WO2008089992A1 - Multifunktions-glas - Google Patents

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WO2008089992A1
WO2008089992A1 PCT/EP2008/000574 EP2008000574W WO2008089992A1 WO 2008089992 A1 WO2008089992 A1 WO 2008089992A1 EP 2008000574 W EP2008000574 W EP 2008000574W WO 2008089992 A1 WO2008089992 A1 WO 2008089992A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
glass
image
multifunction
optical
coupling
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/000574
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen DOBSCHAL
Günter Rudolph
Karsten Lindig
Original Assignee
Carl Zeiss Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Ag filed Critical Carl Zeiss Ag
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings

Definitions

  • the invention relates to a multifunctional glass in which an image generated outside of these glasses can be optically coupled via an edge surface of a glass and optically transferable within this glass and coupled out into the eye via one of the optical surfaces of the glass located in front of an eye of an observer.
  • Multi-functional lenses are known for image transmission and image coupling in data glasses, which are also referred to as head-mounted displays (HMDs).
  • HMDs head-mounted displays
  • a virtual image of the object to be displayed is generated, which is reflected in a transparent spectacle lens of the spectacle wearer and appears to lie in front of the spectacle lens within a few meters of the viewer.
  • the objects to be displayed are typically small displays for displaying text, numbers, symbols or graphics that are either self-luminous or backlit.
  • JP 10-319 240 A shows a data glasses, in which an image is coupled into the edge of a spectacle lens.
  • the coupled-in image is deflected directly in the direction of the eyes of the spectacle wearer.
  • US 5,369,415 A describes a display device in which an image is generated by scanning a light beam directly on the retina of a viewer.
  • the beam coupling takes place obliquely into an eye-facing surface of a plane-parallel plate.
  • the scanned beam is deflected by means of a holographic layer, which is applied to the plane facing away from the eye, into the eye.
  • Direct writing on the retina methods have the disadvantage that the image structure is successively pixelwise and there is a risk of high radiation exposure of the eye.
  • No. 6,829,095 B2 describes an optical arrangement which is intended in particular for use in a head-mounted display.
  • An image is coupled into a plane surface of a plane-parallel plate, which serves as a light guide, after several total reflections, the image is coupled into the eye via special reflection surfaces, which are introduced into the volume of the plane-parallel plate.
  • This results on the one hand, in a relatively complex glass structure and, on the other hand, a thick glass plate which is unsuitable for use in conventionally curved spectacle lenses (sun glasses, sports glasses, normal glasses).
  • a corrective optical effect such as a pair of glasses, is not possible.
  • a major difficulty lies in the light guidance of the HMD image, which is to be adapted to the NA and displayed on the other as a landscape image in the eye.
  • This parallel plate with the inclined reflecting surfaces is very expensive to produce.
  • the invention is intended to solve the problem of creating a comparatively simple data glasses, which comes as close as possible to the function of glasses and their wearing properties. It should be an adapted horizontal format image can be displayed, which is dispensed with a writing directly into the retina method.
  • the images generated in different ways should be superimposed on the real environmental view, especially in sunglasses, sports glasses, safety goggles and classic glasses that serve as visual aids.
  • the image should be displayed in transverse rectangular format.
  • a central component of the invention is a multifunctional spectacle lens with the main functions of light coupling, beam deflection, optical imaging, image rotation and light decoupling.
  • An essential embodiment of the invention is that at least two microstructured optical surfaces (MSF) are introduced and / or applied to the surfaces of a spectacle lens, which are not parallel to each other.
  • a first microstructured surface arranged in the light propagation direction is arranged on the spectacle lens edge. This serves to deflect the beam and preferably additionally has an optically imaging effect, which includes a directory correction and / or image sharpness correction and / or focusing. This first microstructured surface is referred to below as the deflection surface.
  • a second microstructured optical surface arranged in the light propagation direction is arranged on one of the optical surfaces of the spectacle lens, either on the distal or on the proximal optical surface.
  • This serves for the beam extraction from the spectacle lens in the proximal direction (for coupling into the eye) and is referred to below as the decoupling surface.
  • this microstructured optical surface does not cover the entire optical surface of the spectacle lens, but only an area around the optical axis of the spectacle lens, which should be in line with the optical axis of the eye when viewed straight.
  • the spectacle lens has on one of the edge surfaces, which does not face the deflection surface, a coupling-in surface for image coupling.
  • the light beam entrance therefore always takes place via one of the edge surfaces of the spectacle lens, preferably laterally, but also cranially or caudally.
  • the medial edge surface is technically in principle also suitable, but practically not available, since in this area the nose is.
  • a further feature of the invention is that at least one total reflection takes place on one of the optical surfaces of the glass on the optical path of the image in the glass. It is particularly advantageous if the total reflection takes place in the light path between the two microstructured optical surfaces of the spectacle lens (one on the distal surface and / or one on the proximal surface or vice versa).
  • An embodiment variant is provided in which a further (third) microstructured optical surface is applied laterally or medially or cranially or caudally on the edge surface of the spectacle lens, which, however, is not parallel to the respective first microstructured optical surface which serves as a deflection surface.
  • the temple is used advantageously for receiving the electrical and optical transmission cable.
  • a deflecting mirror or a deflecting prism is provided, which deflects the light bundles which are emitted from the direction of the spectacle arm approximately at 90 ° onto the lateral edge surface of the spectacle lens.
  • An essential aspect of the invention is that a rotation of the image format by 90 ° or a multiple takes place by the Lichtbündelumlenkung.
  • This image rotation is integrated in the lens. That is, a vertical portrait input image coupled to the lateral edge of the spectacles is transformed into a horizontal image by means of the deflection surface, which may be cranial or caudal, and then imaged into the eye as a landscape output image.
  • the deflection surface which may be cranial or caudal
  • the advantage lies in the very small required Spectacle lens thickness with nevertheless relatively large possible image angles. This results in a very small space and a low weight for the data glasses.
  • the described multifunction transmittent spectacle lens is the main component in which, in addition to the classic spectacle function, the light guidance of a laterally adjacent HMD image in the cross section of the spectacle lens takes place with the following four functions:
  • the image rotation within the lens is of central importance, since this allows for a very narrow lenses and on the other hand it allows to shift the NA adjustment outside of the lens in the temple, which is the technological effort in the production of the lens and the Lens thickness keeps low.
  • this can also provide other optical effects, such as a light beam deflection and / or optical imaging.
  • a diffractive element HOE, DOE
  • a refractive element Resnel
  • the deflection surface may be a mirror or be designed as a diffractive element (HOE, DOE) or as a refractive element (Fresnel).
  • the decoupling surface is in any case a diffractive element (HOE 1 DOE) or a refractive element (Fresnel).
  • the deflection surface also serves to initiate the at least one total reflection in the glass, which is necessary in order to move the light out of the spectacle lens in the direction of the eye pupil by means of the decoupling surface, which is designed as a diffractive element (HOE, DOE) or as a refractive element (Fresnel) decouple.
  • the decoupling surface which is designed as a diffractive element (HOE, DOE) or as a refractive element (Fresnel) decouple.
  • DOE diffractive element
  • Resnel refractive element
  • another microstructured optical element which is designed in particular as a DOE, can be applied to the front or back surface of the spectacle lens in the beam path of total reflection. This gives a further degree of freedom in the dimensioning of the image, which leads to a better realization of a desired large image size.
  • each embodiment of the multifunction spectacle lens is an intermediate image, which is generated near the edge region of the spectacle lens.
  • This can be realized on the one hand by monochromatically backlit 2-D imagers or on the other hand by means of microscanners, in combination with collimated illumination on a screen.
  • the multifunction spectacle lens NA and the angular distribution of the radiation, which is realized for example by a location-dependent, structured reflective knob array.
  • the multifunction spectacle lenses described are used in particular for monocolor or biocular data reflection in an arrangement known as data glasses or HMD. However, the use of these special glasses is also provided in other optical imaging devices, such as cameras, telescopes or microscopes.
  • spectacle lens implies that the “spectacle lens” may be made of the material glass or another transparent material, in particular a transparent plastic, the “spectacle lens” having or not having an optical effect correcting the human eye.
  • Figure 1 Data glasses with imager for data input and with a
  • Spectacle lens which is designed as a multifunction glass
  • Figure 2 Scheme for determining the lateral surfaces of a
  • Imager that has a laser light source and a scanned
  • Laser beam used Figure 7 coupling the multifunction spectacle lens with a
  • Imager that uses a light source and an LCD matrix as
  • FIG. 9 components of an image generator with light source and LCD matrix
  • FIG. 10 components of an image generator with laser light source
  • Scanner Mirror and Diffuser Figure 11 Components of an optical fiber imager
  • Scanner Mirror and Diffuser Figure 12 Multifunction spectacle lens with image coupling via a cranial
  • Edge surface and proximal image extraction Figure 13 Multifunction spectacle lens with image coupling via a cranial
  • Peripheral surface and distal image extraction Figure 14 Multifunction spectacle lens with image coupling via a cranial
  • FIG. 16 Multifunction spectacle lens with image coupling via a cranial one
  • Border area medial image redirection and proximal
  • Image extraction Figure 20 Multifunction spectacle lens with image coupling via a lateral
  • Image extraction Figure 21 Multifunction spectacle lens with image coupling via a lateral
  • Image extraction Figure 22 Multifunction spectacle lens with image coupling via a lateral
  • Image extraction Figure 25 Multifunction spectacle lens with image coupling via a lateral
  • FIG. 26 Multifunction spectacle lens with image coupling via a lateral
  • Peripheral surface, medial and caudal image redirections as well as distal image decoupling Figure 28 Corresponds to Figure 20, but with total reflections before
  • Image Redirector Figure 32 Multifunction spectacle lens with image coupling via a cranial
  • image extraction Figure 38 Multifunction spectacle lens with image coupling via a cranial
  • Forming surface and distal decoupling surface Figure 41 Multifunction spectacle lens with image coupling via a cranial
  • Peripheral surface and with coupled image generator and light source Figure 42 Multifunction spectacle lens with image coupling via a coupling surface located proximally on the lateral edge, lateral
  • FIG 43 Top view of the multifunction spectacle lens according to Figure 42
  • Figure 44 Schematic representation of the use of a multi-functional
  • Image extraction Figure 47 Multifunction spectacle lens with two deflection surfaces and proximal image extraction
  • Figure 48 Multifunction spectacle lens with two deflection surfaces and distal image extraction
  • Figure 1 shows an embodiment of a data glasses, which has an imager 3, which is attached to a temple piece 2.
  • the imager 3 couples an image into a surface at the edge of a spectacle lens 1.
  • a microstructured optical surface which is located on one of the optical surfaces of the spectacle lens 1 (inside or outside), the image is directed into the eye 10 of a viewer.
  • FIG. Another figure is shown in FIG. Another figure.
  • Imager 3 can also be attached to the spectacle lens 1 for the right eye 10, so that a binocular view can be realized.
  • FIG. 6 shows a first exemplary embodiment of a multifunction spectacle lens 1, which in a variant represents the basic features of the invention.
  • Such multifunction spectacle lenses are used in data glasses, which are also referred to as head-mounted display.
  • the imager 3 is a combination of an intensity-modulated semiconductor light source which supplies a monochromatic laser beam, a beam-forming imaging optical system 5, a scanning mirror which writes an image with the laser beam which can be displayed on a diffusing screen 8 as an intermediate image via a deflection mirror 6 ,
  • the intermediate image is coupled by means of a prismatic deflection element 9 in a lateral coupling surface 20 of a spectacle lens 1.
  • the deflecting element 9 has primarily the function of deflecting the intermediate image, wherein an additional refractive or diffractive effect is provided on one of the optical surfaces of the deflecting element 9, which allows an adaptation of the beam path to the geometric conditions during the transmission in the spectacle lens 1.
  • the lateral coupling-in surface 20 is microstructured here, so that a deflection of the light bundles of the image takes place in the direction of a cranial edge surface.
  • the image is guided in a straight line through the spectacle lens 1 and strikes the cranial edge surface.
  • the cranial edge surface is microstructured, so that a light beam deflection to the subsequent total reflection 23 and an image rotation are made.
  • the total reflection 23 takes place on a distal surface of the spectacle lens 1.
  • a microstructured optical surface transmission hologram
  • transmission hologram transmission hologram
  • microstructures of the surfaces can be described as DOE, HOE and / or Fresnel
  • FIG. 7 substantially corresponds to the illustration in FIG. 6, with a self-luminous matrix (OLED) being used here as the image generator 3, and a mirror being used as deflecting element 9.
  • OLED self-luminous matrix
  • the image is generated by means of an LCD matrix 13 illuminated with a light source 11 as an imager 3.
  • the deflecting element 9 is a mirror which directs the image onto the deflection surface 21.
  • the multifunction spectacle lens 1 corresponds to that shown in Figure 6 and Figure 7, with the difference that here the coupling surface 20 is not structured.
  • FIG. 9 shows a part of a pair of data glasses in which the power supply, the control and the data processing of the glasses with data reflection are spatially separated in a unit 14.
  • the connection is made by cable 15, which are guided over the eyeglass temple 2 to the light source 11 and the imager 3.
  • the light source 11 illuminates the imager 3 via an expansion system 12 (the arrangement corresponds to that shown in FIG. 8).
  • the image generated by the imager 3 is coupled via a deflection element 9, in the example a prism-like part, into the edge surface of the spectacle lens 1 (not shown).
  • the light source 11 shown in the figure, expansion system 12, imager 3 and deflector 9 are integrated in the temple 2.
  • a light exit surface of the deflecting element 9 is in the unfolded state of the eyeglass temple 2 of the coupling surface 20 at the edge of the spectacle lens 1 opposite.
  • FIG. 10 shows a modified embodiment of FIG. 9, wherein the imaging is effected by a modulated laser beam which is scanned with a scanner mirror 7 onto a diffusing screen 8 (as shown in FIG. 6).
  • FIG 11 shows a modified embodiment of Figure 10, in which case the laser light source 4 with in the unit for power supply, control and Data processing 14 is included.
  • an optical fiber 16 is laid, which transports the laser light to the scanner mirror 7.
  • FIG. 12 shows a multifunction spectacle lens 1 in which the image is coupled to the spectacle lens 1 via a cranial edge surface. There is first a first total reflection 23 at the distal optical surface, a second at the proximal optical surface and then a third total reflection at the distal optical surface. The image is then extracted from the proximal optical surface by means of a microstructure applied thereon to be perceived as a virtual image 17 by the eye 10 of the observer.
  • the image coupling corresponds to that shown in FIG.
  • a third total reflection 23 takes place on the distal optical surface, and the image is decoupled by microstructuring on the distal optical surface.
  • the variants described in FIG. 12 and in FIG. 13 function correspondingly when the imager 3 couples the image into the spectacle lens 1 via a caudal or lateral edge surface.
  • Figures 14 to 42 show different variants of the data reflection in a spectacle lens 1, all of which make use of the idea of the invention by deflecting the edge of the spectacle lens 1, the observer an NA-matched landscape image over a spectacle lens 1 hereaciously.
  • FIGS. 14 to 19 show firstly a coupling of the image over the cranial edge surface as coupling-in surface 20.
  • the coupling-in surface 20 is a microstructured optical surface which deflects the light bundles after they have entered.
  • FIG. 14 and FIG. 15 show a multifunction spectacle lens 1 in which total reflections 23 occur between the distal optical surface and the proximal optical surface after the coupling. Then, a deflection of the light beam through the lateral surface, which is a microstructured optical surface. On the way in the glass to the decoupling surface 22, the light bundles are again several times between the distal optical surface and the proximal optical surface totally reflected. In FIG. 14, the decoupling surface 22 is applied distally, in FIG. 15, proximally.
  • Figure 16 and Figure 17 correspond to Figures 14 and 15 with the difference that the deflection surface 21 is medial on the edge surface.
  • FIG. 18 and FIG. 19 each show a twofold deflection of the light bundles.
  • the first deflecting surface 21 extending in the light propagation direction lies laterally on the spectacle edge, and the second deflecting surface 24 lying in the light propagation direction lies on the spectacle edge caudally.
  • a rectangular image in landscape format can be displayed.
  • FIGS. 20 to 31 each show a multifunction spectacle lens 1 in which the image is coupled in via a lateral edge surface of the spectacle lens 1.
  • a deflection takes place on the cranial edge surface.
  • a first total reflection 23 takes place on the proximal optical surface and then a second total reflection 23 on the distal optical surface.
  • the image is then extracted from the proximal optical surface by means of the microstructure applied thereto.
  • the microstructure is applied only on a partial area of the optical surface of the spectacle lens 1, which is confined to an area around the extension of the eye center of the observer. In the areas of the optical surface on which a total reflection 23 occurs, the optical surface is not structured.
  • the image coupling corresponds to that shown in FIG.
  • a third total reflection 23 takes place on the proximal optical surface and the decoupling of the image takes place by microstructuring on a part of the distal optical surface.
  • a first deflection of the image takes place on a medial edge surface of the spectacle lens 1 and then a second deflection on the cranial edge surface.
  • a first total reflection 23 takes place on the proximal optical surface, then a second total reflection 23 on the distal optical surface.
  • the image is then extracted from the proximal optical surface by means of the microstructure applied thereto.
  • the image injection corresponds to that shown in FIG.
  • a third total reflection 23 takes place on the proximal optical surface, and the image is then decoupled by microstructuring on the distal optical surface.
  • the image coupling corresponds to that shown in FIG.
  • the image coupling corresponds to that shown in FIG.
  • the first total reflection 23 takes place on the proximal optical surface and the decoupling of the image is carried out by a microstructuring on the distal optical surface.
  • FIG. 26 and FIG. 27 correspond to FIGS. 22 and 23, with the difference that a picture deflection does not take place through the cranial but through the caudal edge surface of the spectacle lens 1.
  • FIG. 28 and FIG. 29 correspond to FIGS. 20 and 21, with the difference that, prior to the deflection by the cranial edge surface, total reflection 23 takes place on the distal optical surface and the proximal optical surface.
  • FIG. 30 and FIG. 31 correspond to FIGS. 22 and 23, with the difference that total reflection 23 takes place on the distal optical surface and the proximal optical surface prior to the diversion by the caudal edge surface.
  • FIG. 32 corresponds to FIG. 12
  • FIG. 33 corresponds to FIG. 13
  • FIG. 34 corresponds to FIG. 16
  • FIG. 35 corresponds to FIG. 17, with the difference that no total reflection 23 takes place between the coupling surface 20 and the deflection surface 21.
  • FIG. 36 and FIG. 37 each show a twofold deflection of the light bundles.
  • the first deflecting surface 21 in the light propagation direction lies on the spectacle edge caudally and the second deflecting surface 24 in the light propagation direction lies laterally on the spectacle edge.
  • Here is a rectangular picture in portrait format representable (in contrast to Figures 18 and 19, which may advantageously represent a landscape format).
  • FIG. 38 and FIG. 39 each show a twofold deflection of the light bundles.
  • the first deflecting surface 21 in the light propagation direction lies caudally on the spectacle edge and the second deflecting surface 24 in the light propagation direction lies medially on the spectacle edge.
  • the figures differ by the number of total reflections 23 and the position of the decoupling surface 22.
  • FIG. 40 shows a spectacle lens 1 in which the light path in the glass is described as follows: the coupling surface 20 is a microstructured optical surface, which directs the light beam to the deflection surface 21, which is also a microstructured optical surface, followed by a first total reflection 23 the distal optical surface, then reflection and beam shaping occurs at a proximal shaping surface 25 which is a microstructured optical surface (in particular, a DOE; without forming surface 25, total reflection would occur at that location). This is followed by a total reflection 23 on the distal optical surface and a decoupling of the light bundles by the proximal decoupling surface 22.
  • the additional shaping surface 25 provides a further possibility for influencing the image geometry.
  • FIG. 41 shows a multifunction spectacle lens 1, in which the imager 3 is arranged directly above the cranial edge surface as a coupling surface 20.
  • the likewise cranially located coupling surface 20 is a microstructured optical surface, which directs the light beam on the lateral deflection surface 21, which is also a microstructured optical surface. After several total reflections 23, the light beam is decoupled.
  • the decoupling surface 22 is proximal.
  • FIG. 42 shows a multifunction spectacle lens 1, in which the deflecting element 9 has been integrated into the edge of the spectacle lens 1.
  • At the beveled lateral edge of the glass is an area that serves the beam deflection.
  • the proximally located coupling surface 20 and the first deflection surface 21 correspond to the deflection element 9, as shown for example in FIG.
  • the second deflection surface 24 lies on the cranial edge surface, and after a total reflection 23 through the distal optical surface, the light bundles are decoupled by the decoupling surface 22 applied to the proximal optical surface.
  • FIG. 43 shows a plan view of the multifunction spectacle lens 1 according to FIG. 42 in order to better illustrate the beam path.
  • the other assemblies shown correspond to those which have already been described with reference to FIG.
  • FIG. 44 shows a schematic representation of the use of a multifunction glass 1 in a binocular.
  • the multifunction glass 1 with the imager 3 is arranged in the example in the light path between the lens 18 and the prism set 19.
  • FIGS. 45 to 48 show further variants of the beam guidance in the spectacle lens.
  • the image passes via the coupling surface 20 at the edge of the spectacle lens on the first deflection surface 21.
  • the image guidance of the coupling surface 20 to the first deflection surface 21 via total reflections 23 takes place on the optical surfaces of the glass 1;
  • the image passes from the first deflection surface 21 via one or more total reflections 23 on the optical surfaces of the glass 1 to the second deflection surface 24 and from this via further total reflections at the optical surfaces of the glass 1 to the decoupling surface 22, which is introduced on the distal or proximal optical surface of the glass.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Multifunktions-Glas, bei dem ein außerhalb dieses Glases (1) mit einem Bildgeber (3) erzeugtes Bild über eine Fläche des Glases (1) optisch einkoppelbar, innerhalb dieses Glases (1) optisch übertragbar und über eine der vor einem Auge (10) eines Beobachters liegenden optischen Flächen in das Auge (10) auskoppelbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das reelle Bild in eine Einkoppelfläche (20), die in einem Randbereich des Glases (1) liegt, einkoppelbar ist, das eingekoppelte Bild an einer der optischen Flächen des Glases eine Totalreflexion (23) erhält und dann eine Auskopplung eines virtuellen Bildes aus der optischen Flächen des Glases in Richtung Auge (10) durch eine Mikrostrukturierte optische Fläche, welche eine Auskoppelfläche (22) ist, erfolgt, die auf einer der optischen Flächen das Glases aufgebracht ist.

Description

Multifunktions-Glas
Die Erfindung betrifft ein Multifunktions-Glas, bei dem ein außerhalb dieser Gläser erzeugtes Bild über eine Randfläche eines Glases optisch einkoppelbar und innerhalb dieses Glases optisch übertragbar und über eine der vor einem Auge eines Beobachters liegenden optischen Flächen des Glases in das Auge auskoppelbar ist.
Bekannt sind Multifunktionsgläser zur Bildübertragung und Bildeinkopplung in Datenbrillen, die auch als Head-Mounted Displays (HMD's) bezeichnet werden. Bei See-Through-HMD's wird ein virtuelles Bild des darzustellenden Objektes erzeugt, welches in ein transparentes Brillenglas des Brillenträgers eingespiegelt wird und dem Betrachter in einigen Metern vor dem Brillenglas zu liegen scheint. Bei den darzustellenden Objekten handelt es sich typischer Weise um kleine Displays zur Anzeige von Text, Zahlen, Symbole oder Graphik, die entweder selbstleuchtend oder hinterleuchtet sind.
Die JP 10-319 240 A zeigt eine Datenbrille, bei der ein Bild in den Rand eines Brillenglases eingekoppelt wird. Mittels eines auf die Außenseite eines Brillenglases aufgebrachten Hologramms wird das eingekoppelte Bild direkt in Richtung der Augen des Brillenträgers umgelenkt. Mit dieser Lösung kann nur ein vergleichsweise kleines Bild geringer Auflösung dargestellt werden.
In US 5,369,415 A eine Anzeigeeinrichtung beschrieben, bei der ein Bild dadurch erzeugt wird, indem ein Lichtbündel direkt auf die Retina eines Betrachters gescannt wird. Die Strahleinkopplung erfolgt schräg in eine dem Auge zugewandten Fläche einer Planparallelen Platte. Nach mehrfacher Reflexion an den Planflächen der Planparallelen Platte wird der gescannte Strahl mittels einer holografischen Schicht, welche auf der den Auge abgewandten Planfläche aufgebracht ist, in das Auge umgelenkt. Direkt auf die Retina schreibende Verfahren haben den Nachteil, daß der Bildaufbau nacheinander Pixelweise erfolgt und die Gefahr zu hoher Strahlenbelastung des Auges besteht. In US 6,829,095 B2 wird eine optische Anordnung beschrieben, welche insbesondere für die Verwendung in einem Head-Mounted Display vorgesehen ist. Ein Bild wird in eine Planfläche einer Planparallelen Platte, die als Lichtleiter dient, eingekoppelt nach mehreren Totalreflexionen wird das Bild über spezielle Reflexionsflächen, die in das Volumen der Planparallelen Platte eingebracht sind, in das Auge eingekoppelt. Daraus resultiert zum einen eine relativ komplexe Glasstruktur und zum anderen eine dicke Glasplatte, welche für Anwendung in klassisch gekrümmten Brillengläsern (Sonnen-, Sport-, Normalbrillen) nicht geeignet ist. Eine korrigierende optische Wirkung, wie die einer Brille, ist nicht möglich. Eine Hauptschwierigkeit liegt in der Lichtführung des HMD-Bildes, das zum einen NA-angepaßt und zum anderen als Querformatbild ins Auge abgebildet werden soll. Diese Planparallele Platte mit den schräg liegenden Reflexionsflächen ist nur sehr aufwendig herstellbar.
Die Erfindung soll das Problem lösen, eine vergleichsweise einfach aufgebaute Datenbrille zu schaffen, die der Funktion einer Brille und deren Trageeigenschaften möglichst nahe kommt. Es soll ein angepaßtes Querformatbild darstellbar sein, wobei auf ein direkt in die Retina schreibendes Verfahren verzichtet wird. Die auf unterschiedliche Weise generierten Bilder sollen insbesondere in Sonnenbrillen, Sportbrillen, Arbeitsschutzbrillen sowie klassischen Brillen, die als Sehhilfe dienen, der realen Umgebungssicht überlagert werden. Insbesondere soll das Bild im quergestellten Rechteckformat darstellbar sein.
Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 26 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Hauptanspruchs.
Grundlegende Idee dieser Erfindung ist ein Multifunktions-Glas, das insbesondere in einer Datenbrille Einsatz findet, welches im See-Through-Modus arbeitet und zur Darstellung von Informationen dient. Die Herausforderung liegt in der an Sonnenbrillen, Sportbrillen oder auch klassischen Brillen angepaßten Ergonomie der Datenbrille, die entgegen den handelsüblichen HMD's sehr dünne Brillengläser, sehr geringen Bauraum und geringes Gewicht erfordert. Diese Anforderungen sind nur durch eine Lichtführung im Bereich des Brillenglasrandes sowie hauptsächlich im Brillenglas selbst möglich. Zentraler Bestandteil der Erfindung ist demzufolge ein multifunktionelles Brillenglas mit den Hauptfunktionen Lichteinkopplung, Strahlumlenkung, optische Abbildung, Bilddrehung und Lichtauskopplung.
Eine wesentliche Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß an den Flächen eines Brillenglases mindestens zwei mikrostrukturierte optische Flächen (MSF) eingebracht und/oder aufgebracht sind, die nicht parallel zueinander sind. Eine in Lichtausbreitungsrichtung angeordnete erste mikrostrukturierte Fläche ist auf dem Brillenglasrand angeordnet. Diese dient der Strahlumlenkung und hat dabei vorzugsweise zusätzlich eine optisch abbildende Wirkung, welche eine Verzeichniskorrektur und/oder Bildschärfekorrektur und/oder Fokussierung beinhaltet. Diese erste mikrostrukturierte Fläche wird nachfolgend als Umlenkfläche bezeichnet.
Eine in Lichtausbreitungsrichtung angeordnete zweite mikrostrukturierte optische Fläche ist auf einer der optischen Flächen des Brillenglases, entweder auf der distalen oder auf der proximalen optischen Fläche, angeordnet. Diese dient der Strahlauskopplung aus dem Brillenglas in proximaler Richtung (zur Einkopplung in das Auge) und wird nachfolgend als Auskoppelfläche bezeichnet. Dabei bedeckt diese mikrostrukturierte optische Fläche nicht die gesamte optische Fläche des Brillenglases, sondern nur ein Gebiet um die optische Achse des Brillenglases, welche mit der optischen Achse des Auges, bei Geradsicht, in Übereinstimmung sein sollte. Weiterhin besitzt das Brillenglas an einer der Randflächen, die der Umlenkfläche nicht gegenüberliegt, eine Einkoppelfläche zur Bildeinkopplung. Der Lichtbündeleintritt erfolgt daher immer über eine der Randflächen des Brillenglases, vorzugsweise lateral, aber auch kranial oder kaudal. Die mediale Randfläche ist zwar technisch prinzipiell ebenso geeignet, jedoch praktisch nicht verfügbar, da in diesem Bereich die Nase ist.
Ein weiters Merkmal der Erfindung ist, daß auf dem Lichtweg des Bildes im Glas mindestens eine Totalreflexion an einer der optischen Flächen des Glases erfolgt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Totalreflexion im Lichtweg zwischen den beiden mikrostrukturierten optischen Flächen des Brillenglases erfolgen (eine auf der distalen Fläche oder/und eine auf der proximalen Fläche oder umgekehrt). Es ist eine Ausfϋhrungsvariante vorgesehen, bei der eine weitere (dritte) mikrostrukturierte optische Fläche lateral oder medial oder kranial oder kaudal auf der Randfläche des Brillenglases aufgebracht ist, welche jedoch nicht parallel zu der jeweils ersten mikrostrukturierten optischen Fläche ist, die als Umlenkfläche dient. Vorzugsweise erfolgen die Lichteinkopplung in das Brillenglas in die laterale Randfläche und die Lichtbündelumlenkung an einer oder an zwei der Randflächen, medial oder kranial oder kaudal. Dies hat den großen Vorteil, daß die Komponenten zur Bilderzeugung im Bereich des Brillenbügels angeordnet werden können. Der Brillenbügel dient dabei vorteilhafter Weise zur Aufnahme der elektrischen und optischen Übertragungskabel.
Es ist auch vorgesehen, daß unmittelbar nach dem Lichteintritt in das Brillenglas durch die Einkoppelfläche mindestens zwei weitere Totalreflexionen zwischen den optischen Flächen des Brillenglases, distal und proximal, erfolgen, das heißt, vor der ersten Umlenkung der Lichtbündel durch die im Lichtweg erste Umlenkfläche.
Insbesondere beim Lichtbündeleintritt in die laterale Randfläche des Brillenglases ist ein Umlenkspiegel oder ein Umlenkprisma vorgesehen, welche die Lichtbündel, die aus der Richtung des Brillenbügels ausgesendet werden in etwa um 90° auf die laterale Randfläche des Brillenglases umlenkt.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung liegt darin, daß durch die Lichtbündelumlenkung eine Drehung des Bildformates um 90° oder ein vielfaches erfolgt. Diese Bilddrehung ist im Brillenglas integriert. Das heißt, ein an dem lateralen Rand der Brilleeingekoppeltes vertikales hochformatiges Eingangsbild wird mittels der Umlenkfläche, die Kranial oder kaudal angeordnet sein kann, in ein horizontales Bild transformiert und anschließend als Querformat-Ausgangsbild in das Auge abgebildet. Damit wird zum einen die in jedem Fall notwendige NA-Anpassung an das menschliche Auge aus dem Brillenglas in einem vorgesetzten Element im Brillengestell integriert. Zum anderen liegt der Vorteil in der sehr geringen benötigten Brillenglas Dicke bei dennoch relativ großen möglichen Bildwinkeln. Damit ergeben sich für die Datenbrille ein sehr geringer Bauraum und ein geringes Gewicht. Für das Head-Mounted Display in Brillenform ist das beschriebene transmittierende Multifunktions-Brillenglas das Hauptbauelement, in dem neben der klassischen Brillenfunktion die Lichtführung eines seitlich anliegenden HMD-Bildes im Querschnitt des Brillenglases mit folgenden vier Funktionen erfolgt:
1. Lichtbündeleinkopplung in das Brillenglas in eine Einkoppelfläche
2. Lichtbündelumlenkung und Lichtbündeldrehung an einer Umlenkfläche
3. Abbildende Wirkung durch refraktive und/oder mikrostrukturierte optische Flächen
4. Lichtbündelauskopplung durch eine Auskoppelfläche
Dabei kommt der Bilddrehung innerhalb des Brillenglases eine zentrale Bedeutung zu, da diese zum einen sehr schmale Brillengläser zuläßt und zum anderen es erlaubt, die NA-Angepassung außerhalb des Brillenglases in den Brillenbügel zu verlagern, was den technologischen Aufwand bei der Herstellung des Brillenglas und die Brillenglasdicke gering hält.
Neben der einfachen Lichtbündeleinkopplung über eine plane Einkoppelfläche kann diese auch noch weitere optische Wirkungen liefern, wie eine Lichtbündelumlenkung und/oder optische Abbildung. In diesem Falle sind in die Einkoppelfläche ein diffraktives Element (HOE, DOE) oder ein refraktives Element (Fresnel) in die Eintrittsfläche integriert.
Die Lichtführung zur Umlenkfläche erfolgt über den direkten Glasweg oder über eine oder mehrer Totalreflektionen zwischen den optischen Flächen des Brillenglases. Die Bilddrehung erfolgt an jeder Umlenkfläche. Die Umlenkfläche kann ein Spiegel sein oder als diffraktives Element (HOE, DOE) oder als refraktives Element (Fresnel) ausgebildet sein. Die Auskoppelfläche ist in jedem Fall ein diffraktives Element (HOE1 DOE) oder ein refraktives Element (Fresnel).
Die Umlenkfläche dient auch zur Einleitung der mindestens einen Totalreflektion im Glas, die notwendig ist, um das Licht mittels der Auskoppelfläche, die als diffraktives Element (HOE, DOE) oder als refraktives Element (Fresnel) ausgebildet ist, wieder aus dem Brillenglas in Richtung Augenpupille auszukoppeln. Um eine zusätzliche optische Wirkung in die Lichtführung einzubringen, kann ein weiteres Mikrostrukturiertes optisches Element, welches insbesondere als DOE ausgebildet ist, im Strahlengang der Totalreflexion auf die Front oder Rückfläche des Brillenglases aufgebracht werden. Dadurch erhält man einen weiteren Freiheitsgrad bei der Dimensionierung der Abbildung, was zu einer besseren Realisierung einer gewünschten großen Bildgröße führt.
Vorraussetzung für die Wirkung jeder Ausführungsform des Multifunktions- Brillenglases ist ein Zwischenbild, welches nahe dem Randbereich des Brillenglases erzeugt wird. Dies kann zum einen durch monochromatisch hinterleuchtete 2-D- Bildgeber oder zum anderen mittels Microscanner, in Kombination mit kollimierter Beleuchtung auf einer Mattscheibe realisiert sein.
Wichtig ist in beiden Fällen die an das Multifunktions-Brillenglas angepaßte NA und die Winkelverteilung der Abstrahlung, welche beispielsweise durch ein ortsabhängiges, strukturiertes reflektierendes Noppenarray realisiert wird. Die beschriebenen Multifunktions-Brillengläser werden insbesondere für monokolare oder biokulare Dateneinspiegelung in einer Anordnung eingesetzt, welche als Datenbrille oder als HMD bekannt ist. Der Einsatz dieser speziellen Gläser ist jedoch auch in anderen optischen Geräten zur Bilddarstellung, wie Fotoapparaten, Fernrohren oder Mikroskopen, vorgesehen.
Die Bezeichnung „Brillenglas" beinhaltet, daß das „Brillenglas" aus dem Werkstoff Glas oder einem anderen transparenten Stoff, insbesondere einem transparenten Kunststoff, gefertigt sein kann, wobei das „Brillenglas" eine oder keine das menschliche Auge korrigierende optische Wirkung hat.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 : Datenbrille mit Bildgeber zur Dateneinspiegelung und mit einem
Brillenglas, welches als Multifunktions-Glas ausgebildet ist Figur 2: Schema zur Bestimmung der seitlichen Flächen eines
Brillenglases in Bezug zum Beobachter Figur 3: Schema zur Bestimmung der horizontalen Fläche eines
Brillenglases in Bezug zum Beobachter Figur 4: Schema zur Bestimmung der optischen Flächen eines
Brillenglases in Bezug zum Beobachter Figur 5: Schema zur Bestimmung der Randflächen eines Brillenglases in
Bezug zum Beobachter Figur 6: Kopplung des Multifunktions-Brillenglases mit einem
Bilderzeuger, der eine Laserlichtquelle und einen gescannten
Laserstrahl verwendet Figur 7: Kopplung des Multifunktions-Brillenglases mit einem
Bilderzeuger, der eine selbstleuchtende Matrix (OLED) verwendet Figur 8: Kopplung des Multifunktions-Brillenglases mit einem
Bilderzeuger, der eine Lichtquelle und eine LCD-Matrix als
Bildgeber verwendet
Figur 9: Komponenten eines Bilderzeugers mit Lichtquelle und LCD- Matrix Figur 10: Komponenten eines Bilderzeugers mit Laserlichtquelle,
Scannerspiegel und Streuscheibe Figur 11 : Komponenten eines Bilderzeugers mit Lichtleitfaser,
Scannerspiegel und Streuscheibe Figur 12: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche und proximaler Bildauskopplung Figur 13: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche und distaler Bildauskopplung Figur 14: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, laterale Bildumlenkung und proximaler
Bildauskopplung Figur 15: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, laterale Bildumlenkung und distaler Bildauskopplung Figur 16: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, mediale Bildumlenkung und proximaler
Bildauskopplung Figur 17: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, mediale Bildumlenkung und distaler
Bildauskopplung Figur 18: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, laterale und kaudale Bildumlenkung und proximaler
Bildauskopplung Figur 19: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, laterale und kaudale Bildumlenkung und distaler
Bildauskopplung Figur 20: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine laterale
Randfläche, kraniale Bildumlenkung sowie proximaler
Bildauskopplung Figur 21 : Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine laterale
Randfläche, kraniale Bildumlenkung sowie distaler
Bildauskopplung Figur 22: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine laterale
Randfläche, mediale und kraniale Bildumlenkungen sowie proximaler Bildauskopplung Figur 23: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine laterale
Randfläche, mediale und kraniale Bildumlenkungen sowie distaler Bildauskopplung Figur 24: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine laterale
Randfläche, kaudale Bildumlenkung sowie proximaler
Bildauskopplung Figur 25: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine laterale
Randfläche, kaudale Bildumlenkung sowie distaler
Bildauskopplung Figur 26: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine laterale
Randfläche, mediale und kaudale Bildumlenkungen sowie proximaler Bildauskopplung Figur 27: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine laterale
Randfläche, mediale und kaudale Bildumlenkungen sowie distaler Bildauskopplung Figur 28: Entspricht Figur 20, jedoch mit Totalreflexionen vor der
Bildumlenkung Figur 29: Entspricht Figur 21 , jedoch mit Totalreflexionen vor der
Bildumlenkung Figur 30: Entspricht Figur 24, jedoch mit Totalreflexionen vor der
Bildumlenkung Figur 31 : Entspricht Figur 25, jedoch mit Totalreflexionen vor der
Bildumlenkung Figur 32: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, laterale Bildumlenkung sowie proximaler
Bildauskopplung Figur 33: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, laterale Bildumlenkung sowie distaler
Bildauskopplung Figur 34: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, kaudale Bildumlenkung sowie proximaler
Bildauskopplung Figur 35: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, kaudale Bildumlenkung sowie distaler
Bildauskopplung Figur 36: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, laterale und kaudale Bildumlenkungen sowie proximaler Bildauskopplung Figur 37: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, laterale und kaudale Bildumlenkungen sowie distaler
Bildauskopplung Figur 38: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, mediale und kaudale Bildumlenkungen sowie proximaler Bildauskopplung Figur 39: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche, mediale und kaudale Bildumlenkungen sowie distaler Bildauskopplung Figur 40: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine laterale
Randfläche, kraniale Bildumlenkung sowie proximaler
Formungsfläche und distaler Auskoppelfläche Figur 41 : Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine kraniale
Randfläche sowie mit angekoppelten Bildgeber und Lichtquelle Figur 42: Multifunktions-Brillenglas mit Bildeinkopplung über eine am lateralen Rand proximal liegende Einkoppelfläche, am lateralem
Rand liegende Umlenkfläche, kranial liegender Umlenkfläche Figur 43: Draufsicht auf das Multifunktions-Brillenglas gemäß Figur 42 Figur 44: Schematische Darstellung des Einsatzes eines Multifunktions-
Glases in einem Feldstecher Figur 45: Multifunktions-Brillenglas mit zwei Umlenkflächen und
Totalreflexionen vor der ersten Umlenkfläche sowie proximaler
Bildauskopplung Figur 46: Multifunktions-Brillenglas mit zwei Umlenkflächen und
Totalreflexionen vor der ersten Umlenkfläche sowie distaler
Bildauskopplung Figur 47: Multifunktions-Brillenglas mit zwei Umlenkflächen und sowie proximaler Bildauskopplung Figur 48: Multifunktions-Brillenglas mit zwei Umlenkflächen und sowie distaler Bildauskopplung
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer Datenbrille, die über einen Bildgeber 3 verfügt, der an einem Brillenbügel 2 befestigt ist. Der Bildgeber 3 koppelt ein Bild in eine Fläche am Rand eines Brillenglases 1 ein. Mit Hilfe einer Mikrostrukturierten optischen Fläche, die sich auf einer der optischen Flächen des Brillenglases 1 (innen oder außen) befindet, wird das Bild in das Auge 10 eines Betrachters gelenkt.
Hier ist in der Figur 1 eine Bilddarstellung für das linke Auge 10 gezeigt. Ein weiterer
Bildgeber 3 kann auch an dem Brillenglas 1 für das rechte Auge 10 angebracht sein, so daß eine binokulare Sicht realisierbar ist.
Die Figuren 2 bis 5 veranschaulichen die Definition der Richtungen, welche die
Flächen des Brillenglases 1 in Bezug zum Körper des Beobachters festlegen.
Figur 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Multifunktions-Brillenglases 1 , welches in einer Variante die prinzipiellen Merkmale der Erfindung darstellt. Solche Multifunktions-Brillengläser werden in Datenbrillen, welche auch als Head- Mounted Display bezeichnet werden, eingesetzt. Der Bildgeber 3 ist in diesem Beispiel eine Kombination aus einer intensitätsmodulierbaren Halbleiterlichtquelle, die einen monochromatischen Laserstrahl liefert, einer strahlformenden abbildenden Optik 5, einem Scannspiegel, der mit dem Laserstrahl ein Bild schreibt, welches über einen Umlenkspiegel 6 auf einer Streuscheibe 8 als Zwischenbild darstellbar ist.
Das Zwischenbild wird mittels eines prismenartigen Umlenkelements 9 in eine laterale Einkoppelfläche 20 eines Brillenglases 1 eingekoppelt. Das Umlenkelement 9 hat vornehmlich die Funktion der Umlenkung des Zwischenbildes, wobei eine zusätzliche refraktive oder diffraktive Wirkung auf einer der optischen Flächen des Umlenkelements 9 vorgesehen ist, welche eine Anpassung des Strahlenganges an die geometrischen Verhältnisse bei der Übertragung im Brillenglas 1 ermöglicht. Die laterale Einkoppelfläche 20 ist hier mikrostrukturiert, so daß eine Ablenkung der Lichtbündel des Bildes in Richtung auf eine kraniale Randfläche erfolgt. Das Bild wird geradlinig durch das Brillenglas 1 geführt und trifft auf die kraniale Randfläche. Die kraniale Randfläche ist mikrostrukturiert, so daß eine Lichtbündelumlenkung zu der nachfolgenden Totalreflexion 23 und eine Bilddrehung vorgenommen werden.
Im Strahlenverlauf erfolgt die eine Totalreflexion 23 auf einer distalen Fläche des Brillenglases 1. Auf der proximalen Fläche des Brillenglases 1 ist weiterhin im Bereich der projizierten Augenmitte eine Mikrostrukturierte optische Fläche (Transmissionshologramm) vorhanden, welche eine Auskopplung des Bildes aus dem Brillenglas 1 vornimmt, wobei das Bild im quergestellten Rechteckformat vom
Auge 10 des Beobachters virtuell wahrnehmbar ist.
Die Mikrostrukturierungen der Flächen können als DOE-, HOE- und/oder Fresnel-
Struktur ausgeführt sein, wobei neben der Bildumlenkung zusätzlich auch eine refraktive oder diffraktive strahlformende optische Wirkung realisierbar sind.
Die Herstellung derartiger Strukturen ist in der Fachliteratur umfassend beschrieben.
Figur 7 entspricht im Wesentlichen der Darstellung in Figur 6, wobei hier als Bildgeber 3 eine selbstleuchtende Matrix (OLED) verwendet wird und als Umlenkelement 9 ein Spiegel verwendet wird.
In Figur 8 erfolgt die Bilderzeugung mittels einer mit einer Lichtquelle 11 beleuchteten LCD-Matrix 13 als Bildgeber 3. Das Umlenkelement 9 ist hier ein Spiegel, der das Bild auf die Umlenkfläche 21 lenkt. Das Multifunktions-Brillenglas 1 entspricht dem in Figur 6 und Figur 7 gezeigten, mit dem Unterschied, daß hier die Einkoppelfläche 20 nicht strukturiert ist.
Figur 9 zeigt einen Teil einer Datenbrille, bei der die Energieversorgung, die Steuerung und die Datenverarbeitung von der Brille mit Dateneinspiegelung räumlich getrennt in einer Einheit 14 angeordnet sind. Die Verbindung erfolgt durch Kabel 15, welche über den Brillenbügel 2 zur Lichtquelle 11 und zum Bildgeber 3 geführt sind. Die Lichtquelle 11 beleuchtet den Bildgeber 3 über ein Aufweitungssystem 12 (die Anordnung entspricht der in Figur 8 gezeigten). Das vom Bildgeber 3 erzeugte Bild wird über ein Umlenkelement 9, im Beispiel ein prismenartiges Teil, in die Randfläche des Brillenglases 1 (nicht dargestellt) eingekoppelt. Die in der Figur gezeigten Teile Lichtquelle 11 , Aufweitungssystem 12, Bildgeber 3 und Umlenkelement 9 sind in dem Brillenbügel 2 integriert. Eine Lichtaustrittsfläche des Umlenkelements 9 steht im aufgeklappten Zustand des Brillenbügels 2 der Einkoppelfläche 20 am Rand des Brillenglases 1 gegenüber.
Figur 10 zeigt eine modifizierte Ausführung von Figur 9, wobei hier die Bildgebung durch einen modulierten Laserstrahl erfolgt, der mit einem Scannerspiegel 7 auf eine Streuscheibe 8 gescannt wird (wie dieses in Figur 6 gezeigt ist).
Figur 11 zeigt eine modifizierte Ausführung von Figur 10, wobei hier die Laserlichtquelle 4 mit in der Einheit zur Energieversorgung, Steuerung und Datenverarbeitung 14 enthalten ist. Hier ist parallel zu den Verbindungskabeln 15 eine Lichtleitfaser 16 gelegt, welche das Laserlicht zum Scannerspiegel 7 transportiert.
Figur 12 zeigt ein Multifunktions-Brillenglas 1 , bei dem das Bild über eine kraniale Randfläche am Brillenglas 1 eingekoppelt wird. Es erfolgt zunächst eine erste Totalreflexion 23 an der distalen optischen Fläche, eine zweite an der proximalen optischen Fläche und dann eine dritte Totalreflexion an der distalen optischen Fläche. Das Bild wird dann aus der proximalen optischen Fläche mittels einer darauf aufgebrachten Mikrostruktur ausgekoppelt, um als virtuelles Bild 17 vom Auge 10 des Betrachters wahrgenommen zu werden.
In Figur 13 entspricht die Bildeinkopplung der in Figur 12 gezeigten. Hier erfolgt eine dritte Totalreflexion 23 auf der distalen optischen Fläche und die Auskopplung des Bildes erfolgt durch eine Mikrostrukturierung auf der distalen optischen Fläche.
Die in Figur 12 und in Figur 13 beschriebenen Varianten funktionieren entsprechend, wenn der Bildgeber 3 das Bild über eine kaudal oder lateral liegende Randfläche in das Brillenglas 1 einkoppelt.
Die Figuren 14 bis 42 zeigen verschiedene Varianten der Dateneinspiegelung in ein Brillenglas 1 , die sämtlich von der Idee der Erfindung Gebrauch machen durch eine Umlenkung am Rand des Brillenglases 1 , dem Beobachter ein NA-angepaßtes Querformatbild über ein Brillenglas 1 einzuspiegeln.
Die Figuren 14 bis 19 zeigen zunächst eine Einkopplung des Bildes über die kraniale Randfläche als Einkoppelfläche 20. Die Einkoppelfläche 20 ist hier eine mikrostrukturierte optische Fläche, welche die Lichtbündel nach ihrem Eintritt ablenkt.
Figur 14 und Figur 15 zeigen ein Multifunktions-Brillenglas 1 , bei dem nach der Einkopplung Totalreflexionen 23 zwischen der distalen optischen Fläche und der proximalen optischen Fläche erfolgen. Dann erfolgt eine Umlenkung der Lichtbündel durch die laterale Fläche, welche eine mikrostrukturierte optische Fläche ist. Auf dem Weg im Glas zur Auskoppelfläche 22 werden die Lichtbündel nochmals mehrfach zwischen der distalen optischen Fläche und der proximalen optischen Fläche totalreflektiert. In Figur 14 ist die Auskoppelfläche 22 distal, in Figur 15 proximal aufgebracht.
Figur 16 und Figur 17 entsprechen den Figuren 14 und 15 mit dem Unterschied, daß die Umlenkfläche 21 medial auf der Randfläche liegt.
Figur 18 und Figur 19 zeigen jeweils eine zweifache Umlenkung der Lichtbündel. Die in Lichtausbreitungsrichtung erste Umlenkfläche 21 liegt lateral auf dem Brillenrand und die in Lichtausbreitungsrichtung zweite Umlenkfläche 24 liegt kaudal auf dem Brillenrand. Hier ist jeweils ein Rechteckbild im Querformat darstellbar.
Die Figuren 20 bis 31 zeigen jeweils ein Multifunktions-Brillenglas 1 , bei dem das Bild über eine laterale Randfläche des Brillenglases 1 eingekoppelt wird.
In Figur 20 erfolgt nach der lateralen Einkopplung des Bildes zunächst eine Umlenkung an der kranialen Randfläche. Dann erfolgen eine erste Totalreflexion 23 an der proximalen optischen Fläche und dann eine zweite Totalreflexion 23 an der distalen optischen Fläche. Das Bild wird dann aus der proximalen optischen Fläche mittels der darauf aufgebrachten Mikrostruktur ausgekoppelt. Die Mikrostruktur ist jedoch nur auf einer Teilfläche der optischen Fläche des Brillenglases 1 aufgebracht, welche auf ein Gebiet um die Verlängerung des Augenmittelpunktes des Beobachters herum beschränkt ist. In den Bereichen der optischen Fläche, auf denen eine Totalreflexion 23 erfolgt, ist die optische Fläche nicht strukturiert.
In Figur 21 entspricht die Bildeinkopplung der in Figur 20 gezeigten. Hier erfolgt eine dritte Totalreflexion 23 auf der proximalen optischen Fläche und die Auskopplung des Bildes erfolgt durch eine Mikrostrukturierung auf einem Teil der distalen optischen Fläche.
In Figur 22 erfolgen nach der lateralen Einkopplung des Bildes zunächst eine erste Umlenkung des Bildes an einer medialen Randfläche des Brillenglases 1 und dann eine zweite Umlenkung an der kranialen Randfläche. Weiter erfolgen eine erste Totalreflexion 23 an der proximalen optischen Fläche, dann eine zweite Totalreflexion 23 an der distalen optischen Fläche. Das Bild wird dann aus der proximalen optischen Fläche mittels der darauf aufgebrachten Mikrostruktur ausgekoppelt. In Figur 23 entspricht die Bildeinkopplung der in Figur 22 gezeigten. Hier erfolgt eine dritte Totalreflexion 23 auf der proximalen optischen Fläche und die Auskopplung des Bildes erfolgt dann durch eine Mikrostrukturierung auf der distalen optischen Fläche.
In Figur 24 erfolgt nach der lateralen Einkopplung des Bildes zunächst eine Umlenkung an der kaudalen Randfläche am Glasrand. Dann erfolgen eine erste Totalreflexion 23 an der distalen optischen Fläche, dann eine zweite Totalreflexion 23 an der proximalen optischen Fläche und dann eine dritte Totalreflexion 23 an der distalen optischen Fläche. Das Bild wird dann aus der proximalen optischen Fläche mittels der darauf aufgebrachten Mikrostruktur ausgekoppelt.
In Figur 25 entspricht die Bildeinkopplung der in Figur 24 gezeigten. Hier erfolgen drei Totalreflexionen 23, wobei die erste Totalreflexion 23 auf der proximalen optischen Fläche erfolgt und die Auskopplung des Bildes durch eine Mikrostrukturierung auf der distalen optischen Fläche erfolgt.
Die Figur 26 und die Figur 27 entsprechen den Figuren 22 und 23, mit dem Unterschied, daß eine Bildumlenkung nicht durch die kraniale sondern durch die kaudale Randfläche des Brillenglases 1 erfolgt.
Die Figur 28 und die Figur 29 entsprechen den Figuren 20 und 21 , mit dem Unterschied, daß vor der Umlenkung durch die kraniale Randfläche Totalreflexionen 23 auf der distalen optischen Fläche und der proximalen optischen Fläche erfolgen.
Die Figur 30 und die Figur 31 entsprechen den Figuren 22 und 23, mit dem Unterschied, daß vor der Umlenkung durch die kaudale Randfläche Totalreflexionen 23 auf der distalen optischen Fläche und der proximalen optischen Fläche erfolgen.
Die Figur 32 entspricht der Figur 12, die Figur 33 entspricht der Figur 13, die Figur 34 entspricht der Figur 16 und die Figur 35 entspricht der Figur 17, mit dem Unterschied, daß zwischen der Einkoppelfläche 20 und der Umlenkfläche 21 keine Totalreflexion 23 erfolgt.
Die Figur 36 und die Figur 37 zeigen jeweils eine zweifache Umlenkung der Lichtbündel. Die in Lichtausbreitungsrichtung erste Umlenkfläche 21 liegt kaudal auf dem Brillenrand und die in Lichtausbreitungsrichtung zweite Umlenkfläche 24 liegt lateral auf dem Brillenrand. Hier ist jeweils ein Rechteckbild im Hochformat darstellbar (im Unterschied zu den Figuren 18 und 19, die vorteilhaft ein Querformat darstellen können).
Die Figur 38 und die Figur 39 zeigen jeweils eine zweifache Umlenkung der Lichtbündel. Die in Lichtausbreitungsrichtung erste Umlenkfläche 21 liegt kaudal auf dem Brillenrand und die in Lichtausbreitungsrichtung zweite Umlenkfläche 24 liegt medial auf dem Brillenrand. Die Figuren unterscheiden sich durch die Anzahl der Totalreflexionen 23 und die Lage der Auskoppelfläche 22.
Die Figur 40 zeigt ein Brillenglas 1 , bei dem der Lichtweg im Glas folgendermaßen beschrieben ist: die Einkoppelfläche 20 ist eine Mikrostrukturierte optische Fläche, diese lenkt das Lichtbündel zur Umlenkfläche 21 , die ebenfalls eine Mikrostrukturierte optische Fläche ist, es folgt eine erste Totalreflexion 23 an der distalen optischen Fläche, dann erfolgt eine Reflexion und Strahlformung an einer proximalen Formungsfläche 25, die eine Mikrostrukturierte optische Fläche ist (insbesondere ein DOE; ohne Formungsfläche 25 würde an dieser Stelle eine Totalreflexion erfolgen). Danach erfolgen eine Totalreflexion 23 an der distalen optischen Fläche und eine Auskopplung der Lichtbündel durch die proximale Auskoppelfläche 22. Die zusätzliche Formungsfläche 25 liefert eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Bildgeometrie.
Die Figur 41 zeigt ein Multifunktions-Brillenglas 1 , bei dem der Bildgeber 3 unmittelbar über der kranialen Randfläche als Einkoppelfläche 20 angeordnet ist. Die ebenfalls kranial liegende Einkoppelfläche 20 ist eine Mikrostrukturierte optische Fläche, die die Lichtbündel auf die laterale Umlenkfläche 21 lenkt, die ebenfalls eine Mikrostrukturierte optische Fläche ist. Nach mehreren Totalreflexionen 23 wird das Lichtbündel ausgekoppelt. Die Auskoppelfläche 22 liegt proximal.
Die Figur 42 zeigt ein Multifunktions-Brillenglas 1 , bei dem das Umlenkelement 9 in den Rand des Brillenglases 1 integriert wurde. Die Bildeinkopplung über eine am lateralen Rand, auf der proximal liegenden optischen Fläche, welche im Randbereich die Einkoppelfläche 20 aufweist. Am abgeschrägten lateralen Rand des Glases liegt eine Fläche, die der Strahlumlenkung dient. Die proximal liegende Einkoppelfläche 20 und die erste Umlenkfläche 21 entsprechen dem Umlenkelement 9, wie dieses beispielsweise in Figur 6 gezeigt ist. Auf der kranialen Randfläche liegt die zweite Umlenkfläche 24 und nach einer Totalreflexion 23 durch die distal liegende optische Fläche erfolgt die Auskopplung der Lichtbündel durch die auf der proximalen optischen Fläche aufgebrachte Auskoppelfläche 22.
Die Figur 43 zeigt zur besseren Verdeutlichung des Strahlenganges eine Draufsicht auf das Multifunktions-Brillenglas 1 gemäß Figur 42. Die weiteren gezeigten Baugruppen entsprechen denen, die bereits zu Figur 6 beschrieben wurden.
Die Figur 44 zeigt eine schematische Darstellung des Einsatzes eines Multifunktions-Glases 1 in einem Feldstecher. Das Multifunktions-Glas 1 mit dem Bildgeber 3 ist im Beispiel im Lichtweg zwischen dem Objektiv 18 und dem Prismensatz 19 angeordnet.
Die Figuren 45 bis 48 zeigen weitere Varianten der Strahlführung im Brillenglas. Das Bild gelangt über die Einkoppelfläche 20 am Rand des Brillenglases auf die erste Umlenkfläche 21. In den Figuren 45 und 46 erfolgt die Bildführung von der Einkoppelfläche 20 bis zur ersten Umlenkfläche 21 über Totalreflexionen 23 an den optischen Flächen des Glases 1 ; in den Figuren 47 und 48 auf direktem Weg durch das Glas 1. Von der ersten Umlenkfläche 21 gelangt das Bild bei den gezeigten Varianten über eine oder mehrere Totalreflexionen 23 an den optischen Flächen des Glases 1 auf die zweite Umlenkfläche 24 und von dieser über weitere Totalreflexionen an den optischen Flächen des Glases 1 zur Auskoppelfläche 22, welche auf der distal oder proximal liegenden optischen Fläche des Glases eingebracht ist.
Bezuqszeichenliste
Multifunktions- (Brillen-) Glas
Brillenbügel
Bildgeber
Laserlichtquelle abbildende Optik
Umlenkspiegel
Scannerspiegel
Streuscheibe
Umlenkelement
Auge
Lichtquelle
Aufweitungssystem
LCD-Matrix
Einheit zur Energieversorgung, Steuerung und Datenverarbeitung
Kabel zur Energie- und Datenleitung
Lichtleitfaser virtuelles Bild
Objektiv
Prismensatz
Einkoppelfläche
(erste) Umlenkfläche
Auskoppelfläche
Totalreflexion(en) zweite Umlenkfläche
Formungsfläche

Claims

Patentansprüche
1. Multifunktions-Glas (1 ), bei dem ein außerhalb dieses Glases (1 ) mit einem Bildgeber (3) erzeugtes Bild über eine Fläche (20) des Glases (1 ) optisch einkoppelbar, innerhalb dieses Glases (1 ) optisch übertragbar und über eine der vor einem Auge eines Beobachters liegenden optischen Flächen (22) in das Auge (10) auskoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das reelle Bild in eine Einkoppelfläche (20), die in einem Randbereich des Glases (1 ) liegt, einkoppelbar ist, das eingekoppelte Bild an einer der optischen Flächen des Glases (1 ) eine Totalreflexion erhält und dann eine Auskopplung eines virtuellen Bildes aus der optischen Flächen des Glases in Richtung Auge (10) durch eine Mikrostrukturierte optische Fläche, welche eine Auskoppelfläche (22) ist, erfolgt, die auf einer der optischen Flächen das Glases aufgebracht ist.
2. Multifunktions-Glas, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Bildeinkopplung in das Glas (1 ) über eine der frei zugänglichen Randflächen, welche eine lateral oder eine kranial oder eine kaudal liegende Einkoppelfläche (20) ist, erfolgt.
3. Multifunktions-Glas, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Bildeinkopplung in das Glas (1 ) über eine am lateralen Rand liegenden Einkoppelfläche (20) erfolgt, die auf einer proximal liegenden optischen Fläche angeordnet ist.
4. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das in das Glas (1 ) eingekoppelte Bild an einer proximalen optischen Fläche total reflektiert wird und dann eine Auskopplung eines virtuellen Bildes aus der proximalen optischen Fläche des Glases (1 ) in Richtung Auge (10) durch die Mikrostrukturierte optische Fläche, welche die Auskoppelfläche (22) ist, erfolgt, welche auf der distalen optischen Fläche des Glases (1) aufgebracht ist, wobei die Mikrostrukturierte optische Fläche für den Strahlengang des Bildes in Reflexion wirkt und in Blickrichtung transmittierend ist.
5. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das in das Glas (1 ) eingekoppelte Bild an einer distalen optischen Fläche des Glases total reflektiert wird und dann eine Auskopplung eines virtuellen Bildes aus der proximalen optischen Fläche des Glases in Richtung Auge (10) durch die Mikrostrukturierte optische Fläche, welche die Auskoppelfläche (22) ist, erfolgt, welche auf der proximalen optischen Fläche des Glases (1 ) aufgebracht ist, wobei die Mikrostrukturierte optische Fläche für den Strahlengang des Bildes in Transmission wirkt und in Blickrichtung transmittierend ist.
6. Multifunktions-Glas nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede weitere Totalreflexion, welche an einer jeweils gegenüberliegenden optischen Fläche des Glases stattfindet, zu einem Wechsel der optischen Fläche, welche die Auskoppelfläche (22) trägt, von distal zu proximal oder von proximal zu distal, führt.
7. Multifunktions-Glas nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang im Glas (1 ) zwischen der Randfläche an der die Bildeinkopplung erfolgt (Einkoppelfläche 20) und der proximalen oder distalen optischen Fläche, welche die Mikrostrukturierte optische Fläche zur Auskopplung des Bildes (Auskoppelfläche 22) trägt, eine Randfläche mit einer optisch umlenkenden und abbildenden Wirkung als Umlenkfläche (21 ) angeordnet ist, welche auf einer jeweils anderen Randfläche, als der Randfläche, die für die Bildeinkopplung als Einkoppelfläche (20) vorbestimmt ist, angeordnet ist.
8. Multifunktions-Glas nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang im Glas (1 ) zwischen der Randfläche mit der optisch umlenkenden Wirkung (Umlenkfläche 21 ) und der Auskoppelfläche (22) eine Totalreflexion (23) an der proximalen optischen Fläche und/oder an der distalen optischen Fläche erfolgt oder erfolgen.
9. Multifunktions-Glas nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang im Glas (1 ) zwischen der frei zugänglichen Randfläche zur Bildeinkopplung (Einkoppelfläche 20), welche die laterale oder die kraniale oder die kaudale Randfläche des Glases ist, und der Randfläche mit der optisch umlenkenden Wirkung (Umlenkfläche 21 ) eine weitere Totalreflexion (23) an der distalen optischen Fläche und/oder der proximalen optischen Fläche erfolgt oder erfolgen.
10. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einkoppelfläche (20) eine optische Glasfläche oder eine Mikrostrukturierte optische Fläche ist.
11. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Bildgeber (3) eine aktiv leuchtende Matrix oder eine mit einer Lichtquelle (11 ) beleuchtete Matrix oder eine Streuscheibe (8) ist, auf weiche mit einem gescannten, modulierten Laserlichtbündel ein Zwischenbild schreibbar ist, wobei das jeweils erzeugte reelle Bild in eine rechteckförmige optische Fläche im Bereich des Randes des Glases oder in den Rand des Glases, welche die Einkoppelfläche (20) ist, einkoppelbar ist.
12. Multifunktions-Glas nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Lichtquelle (11 ) monochromatisches Licht erzeugbar ist oder die Lichtquelle monochromatisch ist.
13. Multifunktions-Glas nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildumlenkung an der Randfläche welche die Umlenkfläche (21 ) ist, durch ein Mikrostrukturiertes optisches Element (diffraktiv, holographisch oder Fresnel) oder in Reflexion erfolgt.
14. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrukturierte optische Fläche (Auskoppelfläche 22) ein diffraktives Element oder ein holographisches Element oder ein Fresnel-Element ist.
15. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen dem Bildgeber (3) und der Totalreflexion (23) auf einer der optischen Flächen des Glases (1 ) ein Umlenkelement (9) angeordnet ist.
16. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (9) ein Prisma oder ein Spiegel ist oder ein auf einem Träger aufgebrachtes Mikrostrukturiertes optisches Element ist.
17. Multifunktions-Glas nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (9) in einem Luftabstand zum Glas (1 ), vor der lateralen Randfläche des Glases (1 ) angeordnet ist.
18. Multifunktions-Glas nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (9) in einem Kittabstand an der lateralen Randfläche des Glases (1 ) angeordnet ist.
19. Multifunktions-Glas nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (9) in die laterale Randfläche des Glases (1 ) integriert ist.
20. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die distale und/oder proximale optische Fläche des Glases (1 ) in dem Teilgebiet, in dem eine Totalreflexion des Bildes erfolgen kann, mit einer Mikrostrukturierten optischen Fläche beschichtet ist, welche die Lichtbündel des Bildes formt und umlenkt (Formungsfläche 25).
21. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Glas (1 ) als Augenschutzglas ausgebildet ist, wobei dieses aus einem Glaswerkstoff und/oder aus einem anderen transparentem Stoff gefertigt ist.
22. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Glas (1 ) als Brillenglas ausgebildet ist, wobei dieses aus einem Glaswerkstoff und/oder aus einem anderen transparenten Stoff gefertigt ist
23. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Glas (1 ) als Bauteil in einem optischen Gerät zur Bilddarstellung eingesetzt ist.
24. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß dieses in einer Datenbrille einsetzbar ist, die ein Gestell hat, welches ein Brillenglas für ein rechtes Auge (10) und ein Brillenglas für ein linkes Auge (10) haltert, wobei eines oder beide dieser Brillengläser ein Multifunktions-Glas (1 ) ist und der Bildgeber (3) in Bezug zu einer lateralen oder einer kranialen oder einer kaudalen Randfläche des Glases (1 ) angeordnet ist.
25. Multifunktions-Glas nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Brillengestell lateral Brillenbügel (2) aufweist, wobei der Bildgeber (3) an dem Brillenbügel (2) befestigt ist.
26. Multifunktions-Glas nach Anspruch 24 und Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement (9) an dem Brillenbügel (9) befestigt ist.
27. Multifunktions-Glas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine in Lichtausbreitungsrichtung zweite Umlenkfläche (24) auf dem Brillenrand liegt, wobei diese Randfläche eine andere Randfläche ist als die, welche die erste Umlenkfläche (21 ) trägt und bei welcher die Einkoppelfläche (20) liegt.
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