DE202019106214U1

DE202019106214U1 - Augennahe Anzeige mit Zwischenfenster

Info

Publication number: DE202019106214U1
Application number: DE202019106214.2U
Authority: DE
Original assignee: Lumus Ltd
Current assignee: Lumus Ltd
Priority date: 2018-11-11
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2029-11-09
Also published as: JP3226277U; US10884173B2; US20210141141A1; US20200150330A1; TWM598414U; CN211905857U; KR20200001026U; US11333817B2

Abstract

Augennahe Anzeige, welche umfasst:
einen ersten optischen Wellenleiter mit einer Erstreckungsrichtung, mindestens ein Paar paralleler Oberflächen, und einen ersten Auskopplungsmechanismus;
einen zweiten optischen Wellenleiter mit einer Eingangsöffnung mit einem Paar paralleler Oberflächen, und einem zweiten Auskopplungsmechanismus;
eine optische Kupplung zwischen dem ersten optischen Wellenleiter und dem zweiten Wellenleiter, worin die optische Kupplung umfasst, mindestens einen Luftspalt, der ausgestaltet ist, vollständige interne Reflexion in dem ersten Wellenleiter zu ermöglichen und ein Schnittstellenfenster, worin das Schnittstellenfenster ein transparentes optisches Element mit einem Brechungsindex umfasst, der im Wesentlichen der gleiche ist wie ein Brechungsindex des zweiten optischen Wellenleiters; und
mindestens ein Licht-absorbierendes Element;
worin mindestens ein Bereich des Schnittstellenfensters außerhalb der Eingangsöffnung des zweiten optischen Wellenleiters projiziert und als eine strukturelle Unterstützung für das mindestens eine Licht-absorbierende Element dient.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Der vorliegend offenbarte Gegenstand betrifft eine augennahe Anzeige, und insbesondere eine augennahe Anzeige mit einem Zwischenfenster.
HINTERGRUND
Bestimmte augennahe Anzeigen und Head-Up-Displays mit 2D-Ausdehnung der Öffnung umfassen zwei Wellenleiter- (oder „Lichtleiter“) Abschnitte. Der erste Abschnitt erweitert die Öffnung in eine Richtung bzw. Dimension und der zweite erweitert diese in in die orthogonale Richtung bzw. Dimension . Ein erstes Beispiel wird in dem US-Patent Nr. 7643214 beschrieben, welches Wellenleiter einsetzt, die zur Erweiterung in jede Richtung bzw. Dimension auf einem einzelnen Paar paralleler Oberflächen basieren. Ein weiterer Satz von Beispielen wird in den 22A-22B der PCT/IL2017/051028 gezeigt, (hier als 2 wiedergegeben), in welchen der Wellenleiter einer ersten Dimension der Öffnungserweiterung bzw. -ausdehnung zwei orthogonal zueinander verlaufende Paare paralleler Oberflächen aufweist, die Licht eines Bilds durch vierfache internal Reflektion leitet. Diese Figur beschreibt verschiedene Schnittstellenausgestaltungen zwischen den zwei Wellenleitern.
Um eine vollständige interne Reflektion in dem ersten Wellenleiter zu erhalten, basieren einige dieser Ausgestaltungen auf einem Luftspalt zwischen den Wellenleitern, der abgedichtet werden muss. In dem gesamten Dokument, wird der Ausdruck „Luftspalt“ verwendet, um Luft oder jedes andere Material mit einem hinreichend niedrigen Brechungsindex zu bezeichnen, der für einen Winkelbereich der Bildbeleuchtung, der einem Sichtfeld entspricht, eine TIR in Wellenleiter 10 erhält.
Beide Wellenleiter müssen mechanisch verbunden und fest vor dem Betrachter gehalten werden. Weiter weist die Schnittstelle zwischen den Wellenleitern vorzugsweise eine wohldefinierte Öffnung auf, mit der Einstellungen vorgenommen werden kann, um entlang des Wellenleiters eine allgemein einheitliche Beleuchtung zu erzielen.
ALLGEMEINE BESCHREIBUNG
Gemäß einem Aspekt des vorliegend offenbarten Gegenstandes wird eine augennahe Anzeige bereitgestellt, welche umfasst: einen ersten optischen Wellenleiter mit einer Erstreckungsrichtung, mindestens ein Paar paralleler Oberflächen, und einem. ersten Auskopplungsmechanismus; einen zweiten optischen Wellenleiter mit einer Eingangsöffnung mit einem Paar paralleler Oberflächen, und einem zweiten Auskopplungsmechanismus; eine optische Kopplung zwischen dem ersten optischen Wellenleiter und dem zweiten Wellenleiter, worin die optische Kopplung mindestens einen Luftspalt umfasst, der ausgestaltet ist, eine vollständige interne Reflektion in dem ersten Wellenleiter zu ermöglichen und ein Schnittstellenfenster, worin das Schnittstellenfenster ein transparentes optisches Element mit einem Brechungsindex umfasst, der im Wesentlichen der gleiche ist wie ein Brechungsindex des zweiten optischen Wellenleiters; und mindestens ein Licht-absorbierendes Element; worin mindestens ein Bereich des Schnittstellenfensters außerhalb der Eingangsöffnung des zweiten optischen Wellenleiters projiziert und als eine strukturelle Unterstützung für das mindestens eine Licht-absorbierende Element dient.
Gemäß einem anderen Aspekt des vorliegend offenbarten Gegenstandes wird eine augennahe Anzeige bereitgestellt, die umfasst: einen ersten optischen Wellenleiter mit einer Erstreckungsrichtung, mindestens einem Paar paralleler Oberflächen, und einem ersten Auskopplungsmechanismus; einen zweiten optischen Wellenleiter mit einer Eingangsöffnung, einem Paar paralleler Oberflächen, und einem zweiten Auskopplungsmechanismus; eine optische Kopplung zwischen dem ersten optischen Wellenleiter und dem zweiten Wellenleiter, worin die optische Kopplung mindestens einen Luftspalt umfasst, der ausgestaltet ist, vollständige interne Reflektion in dem ersten Wellenleiter zu ermöglichen, und ein Schnittstellenfenster, worin das Schnittstellenfenster ein transparentes optisches Element mit einem Brechungsindex umfasst, der im Wesentlichen der gleiche ist wie ein Brechungsindex des zweiten optischen Wellenleiters; und worin mindestens ein Bereich des Schnittstellenfensters derart außerhalb der Eingangsöffnung des zweiten optischen Wellenleiters projiziert, dass den ersten verlassendes Wellenleiter unerwünschtes Licht davon abgehalten wird, in den zweiten Wellenleiter zu gelangen.
Gemäß einigen Aspekten erstreckt sich das mindestens eine Licht-absorbierende Element über einen Bereich des zweiten optischen Wellenleiters, vorzugsweise in eine Richtung parallel zu dem dritten Paar paralleler Oberflächen.
Gemäß einigen Aspekten umfasst das mindestens eine Licht-absorbierende Element eine Blendplatte.
Gemäß einigen Aspekten ummantelt das mindestens eine Licht-absorbierende Element den ersten optischen Wellenleiter. Vorzugsweise umfasst das mindestens eine Licht-absorbierende Element eine Abdeckung. Die Abdeckung ummantelt vorzugsweise den ersten optischen Wellenleiter derart, dass ein Luftspalt zwischen den Oberflächen des ersten optischen Wellenleiters und der Abdeckung verbleibt. Die Abdeckung ist vorzugsweise ausgestaltet, das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den Luftspalt zu verhindern.
Gemäß einigen Aspekten umfasst das mindestens eine Licht-absorbierende Element sowohl eine Abdeckung, die den ersten optischen Wellenleiter ummantelt, als auch eine sich über einen Bereich des zweiten optischen Wellenleiters erstreckende Blendplatte.
Gemäß einigen Aspekten ist das Schnittstellenfenster an einem Ende dicker. Vorzugsweise ist das Schnittstellenfenster an einem oder beiden Enden mit einer Licht-absorbierenden Beschichtung beschichtet.
Gemäß einigen Aspekten ist der zweite optische Wellenleiter an einem Trimmpunkt des zweiten optischen Wellenleiters mit einer reflektierenden Beschichtung beschichtet.
Gemäß einigen Aspekten umfasst der erste Auskopplungsmechanismus mehrere interne teilweise reflektierende Oberflächen, die den ersten optischen Wellenleiter mit einem zu der Erstreckungsrichtung schrägen Winkel mindestens teilweise durchqueren, oder ein oder mehrere Brechungselemente.
Gemäß einigen Aspekten umfasst der zweite Auskopplungsmechanismus mehrere teilweise reflektierende Oberflächen, die den zweiten optischen Wellenleiter mit einem zu dem Paar paralleler Oberflächen des zweiten optischen Wellenleiters schrägen Winkel mindestens teilweise durchquert, oder ein oder mehrere Brechungselemente.
Figurenliste
Um die Erfindung zu verstehen und zu erkennen, wie diese in der Praxis ausgeführt werden kann, werden Ausführungsformen durch nicht einschränkende Beispiele mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:

1A-1B einen allgemeinen optischen Öffnungsverstärker gemäß dem Stand der Technik darstellen;
2 eine bestimmte Ausführungsform eines optischen Öffnungsverstärkers gemäß dem Stand der Technik darstellt;
3A-3B schematische Schaubilder einer augennahen Anzeige gemäß dem Stand der Technik darstellen;
4A-4B allgemeine schematische Schaubilder einer augennahen Anzeige gemäß einer ersten Ausführungsform vorliegende Erfindung darstellen;
4C ein allgemeines schematisches Schaubild einer augennahen Anzeige gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ein allgemeines schematisches Schaubild einer augennahen Anzeige gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
6 ein allgemeines schematisches Schaubild einer augennahen Anzeige gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der nachstehenden ausführlichen Beschreibung, werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein umfangreiches Verständnis der Erfindung bereitzustellen. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass der vorliegend offenbarte Gegenstand ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen wurden wohl-bekannte Verfahren, Vorgänge, und Komponenten nicht im Detail beschrieben, um den vorliegend offenbarten Gegenstand nicht zu verdecken.
Der Ausdruck „Augennahe Anzeige“ wie durch die Beschreibung hindurch verwendet, sollte so verstanden werden, dass dieser andere Anzeigeformen umfasst, die eine Ausdehnung bzw. Expansion des Bilds erfordern, einschließlich beispielsweise Head-Up-Displays.
Die PCT/IL2017/051028, welche hier durch Inbezugnahme mit aufgenommenwird, beschreibt verschiedene Ausführungsformen eines optischen Öffnungsverstärkers, wie allgemein in 1A-1B gezeigt. Der optische Öffnungsverstärker umfasst einen ersten optischen Wellenleiter 10 mit einer Erstreckungsrichtung, der hier willkürlich mit der „X-Achse“ bezeichnet wird. Der erste optische Wellenleiter 10 weist ein erstes und ein zweites Paar paralleler Oberflächen 12a, 12b, 14a, 14b auf, die einen rechtwinkligen Querschnitt ausbilden. Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchqueren mehrere interne teilweise reflektierende Oberflächen 40, dort als „Facetten“ bezeichnet, mindestens teilweise den ersten optischen Wellenleiter 10 in einem zu der Erstreckungsrichtung schrägen Winkel (d.h., weder parallel noch rechtwinklig).
Der optische Öffnungsverstärker umfasst vorzugsweise zudem einen zweiten optischen Wellenleiter 20, der mit dem ersten optischen Wellenleiter 10 optisch gekoppelt ist und der ein drittes Paar paralleler Oberflächen 22a, 22b aufweist, die einen plattenartigen Wellenleiter ausbilden, d.h., bei welchem die anderen zwei Richtungen bzw. Dimensionen des Wellenleiters 20 mindestens eine Größenordnung größer als die Entfernung zwischen dem dritten Paar paralleler Oberflächen 22a, 22b sind. Hier durchqueren ebenso mehrere teilweise reflektierende Oberflächen 45 vorzugsweise mindestens teilweise den zweiten optischen Wellenleiter 20 in einem zu dem dritten Paar paralleler Oberflächen schrägen Winkel.
Die optische Kopplung zwischen den Wellenleitern, und der Einsatz und die Ausgestaltung teilweiser reflektierender Oberflächen 40, 45 sind derart, dass wenn ein Bild mit einer ursprünglichen Ausbreitungsrichtung 30 mit einem Kopplungswinkel in den ersten optischen Wellenleiter 10, der sowohl zu dem ersten als auch dem zweiten Paar paralleler Oberflächen 12a, 12b, 14a, 14b schräg ist, eingekoppelt wird, sich das Bild durch vierfache interne Reflektion (Bilder al, a2, a3 und a4) entlang des ersten optischen Wellenleiters 10 fortsetzt, wobei ein Anteil der Intensität des Bildes an teilweise reflektierenden Oberflächen 40 reflektiert wird, um in den zweiten optischen Wellenleiter 20 eingekoppelt zu werden, und sich sodann durch zweifache Reflektion (Bilder b1, b2) in dem zweiten optischen Wellenleiter 20 fortsetzt, wobei ein Anteil der Intensität des Bildes an teilweise reflektierenden Oberflächen 45 reflektiert wird, um von einem der parallelen Oberflächen als ein durch ein Auges des Betrachters 47 gesehenes, sichtbares Bild c nach außen geleitet zu werden.
Die PCT/IL2017/051028 beschreibt weiter eine bestimmte Ausführungsform des optischen Öffnungsverstärkers, in dem der Wellenleiter 10, wie in 2 gezeigt, in Bezug zu dem Wellenleiter 20 geneigt ist. Der erste Wellenleiter 10 kann durch Verwendung eines dazwischen liegenden transparenten Keils 730 in einer gewünschten Neigung relativ zu dem 1D-Wellenleiter 20 befestigt werden. Diese Neigung wird ausgewählt, um ein Bild von dem Wellenleiter 10 (durchgehender Pfeil) einzukoppeln und das andere Bild von dem Wellenleiter 10 (gestrichelter Pfeil) nicht zu koppeln. Die Neigung des Wellenleiters 10 relativ zu dem Wellenleiter 20 kann entsprechend den gewünschten Winkeln der Wellenleiter und den sich zwischen diesen fortsetzenden Bildern gewählt werden, und kann ein transparentes Keil-Kopplungsprisma 730 verwenden, um die Neigung relativ zu einer geneigten Kopplungsoberfläche des zweiten Wellenleiters 20 zu verringern. Wahlweise stimmt der gewünschte Neigungswinkel des ersten Wellenleiter 10 relativ zu dem zweiten Wellenleiter 20 mit dem Winkel der zweiten Wellenleiter-Kopplungsoberfläche derart überein, dass kein dazwischen eingefügtes Kopplungsprisma erforderlich ist.
In Ausgestaltungen gemäß dem Stand der Technik kann jedoch in einigen Fällen Licht zurück in den Wellenleiter 10 reflektiert werden, wodurch Bildverschlechterung verursacht wird, wie in 3A-3B gezeigt, in denen allgemeine schematische Schaubilder einer augennahen Anzeige gemäß dem Stand der Technik darstellt sind. In 3A wird Licht aus einem ersten Wellenleiter 10, beispielsweise einem 2D-Wellenleiter, durch einen Luftspalt, durch ein Prisma 15 und in den zweiten Wellenleiter 20, beispielsweise einem 1D-Wellenleiter ausgekoppelt. Der Trimmpunkt 21 des Wellenleiters 20 dient als die Öffnung, die unerwünschtes Licht (typischerweise an einer Ecke des Wellenleiters 20 auftretend) abschneidet. Daher werden alle Lichtstrahlen, die einen Punkt rechts von Punkt 21 berühren, aus dem Wellenleiter 20 reflektiert.
Wie in 3A, dargestellt, repräsentieren parallele Lichtstrahlen 22a, 22b und 22c einen einzelnen Punkt in dem übertragenen FOV eines in die Unendlichkeit kollimierten Bildes. Der Strahl 22a gelangt in den Wellenleiter 20 nahe des Trimmpunktes 21 und setzt sich durch den Wellenleiter 20 über TIR fort. Der Strahl 22b wird von der Oberfläche 22b des Wellenleiters 20 reflektiert, wird an einem Punkt links von Punkt 21 zurück reflektiert und setzt sich durch den Wellenleiter 20 über TIR weiter fort. Jedoch berührt der Strahl 22c, der ebenso von der Oberfläche 22b reflektiert wurde, einen Punkt rechts von Punkt 21 und tritt daher über das Prisma 15 aus dem Wellenleiter 20 aus.
3B zeigt eine alternative Ausgestaltung nach dem Stand der Technik einer augennahen Anzeige, in der die Winkelgestaltung des Wellenleiters kein „Keil“-Prisma zwischen den Wellenleitern 10 und 20 vorgibt. In diesem Fall kann der Strahl 22c in einem spitzen Winkel auf die Luftspalt-Oberfläche auftreffen und somit als unerwünschtes Licht zurück in den Wellenleiter 20 reflektiert werden. Dieses unerwünschte Licht kann Bildverschlechterung verursachen.
Es ist anzumerken, dass obschon 3A-3B Wellenleiter 10 als einen 2D-Wellenleiter mit zwei Paaren paralleler Oberflächen zeigen, das Problem von in den Wellenleiter 20 eintretendem unerwünschtem Licht gleichermaßen anwendbar ist, wenn der Wellenleiter 10 ein 1D-Wellenleiter mit einem Paar paralleler Oberflächen ist, wie die in dem US-Patent 7643214 (siehe insbesondere, z.B. 10-15, 17, 18 und 20) beschriebenen Wellenleiter, welches hier durch Inbezugnahme aufgenommen wird.
Erfindungsgemäß wird eine augennahe Anzeige bereitgestellt, die die augennahen Anzeigen des Standes der Technik verbessert. 4A-4B zeigen allgemeine schematische Schaubilder einer augennahen Anzeige gemäß einer bestimmten Ausführungsformen des vorliegend offenbarten Gegenstandes. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die augennahe Anzeige einen ersten optischen Wellenleiter 10, einen zweiten optischen Wellenleiter 20, und eine optische Kopplung zwischen dem Wellenleiter 10 und dem Wellenleiter 20, welche aus einem Luftspalt 29 und einem dazwischen liegenden Schnittstellenfenster 30 besteht.
Wie im Stand der Technik weist der Wellenleiter 10 eine Erstreckungsrichtung, mindestens ein Paar paralleler Oberflächen 12a, 12b, und einen Auskopplungsmechanismus 40 auf. In einigen Ausführungsformen kann der Wellenleiter 10 zwei Paare paralleler Oberflächen 12a, 12b, 14a, 14b aufweisen. In einigen Ausführungsformen und wie in 1B gezeigt, kann der Auskopplungsmechanismus 40 beispielsweise mehrere interne teilweise reflektierende Oberflächen sein, die mindestens teilweise den Wellenleiter 10 in einem schrägen Winkel zu der Erstreckungsrichtung durchqueren. In anderen Ausführungsformen kann der Auskopplungsmechanismus beispielsweise, ein oder mehrere Brechungselemente sein. In einigen Ausführungsformen können die Oberflächen des Wellenleiters 10 bis auf die Ausgangsoberflächen mit reflektierenden Beschichtungen beschichtet sein.
Wie im Stand der Technik weist der Wellenleiter 20 ein Paar paralleler Oberflächen 22a, 22b, und einen Auskopplungsmechanismus 45 auf, wie mehrere teilweise reflektierende Oberflächen, die mindestens teilweise den Wellenleiter 20 in einem zu dem Paar paralleler Oberflächen schrägen Winkel durchqueren, oder ein oder mehrere Brechungselemente. Vorzugsweise ist der Wellenleiter 10 leicht breiter als der Wellenleiter 20.
Wie vorstehend ausgeführt, umfasst die optische Kopplung zwischen den Wellenleitern 10 und 20 einen Luftspalt 29 und ein Schnittstellenfenster 30. Das Schnittstellenfenster ist vorzugsweise aus einem transparenten optischen Element mit einem Brechungsindex gefertigt, der im Wesentlichen der gleiche ist wie ein Brechungsindex des Wellenleiters 20. Mit „im Wesentlichen der gleiche“ Brechungsindex ist gemeint, das Lichtstrahlen durch die Grenze zwischen der Schnittstelle 30 und dem Wellenleiter 20 im Wesentlichen intakt, d.h. ohne Umlenkung passieren können sollten.
Das Schnittstellenfenster 30 überlappt vorzugsweise die gesamte Eingangsöffnung des zweiten Wellenleiter 20, und projiziert, wie in 4A-4B gezeigt, in bestimmten bevorzugten Fällen aus der Öffnung, wodurch der Strahl 22c aus der augennahen Anzeige ohne in den Wellenleiter 20 zu gelangen ausreflektiert werden kann. Darüber hinaus können, wie nachstehend mit Bezug auf 5-6 ausgeführt wird, in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der Bereich (die Bereiche) des Schnittstellenfensters, die außerhalb der Eingangsöffnung des Wellenleiters 20 projizieren, zudem als strukturelle Unterstützung für zusätzliche Komponenten der augennahen Anzeige dienen.
Die minimale Dicke des Schnittstellenfensters 30 sollte so eingerichtet sein, dass keine TIR, die in der Fensterseite des Luftspalts erzeugt wurde, in das gesamte übertragene Bildfeld in den Wellenleiter 20 zurückkehren kann, sondern durch das Seitenfenster 30 austritt. Höchstens ist die Dicke des Fensters, wie zwischen den parallelen Hauptoberflächen des Wellenleiters erfasst, vorzugsweise geringer als eine Dicke des Wellenleiters 20 selber. Ein kleiner Luftspalt erhält vorzugsweise TIR-Bedingungen für sich in dem ersten Wellenleiter 10 fortsetzendes Licht. Der Spalt kann vorteilhafterweise durch Befestigen des ersten Wellenleiters 10 mit jeder geeigneten Unterstützungsstruktur und jedem Klebstoff über seine Endoberflächen erhalten werden, d.h., die Dimension „in die Seite“ der dargestellten Zeichnungen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, wie in 4B gezeigt, das Schnittstellenfenster 30 an einem Ende dicker sein. So kann dies beispielsweise in Fällen notwendig sein, bei denen die Gestaltung der augennahen Anzeige einen kleinen Winkel zwischen dem Wellenleiter 10 und dem Wellenleiter 20 erfordert.
4C zeigt eine weitere Ausführungsform einer augennahe Anzeige, die einen ersten 1D-Wellenleiter 1000, einen zweiten optischen Wellenleiter 20, und eine optische Kopplung zwischen dem Wellenleiter 1000 und dem Wellenleiter 20 umfasst, welche aus einem Luftspalt 29 und einem dazwischen liegenden Schnittstellenfenster 30 besteht. In dieser Ausführungsform ist der Wellenleiter 1000 ein 1D-Wellenleiter mit einem Paar paralleler Oberflächen 12a, 12b zum Fortsetzen von Lichtstrahlen über TIR, wie die Wellenleiter in dem US-Patent 7643214 (insbesondere die in 10-15, 17, 18 und 20 gezeigten Ausführungsformen) offenbart. Ähnlich zu Wellenleiter 10, weist der Wellenleiter 1000 eine Erstreckungsrichtung und einen Auskopplungsmechanismus auf, der beispielsweise mehrere interne teilweise reflektierende Oberflächen sein können, die mindestens teilweise den Wellenleiter 1000 in einem zu der Erstreckungsrichtung schrägen Winkel durchqueren, oder ein oder mehrere Brechungselemente.
In diesem Fall sind die Enden des Wellenleiters 1000 (d.h. die zu dem Paar paralleler Oberflächen 21, 12b senkrechten Oberflächen) vorzugsweise mit einer Licht-absorbierenden Beschichtung 1002 oder mindestens einer nach außen durchlässigen Beschichtung beschichtet, um zu verhindern, dass Licht von außen in den Wellenleiter gelangt. Vorzugsweise ist das Schnittstellenfenster ebenso an seinen Enden mit einer Beschichtung 1002 beschichtet.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 5 gezeigt, in welcher das Schnittstellenfenster 30 zudem als Basis zum Sichern einer oder mehrerer zusätzlicher Komponenten an der augennahen Anzeige verwendet wird. In dieser Ausführungsform umfasst die augennahe Anzeige mindestens ein Licht-absorbierendes Element, wie die Abdeckung 35 und/oder die Blendplatte 36, die an dem Schnittstellenfenster 30 gesichert ist, und zusätzliche Vorteile gegenüber augennahen Anzeigen des Standes der Technik bereitstellt, wie nachstehend weiter ausgeführt wird. Es sollte angemerkt werden, dass während 5 eine augennahe Anzeige sowohl mit Abdeckung 35 als auch Blendplatte 36 zeigt, die augennahe Anzeige vielmehr auch nur die Abdeckung 35, nur die Blendplatte 36 oder sowohl die Abdeckung 35 als auch die Blendplatte 36 umfassen kann.
Die Blendplatte 36 ist ausgestaltet, Streulicht davon abzuhalten, nach außen zu strahlen und Umgebungslicht davon abzuhalten, eingekoppelt zu werden. Die Blendplatte 36 erstreckt sich vorzugsweise über einen Bereich des Wellenleiters 20, und noch bevorzugter in einer Parallelrichtung zu den parallelen Oberflächen 22a, 22b.
Die Abdeckung 35 ummantelt den Wellenleiter 10, während vorzugsweise ein Luftspalt zwischen der Abdeckung und den Oberflächen des Wellenleiters 10 verbleibt, um TIR-Bedingungen zu erhalten. Diese Abdeckung verhindert, dass Umgebungslicht durch den Wellenleiter 10 in den Wellenleiter 20 gelangen kann, was Bildverschlechterung verursachen würde. Vorzugsweise ist die Abdeckung ausgestaltet, zudem ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den Luftspalt zu verhindern, was die Bildübertragung stören würde. Wie vorstehend ausgeführt, kann die augennahe Anzeige der vorliegenden Erfindung in einigen Fällen sowohl eine Abdeckung 35 als auch eine Blendplatte 36 umfassen, in welchem Fall beide Elemente zusammen zweckmäßig in dieser Beschreibung als Licht-absorbierende Element bezeichnet werden.
Die Endbereiche 34a, 34b des Schnittstellenfensters 30 werden nicht für optische Übertragung oder für Reflektion (TIR) verwendet und können daher verwendet werden, um das Licht-absorbierende Element (die Elemente) zu sichern, wie die Abdeckung 35 und/oder die Blendplatte 36 zu ummanteln.
Das Fenster 30 ist vorzugsweise an seinen Endoberflächen mit einer Licht-absorbierenden Beschichtung 37 beschichtet, um die Bildübertragung weiter zu verbessern.
In einigen Ausführungsformen kann an dem Trimmpunkt 21, wie in der PCT-PatentPublikation Nr. WO 2018/087756 beschrieben, eine reflektierende Beschichtung 39 auf eine Oberfläche des Wellenleiters 20 aufgebracht werden, um die optische Qualität des Trimmpunktes 21 zu verbessern.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 6 gezeigt, in welcher das Schnittstellenfenster im Bezug zu dem Wellenleiter 20 und/oder dem Wellenleiter 10 nicht geneigt ist und nur als Basis zum Sichern zusätzlicher Komponenten, wie der Abdeckung 35 und/oder der Blendplatte 36, an der augennahen Anzeige verwendet wird.
Es sollte verstanden werden, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details beschränkt ist, die in der hier umfassten Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung ist geeignet für andere Ausführungsformen und geeignet, auf verschiedene Weisen ausgeführt und genutzt zu werden. Daher soll es verstanden sein, dass die hier eingesetzte Ausdrucksweise und die Terminologie zum Zweck der Beschreibung sind und nicht als beschränkend betrachtet werden sollen. Als solcher ist es dem Fachmann klar, dass die Konzeption auf welcher diese Offenbarung basiert, ohne weiteres als eine Basis zum Gestalten anderer Strukturen, Verfahren und Systeme zum Ausführen der verschiedenen Zwecke des vorliegend offenbarten Gegenstandes verwendet werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7643214 [0002, 0023, 0030]
WO 2018/087756 [0036]

Claims

Augennahe Anzeige, welche umfasst: einen ersten optischen Wellenleiter mit einer Erstreckungsrichtung, mindestens ein Paar paralleler Oberflächen, und einen ersten Auskopplungsmechanismus; einen zweiten optischen Wellenleiter mit einer Eingangsöffnung mit einem Paar paralleler Oberflächen, und einem zweiten Auskopplungsmechanismus; eine optische Kupplung zwischen dem ersten optischen Wellenleiter und dem zweiten Wellenleiter, worin die optische Kupplung umfasst, mindestens einen Luftspalt, der ausgestaltet ist, vollständige interne Reflexion in dem ersten Wellenleiter zu ermöglichen und ein Schnittstellenfenster, worin das Schnittstellenfenster ein transparentes optisches Element mit einem Brechungsindex umfasst, der im Wesentlichen der gleiche ist wie ein Brechungsindex des zweiten optischen Wellenleiters; und mindestens ein Licht-absorbierendes Element; worin mindestens ein Bereich des Schnittstellenfensters außerhalb der Eingangsöffnung des zweiten optischen Wellenleiters projiziert und als eine strukturelle Unterstützung für das mindestens eine Licht-absorbierende Element dient.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 1, worin sich das mindestens eine Licht-absorbierende Element über einen Bereich des zweiten optischen Wellenleiters erstreckt.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 2, worin sich das mindestens eine Licht-absorbierende Element über einen Bereich des zweiten optischen Wellenleiters in eine Parallelrichtung zu dem dritten Paar paralleler Oberflächen erstreckt.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 2, worin das mindestens eine Licht-absorbierende Element eine Blendplatte umfasst.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 1, worin das mindestens eine Licht-absorbierende Element den ersten optischen Wellenleiter ummantelt.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 5, worin das mindestens eine Licht-absorbierende Element eine Abdeckung umfasst.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 6, worin die Abdeckung den ersten optischen Wellenleiter derart ummantelt, dass ein Luftspalt zwischen den Oberflächen des ersten optischen Wellenleiters und der Abdeckung verbleibt.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 7, worin die Abdeckung ausgestaltet ist, das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den Luftspalt zu verhindern.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 1, worin das mindestens eine Licht-absorbierende Element sowohl eine Abdeckung, die den ersten optischen Wellenleiter ummantelt, als auch eine sich über einen Bereich des zweiten optischen Wellenleiters erstreckende Blendplatte umfasst.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 1, worin das Schnittstellenfenster an einem Ende dicker ist.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 1, worin das Schnittstellenfenster an einem Ende oder an beiden Enden mit einer Licht-absorbierenden Beschichtung beschichtet ist.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 1, worin der zweite optische Wellenleiter an einem Trimmpunkt des zweiten optischen Wellenleiters mit einer reflektierenden Beschichtung beschichtet ist.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 1, worin der erste Auskopplungsmechanismus mehrere innere teilweise reflektierende Oberflächen aufweist, die den ersten optischen Wellenleiter in einem zu der Erstreckungsrichtung schrägen Winkel mindestens teilweise durchqueren.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 1, worin der erste Auskopplungsmechanismus ein oder mehrere Brechungselemente umfasst.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 1, worin der zweite Auskopplungsmechanismus mehrere teilweise reflektierende Oberflächen umfasst, die den zweiten optischen Wellenleiter in einem zu dem Paar paralleler Oberflächen des zweiten optischen Wellenleiters schrägen Winkel mindestens teilweise durchqueren.
Augennahe Anzeige nach Anspruch 1, worin der zweite Auskopplungsmechanismus ein oder mehrere Brechungselemente umfasst.
Augennahe Anzeige, welche umfasst: einen ersten optischen Wellenleiter mit einer Erstreckungsrichtung, mindestens einem Paar paralleler Oberflächen, und einem ersten Auskopplungsmechanismus; einen zweiten optischen Wellenleiter mit einer Eingangsöffnung, einem Paar paralleler Oberflächen, und einem zweiten Auskopplungsmechanismus; eine optische Kupplung zwischen dem ersten optischen Wellenleiter und dem zweiten Wellenleiter, worin die optische Kupplung mindestens umfasst, einen Luftspalt, der ausgestaltet ist, vollständige interne Reflektion in dem ersten Wellenleiter zu ermöglichen, und ein Schnittstellenfenster, worin das Schnittstellenfenster ein transparentes optisches Element mit einem Brechungsindex umfasst, der im Wesentlichen der gleiche ist wie ein Brechungsindex des zweiten optischen Wellenleiters; und worin mindestens ein Bereich des Schnittstellenfensters derart außerhalb der Eingangsöffnung des zweiten optischen Wellenleiter projiziert, dass den ersten Wellenleiter verlassendes unerwünschtes Licht, davon abgehalten wird, in den zweiten Wellenleiter zu gelangen.