richtungen be trachtet werden kann, welche nicht senkrecht zu seiner Oberfläche liegen.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 zeich net sich dadurch aus, daß zwischen Umlenkeinrichtung und transluzidem Objekt eine Diffusoreinrichtung ange ordnet ist. Diese Diffusoreinrichtung kann z. B. eine Diffusorscheibe sein. Hierdurch wird eine besonders homogene Helligkeitsverteilung über den Querschnitt des reflektierten Strahles und eine Streuung bewirkt, so daß das transluzide Objekt auch schräg von der Seite her betrachtet werden kann.

Besonders bevorzugt ist die Weiterbildung gemäß Anspruch 4, wonach die Spiegeloberfläche aufgerauht ist. Durch diese Weiterbildung der Erfindung werden im wesentlichen die gleichen Vorteile wie bei der Weiterbildung nach Anspruch 3 erzielt, ohne daß jedoch eine separate Diffu soreinrichtung notwendig wäre.

Insbesondere für den Einsatz der erfindungsgemäßen Hin tergrundbeleuchtung in elektronischen Brillen ist die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 gedacht, wonach die Lichtquelle eine miniaturisierte Leuchtstoff röhre umfaßt.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1: schematisch die wesentlichen Komponenten einer elektronischen Brille;

Fig. 2: die Hintergrundbeleuchtung der elektronischen Brille von Fig. 1 als Schnittansicht im Detail; und

Fig. 3: eine Ansicht ähnlich Fig. 2 eines zweiten Ausführungsbeispieles einer Hintergrundbeleuchtung.

Eine Hintergrundbeleuchtung, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist, ist in Fig. 1 in eine elektronische Brille 12 integriert, deren Komponenten zunächst beschrieben werden.

Die elektronische Brille 12 umfaßt zwei Hauptkomponenten, nämlich ein Brillenteil 14 und ein Taschenteil 16, die über ein elektrisches Kabel 18 miteinander verbunden sind.

Das Brillenteil 14 umfaßt ein in üblicher Weise zu tragen des Brillengestell 20, an dem eine elektronische Kamera 22 und für jedes Auge ein elektronisches Display 24 mit der dazugehörigen Betrachtungsoptik (nicht dargestellt) befestigt sind. Das von der elektronischen Kamera 22 aufgenommene Bild wird in bekannter, hier nicht näher erläuterter Weise durch eine Bildaufbereitungselektronik verarbeitet und auf den Displays 24 so zur Wiedergabe gebracht, daß der Benutzer das elektronisch bearbeitete Bild betrachten kann. Die Bildverarbeitungselektronik kann teilweise direkt im Brillenteil 14 vorgesehen sein. Soweit hierfür größere oder schwerere Komponenten einge setzt werden, wie z. B. die Energieversorgung, sind diese jedoch vorteilhafterweise im Taschenteil 16 untergebracht.

Das Taschenteil 16 enthält darüber hinaus eine Batterie 26, eine Steckdose 28 für Peripheriegeräte, beispiels weise eine externe Infrarot-Lichtquelle. Das Taschenteil 16 kann mittels eines Riemens 30 an der Schulter des Benutzers getragen werden.

Die im Brillenteil 14 untergebrachte Hintergrundbeleuchtung 10 für das elektronische Display 24 ist folgendermaßen aufgebaut (vergleiche Fig. 2):

In einem Gehäuse 32 ist in dem in Fig. 2 linken oberen Eckbereich eine als miniaturisierte zylindrische Leucht stoffröhre 34 ausgebildete "langgestreckt linienhafte" Lichtquelle über einen Halter 36 befestigt. "Langgestreckt linienhaft" bedeutet, daß die Quererstreckung der Leucht stoffröhre 34 deutlich geringer ist als ihre Längser streckung. Die Leuchtstoffröhre 34 hat einen im wesent lichen kreisförmigen Querschnitt, wobei sich ihre Zylinder achse in Fig. 2 senkrecht zur Zeichenebene erstreckt.

In dem Gehäuse 32 ist eine durch einen Spiegel 38 gebildete Umlenkeinrichtung angeordnet, welche sich im wesentlichen von dem in Fig. 2 rechten oberen Eckbereich bis zu dem diesem diagonal gegenüberliegenden linken unteren Eckbe reich des Gehäuses 32 erstreckt. Der Spiegel 38 umfaßt einen sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckenden Träger 40, welcher in allen Schnittebenen parallel zur Zeichen ebene als Parabelsegment mit einer sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckenden Brennlinie 42 ausgebildet ist. Der Träger 40 ist also in der mathematischen Ausdrucksweise eine "einfach gekrümmte Parabelfläche". Auf der der Leuchtstoffröhre 34 zugewandten Oberfläche des Trägers 40 ist eine reflektierende Spiegelschicht 44 aufgebracht. Der Träger 40 ist über Befestigungen 46 mit dem Gehäuse 32 verbunden. Alternativ kann der Spiegel 38 in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel anstelle zweier Komponenten, nämlich des Trägers 40 und der Spiegel schicht 44, auch nur ein einziges Material mit hohem Reflexionsvermögen, wie z. B. Aluminium, umfassen.

Die Zylinderachse der Leuchtstoffröhre 34 liegt in Fig. 2 exakt auf der Brennlinie 42 des Spiegels 34.

In der der Spiegelschicht 44 zugewandten Seite des Gehäuses 32 ist eine Öffnung 48 eingebracht, in welcher das als elektronisches Display 24 ausgebildete, schematisch dargestellte transluzide Objekt angeordnet ist.

Dadurch, daß die Leuchtstoffröhre 34 genau auf der Brenn linie 42 der durch die Oberfläche des Trägers 38 gebildeten einfach gekrümmten Parabelfläche liegt, werden die im Betrieb von der kreiszylindrischen Leuchtstoffröhre 34 abgestrahlten radialen Lichtstrahlen 50 an der Spiegel schicht 44 des Spiegels 38 als flächiges Strahlbündel 52 mit parallelen Lichtstrahlen 54 reflektiert. Darüberhinaus werden die von der Leuchtstoffröhre 34 äquiangular ausge sandten radialen Strahlen 50 von dem Spiegel 38 als annähernd äquidistante Strahlen 54 reflektiert, woraus eine weitgehend gleichmäßige Helligkeit über den Quer schnitt des Strahlbündels 52 resultiert, so daß das transluzide elektronische Display 24 ebenfalls mit gleich mäßiger Helligkeit durchstrahlt wird.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Hintergrundbeleuchtung 10 dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, daß die als miniaturisierte Leuchtstoff röhre 34 ausgebildete Lichtquelle etwas außerhalb der Brennlinie 42 des Spiegels 38 in Richtung auf die Spiegel schicht 44 hin liegt. Hierdurch werden die radialen Strahlen 50 nicht mehr parallel, sondern als leicht divergierende Strahlen 54 innerhalb des flächigen Strahl bündels 52 reflektiert. Somit ist es möglich, das elektro nische Display 24 nicht nur aus einer zu ihm senkrechten Richtung, sondern auch schräg von der Seite her zu betrach ten.

Darüber hinaus ist die in Fig. 3 dargestellte Spiegel schicht 44 aufgerauht, so daß eine noch homogenere Durch leuchtung des elektronischen Displays 24 erzielt wird und das Objekt noch besser auch von schräg seitlich betrachtet werden kann. Alternativ kann anstatt der Aufrauhung der Spiegelschicht 44 auch zwischen Spiegel 38 und elektronischem Display 24 eine lichtdurchlässige Diffusorscheibe plaziert werden.

Claims

1. Hintergrundbeleuchtung für transluzide Objekte, insbesondere für LCD-Displays vorzugsweise in elek tronischen Brillen, mit einer Lichtquelle, deren Licht durch das transluzide Objekt hindurch in Richtung auf den Betrachter gestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Lichtquelle (34) im wesentlichen langgestreckt linienhaft ausgebildet ist;
b) zwischen Lichtquelle (34) und transluzidem Objekt (24) eine Umlenkeinrichtung vorgesehen ist, welche einen Spiegel (38) umfaßt, der als einfach gekrümmte Para belfläche ausgebildet ist;
c) die Lichtquelle (34) in etwa auf der Brennlinie (42) des Spiegels (38) liegt.

2. Hintergrundbeleuchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (34) etwas außer halb der Brennlinie (42) des Spiegels (38) in Richtung auf den Spiegel (38) hin liegt.

3. Hintergrundbeleuchtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Spiegel (38) und transluzidem Objekt (24) eine Diffusoreinrichtung angeordnet ist.

4. Hintergrundbeleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel oberfläche aufgerauht ist.

5. Hintergrundbeleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht quelle eine miniaturisierte Leuchtstoffröhre (34) umfaßt.