KR20160063344A - 사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치를 위한 안경 렌즈, 및 이러한 안경 렌즈를 가지는 디스플레이 장치 - Google Patents

사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치를 위한 안경 렌즈, 및 이러한 안경 렌즈를 가지는 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치(1)를 위한 안경 렌즈에 있어서,
전면(8) 및 후면(9)을 포함하는 안경 렌즈 몸체(7)를 가지고,
상기 안경 렌즈(3, 4)를 위에서 보면, 상기 안경 렌즈(3, 4)의 에지 영역(12) 안에 커플링-인 섹션(20) 및 상기 안경 렌즈(3, 4)의 중심 영역(13) 안에 커플링-아웃 섹션(21)을 가지고,
상기 커플링-인 섹션(20)의 영역 안에 2개의 대향하는 반사 표면들(8, 9)을 가지고, 및
상기 2개의 반사 표면들(8, 9) 사이의 상기 안경 렌즈 몸체(7) 안에 상기 커플링-인 섹션(20)의 영역 안에 내재되어 있고 또한 제1 및 인접하는 제2 영역(30, 31) 안에 상기 커플링-인에서 상기 커플링-아웃 섹션(20, 21)로의 방향으로 서로 옆에 배치되는 면들(26)을 가지고,
상기 제1 영역(30) 안의 상기 면들(26)은 부분적으로 반사시키거나 또는 반사시키고, 상기 제2 영역(31) 안의 상기 면들(26)은 부분적으로 반사시키고 상기 제2 영역 안의 바로 인접하는 상기 면들(26)은 부분적으로 투명하거나 투명한 면(27)에 의해 연결되고,
상기 안경 렌즈(3, 4)는 상기 안경 렌즈의 상기 커플링-인 섹션(20)을 통해 상기 안경 렌즈(3, 4)로 커플링되는, 상기 생성된 이미지의 픽셀들의 광 다발들(24, 24', 24")을 상기 커플링-아웃 섹션(21)으로 반사에 의해 상기 안경 렌즈(3, 4) 안으로 안내하고 또한 상기 커플링-아웃 섹션(21)을 통해 상기 안경 렌즈(3, 4)로부터 나온 것들을 커플링하기에 적합하고,
상기 제1 영역(30) 안의 상기 면들(26)은 상기 제2 반사 표면(9)으로 적어도 부분적으로 커플링-인하기 위해 이들을 타격하는 광 다발들(24, 24")을 반사하고, 여기서 상기 제1 반사 표면(8)으로의 반사가 상기 광 다발들(24, 24')의 안내를 위해 발생하고, 이때 광 다발들(24)은 상기 제2 영역(31) 안의 면들(27)을 타격하고 이로써 상기 제1 반사 표면(8)으로 상기 면들(27)이 지나가고 상기 광 다발들의 안내를 위해 상기 제1 반사 표면(8)에서 반사되고, 반사 후 상기 제2 영역(31) 안의 부분적으로 반사시키는 면들(26)을 통해 전송되는, 안경 렌즈가 제공된다.

Description

사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치를 위한 안경 렌즈, 및 이러한 안경 렌즈를 가지는 디스플레이 장치{EYEGLASS LENS FOR A DISPLAY DEVICE, WHICH DISPLAY DEVICE CAN BE PLACED ON THE HEAD OF A USER AND PRODCUES AN IMAGE, AND DISPLAY DEVICE HAVING SUCH AN EYEGLASS LENS}
본 발명은 사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치를 위한 안경 렌즈, 및 이러한 안경 렌즈를 가지는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
이러한 안경 렌즈들은 종종 생성되는 이미지의 픽셀들의 광 다발들이 커플링-아웃 섹션으로 전면 및 후면 상의 전체 내부 반사에 의해 안경 렌즈 안으로 안내되어 커플링-인 섹션을 통해 안경 렌즈로 커플링되도록 형성되고 안경 렌즈의 후면을 통해 커플링-아웃이 발생하도록 거기에서 굴절된다.
커플링-인 섹션의 경우에 있어서 후면 상에서 전체 내부 반사 후 이미 커플링-인되거나 또는 굴절된 빔들의 다발이 커플링-인 섹션을 다시 타격하고 원치 않는 방식으로 거기에서 굴절되어 미광(stray light)으로 변환되는 어려움이 발생할 수 있다. 이것을 방지하기 위해, 안경 렌즈의 두께는 (예를 들어 10 내지 20 mm의 범위 안까지) 증가되어야 하지만, 이것은 원치 않는 바이다. 또는, 시야 및/또는 출사동 또는 아이박스의 크기는 감소될 수 있지만, 이것 또한 원치 않는 바이다.
여기서 출발하면, 본 발명의 목적은 처음에 언급된 어려움들이 거의 완전히 극복될 수 있는, 사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치를 위한 안경 렌즈를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치를 위한 안경 렌즈에 의해 달성되는데, 이때 상기 안경 렌즈는 전면 및 후면을 포함하는 안경 렌즈 몸체를 가지고, 또한 상기 안경 렌즈를 위에서 보면, 상기 안경 렌즈의 에지 영역 안에 커플링-인 섹션 및 상기 안경 렌즈의 중심 영역 안에 커플링-아웃 섹션, 상기 커플링-인 섹션의 영역 안에 2개의 대향하는 반사 표면들, 및 상기 2개의 반사 표면들 사이 상기 안경 렌즈 몸체 안에 상기 커플링-인 섹션의 영역 안에 내재되어 있고 또한 제1 및 인접하는 제2 영역 안에 상기 커플링-인에서 상기 커플링-아웃 섹션으로의 방향으로 서로 옆에 배치되는 면들(facets)을 가지고, 이때 상기 제1 영역 안의 상기 면들은 부분적으로 반사시키거나 또는 반사시키고, 상기 제2 영역 안의 상기 면들은 부분적으로 반사시키고 상기 제2 영역 안의 바로 인접하는 상기 면들은 부분적으로 투명하거나 투명한 면에 의해 연결되고, 이때 상기 안경 렌즈는 상기 안경 렌즈의 상기 커플링-인 섹션을 통해 상기 안경 렌즈로 커플링되는, 상기 생성된 이미지의 픽셀들의 광 다발들을 상기 커플링-아웃 섹션으로 반사에 의해 상기 안경 렌즈 안으로 안내하고 또한 상기 커플링-아웃 섹션을 통해 상기 안경 렌즈로부터 나온 것들을 커플링하기에 적합하고, 이때 상기 제1 영역 안의 상기 면들은 상기 제2 반사 표면으로 적어도 부분적으로 커플링-인하기 위해 이들을 타격하는 광 다발들을 반사하고, 여기서 상기 제1 반사 표면으로의 반사가 상기 광 다발들의 안내를 위해 발생하고, 이때 광 다발들은 상기 제2 영역 안의 면들을 타격하고 이로써 상기 제1 반사 표면으로 상기 면들을 지나가고 상기 광 다발들의 안내를 위해 상기 제1 반사 표면에서 반사되고, 반사 후 상기 제2 영역 안의 부분적으로 반사시키는 면들을 통해 전송된다.
상기 2 개의 영역들 안의 면들의 이러한 형성을 통해, 2 가지 광학 기능들이 유리하게도 제2 영역 안에 제공된다. 한편으로 안내를 위해 제1 영역의 면들 상의 반사에 의해 안경 렌즈 안으로 이미 커플링된 광 다발들은 제1 반사 표면 상에서 반사되어 (면들은 뒤로부터 가상으로 관통되어) 제2 영역의 면들을 관통한 후 원하는 방식으로 안내된다. 다른 한편으로 커플링-인되고 처음으로 면들(이 경우에 있어서는 제2 영역의 면들)을 타격하는 광 다발들은 원하는 방식으로 굴절되어 커플링-아웃 섹션으로 유사하게 안내된다.
이 절차를 통해, 이미 커플링-인된 광 다발들은 이로써 추가의 광 다발들의 커플링-인에 대해 문제 없는 면들을 가지는 제2 영역을 타격할 수 있어, 그 결과 커플링-아웃 섹션의 방향으로 커플링-인 섹션의 확장은 이미 커플링-인된 광 다발들이 커플링-인 섹션을 다시 타격해서는 안된다는 사실에 의해 한정되지 않는다. 커플링-인된 모든 광 다발들 전체는 그러므로 넓은 시야 및/또는 이 방향으로 출사동의 큰 확장을 제공하기 위해, 커플링-인으로부터 커플링-아웃 섹션까지의 방향으로 원하는 큰 확장을 가질 수 있다. 당연히, 커플링-인 섹션은 또한 제3 및 추가 영역들을 포함할 수 있는데, 이것들은 제2 영역에 인접하고 나아가 제2 영역에서와 동일한 방식으로, 원하는 방식으로, 이미 커플링-인된 광 다발들을 안내하고 처음으로 진입하는 광 다발들을 굴절시켜서 커플링-아웃 섹션으로의 원하는 안내가 가능하도록 해준다. 안경 렌즈 몸체의 전면 및/또는 후면은 굽어 있게 형성될 수 있다.
면(facet)은 특히, 표면의 한 조각, 표면 요소 또는 표면을 의미한다. 이러한 표면의 한 조각, 표면 요소 또는 표면은 상기에서 기술한 면의 광학적 효과를 제공할 수 있다.
특히, 상기 제1 반사 표면은 상기 전면에 의해 형성될 수 있다. 나아가, 상기 제2 반사 표면은 상기 후면에 의해 형성될 수 있다.
또는, 상기 제1 및/또는 제2 반사 표면이 상기 전면과 상기 후면 사이에 형성되는 것이 가능하다. 이 경우에 있어서, 상기 제1 및/또는 상기 제2 반사 표면은 또한 편평하게 형성될 수 있다.
상기 제1 반사 표면의 반사율은 상기 커플링-인으로부터 상기 커플링-아웃 섹션으로의 방향으로 증가할 수 있다. 상기 면들의 반사율 또한 이 방향으로 증가할 수 있다.
상기 커플링-인 섹션 및/또는 상기 커플링-아웃 섹션은 이미징 효과를 가질 수 있다. 나아가, 상기 커플링-인 섹션은 시준 효과를 가질 수 있다.
이에 더하여, 사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치를 위한 안경 렌즈가 제공되는데, 이때 상기 안경 렌즈는 굽어 있는 전면 및 후면을 포함하는 안경 렌즈 몸체를 가지고, 또한 상기 안경 렌즈를 위에서 보면, 상기 안경 렌즈의 에지 영역 안에 커플링-인 섹션 및 상기 안경 렌즈의 중심 영역 안에 커플링-아웃 섹션, 상기 커플링-아웃 섹션의 영역 안에 2개의 대향하는 반사 표면들 및 상기 2개의 반사 표면들 사이 상기 안경 렌즈 몸체 안에 상기 커플링-아웃 섹션의 영역 안에 내재되어 있고 또한 제1 및 인접하는 제2 영역 안에 상기 커플링-인에서 상기 커플링-아웃 섹션로의 방향으로 서로 옆에 배치되는 면들을 가지고, 이때 상기 제1 영역 안의 상기 면들은 부분적으로 반사시키고, 상기 제2 영역 안의 상기 면들은 부분적으로 반사시키거나 반사시키고 상기 제1 영역 안의 바로 인접하는 면들은 부분적으로 투명하거나 투명한 면에 의해 연결되고, 이때 상기 안경 렌즈는 상기 안경 렌즈의 상기 커플링-인 섹션을 통해 상기 안경 렌즈로 커플링되는, 상기 생성된 이미지의 픽셀들의 광 다발들을 상기 커플링-아웃 섹션으로 반사에 의해 상기 안경 렌즈 안으로 안내하고 또한 상기 커플링-아웃 섹션을 통해 상기 안경 렌즈로부터 나온 것들을 커플링하기에 적합하고, 이때 커플링-아웃을 위해, 상기 제1 영역 안의 상기 면들은 상기 제2 반사 표면을 향한 커플링-아웃을 위해 이들을 타격하는 광 다발들을 부분적으로 반사하고 또한 상기 제1 반사 표면으로 이들을 부분적으로 전송하고, 여기서 상기 제2 반사 표면으로의 반사가 발생하고, 이때 광 다발들은 상기 제1 영역 안의 상기 면들을 타격하고 이로써 상기 제2 반사 표면으로 상기 면들을 지나가고 상기 제2 영역 안의 면들로 상기 제2 반사 표면에서 반사되고 또한 상기 커플링-아웃을 위해 상기 제2 반사 표면을 향해 이들에 의해 반사된다.
상기 커플링-아웃 섹션의 이러한 형성을 통해, 효과적인 동공 확장자(pupil expander)가 제공된다.
동공 확장자로서 형성되는 이러한 커플링-아웃 섹션을 가지는 안경 렌즈는 이미 설명된 본 발명에 따른 안경 렌즈와 동일한 방식으로 개발될 수 있다. 특히, 2개의 안경 렌즈들 또한 커플링-인 섹션의 설명된 면 구조가 커플링-아웃 섹션의 설명된 면 구조와 결합될 수 있는 방식으로 결합될 수 있다.
이에 더하여, 광 다발들을 안내하기 위한 광학 요소가 제공되는데, 이것은 전면 및 후면을 가지는 광 다발들을 위한 투명 몸체, 커플링-인 섹션, 및 이로부터 이격된, 커플링-아웃 섹션, 상기 커플링-인 섹션의 영역 안에 2개의 대향하는 반사 표면들 및 상기 2개의 반사 표면들 사이 상기 커플링-인 섹션의 영역 안에 내재되고 제1 및 인접하는 제2 영역 안에 상기 커플링-인으로부터 상기 커플링-아웃 섹션으로의 방향으로 서로 옆에 배치되는 면들을 포함하고, 이때 상기 제1 영역 안의 면들은 부분적으로 반사시키고 또는 반사시키고, 상기 제2 영역 안의 면들은 부분적으로 반사시키고 상기 제2 영역 안의 바로 인접하는 면들은 부분적으로 투명하거나 또는 투명한 면에 의해 연결되고, 이때 상기 광학 요소는 상기 커플링-아웃 섹션으로 반사에 의해 상기 광학 요소 안의 상기 커플링-인 섹션을 통해 상기 광학 요소로 커플링되는 광 다발들을 안내하고 상기 커플링-아웃 섹션을 통해 상기 광학 요소로부터 이들을 커플링하기에 적합하고, 이때, 상기 제1 영역안의 상기 면들은 적어도 부분적으로 상기 제2 반사 표면으로의 커플링-인을 위해 이들을 타격하는 광다발들을 반사하고, 여기서 상기 제1 반사 표면으로의 방향으로 반사가 상기 광 다발들의 안내를 위해 발생하고, 이때 상기 제2 영역 안의 면들을 타격하는 광 다발들은 이로써 상기 제1 반사 표면으로 상기 면들 통해 지나가고 상기 광 다발들의 안내를 위해 상기 제1 반사 표면에서 반사되고, 반사 후 상기 제2 영역 안의 부분적으로 반사시키는 면들을 통해 전송된다.
이러한 광학 요소는 이미 설명된 안경 렌즈들과 동일한 방식으로 개발될 수 있다.
특히, 2 개의 반사 표면들은 전면 및 후면 상에 형성될 수 있다. 나아가, 반사 표면들은 전면 및 후면 상의 전체 내부 반사에 의한 반사를 발생시킬 수 있다.
면들은 특히 원하는 회절 효과를 발생시키지 않도록 형성된다.
상기 커플링-인 및/또는 상기 커플링-아웃 섹션의 제1 및 제2 영역은 바람직하게 각각의 경우에 있어서 적어도 하나, 2 또는 그 이상의 면들을 포함한다.
나아가, 사용자의 머리에 착용될 수 있는 홀더, 이미지를 생성하는, 상기 홀더에 고정되는 이미지-생성 모듈, 및 본 발명에 따른 안경 렌즈를 포함하고 상기 홀더가 상기 머리에 착용될 때 상기 생성된 이미지를 이미징하여 상기 사용자가 이를 가상 이미지로 인식할 수 있도록 하는, 상기 홀더에 고정되는 이미징 광학 시스템을 가지는 디스플레이 장치가 제공된다.
상기 이미징 광학 시스템은 하나의 광학적 요소로서 안경 렌즈를 포함할 수 있다. 하지만, 상기 이미징 광학 시스템은, 상기 안경 렌즈에 더하여, 적어도 하나의 추가의 광학적 요소를 포함하는 것 또한 가능하다.
그러므로, 상기 추가의 광학적 요소는 예를 들어 상기 안경 렌즈와 상기 이미지-생성 모듈 사이에 배치되는 시준 광학 시스템일 수 있고, 그 결과 상기 이미지-생성 모듈로부터의 광 다발들은 시준된 다발들로서 상기 안경 렌즈로 결합될 수 있다.
이 이미지-생성 모듈은 특히 예를 들어 LCD 모듈, LCoS 모듈, OED 모듈 또는 틸팅 미러 매트릭스와 같은 2차원 이미징 시스템을 포함할 수 있다. 이 이미징 시스템은 자체-발광 또는 자체-발광이 아닐 수 있다.
이 이미지-생성 모듈은 특히 단색 또는 다색 이미지를 생성하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 안경 렌즈는 유리 및/또는 플라스틱으로부터 생산될 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 그 작동에 필요한 당업자에게 알려진 추가 요소들을 포함할 수 있다.
상기에서 명명된 특징들 및 이하에서 설명될 특징들은 기술된 조합 뿐만 아니라, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 조합들 또는 단독으로 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
본 발명은 본 발명에 필수적인 특징들이 개시된, 첨부된 도면들을 참조하여 예를 들어 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1)의 일 실시예의 대략적인 사시도이다.
도 2는 제1 안경 렌즈(3)의 확대 단면도이다.
도 3은 커플링-인 섹션(20)을 설명하기 위한 안경 렌즈(3)의 확대 단면도이다.
도 4는 도 3으로부터 커플링-인 섹션(20)의, 다시 확대된 도면이다.
도 5는 커플링-아웃 섹션(21)의 확대 단면도이다.
도 1에 도시된 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1)는 사용자의 머리에 착용될 수 있고 예를 들어 종래의 안경테의 방식으로 형성될 수 있는 홀더(2) 뿐만 아니라, 홀더(2)에 고정되는 제1 및 제2 안경 렌즈(3, 4)를 포함한다. 안경 렌즈들(3, 4)을 가지는 홀더(2)는 예를 들어 스포츠 안경, 선글라스 및/또는 결함있는 시력을 교정하기 위한 안경으로 형성될 수 있는데, 이때 가상 이미지는 이하에서 설명되는 바와 같이, 제1 안경 렌즈(3)를 통해 사용자의 시야로 반사될 수 있다.
안경 렌즈들(3, 4) 및 특히 왼쪽 안경 렌즈(3)는 예로써 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1)와 함께 설명된다. 안경 렌즈들(3, 4) 또는 적어도 왼쪽 안경 렌즈(3)는 각각의 경우에 있어서 본 발명에 따른 안경 렌즈(3, 4)와 별도로 형성된다. 본 발명에 따른 왼쪽 안경 렌즈(3)는 당연히, 오른쪽 안경 렌즈로 형성될 수 있다.
도 2의 제1 안경 렌즈(3)(홀더(2)는 미도시)의 상세한 단면도로부터 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 디스플레이 장치(1)는 이미지-생성 모듈(5), 제어 유닛(6) 및 커플링-인 광학 시스템(15)을 포함한다. 이미지-생성 모듈(5), 제어 유닛(6) 및 커플링-인 광학 시스템(15)은 순수하게 대략적으로 표현되었고 또한 바람직하게 홀더(2)에 고정되어 있다. 이미지-생성 모듈(5)은 예를 들어 행들 및 열들로 배치되는 복수의 픽셀들을 가지는, 예를 들어 OLED, CMOS 또는 LCoS 칩 또는 틸팅 미러 매트릭스와 같은 2차원 광 모듈레이터를 포함할 수 있다. 광 다발(24)은 각각의 픽셀로부터 발생할 수 있다.
왼쪽 안경 렌즈(3)는 굽은 전면(8), 및 굽은 후면(9)을 가지는 안경 렌즈 몸체(7)를 포함하는데, 이때 커플링-인 섹션(20)은 제1 안경 렌즈(3)의 에지 영역(12) 안의 전면(8) 상에 형성되고 커플링-아웃 섹션(21)은 제1 안경 렌즈(3)의 전면(8) 상의 중심 영역(13) 안에 형성된다.
도 2의 대략적인 도시로부터 볼 수 있는 바와 같이, (빔들(33)의 전체 다발을 형성하는) 이미지-생성 모듈(5)로부터 나오는 광 다발들(24, 24')은 커플링-인 광학 시스템(15)을 이용해 시준되고, 후면(9)을 통해 제1 안경 렌즈(3)로 진입하고 거기서 커플링-인 섹션(20)을 타격하는데, 이것은 광 다발들(24)의 굴절을 발생시키는 방식으로 반사가 형성되고 그후 커플링-아웃 섹션(21)으로 후면 및 전면(9, 8) 상에서의 전체 내부 반사에 의해 안경 렌즈(3) 안으로 안내된다. 커플링-아웃 섹션(21)은 반사적으로 형성되고 후면(9)의 방향으로 광 다발들(24, 24')을 굴절시켜서 후면(9)을 통해 안경 렌즈(3)로부터 나와서 커플링되고 출사동(25)까지 지나가도록 한다. 홀더가 착용될 때, 사용자는 출사동(25)의 영역 안에 사용자의 눈을 위치시킬 수 있고 이로써 가상 이미지를 인식할 수 있다.
도 3의 커플링-인 섹션(20)의 확대도에서 볼 수 있는 바와 같이, 커플링-인 섹션(20)은 서로 옆에 배치되는 복수의 부분적으로 반사시키는 면들(25)을 포함하는데, 이들은 광 다발들(24, 24')을 굴절시키는 기능을 하고, 이때 면들(26)은 안경 렌즈 몸체(7) 안에 내재되고 제1 영역(30) 및 인접하는 제2 영역(31) 안에 커플링-인으로부터 커플링-아웃 섹션(20, 21)의 방향으로 서로 옆에 배치된다. y-방향으로 2개의 영역들(30, 31)의 범위는 이것이 이들을 타격하는 빔들(33)의 시준된 전체 다발의 범위에 대응하도록 선택된다. 이 범위로 인해, 제1 영역(30) 안의 면들(26)에 의해 굴절되는 빔들(24)의 다발들은, 후면(9) 상에서 전체 내부 반사 후, 커플링-아웃 섹션으로 빔들의 다발들의 안내를 위해, 제2 영역(31)을 타격하고, 여기서 면들(26)은 광 다발들(24')의 굴절을 위해 배치된다. 그러므로, 제2 영역(31)에서, 전체 내부 반사에 의해 이미 안내된 광 다발들(24)과 커플링 인 또는 굴절될 빔들(24')의 다발들의 중첩이 있어 이들은 또한 전체 내부 반사에 의해 안내될 수 있다.
이러한 광학적 요구사항들 모두를 만족시킬 수 있도록, 제2 영역(31) 안에 내재된 면들(26)은 각각의 경우에 있어서 투명하거나 또는 적어도 부분적으로 투명한 면들(27)에 의해 연결되고, 이것은 도 4의 제2 영역의 확대 단면도에서 점선들로 표현된다.
후면(9) 상에서 전체 내부 반사 후, 커플링-인 섹션(20)의 제1 영역(30) 안에서 굴절되는 광 다발들(24)은 커플링-인 섹션(20)의 제2 영역(31)을 타격한다. 설명된 투명하거나 또는 부분적으로 투명한 면들(27)의 형성 때문에, 광 다발들(24)은 면들(27)을 지나가고 안내를 위해 전면(8) 상에서 전부 반사되고, 뒤로부터 제2 영역(31) 안의 부분적으로 반사시키는 면들(26)을 지나가고 후면(9)을 다시 타격하여, 그 결과 광 다발들(24)은 후면 및 전면(9, 8) 상에서 추가의 전체 반사들에 의해 커플링-아웃 섹션(21)으로 의도된 방식으로 안내된다. 시준된 전체 빔들(33)의 다발의 광 다발들(24')은, 커플링-인을 위해 처음으로 (여기서는 제2 영역(31) 안의) 면들(26)을 타격하고, 다시 후면(9)으로 적어도 부분적으로 반사되어 그후 후면(9) 및 전면(10) 상에서 전체 내부 반사에 의해 커플링-아웃 섹션으로 안내된다. 이 제2 영역은 그러므로 광학적 요구사항들 모두 (이미 커플링-인된 광 다발들(24)의 안내 및 추가의 광 다발들(24')의 커플링-인)을 구현한다. 면들(27)이, 지금까지와 같이, 반사시키는 면들로 형성된다면, 이것은 원하지 않는 미광(stray light)으로 귀결될 것이다. 본 발명에 따르면, 안경 렌즈(3) 안에서 광 다발들(24)의 안내의 방향으로 커플링-인 섹션(20)의 범위는 그러므로 이미 굴절된 광 다발(24)이 커플링-인 섹션(20)을 다시 타격해서는 안된다는 사실에 의해 더 이상 한정되지 않는다. 그러므로, 얇은 안경 렌즈(3) 및 큰 이미지 또는 이미지 필드(이미지-생성 모듈(5)을 이용해 생성되는 이미지의 크기)의 경우에서조차, 큰 아이박스 또는 큰 출사동(25)이 실현될 수 있다.
전면(8)은 그러므로 커플링-인 섹션(20) 안에 제1 반사 표면을 형성하고 후면(8)은 그러므로 커플링-인 섹션(20) 안에 제2 반사 표면을 형성하는데, 이때 매립된 면들(26)은 2 개의 반사 표면들 사이에 배치된다. 제2 영역(31) 안의 면들(27)이 투명하다면, 대체적으로 이들은 더 이상 보이지 않는다. 도 3 및 도 4의 면들(27)의 도시는 본 발명을 더 잘 이해하기 위해 제공된다. 제1 영역(30) 안에서, 면들(26)을 연결하는 면들(27)은 투명하거나, 부분적으로 투명하거나 또는 반사시킬 수 있다. 나아가, 제1 영역 안의 면들(26)은 부분적으로 반사시키거나 또는 반사시킬 수 있다.
커플링-인 섹션(20)을 생성하기 위해, 면들(26)을 위한 오목부들만이 전면(8) 상에 형성되어야 한다. 면들(26)에는 그후 대응하는 부분적 미러링 층이 마련되어야 하지만, 면들(27)은 코팅되지 않는다. 면들(26)은 그후 전면(8)의 본래 반지름까지 채워지고, 그 결과 전면(8) 또한 커플링-인 섹션(20)의 영역 안에 설명된 방식으로 전체 내부 반사를 이용해 광 안내를 위해 사용된다.
도 5의 확대도에서 볼 수 있는 바와 같이, 커플링-아웃 섹션(21)은 서로 옆에 배치되는 수 개의 부분적으로 반사시키는 면들(28)을 포함할 수 있는데, 이것은 부분적으로 반사시키는 면들(29) 또는 투명한 면들(29)에 의해 연결된다. 이것은 커플링-아웃 섹션(21)의 제1 영역(34) 안의 면(28)을 타격하는 광 다발(241)은 출사동(25)을 향해 부분적으로 굴절되고 부분적으로(241')(점선으로 도시) 전송되는 장점으로 귀결된다. 이 전송된 부분(241')은 전면(8) 상에서 전체적으로 반사되고 커플링-아웃 섹션(21)의 제1 영역(34) 안의 면(29)을 지나가고, 다시 후면(9) 상에서 전체 반사 후, (커플링-아웃 섹션(21)의 제2 영역(35) 안의) 추가의 부분적으로 반사시키는 면(28)을 타격하고, 여기서 출사동(25)의 방향으로의 다른 굴절이 발생한다.
빔 경로는 또한 제1 영역(34) 안의 면(28)을 통해 전송되는 부분이 먼저 면(29)을 지나가고 그후 제1 영역(34) 안의 다음 면(28)을 타격하고, 빔들(242)의 다발을 위해 대략적으로 표현된 바와 같이, 후자에 의해 굴절된다. 다음 면(28)에서 역시, 일 부분은 다시 전송될 수 있고, 그후 전면 및 후면(8, 9) 상에서 다시 전체 반사 후, 제2 영역(35) 안의 추가의 면(28)을 타격하고 이에 의해 굴절된다. 이러한 방식으로, 커플링-아웃 섹션(21)은 동공 확장자로서 기능한다.
면들(28)은 그러므로 커플링-인 섹션(20)의 면들(26)과 동일한 방식으로, 매립된 면들(28)이다. 이 면들(26, 28)은 전면(8)으로 확장될 수 있거나 또는 전면(8)으로부터 이격되어 있을 수 있다.
커플링-인 섹션(20)의 면들(26) 및 커플링-아웃 섹션(21)의 면들(28)은, 순수하게 빔 굴절에 더하여, 이미징 효과 또한 실현하도록 형성될 수 있다. 면들의 형태 및 위치는 예를 들어 최적화 계산을 이용해 결정될 수 있다. 굽어 있는 반사시키는 표면은 시작 지점으로 사용되는데, 이것은 원하는 이미징 효과를 제공하고 그후 면들(26, 28)에 의해 어림된다. 개별적인 면들(26, 28)은 편평하거나 또는 굽어 있을 수 있다. 이러한 절차는 예를 들어 WO 2010/097442 A1 및 WO 2010/097439 A1에 기술되어 있고, 여기서 도면들과 함께, 개시된 문서들의 대응하는 설명은 본 개시에 결합된다.
면들(26, 28)의 반사율은 일정할 수 있다. 하지만, 반사율이 빔 안내의 방향으로 증가 또는 감소하는 것 또한 가능하다.
설명된 디스플레이 장치(1)의 여기서 설명된 실시예에 있어서, 사용자의 시야로 가상 이미지의 커플링이 왼쪽 안경 렌즈(3)를 통해 발생한다. 당연히, 오른쪽 안경 렌즈(4)를 통한 커플링-인 또한 가능하다. 이에 더하여, 디스플레이 장치(1)는 이미지들이 양쪽 안경 렌즈들(3, 4) 모두를 통해 반사되도록 형성될 수 있다. 이것은 예를 들어 3차원 이미지 인상이 형성되는 방식으로 수행될 수 있다.
안경 렌즈들(3, 4)은 예를 들어 유리 또는 플라스틱으로부터 생산될 수 있다.

Claims (11)

  1. 사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치(1)를 위한 안경 렌즈에 있어서,
    전면(8) 및 후면(9)을 포함하는 안경 렌즈 몸체(7),
    안경 렌즈(3, 4)를 위에서 보면, 상기 안경 렌즈(3, 4)의 에지 영역(12) 안의 커플링-인 섹션(20) 및 상기 안경 렌즈(3, 4)의 중심 영역(13) 안의 커플링-아웃 섹션(21),
    상기 커플링-인 섹션(20)의 영역 안에 2개의 대향하는 반사 표면들(8, 9), 및
    상기 2개의 반사 표면들(8, 9) 사이의 상기 안경 렌즈 몸체(7)에 상기 커플링-인 섹션(20)의 영역 안에 내재되고, 제1 및 인접하는 제2 영역(30, 31) 안에 상기 커플링-인 섹션(20)에서 상기 커플링-아웃 섹션(21)의 방향으로 서로 옆에 배치되는 면들(26)을 가지고,
    상기 안경 렌즈(3, 4)는 상기 안경 렌즈의 상기 커플링-인 섹션(20)을 통해 상기 안경 렌즈(3, 4)로 커플링되는, 생성된 이미지의 픽셀들의 광 다발들(24, 24', 24")을 상기 커플링-아웃 섹션(21)으로 반사에 의해 상기 안경 렌즈(3, 4) 안으로 안내하고, 상기 커플링-아웃 섹션(21)을 통해 상기 안경 렌즈(3, 4)로부터 나온 것들을 커플링하기에 적합하고,
    상기 제1 영역(30) 안의 상기 면들(26)은 상기 제2 반사 표면(9)으로 적어도 부분적으로 커플링-인하기 위해 이들을 타격하는 광 다발들(24, 24")을 반사하고, 여기서 상기 제1 반사 표면(8)으로의 반사가 상기 광 다발들(24, 24')의 안내를 위해 발생하고, 이때 광 다발들(24)은 상기 제2 영역(31) 안의 면들(27)을 타격하고 이로써 상기 제1 반사 표면(8)으로 상기 면들(27)이 지나가고 상기 광 다발들의 안내를 위해 상기 제1 반사 표면(8)에서 반사되고, 반사 후 상기 제2 영역(31) 안의 부분적으로 반사시키는 면들(26)을 통해 전송되는, 안경 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 반사 표면(8)은 상기 전면에 의해 형성되는, 안경 렌즈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제2 반사 표면(9)은 상기 후면에 의해 형성되는, 안경 렌즈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및/또는 제2 반사 표면은 상기 전면과 상기 후면(8, 9) 사이에 형성되는, 안경 렌즈.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및/또는 상기 제2 반사 표면(8)은 편평하게 형성되는, 안경 렌즈.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 반사 표면의 반사율은 상기 커플링-인 섹션(20)으로부터 상기 커플링-아웃 섹션(21)으로의 방향으로 증가하는, 안경 렌즈.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 면들(26, 28)의 반사율은 상기 커플링-인 섹션(20)으로부터 상기 커플링-아웃 섹션(21)으로의 방향으로 증가하는, 안경 렌즈.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링-인 섹션(20) 및/또는 상기 커플링-아웃 섹션(21)은 이미징 효과를 가지는, 안경 렌즈.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링-인 섹션(20)은 시준 효과를 가지는, 안경 렌즈.
  10. 사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치(1)를 위한 안경 렌즈에 있어서,
    굽어 있는 전면(8) 및 후면(9)을 포함하는 안경 렌즈 몸체(7),
    안경 렌즈(3, 4)를 위에서 보면, 상기 안경 렌즈(3, 4)의 에지 영역(12) 안의 커플링-인 섹션(20) 및 상기 안경 렌즈(3, 4)의 중심 영역(13) 안의 커플링-아웃 섹션(21),
    상기 커플링-아웃 섹션(21)의 영역 안에 2개의 대향하는 반사 표면들(8, 9), 및
    상기 2개의 반사 표면들(8, 9) 사이의 상기 안경 렌즈 몸체(7)에 상기 커플링-아웃 섹션(21)의 영역 안에 내재되어 있고, 제1 및 인접하는 제2 영역(34, 35) 안에 상기 커플링-인 섹션(20)에서 상기 커플링-아웃 섹션(21)의 방향으로 서로 옆에 배치되는 면들(28)을 가지고,
    상기 제1 영역(34) 안의 상기 면들(28)은 부분적으로 반사시키고, 상기 제2 영역(35) 안의 상기 면들(28)은 부분적으로 반사시키거나 반사시키고, 상기 제1 영역(34) 안의 바로 인접하는 상기 면들(28)은 부분적으로 투명하거나 투명한 면(29)에 의해 연결되고,
    상기 안경 렌즈(3, 4)는 상기 안경 렌즈의 상기 커플링-인 섹션(20)을 통해 상기 안경 렌즈(3, 4)로 커플링되는, 생성된 이미지의 픽셀들의 광 다발들(24, 24', 24")을 상기 커플링-아웃 섹션(21)으로 반사에 의해 상기 안경 렌즈(3, 4) 안으로 안내하고, 상기 커플링-아웃 섹션(21)을 통해 상기 안경 렌즈(3, 4)로부터 나온 것들을 커플링하기에 적합하고,
    커플링-아웃을 위해, 상기 제1 영역(34) 안의 상기 면들(28)은 상기 제2 반사 표면(9)을 향한 커플링-아웃을 위해 이들을 타격하는 광 다발들(24, 24', 24")을 부분적으로 반사하고, 상기 제1 반사 표면(8)으로 이들을 부분적으로 전송하고, 여기서 상기 제2 반사 표면(9)으로의 반사가 발생하고, 이때 광 다발들(24, 2")은 상기 제1 영역(34) 안의 상기 면들(29)을 타격하고 이로써 상기 제2 반사 표면(9)으로 상기 면들(29)이 지나가고 상기 제2 영역(35) 안의 면들(28)로 상기 제2 반사 표면(9)에서 반사되고, 커플링-아웃을 위해 상기 제2 반사 표면(9)을 향해 이들에 의해 반사되는, 안경 렌즈.
  11. 사용자의 머리에 착용될 수 있는 홀더(2),
    상기 홀더(2)에 고정되고, 이미지를 생성하는 이미지-생성 모듈(5), 및
    상기 홀더(2)에 고정되고, 제1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 안경 렌즈(3, 4)를 포함하고, 상기 홀더(2)가 머리에 착용될 때 생성된 이미지를 이미징하여 사용자가 이를 가상 이미지로 인식할 수 있도록 하는, 이미징 광학 시스템을 가지는 디스플레이 장치.
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