DE69209204T2 - Scheinbildanzeige mit Wellenleiter - Google Patents

Scheinbildanzeige mit Wellenleiter

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Anzeige eines virtuellen Bildes und insbesondere eine kompakte Anzeige eines virtuellen Bildes.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Sichtanzeigen werden gegenwärtig in einer großen Vielzahl von Geräten verwendet. Das Problem ist, daß Sichtanzeigen eine relativ hohe, elektrische Leistung verlangen und einen großen Flächenbereich verlangen, damit sie ausreichend groß sind, um eine verwendbare Anzeige zu erzeugen. Beim Stand der Technik ist es zum Beispiel üblich, Sichtanzeigen zu schaffen, wobei Flüssigkristallanzeigen, unmittelbar betrachtete lichtaussendende Dioden, usw. verwendet werden. Diese erzeugen sehr große und mühsame Anzeigen, die beträchtlich die Größe des Empfängers vergrößern und eine relativ große Leistungsmenge verlangen.
  • Bei einem Beispiel enthält der Stand der Technik einen Abtastspiegel, der periodisch eine einzige Zeile von Bildelementen abtastet, um eine zweidimensionale Sichtanzeige zu erzeugen, aber auch dies verlangt eine relativ große Leistungsmenge und ist sehr kompliziert und stoßempfindlich. Auch ruft der Abtastspiegel eine Vibration in der Einheit hervor, die merklich die Sichtgenauigkeit verringert.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Lösungen zu den obengenannten Problemen und andere Vorteile werden bei einer Anzeige für ein virtuelles Bild mit Wellenleiter umgesetzt, die eine Betrachtungsöffnung aufweist, wobei die Anzeige eine Bilderzeugungsvorrichtung zum Bereitstellen eines reellen Bildes und einen optischen Wellenleiter einschließt, der einen Einlaß aufweist, der sich nahe der Bilderzeugungsvorrichtung befindet, um ein dadurch geliefertes, reelles Bild zu empfangen. Der optische Wellenleiter enthält ferner einen Auslaß, der von dem Einlaß beabstandet ist und die Betrachtungsöffnung begrenzt, wobei der optische Wellenleiter einen optischen Weg hindurch von dem Einlaß zu dem Auslaß begrenzt und konstruiert ist, ein Bild von dem Einlaß zu dem Auslaß zu übertragen. Optische Einrichtungen, die entlang dem optischen Wellenleiter in vorbestimmten Bereichen auf dem optischen Weg angeordnet sind, vergrößern das reelle Bild, das von dem Einlaß zugeführt wird, und liefern ein vergrößertes, virtuelles Bild an dem Ausgang.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es wird auf die Zeichnungen bezug genommen:
  • Fig. 1A und 1B
  • sind eine Seitenansicht einer und eine obere Draufsicht auf eine Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines elektronischen Abschnitts der Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild der Fig. 1;
  • Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die obere Ebene der Vielfachanordnung von Leuchtdioden der Fig. 2;
  • Fig. 4 bis 9
  • sind Seitenansichten anderer Anzeigen mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, von denen jede gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist;
  • Fig. 10A und 10B
  • sind eine perspektivische Ansicht bzw. Seitenansicht einer am Kopf angebrachten Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, die gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, und
  • Fig. 11 ist eine Seitenansicht einer anderen Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, die gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Es wird insbesondere auf die Fig. 1A und 1B bezug genommen, in denen eine Anzeige 15 mit Wellenleiter fur ein virtuelles Bild, die gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, in einer Seitenansicht und Draufsicht von ihr dargestellt ist. Die Anzeige 15 schließt einen optischen Wellenleiter 20 ein. Der Ausdruck "Wellenleiter", wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, bezeichnet eine vollstndige, interne Reflexionsbegrenzung in einem relativ dicken Substrat. Dies ist entgegengesetzt zu der üblicheren Verwendung, bei der Licht auf eine sehr dünne Schicht begrenzt ist, in der sich nur bestimmte Wellenleitermoden fortpflanzen knnen. Der optische Wellenleiter 20 hat eine Bilderzeugungsvorrichtung 22, die einem Ende benachbart an ihm angebracht ist, um ein reelles Bild an dem Einlaß für ein reelles Bild bereitzustellen. Das reelle Bild von der Vorrichtung 22 wird winkelmäßig entlang dem optischen Wellenleiter 20 in Richtung zu einer beugenden Vergrößerungslinse 23 gelenkt. Die beugende Vergrößerungslinse 23 ist irgendeine von gut bekannten Linsen, die in der Arbeitsweise ähnlich einer Fresnel-Linse ist, die gegenwärtig herstellbar sind. Wie es auf dem Gebiet bekannt ist, sind beugende Linsen, die das Fresnel Prinzip verwenden, binäre Optiken usw. herstellbar, wobei gut bekannte Halbleiterherstellungstechniken verwendet werden. Solche Linsen sind in geeigneter Weise mit einem Muster versehen, um ein erwünschtes Maß an Vergrößerung zu liefern.
  • Lichtstrahlen von dem reellen Bild an der Vorrichtung 22 werden durch die Linse 23 auf eine zweite Linse 25 gebeugt, wo eine zusätzliche Vergrößerung auftritt. Die Lichtstrahlen werden dann entlang einem Lichtweg durch den optischen Wellenleiter 20 geleitet, wobei sie an vorbestimmten Bereichen 26 und 27 reflektiert werden, bis die Lichtstrahlen aus dem optischen Wellenleiter 20 an einem Auslaß für ein virtuelles Bild austreten. In Abhängigkeit von den von der Anzeige 20 verlangten optischen Eigenschaften können die Bereiche 26 und/oder 27 zusätzlich beugende, optische Elemente enthalten, die eine zusätzlich optische Leistung, Filtern, Aberrationskorrektur, usw. liefern. Ein Beugungsgitter 28 begrenzt eine Sichtlffnung, durch die eine Betriebsperson schaut, um ein vergrößertes, virtuelles Bild des reellen Bildes zu betrachten, das von der Vorrichtung 22 erzeugt worden ist.
  • Die Vorrichtung 22 ist mehr im einzelnen in Fig. 2 dargestellt und enthält beispielsweise Halbleiterelektronik, wie eine Vielfachanordnung 30 von Leuchtdioden (LED), die von Datenverarbeitungsschaltungen angesteuert werden. Die Datenverarbeitungsschaltungen 32 enthalten beispielsweise Vielfachanordnungen von Logik- und Schaltkreisen, um jede Leuchtdiode in der Vielfachanordnung 30 von Leuchtdioden zu steuern. Die Datenverarbeitungsschaltungen 32 enthalten zusätzlich oder statt der Logik- und Schaltvielfachanordnungen einen Mikroprozessor oder eine ähnliche Schaltungsanordnung, um die Eingangssignale zu verarbeiten, damit ein erwünschtes reelles Bild auf einer Einrichtung erzeugt wird, wie einer Leuchtdioden-Vielfachanordnung 30.
  • Bei dieser bestimmten Ausführungsform wird eine Leuchtdioden-Vielfachanordnung 30 wegen der äußerst geringen Größe verwendet, die erreicht werden kann, und wegen der Einfachheit der Konstruktion und Arbeitsweise. Selbstverständlich erkennt man, daß andere bilderzeugende Einrichtungen verwendet werden können, einschließlich Laser, Flüssigkristalleinrichtungen, Kathodenstrahlröhreneinrichtungen usw., aber nicht begrenzt auf diese. Besonders auf Fig. 3 bezugnehmend ist eine Draufsicht auf eine Leuchtdioden-Vielfachanordnung 30 dargestellt, in der Bildelemente in einem regelmäßigen Muster aus Zeilen und Spalten auf einem einzigen Halbleiterchip 35 gebildet sind. Jedes Bildelement enthält mindestens eine Leuchtdiode, wobei zusätzliche, parallele Leuchtdioden zur zusätzlichen Helligkeit und Redundanz eingeschlossen sind, wenn es erwünscht ist. Indem bestimmte Bildelemente durch Zeile und Spalte in gut bekannter Weise adressiert werden, werden die bestimmten Bildelemente erregt, um ein reelles Bild zu erzeugen. Digitale oder analoge Daten werden an einem Eingangsanschluß 33 erhalten und durch die Datenverarbeitungsschaltungen 32 in Signale umgewandelt, die ausgewählte Bildelernente erregen können, damit sie das vorbestimmte, reelle Bild erzeugen.
  • Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, daß die Leuchtdioden-Vielfachanordnung 30 und ein Halbleiterchip 35 in den Figuren stark vergrößert sind. Die tatsächliche Größe des Halbleiterchips 35 ist in der Gr-Zßenordnung von einigen Millimetern entlang jeder Seite, wobei jede Leuchtdiode in der Größenordnung von so wenig wie einem Mikron auf einer Seite ist. Da die Halbleitertechnologie die Größe des Chips verringert, werden eine größere Vergrößerung und kleinere Linsensysteme verlangt. Da der lange optische Weg (Mehrfachreflexion) in dem optischen Wellenleiter erlaubt, stark die Brennweite der beugenden Elemente oder Linsen zu erhöhen, ohne die Gesamtgröße der Anzeige merklich zu erhöhen, kann eine relativ große Vergrößerung erreicht werden, ohne das Sichtfeld stark zu begrenzen oder das Augenrelief wesentlich zu verringern.
  • Es wird insbesondere auf Fig. 4 bezug genommen, in der eine alternative Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild gemäß der Erfindung dargestellt ist, die mit 40 bezeichnet ist. Die Anzeige 40 enthält einen optischen Wellenleiter 42, der parallel beabstandete Oberflächen 43 und 44 aufweist, wobei die bilderzeugende Vorrichtung 45 an einem Einlaß für ein reelles Bild daran befestigt ist. Die Vorrichtung 45 ist grundsätzlich die gleiche wie die Vorrichtung 22, die oben erläutert worden ist, und liefert ein reelles Bild, das entlang einem optischen Weg durch den optischen Wellenleiter 42 zu einem Auslaß für ein virtuelles Bild übertragen wird. Das reelle Bild wird in den optischen Wellenleiter 42 winkelmäßig so eingeführt, daß es viele Male von den beabstandeten, in parallelen Seiten 43 und 44 vorgegebenen Bereichen reflektiert wird, und gegebenenfalls an einem Auslaß für ein virtuelles Bild als ein vergrößertes, virtuelles Bild erscheint. Man beachte, daß der allgemeine Ausdruck "reflektieren" verwendet wird, irgendeine Art einzuschließen, in der die winkelmäßig gerichteten Lichtstrahlen von einem Bereich bei einer der parallelen Oberflächen 43 oder 44 in den Körper des optischen Wellenleiters 42 hinein zurückgelenkt wird.
  • In der Anzeige 40 werden Lichtstrahlen von dem reellen Bild bei der Vorrichtung 45 ein erstes Mal von der Seite 43 reflektiert und in Richtung zu einem bestimmten Bereich auf der Seite 44 zurückgelenkt, wo ein Beugungsgitter 46 angebracht ist. Das Beugungsgitter 46 ist so konstruiert, daß es das Licht in eine Vielzahl von Wegen beugt. Das gebeugte Licht wird zweimal mehr an vorbestimmten Bereichen auf der Seite 43 bzw. 44 reflektiert und erscheint dann als ein virtuelles Bild an einem Auslaß, der durch ein zweites Beugungsgitter 47 festgelegt ist. Die Beugungsgitter 46 und 47 sind konstruiert, daß sie zusammenarbeiten und allgemein als ein Tiefpaßfilter arbeiten, daß solches unerwünschtes Licht, wie Bildelementrauschen und ähnliches entfernt. Ferner glättet die Wirkung des Tiefpaßfilterns das Bild und erzeugt ein erwünschteres, virtuelles Bild an der Sichtöffnung, die durch das Beugungsgitter 47 festgelegt ist.
  • Es wird insbesondere auf Fig. 5 bezug genommen, in der eine andere Ausführungsform einer Anzeige 50 mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild dargestellt ist, die gemäß einer anderen alternativen Ausführungsform konstruiert ist, wobei die Vorrichtung 51 an dem Einlaß eines Wellenleiters 52 angebracht ist, um dort ein reelles Bild bereitszustellen. Lichtstrahlen von dem reellen Bild bei der Vorrichtung 51 werden winkelmäßig in Richtung zu einem vorbestimmten Bereich auf einer ersten Seite 53 gelenkt, wo sie zurück in Richtung zu einer zweiten Seite 54 allgemein entlang einem optischen Weg reflektiert werden, der durch die Seiten 53 und 54 begrenzt ist. Eine beugende Fourier Linse ist an der Seite 53 in dem ersten, vorbestimmten Bereich angebracht und bewirkt, daß die Lichtstrahlen so ausgebreitet werden, daß die Linien zwischen Bildelementen, die das reelle Bild in der Vorrichtung 41 bilden, und anderes unerwünschtes Rauschen in lichtabsorbierendes oder Übertragungsmaterial 56 reflektiert werden. Das Material 56 ist an der Seite 54 des optischen Wellenleiters 52 angebracht und absorbiert entweder Licht, das darauf auftrifft, oder übertrigt das Licht aus dem optischen Wellenleiter 52 heraus. Die verbleibenden Bereiche des Bildes (Lichtstrahlen) werden zurück zu der Seite 53 reflektiert, wo eine zweite, beugende Linse 57 angeordnet ist, die in Kombination mit einer anderen beugenden Linse 58, die auf der Seite 54 angeordnet ist, die Vergrößerung des Bildes vervollständigt. Das sich ergebende Bild wird zu dem Auslaß des optischen Wellenleiters 52 und einem beugenden Endgitter 59 für irgendein zusätzliches Filtern und zur Aberraturkorrektur reflektiert, die verlangt sein mag. Das beugende Gitter 59 begrenzt eine öffnung für ein virtuelles Bild, durch die eine Betriebsperson ein vergrößertes, virtuelles Bild des durch die Vorrichtung 51 erzeugten, reellen Bildes sieht.
  • Es wird besonders auf Fig. 6 bezug genommen, in der eine andere Ausführungsform der Anzeige 60 mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild dargestellt ist, bei der eine Vorrichtung 61 an einem Einlaß eines Wellenleiters 62 befestigt ist, um dort ein reelles Bild bereitzustellen. Lichtstrahlen von dem reellen Bild bei der Vorrichtung 61 werden winkelmäßig mittels eines zurücklenkenden, optischen Elements 63, das zwischen der Vorrichtung 61 und dem Einlaß des optischen Wellenleiters 62 angeordnet ist, in Richtung zu einem vorbestimmten Bereich auf einer ersten Seite 64 gelenkt, wo sie in Richtung zu einer zweiten Seite 65 allgemein entlang einem optischen Weg zurückreflektiert werden, der durch die Seiten 64 und 65 begrenzt ist. Das Rücklenkungselement 63 kann irgendeine Anzahl optischer Einrichtungen verwenden, um Licht zurückzulenken, einschließlich aber nicht beschränkt auf Beugung, Brechung, Faseroptik usw. Ein erster Bilderzeugungsspiegel 66 ist einstückig mit dem optischen Wellenleiter 62 an dem ersten, vorbestimmten Bereich gebildet und liefert eine Vergrößerung. Ein beugendes, optisches Element 67 ist an der Seite 65 bei dem zweiten, vorbestimmten Bereich befestigt und liefert eine Aberrationskorrektur an den darauf auftreffenden Lichtstrahlen. Ein zweiter Bilderzeugungsspiegel 68 ist einstückig mit dem optischen Wellenleiter 62 bei dem dritten, vorbestimmten Bereich gebildet und liefert irgendeine zusätzliche Vergrößerung, die verlangt wird. Ein beugendes, optisches Endelement 69 ist entlang dem optischen Wellenleiter 62 an einem Auslaß angeordnet und arbeitet mit dem Element 67 zusammen, um die Aberraturkorrektur zu vervollständigen. Das Element 69 begrenzt eine Betrachtungsöffnung, durch die eine Betriebsperson ein vergrößertes und aberraturkorrigiertes, virtuelles Bild sieht.
  • Selbstverständlich erkennt man, daß der optische Wellenleiter 62 und andere optische Wellenleiter, die hier geoffenbart sind, aus optischem Qualitätsquarz, optischem Qualitätskunststoff oder irgendeinem anderen Material konstruiert sind, die gut bekannt und für den Zweck verfügbar sind. Ferner werden die verschiedenen Linsen und Beugungsgitter, die hier beschrieben worden sind, einzeln hergestellt und an der Wellenleiteroberfläche angebracht, einstückig mit dem Wellenleiter als ein einziges Teil hergestellt oder in einer bevorzugten Kombination von beiden. Beispielsweise kann der Wellenleiter durch Formen des Körpers aus optischem Quahtätskunststoff geformt werden und die verschiedenen, beugenden, optischen Elemente können durch Einprägen einer Matritze in einen weichen Polymerfilm hergestellt werden, der dann an der Oberfläche des optischen Wellenleiters angebracht wird. Alternativ kann die Oberfläche eines optischen Wellenleiters, der aus optischem Qualitätsquarz gebildet ist, durch bekannte Halbleitertechniken verarbeitet (geätzt, abgeschieden, usw.) werden, um die erwünschten Beugungsund/oder Reflexionseigenschaften zu liefern.
  • Insbesondere auf Fig. 7 bezugnehmend wird eine andere Ausführungsform der Anzeige 70 mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild dargestellt, bei der die Vorrichtung 71 an dem Einlaß eines Wellenleiters 72 angebracht ist, um dort ein reelles Bild bereitszustellen. Lichtstrahlen von dem reellen Bild bei der Vorrichtung 71 werden winkelmäßig in Richtung zu einem vorbestimmten Bereich auf einer ersten Seite 73 gerichtet, wo sie in Richtung zu einer zweiten Seite 74 allgemein entlang einem optischen Weg zurückreflektiert werden, der durch die Seiten 73 und 74 begrenzt ist. Drei beugende Linsen 75, 76 und 77 sind an den Seiten 73 und 74 bei den jeweils nächsten drei vorbestimmten Bereichen angebracht, zu denen die reflektierten Lichtstrahlen gerichtet sind. Die beugenden Linsen 75, 76 und 77 liefern das verlangte Maß an Vergrößerung, so daß ein virtuelles Bild einer erwünschten Größe durch ein letztes, beugendes Element 78 sichtbar ist, das den Auslaß des optischen Wellenleiters 72 begrenzt.
  • Es wird insbesondere auf Fig. 8 bezug genommen, in der eine andere Ausführungsform einer Anzeige 80 mit einem Wellenleiter für ein virtuelles Bild dargestellt ist, bei der die Vorrichtung 81 an dem Einlaß eines Wellenleiters 82 angebracht ist, um dort ein reelles Bild bereitzustellen. Der Wellenleiter 82 ist allgemein in der Form eines Parallebgramms (Seitenansicht) mit gegenüberliegenden Seiten 83, 84 und 85, 86 gebildet, die einander gleich und parallel aber nicht senkrecht zu den benachbarten Seiten sind. Die Seite 83 begrenzt den Einlaß und richtet Lichtstrahlen von dem reellen Bild bei der Vorrichtung 81 auf einen vorbestimmten Bereich auf einer benachbarten Seite 85 allgemein entlang einem optischen Weg, der durch alle vier Seiten begrenzt ist. Drei beugende Linsen 87, 88 und 89 sind an benachbarten Seiten 85, 84 bzw. 86 in drei vorbestimmten Bereichen befestigt, und das vergrößerte, virtuelle Bild kann an einem Auslaß in der Seite 86 betrachtet werden. Diese besondere Ausführungsform stellt eine Anzeige dar, in der die Gesamtgröße etwas verringert ist und die Menge an Material in dem Wellenleiter verringert ist, um das Gewicht des verwendeteten Material zu verringern.
  • Bezugnehmend auf Fig. 9 ist eine noch andere Ausführungsform einer Anzeige 90 mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild dargestellt, in der ein optischer Wellenleiter 91 verwendet wird, der in der Seitenansicht eine allgemein dreieckige Form hat. Eine Vorrichtung 92 zum Erzeugen eines reellen Bildes ist an einer ersten Seite 93 des optischen Wellenleiters 91 angebracht und sendet Lichtstrahlen aus, die sich entlang einem optischen Weg unmittelbar zu einer beugenden Linse 94 fortpflanzen, die an einer zweiten Seite 95 befestigt ist. Die Lichtstrahlen werden von der Linse 94 zu einer beugenden Linse 96 reflektiert, die an einer dritten Seite 97 angebracht ist. Die Linse 96 wiederum reflektiert die Lichtstrahlen durch eine beugende Endlinse 98 hindurch, die an dem Auslaß des optischen Wellenleiters 91 in der Seite 93 angebracht ist, wobei die Linse 98 eine Sichtöffnung für die Anzeige 90 begrenzt. Bei dieser besonderen Ausführungsform sind die Seiten winkelmäßig in bezug zueinander so angeordnet, daß ein Einlaß und Auslaß der Anzeige 90 senkrecht sind.
  • Die Fig. 10A und 10B stellen eine Ausführungsform einer Anzeige 100 mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild dar, wobei die Anzeige 100 in einem Rahmen 105 für Brillengläser eingebaut ist. Der Rahmen 105 liefert eine bequeme Kopfbefestigung für die Anzeige 100, so daß ein handfreies Betrachten ermöglicht wird. Die Anzeige 100 kann irgendeine der verschiedenen Ausführungsformen sein, die oben erörtert worden sind, und bei dieser besonderen Ausführungsform ist eine Kombination von Merkmalen ausgewählt, um die bequemste Form zu schaffen. Die Anzeige 100 enthält einen optischen Wellenleiter 110, der vier Seiten 111, 112, 113 und 114 hat, die besonders geformt sind, Lichtwellen zu den vorbestimmten Bereichen zu lenken. Die Vorrichtung 115 ist an der Seite 111 des optischen Wellenleiters 110 angebracht und liefert, wie es oben beschrieben worden ist, ein reelles Bild durch einen Einlaß hindurch, der allgemein senkrecht zu der Seite 111 ist. Die Lichtstahlen laufen entlang einem optischen Weg zu einem vorbestimmten Bereich auf der Seite 112, wo eine beugende Linse 116 das Bild vergrößert und die Lichtstrahlen zu einem vorbestimmten Bereich auf der Seite 113 reflektiert. Eine zweite, beugende Linse 117 ist an der Seite 113 in dem vorbestimmten Bereich angebracht, um eine zusätzliche Vergrößerung des Bildes zu liefern und die Lichtstrahlen zu einem Auslaß in der Seite 112 zu lenken. Ein beugendes, optisches Endelement 118 ist an der Seite 112 bei dem Auslaß angebracht und begrenzt eine Öffnung zum Betrachten des sich ergebenden, vergrößerten, virtuellen Bildes. Die Seiten 112 und 113 sind so konstruiert, daß Lichtstrahlen, die von der beugenden Linse 117 ausgehen, senkrecht zu der Seite 112 sind. Wie es gut auf dem Gebiet bekannt ist, liefern auf eine Oberfläche auftreffende Lichtstrahlen, die senkrecht zu der Oberfläche sind, die wirksamste Transmission durch die Oberflächen hindurch, so daß die Konstruktion dieser Ausführungsform angesehen wird, daß sie eine der einfachsten zu konstruieren und am wirksamsten zu betreiben ist.
  • Besonders auf die Fig. 11 bezugnehmend wird eine andere Ausführungsform einer Anzeige 120 mit einem Wellenleiter für ein virtuelles Bild dargestellt, wobei die Bilderzeugungsvorrichtung 121 angeordnet ist, ein reelles Bild an einem Einlaß zu einem optischen Wellenleiter 122 mittels einer brechenden Linse 123 zu liefern. Der Einlaß ist auf einer ersten Seite 124 des optischen Wellenleiters 122 begrenzt, und Lichtstrahlen werden durch die Linse 123 zu einem vorbestimmten Bereich auf einer zweiten Seite 125 des optischen Wellenleiters 122 gerichtet. Eine beugende Linse 126 ist bei dem vorbestimmten Bereich auf der Seite 125 angeordnet und lenkt die Lichtstrahlen zurück zu einem Auslaß in der Seite 124, der durch eine beugende Linse 127 begrenzt ist. Die Lichtstrahlen, die von dem Auslaß des optischen Wellenleiters 122 durch die beugende Linse 127 hindurch austreten, werden ein letztes Mal durch eine brechende Linse 128 vergrßert die fest im bezug auf die beugende Linse 127 angeordnet ist. Man erkennt, daß verschiedene Kombinationen von beugenden und brechenden, optischen Elementen entweder im Inneren des optischen Wellenleiters oder außerhalb verwendet werden können, um die verlangte, optische Leistung, Aberrationskorrektur, Vergrößerung, Filterung usw. zu schaffen.
  • Während eine Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen dargestellt und erläutert worden sind, erkennt man, daß irgendeine einzelne Ausführungsform irgendeines oder alle beschriebenen Merkmale enthalten kann. Im allgemeinen sollte jede besondere Ausführungsform darauf zugeschnitten werden, welche Anwendung geschaffen werden soll und welche Merkmale eingebaut werden sollten.
  • Somit ist eine neue und stark verbesserte Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild geoffenbart worden, die mit einer äußerst kleinen Leuchtdioden-Vielfachanordnung oder einer anderen Vorrichtung für ein reelles Bild verwendet wird. Die Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild liefert eine vorbestimmte Vergrößerungsgröße ohne den Augenrelief oder den Arbeitsabstand des Linsensystems zu verringern. Ferner erlaubt die Elektronik, die als ein Teil der Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild vorgesehen ist, daß eine Vielzahl sehr kleiner reeller Bilder erzeugt wird, die ohne weiteres und bequem von einer Betriebsperson durch beispielsweise eine an einem Kopf befestigte, handfreie Anzeige betrachtet werden können.

Claims (10)

1. Eine Anzeige (15) mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, die eine Sichtöffnung aufweist, wobei die Anzeige gekennzeichnet ist, durch
eine Bilderzeugungsvorrichtung (22), um ein reelles Bild bereitszustellen;
einen optischen Wellenleiter (20), der einen Einlaß, der nahe der Vorrichtung (22) zum Empfangen des dadurch geschaffenen reellen Bildes und einen Auslaß aufweist, der von dem Einlaß beabstandet ist und eine Sichtöffnung (28) festlegt, wobei der optische Wellenleiter (20) einen optischen Weg dort hindurch von dem Einlaß zu dem Auslaß begrenzt und konstruiert ist, ein Bild von dem Einlaß zu dem Auslaß zu übertragen; und
optische Einrichtungen (23, 25, 26, 27, 28) die entlang dem optischen Wellenleiter (20) an vorbestimmten Bereichen in dem optischen Weg zum Vergrößern des reellen Bildes, das an dem Einlaß zugeführt wird, und zum Bereitstellen eines vergrößerten, virtuellen Bildes an dem Auslaß angeordnet sind.
2. Eine Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, wie in Anspruch 1 beansprucht, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der optische Wellenleiter (20) aus optischem Qualitätskunststoff oder Quarzglas gebildet ist.
3. Eine Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung eine Linse (23, 25) einschließt, die einstückig mit dem optischen Wellenleiter (20) als ein Teil einer Seite des optischen Wellenleiters (20) geformt ist.
4. Eine Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, wie in Anspruch 1, 2 oder 3 beansprucht, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Einrichtungen ein beugendes, optisches Element (28) einschließen.
5. Eine Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, wie in Anspruch 4 beansprucht, wobei das beugende, optische Element (28) aus einem weichen Photopolymerfilm geformt ist, der an einer Oberfläche des optischen Wellenleiters (20) positioniert ist.
6. Eine Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, wie in Anspruch 4 oder 5 beansprucht, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das beugende, optische Element eine beugende Linse (25) einschließt.
7. Eine Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22), die das reelle Bild liefert, als ein Halbleiterchip (35) geformt ist.
8. Eine Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungsvorrichtung (22), die das reelle Bild liefert, eine Leuchtdioden-Vielfachanordnung (30) einschließt.
9. Eine Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, ferner gekennzeichnet durch bilderzeugende Elektronik (32), die mit der Bilderzeugungsvorrichtung verbunden ist, die das reelle Bild liefert, wobei die Vorrichtung das reelle Bild in Reaktion auf Signale erzeugt, die von der Elektronik erhalten werden.
10. Eine Anzeige mit Wellenleiter für ein virtuelles Bild, wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, wobei die Anzeige an einem Rahmen für einen handfreien Betrieb angebracht ist.
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