WO2015158829A1 - Brillenglas für eine auf den kopf eines benutzers aufsetzbare und ein bild erzeugende anzeigevorrichtung und anzeigevorrichtung mit einem solchen brillenglas - Google Patents

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WO2015158829A1
WO2015158829A1 PCT/EP2015/058274 EP2015058274W WO2015158829A1 WO 2015158829 A1 WO2015158829 A1 WO 2015158829A1 EP 2015058274 W EP2015058274 W EP 2015058274W WO 2015158829 A1 WO2015158829 A1 WO 2015158829A1
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switchable
spectacle lens
layer
state
lens according
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Hans-Jürgen DOBSCHAL
Karsten Lindig
Günter Rudolph
Ersun Kartal
Lisa RIEDEL
Frank Widulle
Michael Patra
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Carl Zeiss Smart Optics Gmbh
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Publication date
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    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3522—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element enabling or impairing total internal reflection

Definitions

  • the present invention relates to a spectacle lens for a display device which can be placed on the head of a user and forms an image, and to a display device with such a spectacle lens.
  • Such spectacle lenses frequently have, as seen in plan view of the spectacle lens, a coupling-in section (for example in an edge region of the spectacle lens) and a decoupling section (for example in a central region of the spectacle lens), the spectacle lens being suitable for bundling light bundles of pixels of the generated image are coupled into the spectacle lens via the coupling-in section of the spectacle lens, to be guided in a light-guiding channel as far as the decoupling section in order to decouple them from the spectacle lens via the decoupling section.
  • the light guide channel has a first reflection surface and a second reflection surface spaced from the first reflection surface, which each extend in a direction from the coupling-in section to the coupling-out section.
  • These reflection surfaces can be generated, for example, by a partially reflective or reflective coating of the front and rear of the spectacle lens in the region of the light guide channel.
  • the reflection surfaces can be realized by generating and utilizing total internal reflection at the front and back of the spectacle lens.
  • errors such as astigmatism and coma occur due to the totally reflective oblique incidence on the curved surface.
  • a spectacle lens of the type mentioned in which at least one of the two reflection layers is formed as a switchable layer, which is switchable into a first and a second state, wherein the reflectivity of the switchable layer is higher in the first state than in the second Status.
  • the transmissivity in the second state is higher than in the first state. Due to the switchable layer, which can also be referred to as a switchable mirror layer, it is advantageously possible to switch the corresponding reflection surface only in the times as reflection surface, in which it is also needed. If e.g. No image display is desired, the switchable layer can be switched to the second state and thus in transmission. In the image display, the switchable layer may be e.g. only temporarily switched to the first state, so that the reduced transmission is not disturbing for the user.
  • At least one of the two reflection surfaces can be formed as a planar surface or as a section-wise planar surface (for example step-like). This avoids the errors that would occur if the reflection in the light guide channel took place on a curved surface.
  • At least one of the two reflection surfaces can be formed in the spectacle lens and thus be spaced apart both from the front side and from the rear side.
  • this reflection surface can basically be arranged and designed completely independently of the curvature of the front and / or rear side of the spectacle lens.
  • the function of the spectacle lens and the function of the reflection surface for the light guide channel are optically decoupled from each other.
  • the coupling-in section can be formed in an edge region of the spectacle lens and the decoupling section can be formed in a central region of the spectacle lens.
  • the switchable layer of the at least one reflection surface may comprise a liquid crystal layer or an electrochromic layer.
  • the switchable layer may be formed as an electrically switchable layer.
  • the switchable layer may comprise at least two (or more) sections, which are independently switchable in the first and in the second state. This is advantageous in order to realize higher switching speeds.
  • the switchable layer may be formed as an optically switchable layer. It may be formed as a passively switchable layer or as an actively switchable layer.
  • a passively switchable layer is understood in particular as meaning a layer which is switched to the first state by the light bundles of the pixels of the generated image itself.
  • An actively switchable layer is understood in particular to mean such a layer which is switched to the first or second state by means of additional radiation.
  • the decoupling section may have at least two deflection surfaces or facets arranged side by side, which reflect the light bundles for decoupling in the direction of the rear side, wherein the deflection surfaces are each formed as a switchable second layer which is in a first state and in a second state State is switchable, wherein the reflectivity of the switchable second layers is higher in the first state than in the second state and the transmissivity in the second state is higher than in the first state.
  • the switchable deflection surfaces can also be referred to as switchable mirror surfaces or layer.
  • the decoupling section can always be switched into reflection only when it is needed. If this is not necessary, then it is switched in transmission. This leads to the same advantages as in the switchable layer for the light guide channel.
  • the at least two juxtaposed deflection surfaces can be switched independently of each other in the first and second state.
  • the switchable second layer may be formed in the same way as the switchable layer of the at least one reflection surface.
  • the spectacle lens can have at least two juxtaposed groups, each with at least two adjacent deflection surfaces, wherein the deflection surfaces are each formed as a switchable second layer and the second layers of one of the groups are independent of the second layers of another group in the first and second state switchable ,
  • the lens can be used variably.
  • a larger eyebox can be provided.
  • the deflecting surfaces can be flat or curved.
  • the deflection surfaces fresnelartig can adjust a curved reflection surface, which has an imaging property in addition to a pure beam deflection.
  • the deflection surfaces can be formed in the spectacle lens.
  • they may be in the spectacle lens on the front or be spaced from the front.
  • they can be designed so that the front has its predetermined surface course and has no other structuring on the surface due to the deflection surfaces.
  • the spectacle lens according to the invention may be formed as a single-shell spectacle lens. However, it is also possible that it is formed with two shells or Siemensalig.
  • the front side and / or rear side can have a switchable transmission layer.
  • the switchable transmission layer may be formed on the entire front side and / or on the entire rear side.
  • the switchable transmission layer can be formed in the same way as the switchable layer of the at least one reflection surface.
  • the transmission of the switchable transmission layer is adjustable and adjustable. This can e.g. used to adjust the ratio of brightness of the generated image to ambient brightness.
  • the switchable transmission layer may be an electrically switchable transmission layer. It may be formed, for example, as an eiektrochrome layer.
  • a display device with a holding device which can be placed on the head of a user, an image generation module attached to the holding device which generates an image, and an imaging optical system attached to the holding device which has a spectacle lens according to the invention and which turns the generated image upside down mounted state so that it can perceive the user as a virtual image.
  • the imaging optics may have the spectacle lens as the only optical element.
  • the imaging optics may include at least one further optical element in addition to the spectacle lens.
  • the spectacle lens can be formed integrally with the at least one optical element.
  • the further optical element can be collimating optics which are arranged between the spectacle lens and the imaging module, so that the light bundles are coupled into the spectacle lens by the imaging module as collimated bundles.
  • the display device may have a control unit which controls the switchable layer of the reflection surface and possibly the switchable second layer of the deflection surfaces.
  • the imaging module may, in particular, comprise a planar imager, such as e.g. an LCD module, LCoS module, an OLED module or a tilting mirror matrix.
  • the imager can be self-luminous or non-self-luminous.
  • the imaging module may be configured to produce a monochromatic or multicolor image.
  • the display device according to the invention may have further, known in the art elements that are necessary for their operation.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of the display device according to the invention.
  • Fig. 2 is an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 of Fig. 1; a plan view of the back of the first spectacle lens 3;
  • FIG. 4 is an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 according to another embodiment
  • 5 is an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 according to another embodiment
  • 6 is an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 according to another embodiment
  • FIG. 7 is an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 according to another embodiment
  • FIG. 10 is an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 according to another embodiment
  • FIG. 11 is an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 according to another embodiment
  • FIG. 12 is an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 according to another embodiment
  • FIG. 13 is an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 according to another embodiment
  • FIG. 15 is a plan view of the back side of the first spectacle lens according to the embodiment of FIG. 14; FIG.
  • FIG. 16 is an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 according to another embodiment
  • Fig. 17 is an enlarged view for explaining the layer structure of the electrically switchable reflection surface 12, 22;
  • Fig. 18 is a sectional view for explaining the layer structure of the reflective facets 15; 19 is a sectional view for explaining the layer structure of the electrically switchable reflection surface 12, 22;
  • FIG. 21 is a sectional view for explaining another layer structure of one embodiment of the reflective facets 15;
  • FIG. 22 shows a plan view for explaining the contacting of the reflective facets according to FIG.
  • FIG. 23 shows a schematic illustration to explain the activation of the electrically switchable reflection surfaces 12, 22, of the electrically controllable reflective facets 15 and of the imager 6;
  • FIGS. 24A-24D are illustrations for explaining adjustable duty cycles of the electrically switchable reflection surfaces 12, 22 and the reflective facets 15;
  • Fig. 25 is a diagram for explaining the intensity of the light of the image forming module in comparison with the ambient light as a function of time;
  • 26 is an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 according to another embodiment.
  • Fig. 27 is an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 according to another embodiment.
  • the display device 1 comprises a holding device 2 which can be placed on the head of a user and which is designed as a conventional spectacle frame in the embodiment described here, and a first and a second spectacle lens 3, 4 attached to the holding device 2 are attached.
  • the holding device 2 with the spectacle lenses 3 and 4 may e.g. be designed as sports glasses, sunglasses and / or glasses for the correction of ametropia, wherein the user via the first spectacle lens 3, a virtual image can be reflected in his field of view, as described below.
  • the spectacle lenses 3, 4 and in particular the first spectacle lens 3 are described only by way of example together with the display device 1 according to the invention.
  • the lenses 3, 4 or at least the first spectacle lens 3 are each formed as a spectacle lens according to the invention.
  • the second spectacle lens 4 may be (additionally or alternatively) configured in the same way as the first spectacle lens 3 to be described below.
  • the display device 1 comprises an imaging module 5 having an imager 6 (eg, an OLED module) capable of forming an image which is the virtual image in the image Visual field of the user is to be mirrored.
  • the display device 1 has an imaging optical system 7, which contains an optical element 8 arranged between the image generator 6 and the first spectacle lens 3.
  • the first spectacle lens 3 itself also serves as part of the imaging optics 7.
  • the imager 6 is designed as a planar imager with a plurality of e.g. formed in columns and numbers arranged pixels, each pixel of a light beam 9 can go out. By appropriate control of the pixels, the desired image can be generated.
  • Fig. 2 is representative of the light beam 9 of the beam path of a light beam located, so that below the light beam 9 is the speech.
  • the light beam 9 emanating from the imager 6 enters the optical element 8 via an entry surface F1 of the optical element 8 and exits the optical element 8 via a curved exit surface F2.
  • the light beam 9 then enters the first spectacle lens 3 via an entrance surface F3 curved on the end face 10 of the first spectacle lens 3 and strikes the front side 11 of the first spectacle lens at such an angle, so that an internal total reflection takes place.
  • the first spectacle lens 3 is an electrically switchable reflection surface 12 (for clarity, a ring line K is drawn, which is not present in the actual spectacle lens 3) is formed, which is planar and which is switchable to a first and a second state, wherein the reflectivity in the first state is higher than in the second state and the transmissivity in the second state is higher than in the first state.
  • the electrically switchable reflection surface can be selectively switched to a reflection state (first state) or a transmission state (second state).
  • the reflection surface 12 When the reflection surface 12 is switched to the first state, the light beam 9, which strikes the reflection surface 12 after its first total internal reflection, is reflected back to the front surface 11, where a total internal reflection takes place.
  • the light beam 9 can be guided to a decoupling section 13, at which the light beam 9 is reflected to the back 14 of the first spectacle lens 3, that he over the back 14 from the first lens 3 exits.
  • a plurality of reflective facets 15 or reflective surfaces are arranged next to one another.
  • a user who carries the display device 1 according to the invention intentionally on his head perceive the image generated by the imager 6 as a virtual image when he looks at the decoupling section 13.
  • the user must look slightly to the right with respect to the viewing direction G of a straight-ahead view.
  • the fulcrum 17 of the user's eye and the eyebox 18 (the area provided by the display device 1 in which the user's eye can move and he still sees the generated image as a virtual image can).
  • the eyebox 18 can also be referred to as the exit pupil 18 of the imaging optics 7.
  • the section of the first spectacle lens 3, via which the light beam 9 is coupled into the spectacle lens 3, can be referred to as the coupling-in section 19, so that the reflection surface 12 together with the corresponding section of the front side 11 serves as the light-guiding channel 20, which connects via the coupling-in section 19 coupled beams 9 leads to the coupling-out section 13.
  • the arrangement of the two sections 13 and 19 and the light guide channel 20 is well visible in Fig. 3.
  • the reflection surface 12 is formed as an electrically switchable reflection surface 12, and for its control, the display device 1, a control unit 21 which can switch the electrically switchable reflection surface 12 in the first and second state.
  • a corresponding control line L1 is schematically shown.
  • the control unit 21 can, for example, switch the reflection surface 12 back and forth between the two states so fast that a user can no longer resolve the individual switching processes over time. This occurs from about 30 Hz, so that the user can then perceive only the time averaged transmission in the region of the light guide channel 20. Under the simplified assumption that in the first state the reflectance is 100% and in the second state the reflectivity is 0%, the user would be able to perceive a reflectivity of 50% if the reflection surface 12 is in the first state during the half time of a predetermined period of time and during the remaining time of the predetermined period of time in the second state (neglecting the actual switching period).
  • the transmissivity would also be 50%, so that the user in the region of the light guide channel 20 would perceive the environment with lower brightness.
  • the lies Lichterskanal 20 not in the central field of view of the user, so that the lower brightness is not disturbing in this area.
  • another reflectivity or transmissivity of the light guide channel 20 can be adjusted. It is basically possible to set the reflectivity freely in the range of 0% to 100% and thus the transmissivity in the range of 100% to 0%. This depends essentially only on the ratio of the duration of the first state to the duration of the second state.
  • the activation of the reflection surface 12 can preferably be synchronized with the image generation by means of the image generator 6.
  • dark phases may occur during image formation during which no imaging occurs.
  • the reflection surface 12 may be switched to the second state.
  • the reflection surface 12 is at least temporarily switched to the first state. If no image is to be generated, the reflection surface 12 can be switched to the second state, so that no difference to the remaining first spectacle lens 3 can be detected by the user in the region of the light guide channel 20.
  • the synchronous driving of the reflection surface 12 and the image generator 6 can thus be carried out so that the reflection surface 12 is always switched to the first state when the image generator is in the ON mode.
  • the reflection surface 12 has the desired reflectivity in the first state, so that the desired guidance of the light bundles 9 from the coupling-in section 19 to the coupling-out section 13 is ensured.
  • the reflection surface 12 can be switched to the second state. There is thus no reflection at the reflection surface 12, since it is in the transmission mode.
  • the reflective facets 15 can also be embodied as electrically switchable reflection surfaces, which are controlled by means of the control unit 21 via the control line L2 shown schematically in FIGS. 2 and 3.
  • the reflective facets 15, which may also be referred to as electrically switchable facets, are then driven in the same way as the reflection surface 12.
  • the reflection surface 12 is formed as a plane continuous surface.
  • the reflection no longer takes place at the Vorderselte 1 1 instead, since a second electrically switchable reflection surface 22 is formed, which is opposite to the first reflection surface 12 and in the same way stepwise offset sections 22i, 222, 223.
  • the control line for the second reflection surface 22 is not shown in Fig. 4.
  • the reflective facets 15 are not formed on the front side 1 1 but are buried in the spectacle lens 3.
  • the control of the two reflection surfaces 12 and 22 and the reflective facets 15 again takes place via the control unit 21 in a synchronous manner with one another and also preferably synchronously with the image generator 6.
  • FIG. 5 differs from the embodiment of FIG. 4 only in that no material is filled between the two reflection surfaces 12 and 22, but a cavity is present and thus air is present.
  • FIG. 6 shows a further modification of the embodiment according to FIG. 4, wherein in this case the two reflection surfaces 12 and 22 are formed as continuous planar surfaces.
  • the area between both reflective surfaces 12 and 22 may be filled with material (e.g., the same material as that of the first spectacle lens) or formed as a cavity (e.g., filled with air).
  • the light guide channel 20 can be designed by choosing the material according to existing optical conditions.
  • the light guide channel 20 is formed by the switchable reflection surface 12 and the opposite portion of the rear side 14 of the spectacle lens.
  • the reflective facets 15 are buried in the spectacle lens 3 so as to be spaced from the front side 11. Such buried formation of the reflective facets 15 results in e.g. to protect the reflective facets against environmental influences.
  • the reflective facets are always formed as switchable reflection surfaces. This does not have to be.
  • the reflective facets 15 can also be designed as partially reflective or reflective facets 15.
  • the reflective facets 15 can either cause a pure beam deflection or additionally also have an imaging property.
  • the facets 15 themselves may be formed plan or curved.
  • the facets 15 fresnelartig a Adjust curved reflecting surface, which has the desired deflection and possibly imaging properties.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the display device 1 according to the invention, in which the light guide channel 20 is formed by the front and rear sides 11, 14 of the first spectacle lens 3. The light is guided by total internal reflection at the front and back 11, 14.
  • the facets 15 are again formed as switchable reflection surfaces, so that the control unit 21, the facets 15, for example, synchronously with the imager 6 can control.
  • the embodiment shown in FIG. 9 differs from the embodiment of FIG. 8 essentially only by the positioning of the reflective facets 15.
  • the facets 15 are positioned on the front side 11 of the spectacle lens 3 such that the generated image is perceptible to the user when looking straight ahead.
  • FIG. 10 shows a modification in which a first group 25 of switchable reflective facets 15 and next to it a second group 26 of switchable reflective facets 15 are provided.
  • the switchable reflective facets 15 are controlled via control lines L2 and L3 so that the first group 25 are alternately switched to those of the second group 26 in the first and second state.
  • an enlargement of the eyebox 18 can be achieved in a simple manner, since the light beams 9, when the facets 15 of the first group 25 are switched to the second state, by total reflection at the front 11 and at the back 14 to the second Group 26 of the reflective facets 15 are guided and can then be reflected by these for decoupling in the direction of the back 14, so that the desired enlarged eyebox 18 is present.
  • FIG. 11 shows a modification of the display device 1 according to the invention, in which three groups 25, 26, 27 of electrically switchable reflective facets 15 are arranged next to one another, which are controlled by the control unit 21 via control lines L2, L3, L4 such that the Light beams 9 are each coupled out successively from the reflective facets of one of the groups 25 to 27. This leads to an enlarged field of view.
  • the reflective facets 15 may also be buried in the spectacle lens so as to be spaced from the front 11, as shown in FIG. 12.
  • Fig. 13 a modification is shown in which two groups 25, 26 of electrically switchable reflective facets 15 are provided, wherein the two groups 25 and 26 are so far apart that the user two fields of view (one in straight ahead and one at a glance to the right).
  • one of these two groups 25, 26 can be selected to effect the image decoupling in the desired field of view.
  • FIG. 14 shows a further modification of the display device 1 according to the invention, in which again two groups 25, 26 of electrically switchable, reflective facets are provided.
  • the control unit 21 controls the facets of the two groups 25, 26, that always only the facets 15 of one of the two groups 25, 26 are used for decoupling.
  • An adaptation of the decoupling section 13 to the pupil position is thus possible. For example, anatomical differences of different users can be compensated, e.g. the different distance between temple and eye of each user.
  • FIG. 15 is a plan view of the corresponding spectacle lens of Fig. 11 is shown. There, it can be clearly seen that the two groups 25, 26 are spaced apart from facets 17.
  • FIG. 16 shows a modification of the embodiment according to FIGS. 2 and 3. In this modification, a front eyeglass lens element 30 and a rear eyeglass lens element 31 are shown with a dashed line. In this case, there is a three-shell structure of the spectacle lens 3. It can also be provided only one of the two spectacle lens elements 30, 31, so that then there is a two-shell construction.
  • the front lens element 30 When the front lens element 30 is provided, it only needs to be ensured that the drawn reflection on the front side 11, which now lies within the lens, takes place. This can e.g. be achieved by an appropriate choice of the material for the front lens element. Alternatively, a partially reflective coating, a switchable reflection surface or the like may be provided.
  • the electrically switchable reflection surface 12, 22 may be formed as an electrochromic layer.
  • it may have a transparent conductive oxide layer 40, an electron layer 41, an ion conductor layer 42, an electron layer 43, and a transparent conductive oxide layer 44 sequentially formed in this order.
  • Such a layer system can be switched by applying a predetermined voltage from the first state (reflection state) to the second state (transmission state).
  • a switchable mirror surface Such electrochromic layer systems for forming switchable mirrors are known to the person skilled in the art. They may, for example, be formed as indicated in the article "New Electromic Mirror Systems", Thomas J.
  • the layer system is transparent Electrode, a switchable mirror layer of metal, a catalyst layer of metal, an electrolyte adhesive layer, an ion storage layer (oxide layer) and a transparent electrode stacked in this order, such as in the Internet published press release of the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology from Japan entitled "High-efficiency Fabrication Technology for Switchable Mirror Devices Capable of Switching between Mirror and Transparent States”.
  • the reflective facets 15 may also have the same layer structure as shown in connection with FIG. 17 for the switchable reflection surface 12, 22. It is also possible to form the switchable reflection surface 12, 22 as a liquid crystal layer system, as shown schematically in FIG. 19.
  • This layer system has an analyzer layer 50, a transparent conductive oxide layer 51, a liquid crystal layer 52, a transparent conductive oxide layer 53, and a polarizer layer 54 stacked on each other in this order.
  • Such a layer system can also be switched back and forth between a reflection state and a transmission state by applying a voltage.
  • the polarizer and analyzer layers 54, 50 are optional and may be omitted.
  • the liquid crystal layer system can also be used for the reflective facets 5, as shown schematically in FIG.
  • a modification of the embodiment of Fig. 20 is shown.
  • the reflective facets 15 are spaced from each other and there are each plane intermediate pieces 55 are provided.
  • the intermediate pieces 55 may each be arranged, for example, parallel to the tangent of the front side 11 at a position directly above the corresponding intermediate piece 55 or inclined thereto.
  • the layer structure is significantly reduced in its entire thickness, as shown schematically in Fig. 21.
  • each facet 15 can be controlled individually.
  • a first contacting surface 56 is formed on the top of the planar intermediate piece 55, which is connected to a transparent conductor track 57, as indicated in the schematic plan view of Fig. 22.
  • the planar design of the intermediate piece 55 contacting is easily possible. Furthermore, the underside of the planar intermediate piece 55 is provided with a second contacting surface 58, which is connected to a transparent conductor 59. This type of contacting is shown in the schematic plan view of Fig. 22, wherein only the contacting surfaces 56 and 58 and the transparent interconnects 57 and 59 are shown schematically. The transparent conductor tracks 57, 59 are led to the control unit 21.
  • each reflective facet 15 can be controlled individually. Also, the production in a layered process is easily possible.
  • the layer structure of the reflective facets 15 may (but need not) extend in the region of the planar intermediate piece 55 or may thus form the planar intermediate piece 55.
  • the contacting surfaces 56 and 58 each extend only as far as about the middle of the planar intermediate pieces 55 in a direction from top to bottom in FIG. 22. Of course, they can also extend over the entire length of the planar intermediate pieces 55 in this direction.
  • the electrically switchable reflection surface 12, 22 and / or the controllable electrically switchable reflective facets 15 can in particular also be controlled in such a way that a control or regulation of the image brightness of the generated image takes place. This can e.g. be performed depending on the ambient brightness.
  • the reflection surface 12, 22 and / or the reflective facets 15 can be controlled so that they transmit the maximum image brightness or just a smaller than the maximum image brightness. In this way, simply controlling or regulating the image brightness and / or the brightness contrast (image brightness to ambient brightness) can be carried out.
  • an electrochromic layer can be arranged over the entire area on the front side 11 of the first spectacle lens 3, which can also be controlled by means of the control unit 21. In this case, it is possible to dim the transmission of the first spectacle lens and thus to set the desired brightness contrast.
  • the electrically switchable reflection surfaces 12, 22 and the electrically switchable reflective facets 15 can be connected between a first and a second Condition are switched back and forth, wherein the reflectivity is higher in the first state than in the second state.
  • the control unit 21 can ensure that the imager 6 on the one hand and the correspondingly switchable layers 11, 22 or facets 15 on the other hand are controlled synchronously.
  • the control unit 21 can drive a corresponding imager drive 60, which is supplied with video data 61 and which drives the imager 6, and a corresponding layer drive 62, which drives the reflective layers 12, 22 and the reflective facets 15, so that they are synchronized.
  • the corresponding control is shown schematically in FIG. 23.
  • control by means of the control unit 21 can now be carried out so that the toggling between the two states is carried out with a frequency of 30 Hz or more. In this case, a user can only perceive the temporal mean reflection or transmission of these layers 12, 22 or of the reflective facets 15.
  • the duty cycle ie the ratio of the time duration of the first state to the second state
  • the duty cycle is 25%. That is, at 25% of the time t, the reflective layers 12, 22 and / or the reflective facets 15 are in the first state (100% reflectivity) and the remaining time in the second state (the switching time is neglected for simplicity).
  • the first state may also be referred to as an ON state and the second state may also be referred to as an OFF state.
  • the reflectivity is 25% of the maximum reflectivity and the transmission is 75% of the maximum transmission.
  • the reflectivity is 50% of the maximum reflectance.
  • duty cycles are shown for a reflectivity of approximately 66.6% and 75% of the maximum reflectivity.
  • the facets 15 and the reflection surfaces 12 and 22 are each designed to be electrically switchable. However, it is also possible to form these surfaces as optically switchable surfaces 15, 12 and 22.
  • the intensity I is plotted over the time t, the light of the imaging module 5 being denoted by the reference numeral 63 and the ambient light denoted by the reference numeral 64.
  • the illustration in FIG. 25 is purely schematic. Thus, in reality, the intensity of the light of the imaging module 5 may be more than an order of magnitude higher than the intensity of the light of the environment.
  • This difference in intensity can be e.g. be used in the way that is used as a reflective layer or reflective coating, a material with nonlinear electrical susceptibility.
  • the decoupling section 13 has a single continuous layer 65.
  • the previously described facets 15, reflecting surface 12 and / or reflecting surface 22 may equally comprise a layer or coating of such material with non-linear electrical susceptibility.
  • Lithium niobate LiNbO-3
  • d33 is along the most nonlinear axis according to the formula below
  • the layer 65 has a higher reflectivity for the light 9 of the imaging module 5 than for the ambient light, so that the surface 65 is optically switched. There is virtually a passive optical circuit, since the light of the imaging module 5 itself causes the switching of the layer 65.
  • the surface 65 of a photorefractive material, which changes its refractive index for a certain time under illumination.
  • photorefractive materials are e.g. BaTi03, KNbC and LiNbC.
  • the refractive index change in turn leads according to the Fresnel formulas to a change in reflectivity.
  • an increase or decrease in the reflectivity can be achieved with increasing intensity.
  • Such coatings can be formed so that the switching effect between reflection and transmission of radiation in the UV range or from the infrared range is effected.
  • an auxiliary radiation source 66 as shown schematically in FIG. 27, to switch the reflection layer 65 back and forth between reflection and transmission. There is thus an optical layer that can be actively switched.
  • the auxiliary radiation source 66 when the radiation 67 of the auxiliary radiation source 66 is needed to generate the transmissive state of the reflection layer 65, the auxiliary radiation source 66 must be turned on during the time that no imaging takes place by means of the imaging module 5. When an image is generated by the image forming module 5, the auxiliary radiation source 66 is to be turned off.
  • the auxiliary radiation source 66 must be switched on whenever an image is generated by means of the imaging module 5.
  • a filter layer 68 is applied, which filters the wavelengths from the ambient light, which corresponds to the wavelength of the auxiliary radiation 67.
  • the layer 68 is formed, for example, so that UV radiation and / or infrared radiation is filtered out. If UV radiation or radiation of a different wavelength, which may be harmful to the eye, is used as auxiliary radiation 67, an absorber layer 69 is formed on the inner side 14, which absorbs the auxiliary radiation, so that entry of the auxiliary radiation into the eye reliably prevented can be.
  • the reflection of the virtual image in the field of view of the user on the first spectacle lens 3 takes place.
  • a reflection on the second spectacle lens 4 is possible.
  • the display device 1 can be designed such that information or virtual images are mirrored in via both spectacle lenses 3, 4. The reflection can be done so that a three-dimensional image impression is created. However, this is not absolutely necessary.
  • the spectacle lenses 3, 4 can have a refractive power of zero or a non-zero refractive power (in particular for the correction of refractive errors). As shown in the figures, both the front side 11 and the back side 4 of the spectacle lens 3 are curved. The front side 11 may in particular be spherically curved. If the spectacle lens has a non-zero refractive power to correct for ametropia, the curvature of the backside 14 is usually selected to achieve the desired correction.
  • the holding device 2 does not have to be designed as a spectacle-like holding device. It is also possible any other type of holding device with which a placement or carrying the display device 1 can be done on the head of the user.
  • the features of the described embodiments can, as far as technically feasible, be combined with each other to provide further embodiments of the display device according to the invention.

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Abstract

Es wird ein Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung (1), mit einem eine Vorderseite (11) und eine Rückseite (14) aufweisenden Brillenglas (3), wobei die Vorderseite (11) und/oder die Rückseite (14) gekrümmt sind/ist, und mit einem Einkoppelabschnitt (19) und einem Auskoppelabschnitt (13), bereitgestellt, wobei das Brillenglas einen Lichtführungskanal (20) aufweist, der dazu geeignet ist, Lichtbündel (9) von Pixeln des erzeugten Bildes, die über den Einkoppelabschnitt (19) des Brillenglases in das Brillenglas (3) eingekoppelt sind, im Brillenglas (3) bis zum Auskoppelabschnitt (13) zu führen, um sie über den Auskoppelabschnitt (13) aus dem Brillenglas (3) auszukoppeln, wobei der Lichtführungskanal (20) eine erste Reflexionsfläche (12) und eine von der ersten Reflexionsfläche beabstandete zweite Reflexionsfläche (22) aufweist, die sich jeweils in einer Richtung vom Einkoppelabschnitt (19) zum Auskoppelabschnitt (13) erstrecken, wobei zumindest eine der beiden Reflexionsflächen (12, 22) als schaltbare Schicht ausgebildet ist, die in einen ersten und einen zweiten Zustand schaltbar ist, wobei die Reflektivität der schaltbaren Schicht im ersten Zustand höher ist als im zweiten Zustand.

Description

Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung und Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung sowie eine Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas. Solche Brillengläser weisen häufig, in Draufsicht auf das Brillenglas gesehen, einen Einkoppelabschnitt (z.B. in einem Randbereich des Brillenglases) und einen Auskoppelabschnitt (z.B. in einem Mittelbereich des Brillenglases) auf, wobei das Brillenglas dazu geeignet ist, Lichtbündel von Pixeln des erzeugten Bildes, die über den Einkoppelabschnitt des Brillenglases in das Brillenglas eingekoppelt sind, in einem Lichtführungskanal bis zum Auskoppelabschnitt zu führen, um sie über den Auskoppelabschnitt aus dem Brillenglas auszukoppeln. Der Lichtführungskanal weist eine erste Reflexionsfläche und eine von der ersten Reflexionsfläche beabstandete zweite Reflexionsfläche auf, die sich jeweils in einer Richtung vom Einkoppelabschnitt zum Auskoppelabschnitt erstrecken. Diese Reflexionsflächen können z.B. durch eine teilreflektive oder reflektive Beschichtung der Vorder- und Rückseite des Brillenglases im Bereich des Lichtführungskanals erzeugt werden. Dies führt jedoch zu der Schwierigkeit, dass das Brillenglas für den Benutzer in diesem Bereich optisch deutlich andere Eigenschaften aufweist, was störend sein kann. Um dies zu vermeiden, können die Reflexionsflächen dadurch realisiert werden, dass eine innere Totalreflexion an Vorder- und Rückseite des Brillenglases erzeugt und genutzt wird. Nachdem die Vorder- und/oder Rückseite jedoch gekrümmt ist, treten durch den totalreflexionsmäßig bedingten schrägen Einfall auf die gekrümmte Fläche Fehler wie Astigmatismus und Koma auf. Grundsätzlich ist es möglich, diese Fehler durch eine entsprechende Ausbildung des Einkoppel- und/oder Auskoppelabschnitt zu kompensieren. Dies ist jedoch äußerst aufwendig, da für jede unterschiedlich gekrümmte Vorder- und/oder Rückseite die notwendige Korrektur berechnet und das entsprechende Brillenglas einzeln hergestellt werden müßte. Dies würde zu einem sehr hohen Kostenaufwand sowie zu einem sehr hohen logistischen Aufwand führen. Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Brillenglas der eingangs genannten Art für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung bereitzustellen, das so weitergebildet ist, dass die eingangs genannten Schwierigkeiten möglichst vollständig überwunden werden können.
Die Aufgabe wird durch ein Brillenglas der eingangs genannten Art gelöst, bei dem zumindest eine der beiden Reflexionsschichten als schaltbare Schicht ausgebildet ist, die in einen ersten und einen zweiten Zustand schaltbar ist, wobei die Reflektivität der schaltbaren Schicht im ersten Zustand höher ist als im zweiten Zustand. Insbesondere ist die Transmissivität im zweiten Zustand höher als im ersten Zustand. Aufgrund der schaltbaren Schicht, die auch als schaltbare Spiegelschicht bezeichnet werden kann, ist es in vorteilhafter Weise möglich, die entsprechende Reflexionsfläche nur in den Zeiten als Reflexionsfläche zu schalten, in denen sie auch benötigt wird. Wenn z.B. keine Bilddarstellung gewünscht ist, kann die schaltbare Schicht in den zweiten Zustand und somit in Transmission geschaltet sein. Bei der Bilddarstellung kann die schaltbare Schicht z.B. nur zeitweise in den ersten Zustand geschaltet sein, so dass die verminderte Transmission für den Benutzer nicht störend ist.
Insbesondere kann zumindest eine der beiden Reflexionsflächen als plane Fläche oder als abschnittsweise plane Fläche (z.B. stufenartig) ausgebildet sein. Damit werden die Fehler vermieden, die auftreten, wenn die Reflexion im Lichtführungskanal an einer gekrümmten Fläche stattfinden würde. Natürlich ist es auch möglich, zumindest eine der beiden Reflexionsflächen als gekrümmte Fläche auszubilden.
Insbesondere kann zumindest eine der beiden Reflexionsflächen im Brillenglas ausgebildet und somit sowohl von der Vorderseite als auch von der Rückseite beabstandet sein. Damit kann diese Reflexionsfläche grundsätzlich völlig unabhängig von der Krümmung der Vorder- und/oder Rückseite des Brillenglases angeordnet und ausgelegt sein. Damit werden die Funktion des Brillenglases und die Funktion der Reflexionsfläche für den Lichtführungskanal optisch voneinander entkoppelt.
Der Einkoppelabschnitt kann in einem Randbereich des Brillenglases und der Auskoppelabschnitt kann in einem Mittelbereich des Brillenglases ausgebildet sein.
Die schaltbare Schicht der zumindest einen Reflexionsfläche kann eine Flüssigkristallschicht oder eine elektrochrome Schicht aufweisen. Insbesondere kann die schaltbare Schicht als elektrisch schaltbare Schicht ausgebildet sein. Des weiteren kann die schaltbare Schicht zumindest zwei (oder mehrere) Abschnitte aufweisen, die unabhängig voneinander in den ersten und in den zweiten Zustand schaltbar sind. Dies ist vorteilhaft, um höhere Schaltgeschwindigkeiten zu realisieren. Bei dem erfindungsgemäßen Brillenglas kann die schaltbare Schicht als optisch schaltbare Schicht ausgebildet sein. Dabei kann sie als passiv schaltbare Schicht oder als aktiv schaltbare Schicht ausgebildet sein. Unter einer passiv schaltbaren Schicht wird insbesondere eine solche Schicht verstanden, die durch die Lichtbündel der Pixel des erzeugten Bildes selbst in den ersten Zustand geschaltet wird. Unter einer aktiv schaltbaren Schicht wird insbesondere eine solche Schicht verstanden, die mittels einer zusätzlichen Strahlung in den ersten oder zweiten Zustand geschaltet wird.
Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Brillenglas der Auskoppelabschnitt zumindest zwei nebeneinander angeordnete Umlenkflächen bzw. Facetten aufweisen, die die Lichtbündel zur Auskopplung in Richtung zur Rückseite hin reflektieren, wobei die Umlenkflächen jeweils als schaltbare zweite Schicht ausgebildet sind, die in einen ersten Zustand und in einen zweiten Zustand schaltbar ist, wobei die Reflektivität der schaltbaren zweiten Schichten im ersten Zustand höher ist als im zweiten Zustand und die Transmissivität im zweiten Zustand höher ist als im ersten Zustand. Die schaltbaren Umlenkflächen können auch als schaltbare Spiegelflächen oder -Schicht bezeichnet werden.
Somit kann auch der Auskoppelabschnitt immer nur dann in Reflexion geschaltet werden, wenn er benötigt wird. Wenn dies nicht notwendig ist, ist er dann in Transmission geschaltet. Dies führt zu den gleichen Vorteilen wie bei der schaltbaren Schicht für den Lichtführungskanal.
Die zumindest zwei nebeneinander angeordneten Umlenkflächen können insbesondere unabhängig voneinander in den ersten und zweiten Zustand geschaltet werden.
Die schaltbare zweite Schicht kann in gleicher Weise wie die schaltbare Schicht der zumindest einen Reflexionsfläche ausgebildet sein.
Das Brillenglas kann zumindest zwei nebeneinander angeordnete Gruppen mit jeweils zumindest zwei nebeneinander angeordneten Umlenkflächen aufweisen, wobei die Umlenkflächen jeweils als schaltbare zweite Schicht ausgebildet sind und die zweiten Schichten einer der Gruppen unabhängig von den zweiten Schichten einer anderen Gruppe in den ersten und zweiten Zustand schaltbar sind. Damit kann das Brillenglas variabel eingesetzt werden. So kann z.B. eine größere Eyebox bereitgestellt werden. Ferner ist es möglich, das Sichtfeld zu vergrößern oder Sichtfelder für unterschiedliche Blickrichtungen bereitzustellen. Die Umlenkflächen können plan oder gekrümmt ausgebildet sein. Ferner können die Umlenkflächen fresnelartig eine gekrümmte Reflexionsfläche nachstellen, die neben einer reinen Strahlumlenkung eine abbildende Eigenschaft aufweist.
Die Umlenkflächen können im Brillenglas ausgebildet sein. Insbesondere können sie im Brillenglas an der Vorderseite liegen oder auch von der Vorderseite beabstandet sein. Insbesondere können sie so ausgebildet sein, dass die Vorderseite ihren vorbestimmten Oberflächenverlauf aufweist und keine andere Strukturierung an der Oberfläche aufgrund der Umlenkflächen besitzt.
Das erfindungsgemäße Brillenglas kann als einschaliges Brillenglas ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass es zweischalig oder mehrschalig ausgebildet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Brillenglas kann die Vorderseite und/oder Rückseite eine schaltbare Transmissionsschicht aufweisen. Insbesondere kann die schaltbare Transmissionsschicht auf der gesamten Vorderseite und/oder auf der gesamten Rückseite ausgebildet sein.
Die schaltbare Transmissionsschicht kann in gleicher Weise wie die schaltbare Schicht der zumindest einen Reflexionsfläche ausgebildet sein.
Die Transmission der schaltbaren Transmissionsschicht ist ein- und verstellbar. Dies kann z.B. dazu benutzt werden, um das Verhältnis von Helligkeit des erzeugten Bildes zur Umgebungshelligkeit einzustellen. Insbesondere kann die schaltbare Transmissionsschicht eine elektrisch schaltbare Transmissionsschicht sein. Sie kann beispielsweise als eiektrochrome Schicht ausgebildet sein.
Es wird ferner eine Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung, einem an der Haltevorrichtung befestigten Bilderzeugungsmodul, das ein Bild erzeugt, und eine an der Haltevorrichtung befestigten Abbildungsoptik bereitgestellt, die ein erfindungsgemäßes Brillenglas aufweist und die das erzeugte Bild im auf den Kopf aufgesetzten Zustand so abbildet, dass es der Benutzer als virtuelles Bild wahrnehmen kann.
Die Abbildungsoptik kann das Brillenglas als einziges optisches Element aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Abbildungsoptik neben dem Brillenglas noch zumindest ein weiteres optisches Element umfaßt. Insbesondere kann das Brillenglas zusammen mit dem zumindest einen optischen Element einstückig ausgebildet sein. So kann das weitere optische Element z.B. eine Kollimationsoptik sein, die zwischen dem Brillenglas und dem Bilderzeugungsmodul angeordnet ist, so dass die Lichtbündel vom Bilderzeugungsmodul als kollimierte Bündel in das Brillenglas eingekoppelt werden.
Ferner kann die Anzeigevorrichtung eine Steuereinheit aufweisen, die die schaltbare Schicht der Reflexionsfläche und gegebenenfalls die schaltbare zweite Schicht der Umlenkflächen ansteuert.
Das Bilderzeugungsmodul kann insbesondere einen flächigen Bildgeber aufweisen, wie z.B. ein LCD-Modul, LCoS-Modul, ein OLED-Modul oder eine Kippspiegelmatrix. Der Bildgeber kann selbstleuchtend oder nicht selbstleuchtend sein.
Das Bilderzeugungsmodul kann insbesondere so ausgebildet sein, dass es ein monochromatisches oder ein mehrfarbiges Bild erzeugt. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann weitere, dem Fachmann bekannte Elemente aufweisen, die zu ihrem Betrieb notwendig sind.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 von Fig. 1 ; eine Draufsicht auf die Rückseite des ersten Brillenglases 3;
Fig. 4 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 5 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform; Fig. 6 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 7 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 8 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform; Fig. 9 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 10 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 11 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 12 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 13 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 14 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 15 eine Draufsicht auf die Rückseite des ersten Brillenglases gemäß der Ausführungsform von Fig. 14;
Fig. 16 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 17 eine vergrößerte Darstellung zur Erläuterung des Schichtaufbaus der elektrisch schaltbaren Reflexionsfläche 12, 22;
Fig. 18 eine Schnittansicht zur Erläuterung des Schichtaufbaus der reflektiven Facetten 15; Fig. 19 eine Schnittansicht zur Erläuterung des Schichtaufbaus der elektrisch schaltbaren Reflexionsfläche 12, 22;
Fig. 20 eine Schnittansicht zur Erläuterung des Schichtaufbaus der reflektiven Facetten 15,
Fig. 21 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines weiteren Schichtaufbaus einer Ausführungsform der reflektiven Facetten 15; Fig. 22 eine Draufsicht zur Erläuterung der Kontaktierung der reflektiven Facetten gemäß Fig.
21 ;
Fig. 23 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Ansteuerung der elektrisch schaltbaren Reflexionsflächen 12, 22, der elektrisch ansteuerbaren reflektiven Facetten 15 sowie des Bildgebers 6;
Fig. 24A-24D Darstellungen zur Erläuterung von einstellbaren Tastgraden der elektrisch schaltbaren Reflexionsflächen 12, 22 sowie der reflektiven Facetten 15; Fig. 25 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Intensität des Lichts des Bilderzeugungsmoduls im Vergleich zum Umgebungslicht in Abhängigkeit von der Zeit;
Fig. 26 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform, und
Fig. 27 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare Haltevorrichtung 2, die bei der hier beschriebenen Ausführungsform als herkömmliches Brillengestell ausgebildet ist, sowie ein erstes und ein zweites Brillenglas 3, 4, die an der Haltevorrichtung 2 befestigt sind. Die Haltevorrichtung 2 mit den Brillengläsern 3 und 4 kann z.B. als Sportbrille, Sonnenbrille und/oder Brille zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit ausgebildet sein, wobei dem Benutzer über das erste Brillenglas 3 ein virtuelles Bild in sein Gesichtsfeld eingespiegelt werden kann, wie nachfolgend beschrieben wird.
Die Brillengläser 3, 4 und insbesondere das erste Brillenglas 3 sind nur beispielshalber zusammen mit der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 beschrieben. Die Brillengläser 3, 4 bzw. zumindest das erste Brillenglas 3 sind jeweils für sich als erfindungsgemäßes Brillenglas ausgebildet. Das zweite Brillenglas 4 kann natürlich (zusätzlich oder alternativ) in gleicher Weise wie das nachfolgend noch zu beschreibende erste Brillenglas 3 ausgebildet sein. Wie am besten aus der vergrößerten Teilschnittansicht in Fig. 2 ersichtlich ist, umfaßt die Anzeigevorrichtung 1 ein Bilderzeugungsmodul 5, das einen Bildgeber 6 (z.B. ein OLED-Modul) aufweist, mit dem ein Bild erzeugt werden kann, das als das virtuelle Bild in das Gesichtsfeld des Benutzers eingespiegelt werden soll. Dazu weist die Anzeigevorrichtung 1 eine Abbildungsoptik 7 auf, die ein zwischen dem Bildgeber 6 und dem ersten Brillenglas 3 angeordnetes Optikelement 8 enthält. Des weiteren dient das erste Brillenglas 3 selbst auch als Teil der Abbildungsoptik 7.
Der Bildgeber 6 ist als flächiger Bildgeber mit einer Vielzahl von z.B. in Spalten und Zahlen angeordneten Pixeln ausgebildet, wobei von jedem Pixel ein Lichtbündel 9 ausgehen kann. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Pixel kann das gewünschte Bild erzeugt werden. In Fig. 2 ist stellvertretend für die Lichtbündel 9 der Strahlengang eines Lichtstrahles eingezeichnet, so dass nachfolgend auch von dem Lichtstrahl 9 die Rede ist.
Der vom Bildgeber 6 ausgehende Lichtstrahl 9 tritt über eine Eintrittsfläche F1 des Optikelementes 8 in das Optikelement 8 ein und tritt über eine gekrümmt ausgebildete Austrittsfläche F2 aus dem Optikelement 8 aus. Der Lichtstrahl 9 tritt dann über eine an der Stirnseite 10 des ersten Brillenglases 3 gekrümmt ausgebildete Eintrittsfläche F3 in das erste Brillenglas 3 ein und trifft unter einem solchen Winkel auf die Vorderseite 11 des ersten Brillenglases, so dass eine innere Totalreflexion stattfindet. Im ersten Brillenglas 3 ist eine elektrisch schaltbare Reflexionsfläche 12 (zur Verdeutlichung ist eine Ringlinie K eingezeichnet, die jedoch im tatsächlichen Brillenglas 3 nicht vorhanden ist) ausgebildet, die plan ausgebildet ist und die in einen ersten und einen zweiten Zustand schaltbar ist, wobei die Reflektivität im ersten Zustand höher ist als im zweiten Zustand und die Transmissivität im zweiten Zustand höher ist als im ersten Zustand. Die elektrisch schaltbare Reflexionsfläche kann selektiv in einen Reflexionszustand (erster Zustand) oder einen Transmissionszustand (zweiter Zustand) geschaltet werden.
Wenn die Reflexionsfläche 12 in den ersten Zustand geschaltet ist, wird der Lichtstrahl 9 der nach seiner ersten inneren Totalreflexion auf die Reflexionsfläche 12 trifft, von dieser zurück zur Vorderseite 11 reflektiert, wo eine erneute innere Totalreflexion stattfindet. Damit kann der Lichtstrahl 9 bis zu einem Auskoppelabschnitt 13 geführt werden, an dem der Lichtstrahl 9 so zur Rückseite 14 des ersten Brillenglases 3 reflektiert wird, dass er über die Rückseite 14 aus dem ersten Brillenglas 3 austritt. Um diese Umlenkung im Auskoppelabschnitt 13 zu bewirken, sind mehrere reflektive Facetten 15 bzw. reflektive Flächen nebeneinander angeordnet.
Somit kann ein Benutzer, wenn er die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 bestimmungsgemäß auf dem Kopf trägt, das mittels des Bildgebers 6 erzeugte Bild als virtuelles Bild wahrnehmen, wenn er auf den Auskoppelabschnitt 13 blickt. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform muß der Benutzer bezogen auf die Blickrichtung G eines Geradeausblicks etwas nach rechts schauen. In Fig. 2 ist zur Verdeutlichung der Drehpunkt 17 des Auges des Benutzers sowie die Eyebox 18 (der Bereich, der durch die Anzeigevorrichtung 1 bereitgestellt wird und in dem sich das Auge des Benutzers bewegen kann und er stets noch das erzeugte Bild als virtuelles Bild sehen kann) eingezeichnet. Die Eyebox 18 kann auch als Austrittspupille 18 der Abbildungsoptik 7 bezeichnet werden.
Der Abschnitt des ersten Brillenglases 3, über den der Lichtstrahl 9 in das Brillenglas 3 eingekoppelt wird, kann als Einkoppelabschnitt 19 bezeichnet werden, so dass die Reflexionsfläche 12 zusammen mit dem entsprechenden Abschnitt der Vorderseite 11 als Lichtführungskanal 20 dient, der die über den Einkoppelabschnitt 19 eingekoppelten Strahlen 9 bis zum Auskoppelabschnitt 13 führt. Die Anordnung der beiden Abschnitte 13 und 19 sowie der Lichtführungskanal 20 ist gut in Fig. 3 erkennbar.
Wie bereits beschrieben wurde, ist die Reflexionsfläche 12 als elektrisch schaltbare Reflexionsfläche 12 ausgebildet, und zu deren Steuerung weist die Anzeigevorrichtung 1 eine Steuereinheit 21 auf, die die elektrisch schaltbare Reflexionsfläche 12 in den ersten und zweiten Zustand schalten kann. In Fig. 2 ist schematisch noch eine entsprechende Steuerleitung L1 eingezeichnet.
Die Steuereinheit 21 kann die Reflexionsfläche 12 beispielsweise so schnell zwischen beiden Zuständen hin und her schalten, dass ein Benutzer die einzelnen Umschaltvorgänge zeitlich nicht mehr auflösen kann. Dies tritt etwa ab 30 Hz auf, so dass der Benutzer dann nur noch die zeitlich gemittelte Transmission im Bereich des Lichtführungskanals 20 wahrnehmen kann. Unter der vereinfachten Annahme, dass im ersten Zustand die Reflektivität 100% und im zweiten Zustand die Reflektivität 0% beträgt, würde der Benutzer eine Reflektivität von 50% wahrnehmen können, wenn die Reflexionsfläche 12 während der halben Zeit einer vorbestimmten Zeitdauer im ersten Zustand ist und während der restlichen Zeit der vorbestimmten Zeitdauer im zweiten Zustand ist (unter Vernachlässigung der tatsächlichen Umschaltdauer). In diesem Fall würde die Transmissivität auch 50% betragen, so dass der Benutzer im Bereich des Lichtführungskanals 20 die Umgebung mit geringerer Helligkeit wahrnehmen würde. Jedoch liegt der Lichtführungskanal 20 nicht im zentralen Blickfeld des Benutzers, so dass die geringere Helligkeit in diesem Bereich nicht störend ist.
Natürlich kann auch eine andere Reflektivität bzw. Transmissivität des Lichtführungskanals 20 eingestellt werden. Es ist grundsätzlich möglich, die Reflektivität frei im Bereich von 0% - 100% und somit die Transmissivität im Bereich von 100% - 0% einzustellen. Dies hängt im wesentlichen nur vom Verhältnis der Zeitdauer des ersten Zustandes zur Zeitdauer des zweiten Zustandes ab.
Bevorzugt kann die Ansteuerung der Reflexionsfläche 12 mit der Bilderzeugung mittels des Bildgebers 6 synchronisiert werden. So können während der Bilderzeugung Dunkelphasen auftreten, während denen keine Bilderzeugung stattfindet. In diesen Dunkelphasen kann die Reflexionsfläche 12 in den zweiten Zustand geschaltet sein. Während der anderen Phasen der Bilderzeugung, ist die Reflexionsfläche 12 zumindest zeitweise in den ersten Zustand geschaltet. Wenn gerade kein Bild erzeugt werden soll, kann die Reflexionsfläche 12 in den zweiten Zustand geschaltet werden, so dass dann für den Benutzer im Bereich des Lichtführungskanals 20 kein Unterschied zu dem restlichen ersten Brillenglas 3 feststellbar ist. Die synchrone Ansteuerung der Reflexionsfläche 12 und des Bildgebers 6 kann somit so durchgeführt werden, dass die Reflexionsfläche 12 immer dann in den ersten Zustand geschaltet ist, wenn der Bildgeber im EIN- Modus ist. Die Reflexionsfläche 12 weist im ersten Zustand die gewünschte Reflektivität auf, so dass die gewünschte Führung der Lichtbündel 9 vom Einkoppelabschnitt 19 bis zum Auskoppelabschnitt 13 sichergestellt ist.
Wenn der Bildgeber 6 im AUS-Modus ist und somit kein Bild erzeugt, kann die Reflexionsfläche 12 in den zweiten Zustand geschaltet werden. Es findet somit keine Reflexion an der Reflexionsfläche 12 statt, da sie im Transmissionsmodus ist.
Auch die reflektiven Facetten 15 können als elektrisch schaltbare Reflexionsflächen ausgebildet sein, die mittels der Steuereinheit 21 über die schematisch in Fig. 2 und 3 dargestellte Steuerleitung L2 angesteuert werden. Die reflektiven Facetten 15, die auch als elektrisch schaltbare Facetten bezeichnet werden können, werden dann in gleicher Weise wie die Reflexionsfläche 12 angesteuert.
Bei der bisher beschriebenen Ausführungsform ist die Reflexionsfläche 12 als plane durchgehende Fläche ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, die Fläche in plane Teilabschnitte 12i, 122, 123 zu unterteilen und der Krümmung des Brillenglases entsprechend stufenartig anzuordnen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Bei der Ausführungsform von Fig. 4 findet ferner im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2 und 3 die Reflexion nicht mehr an der Vorderselte 1 1 statt, da eine zweite elektrisch schaltbare Reflexionsfläche 22 ausgebildet ist, die der ersten Reflexionsfläche 12 gegenüberliegt und in gleicher Weise stufenartig versetzte Teilabschnitte 22i, 222, 223 aufweist. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in Fig. 4 die Steuerleitung für die zweite Reflexionsfläche 22 nicht eingezeichnet. Zwischen den beiden Reflexionsflächen 12 und 22 ist ein Material eingefüllt, das beispielsweise dem Material des ersten Brillenglases 3 entspricht. Ferner sind bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 die reflektiven Facetten 15 nicht an der Vorderseite 1 1 ausgebildet, sondern im Brillenglas 3 vergraben. Die Ansteuerung der beiden Reflexionsflächen 12 und 22 sowie der reflektiven Facetten 15 erfolgt wiederum über die Steuereinheit 21 in synchroner Weise zueinander und auch bevorzugt synchron zum Bildgeber 6.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 4 nur darin, dass zwischen den beiden Reflexionsflächen 12 und 22 kein Material eingefüllt ist, sondern ein Hohlraum vorliegt und somit Luft vorhanden ist.
In Fig. 6 ist eine weitere Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 4 gezeigt, wobei in diesem Fall die beiden Reflexionsflächen 12 und 22 als durchgehende plane Flächen ausgebildet sind. Der Bereich zwischen beiden Reflexionsflächen 12 und 22 kann mit Material (z.B. das gleiche Material wie das des ersten Brillenglases) gefüllt sein oder als Hohlraum (z.B. mit Luft gefüllt) ausgebildet sein. Somit kann der Lichtführungskanal 20 durch Wahl des Materials gemäß vorliegenden optischen Rahmenbedingungen ausgelegt werden. Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist der Lichtführungskanal 20 durch die schaltbare Reflexionsfläche 12 sowie dem gegenüberliegenden Abschnitt der Rückseite 14 des Brillenglases ausgebildet. Ferner sind bei dieser Ausführungsform die reflektiven Facetten 15 so vergraben im Brillenglas 3 angeordnet, dass sie von der Vorderseite 11 beabstandet sind. Eine solche vergrabene Ausbildung der reflektiven Facetten 15 führt z.B. zu einem Schutz der reflektiven Facetten gegenüber Umwelteinflüssen.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen sind die reflektiven Facetten stets auch als schaltbare Reflexionsflächen ausgebildet. Dies muß nicht sein. Die reflektiven Facetten 15 können auch als teilreflektive oder reflektive Facetten 15 ausgebildet sein.
Die reflektiven Facetten 15 können entweder eine reine Strahlumlenkung bewirken oder zusätzlich auch eine abbildende Eigenschaft aufweisen. Dazu können die Facetten 15 selbst plan oder gekrümmt ausgebildet sein. Insbesondere können die Facetten 15 fresnelartig eine gekrümmte Reflexionsfläche nachstellen, die die gewünschten Umlenkungs- und gegebenenfalls Abbildungseigenschaften aufweist.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 gezeigt, bei der der Lichtführungskanal 20 durch die Vorder- und Rückseite 11 , 14 des ersten Brillenglases 3 ausgebildet ist. Die Lichtführung erfolgt durch innere Totalreflexion an Vorder- und Rückseite 11 , 14. Die Facetten 15 sind wiederum als schaltbare Reflexionsflächen ausgebildet, so dass die Steuereinheit 21 die Facetten 15 beispielsweise synchron mit dem Bildgeber 6 ansteuern kann. Die in Fig. 9 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform von Fig. 8 im wesentlichen nur durch die Positionierung der reflektiven Facetten 15. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 sind die Facetten 15 so an der Vorderseite 11 des Brillenglases 3 positioniert, dass das erzeugte Bild für den Benutzer bei Geradeausblick wahrnehmbar ist. In Fig. 10 ist eine Abwandlung gezeigt, bei der eine erste Gruppe 25 von schaltbaren reflektiven Facetten 15 sowie daneben eine zweite Gruppe 26 von schaltbaren reflektiven Facetten 15 vorgesehen sind. Die schaltbaren reflektiven Facetten 15 werden über Steuerleitungen L2 und L3 so angesteuert, dass die der ersten Gruppe 25 abwechselnd zu denen der zweiten Gruppe 26 jeweils in den ersten und zweiten Zustand geschaltet werden. Damit kann in einfacher Art und Weise eine Vergrößerung der Eyebox 18 erreicht werden, da die Lichtstrahlen 9, wenn die Facetten 15 der ersten Gruppe 25 in den zweiten Zustand geschaltet sind, durch Totalreflexion an der Vorderseite 11 und an der Rückseite 14 bis zu der zweiten Gruppe 26 der reflektiven Facetten 15 geführt werden und von diesen dann zur Auskopplung in Richtung zur Rückseite 14 reflektiert werden können, so dass die gewünschte vergrößerte Eyebox 18 vorliegt.
In Fig. 11 ist eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 gezeigt, bei der drei Gruppen 25, 26, 27 von elektrisch schaltbaren reflektiven Facetten 15 nebeneinander angeordnet sind, die mittels der Steuereinheit 21 über Steuerleitungen L2, L3, L4 so angesteuert werden, dass die Lichtstrahlen 9 jeweils von den reflektiven Facetten einer der Gruppen 25 bis 27 nacheinander ausgekoppelt werden. Dies führt zu einem vergrößerten Sichtfeld (field of view).
Natürlich können die reflektiven Facetten 15 auch im Brillenglas so vergraben sein, dass sie von der Vorderseite 11 beabstandet sind, wie in Fig. 12 gezeigt ist. In Fig. 13 ist eine Abwandlung gezeigt, bei der zwei Gruppen 25, 26 von elektrisch schaltbaren reflektiven Facetten 15 vorgesehen sind, wobei die beiden Gruppen 25 und 26 so weit voneinander beabstandet sind, dass dem Benutzer zwei Sichtfelder (eins bei Geradeausblick und eins bei einem Blick nach rechts) bereitgestellt werden. Von diesen zwei Gruppen 25, 26 kann z.B. eine ausgewählt werden, um die Bildauskopplung im gewünschten Sichtfeld zu bewirken.
In Fig. 14 ist eine weitere Abwandlung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 gezeigt, bei der wiederum zwei Gruppen 25, 26 von elektrisch schaltbaren, reflektiven Facetten vorgesehen sind. Die Steuereinheit 21 steuert die Facetten der beiden Gruppen 25, 26 an, dass stets nur die Facetten 15 einer der beiden Gruppen 25, 26 zur Auskopplung dienen. Damit ist eine Anpassung des Auskoppelabschnitts 13 an die Pupillenlage möglich. So können beispielsweise anatomische Unterschiede verschiedener Benutzer ausgeglichen werden, wie z.B. der unterschiedliche Abstand zwischen Schläfe und Auge des jeweiligen Benutzers.
In Fig. 15 ist eine Draufsicht des entsprechenden Brillenglases von Fig. 11 gezeigt. Dort ist gut erkennbar, dass die beiden Gruppen 25, 26 von Facetten 17 voneinander beabstandet sind. In Fig. 16 ist eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 2 und 3 dargestellt. Bei dieser Abwandlung ist mit gestrichelter Linie ein vorderes Brillenglaselement 30 und ein hinteres Brillenglaselement 31 eingezeichnet. In diesem Fall liegt ein dreischaliger Aufbau des Brillenglases 3 vor. Es kann auch nur eines der beiden Brillenglaselemente 30, 31 vorgesehen sein, so dass dann ein zweischaliger Aufbau vorliegt.
Wenn das vordere Brillenglaselement 30 vorgesehen ist, muß lediglich sichergestellt werden, dass die eingezeichnete Reflexion an der Vorderseite 11 , die nun innerhalb des Brillenglases liegt, stattfindet. Dies kann z.B. durch eine entsprechende Wahl des Materials für das vordere Brillenglaselement erreicht werden. Alternativ kann eine teilreflektive Beschichtung, eine schaltbare Reflexionsfläche oder ähnliches vorgesehen sein.
Diese mehrschalige Ausbildung des Brillenglases 3 kann für alle beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen sein. Die elektrisch schaltbare Reflexionsfläche 12, 22 kann als elektrochrome Schicht ausgebildet sein. Dazu kann sie beispielsweise, wie in Fig. 17 schematisch gezeigt ist, eine transparente leitfähige Oxidschicht 40, eine Elektronenschicht 41 , eine lonenleiterschicht 42, eine Elektronenschicht 43 und eine transparente leitfähige Oxidschicht 44 in dieser Reihenfolge aufeinander ausgebildet aufweisen. Ein solches Schichtsystem kann durch Beaufschlagung einer vorbestimmten Spannung von dem ersten Zustand (Reflexionszustand) in den zweiten Zustand (Transmissionszustand) geschaltet werden. Es liegt somit eine schaltbare Spiegelfläche vor. Solche elektrochromen Schichtsysteme zur Ausbildung von schaltbaren Spiegeln sind dem Fachmann bekannt. Sie können beispielsweise so ausgebildet sein, wie in dem Artikel„New electrochromic mirror Systems", Thomas J. Richardson, Solid State lonics 165 (2003) 305-308 angegeben ist. Es ist auch möglich, das Schichtsystem so auszubilden, dass es eine transparente Elektrode, eine schaltbare Spiegelschicht aus Metall, eine Katalysatorschicht aus Metall, eine Elektrolytkleberschicht, eine lonenspeicherschicht (Oxidschicht) und eine transparente Elektrode in dieser Reihenfolge aufeinandergestapelt aufweist, wie z.B. in der im Internet veröffentlichten Pressemitteilung des National Institute of Advanced Industrial Science and Technology aus Japan mit dem Titel „High-efficiency Fabrication Technology for Switchable Mirror Devices Capable of Switching between Mirror and Transparent States" beschrieben ist.
Wie in Fig. 18 gezeigt ist, können auch die reflektiven Facetten 15 den gleichen Schichtaufbau aufweisen der in Verbindung mit Fig. 17 für die schaltbare Reflexionfläche 12, 22 angegeben ist. Es ist ferner möglich, die schaltbare Reflexionsfläche 12, 22 als Flüssigkristallschichtsystem auszubilden, wie in Fig. 19 schematisch dargestellt ist. Dieses Schichtsystem weist eine Analysatorschicht 50, eine transparente leitfähige Oxidschicht 51 , eine Flüssigkristallschicht 52, eine transparente leitfähige Oxidschicht 53 sowie eine Polarisatorschicht 54 in dieser Reihenfolge aufeinander gestapelt auf. Auch ein solches Schichtsystem ist zwischen einem Reflexionszustand und einem Transmissionszustand durch Anlegen einer Spannung hin und her schaltbar. Die Polarisator- und Analysatorschicht 54, 50 sind optional und können auch weggelassen werden.
Auch solche Schichtsysteme sind dem Fachmann bekannt. Es sei nur beispielshalber auf die US 6,674,504 B1 sowie die DE 10 2009 057 987 A1 verwiesen, in denen spezielle Ausbildungen solcher Schichtsysteme angegeben sind.
Das Flüssigkristallschichtsystem kann auch für die reflektiven Facetten 5 genutzt werden, wie in Fig. 20 schematisch dargestellt ist.
In Fig. 21 ist eine Abwandlung der Ausführungsform von Fig. 20 gezeigt. Bei dieser Abwandlung sind die reflektiven Facetten 15 voneinander beabstandet und es sind jeweils plane Zwischenstücke 55 vorgesehen. Die Zwischenstücke 55 können jeweils z.B. parallel zur Tangente der Vorderseite 11 an einer Stelle direkt oberhalb des entsprechenden Zwischenstückes 55 oder dazu geneigt angeordnet sein. Ferner ist der Schichtaufbau in seiner gesamten Dicke deutlich reduziert, wie schematisch in Fig. 21 dargestellt ist. Des weiteren ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 21 jede Facette 15 einzeln ansteuerbar. Dazu ist auf der Oberseite des planen Zwischenstückes 55 eine erste Kontaktierungsfläche 56 ausgebildet, die mit einer transparenten Leiterbahn 57 verbunden ist, wie in der schematischen Draufsicht von Fig. 22 angedeutet ist. Durch die plane Ausbildung des Zwischenstücks 55 ist die Kontaktierung einfach möglich. Des weiteren ist die Unterseite des planen Zwischenstücks 55 mit einer zweiten Kontaktierungsfläche 58 versehen, die mit einer transparenten Leiterbahn 59 verbunden ist. Diese Art der Kontaktierung ist in der schematischen Draufsicht von Fig. 22 dargestellt, wobei hier nur die Kontaktierungsflächen 56 und 58 sowie die transparenten Leiterbahnen 57 und 59 schematisch dargestellt sind. Die transparenten Leiterbahnen 57, 59 sind bis zur Steuereinheit 21 geführt.
Durch diese Art der Kontaktierung kann jede reflektive Facette 15 individuell angesteuert werden. Auch ist die Herstellung in einem schichtweisen Verfahren leicht möglich. Der Schichtaufbau der reflektiven Facetten 15 kann sich (muß aber nicht) im Bereich des planen Zwischenstücks 55 erstrecken bzw. kann somit das plane Zwischenstück 55 bilden.
Bei der in Fig. 22 gezeigten Darstellung erstrecken sich die Kontaktierungsflächen 56 und 58 jeweils nur bis etwa zur Mitte der planen Zwischenstücke 55 in einer Richtung von oben nach unten in Fig. 22 gesehen. Natürlich können sie sich auch über die gesamte Länge der planen Zwischenstücke 55 in dieser Richtung erstrecken.
Die elektrisch schaltbare Reflexionsfläche 12, 22 und/oder die ansteuerbaren elektrisch schaltbaren reflektiven Facetten 15 können insbesondere auch so angesteuert werden, dass damit eine Steuerung oder Regelung der Bildhelligkeit des erzeugten Bildes erfolgt. Diese kann z.B. in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit durchgeführt werden. So können die Reflexionsfläche 12, 22 und/oder die reflektiven Facetten 15 so angesteuert werden, dass sie die maximale Bildhelligkeit übertragen oder eben eine kleinere als die maximale Bildhelligkeit. In dieser Art und Weise kann einfach eine Steuerung oder Regelung der Bildhelligkeit und/oder des Helligkeitskontrastes (Bildhelligkeit zu Umgebungshelligkeit) durchgeführt werden.
Zur Steuerung oder Regelung des Helligkeitskontrastes kann auf der Vorderseite 11 des ersten Brillenglases 3 eine elektrochrome Schicht vollflächig angeordnet sein, die ebenfalls mittels der Steuereinheit 21 ansteuerbar ist. In diesem Fall ist es möglich, die Transmission des ersten Brillenglases zu dimmen und somit den gewünschten Helligkeitskontrast einzustellen.
Wie bereits beschrieben wurde, können die elektrisch schaltbaren Reflexionsflächen 12, 22 sowie die elektrisch schaltbaren reflektiven Facetten 15 zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand hin- und hergeschaltet werden, wobei die Reflektivität im ersten Zustand höher ist als im zweiten Zustand. So kann z.B. zur Vereinfachung davon ausgegangen werden, dass die Reflektivität im ersten Zustand 100 % und im zweiten Zustand 0 % beträgt. Die Steuereinheit 21 kann dafür sorgen, dass der Bildgeber 6 einerseits und die entsprechend schaltbaren Schichten 11 , 22 bzw. Facetten 15 andererseits synchron angesteuert werden. Dazu kann die Steuereinheit 21 eine entsprechende Bildgeberansteuerung 60, der Videodaten 61 zugeführt sind und die den Bildgeber 6 ansteuert, und eine entsprechende Schichtansteuerung 62, die die reflektiven Schichten 12, 22 sowie die reflektiven Facetten 15 ansteuert, so ansteuern, dass diese synchronisiert sind. Die entsprechende Ansteuerung ist schematisch in Fig. 23 dargestellt.
Die Ansteuerung mittels der Steuereinheit 21 kann nun so erfolgen, dass das Hin- und Herschalten zwischen den beiden Zuständen mit einer Frequenz von 30 Hz oder mehr durchgeführt wird. In diesem Fall kann ein Benutzer nur noch die zeitliche mittlere Reflexion bzw. Transmission dieser Schichten 12, 22 bzw. der reflektiven Facetten 15 wahrnehmen.
Durch Einstellung des Tastgrades (also das Verhältnis der Zeitdauer des ersten Zustandes zum zweiten Zustand) kann somit in einfacher Art und Weise jede gewünschte Reflexion eingestellt werden. Bei der in Fig. 24A gezeigten schematischen Darstellung beträgt der Tastgrad 25 %. Das bedeutet, dass zu 25 % der Zeit t die reflektiven Schichten 12, 22 und/oder die reflektiven Facetten 15 im ersten Zustand (100 % Reflektivität) und die restliche Zeit im zweiten Zustand sind (die Umschaltzeit wird zur Vereinfachung vernachlässigt). Der erste Zustand kann auch als EIN-Zustand und der zweite Zustand kann auch als AUS-Zustand bezeichnet werden.
Somit beträgt die Reflektivität 25 % von der maximalen Reflektivität und die Transmission beträgt 75 % von der maximalen Transmission.
Bei dem in Fig. 24B dargestellten Tastgrad beträgt die Reflektivität 50 % von der maximalen Reflektivität. In Fig. 24C und Fig. 24D sind Tastgrade für eine Reflektivität von ca. 66,6 % und 75 % der maximalen Reflektivität gezeigt.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen sind die Facetten 15 sowie die Reflexionsflächen 12 und 22 jeweils elektrisch schaltbar ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, diese Flächen als optisch schaltbare Flächen 15, 12 und 22 auszubilden. Dazu kann beispielsweise ausgenutzt werden, dass das vom Bilderzeugungsmodul 5 kommende Licht (Lichtstrahlen 9) zeitlich moduliert ist und somit zumindest zeitweise eine höhere Intensität aufweist als das Licht der Umgebung, wie schematisch in Fig. 25 dargestellt ist. In Figur 25 ist die Intensität I über die Zeit t aufgetragen, wobei das Licht des Bilderzeugungsmoduls 5 mit dem Bezugszeichen 63 bezeichnet ist und das Umgebungslicht mit dem Bezugszeichen 64. Die Darstellung in Figur 25 ist rein schematisch. So kann die Intensität des Lichts des Bilderzeugungsmoduls 5 in der Realität um mehr als eine Größenordnung höher sein als die Intensität des Lichts der Umgebung.
Dieser Unterschied in der Intensität kann z.B. in der Art und Weise genutzt werden, dass als reflektierende Schicht oder reflektierende Beschichtung ein Material mit nichtlinearer elektrischer Suszeptibilität eingesetzt wird.
Dies ist schematisch in der Schnittansicht gemäß Figur 26 gezeigt, wobei hier der Auskoppelabschnitt 13 eine einzelne durchgehende Schicht 65 aufweist. Dies ist aber nur beispielhaft zu verstehen. Natürlich können in gleicher Weise die bereits beschriebenen Facetten 15, die Reflexionsfläche 12 und/oder die Reflexionsfläche 22 eine Schicht oder Beschichtung aus einem solchen Material mit nichtlinearer elektrischer Suszeptibilität aufweisen.
Als Material kann z.B. Lithiumniobat (LiNbO-3) verwendet werden, dessen entsprechender Koeffizient d33 entlang der Achse mit stärkster Nichtlinearität gemäß der nachfolgenden Formel
P = 2 · ε0 ■ d33 ■ E2 einen Wert von rund 30 pm/V aufweist. In dieser Formel ist P die Polarisation, ε0 die absolute Permittivität und E die elektrische Feldstärke. Letztendlich bedeutet dies, dass die elektrische Suszeptibität χβ, die gemäß der nachfolgenden Formel
P = £o ■ Xe ■ E definiert ist, feldstärkenabhängig wird. Damit wird auch die Brechzahl n gemäß der nachfolgenden Formel
feldstärkenabhängig, wobei diese Formel für den Fall gilt, dass das Material nicht magnetisch ist. Aus den bekannten Fresnel-Formeln kann dann die feldstärkenabhängige Reflektivität bestimmt werden. Somit weist die Schicht 65 eine höhere Reflektivität für das Licht 9 des Bilderzeugungsmoduls 5 auf als für das Licht der Umgebung, so dass die Fläche 65 optisch geschaltet wird. Es liegt quasi eine passive optische Schaltung vor, da das Licht des Bilderzeugungsmoduls 5 selbst die Umschaltung der Schicht 65 bewirkt.
Ferner ist es möglich, die Fläche 65 aus einem fotorefraktiven Material zu bilden, das unter Beleuchtung seine Brechzahl für eine gewisse Zeit ändert. Solche fotorefraktiven Materialen sind z.B. BaTi03, KNbC und LiNbC . Die Brechzahländerung führt wiederum gemäß den Fresnel- Formeln zu einer Änderung der Reflektivität. Je nach Brechzahl des Umgebungsmaterials (größer oder kleiner als die des fotorefraktiven Materials) kann eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Reflektivität mit wachsender Intensität erreicht werden.
Man kann auch Beschichtungen einsetzen, die je nach Helligkeit reflektieren oder transparent sind. So vertreibt die Firma Schott AG aus Mainz in Deutschland unter dem Produktnamen Mirona einen Spiegel, der seine Reflektivität verliert und transparent wird, wenn es hinter dem Spiegel hell ist. Ist es dunkel hinter dem Spiegel, ist er reflektiv.
Solche Beschichtungen können so ausgebildet werden, dass die Umschalteffekt zwischen Reflexion und Transmission von Strahlung im UV-Bereich oder aus dem Infrarotbereich bewirkt wird. In diesem Fall ist es möglich, mittels einer Hilfsstrahlungsquelle 66, wie in Fig. 27 schematisch dargestellt ist, die Reflexionsschicht 65 zwischen Reflexion und Transmission hin und her zu schalten. Es liegt somit eine optische Schicht vor, die aktiv schaltbar ist. Wenn die Strahlung 67 der Hilfsstrahlungsquelle 66 zum Erzeugen des transmissiven Zustands der Reflexionsschicht 65 benötigt wird, muss somit während der Zeit, in der keine Bilderzeugung mittels des Bilderzeugungsmoduls 5 stattfindet, die Hilfsstrahlungsquelle 66 eingeschaltet sein. Wenn ein Bild mittels des Bilderzeugungsmoduls 5 erzeugt wird, ist die Hilfsstrahlungsquelle 66 auszuschalten.
Im umgekehrten Fall, falls die Schicht 65 durch Beleuchtung mittels der Strahlung 67 der Hilfsstrahlungsquelle 66 in den reflektiven Zustand gebracht wird, muss die Hilfsstrahlungsquelle 66 immer dann angeschaltet sein, wenn ein Bild mittels des Bilderzeugungsmoduls 5 erzeugt wird.
Auf der Vorderseite 11 des Brillenglases 3 ist eine Filterschicht 68 aufgebracht, die die Wellenlängen aus dem Umgebungslicht filtert, die der Wellenlänge der Hilfsstrahlung 67 entspricht. Somit ist die Schicht 68 beispielsweise so ausgebildet, dass UV-Strahlung und/oder Infrarotstrahlung herausgefiltert wird. Wenn UV-Strahlung oder Strahlung einer sonstigen Wellenlänge, die für das Auge schädlich sein kann, als Hilfsstrahlung 67 eingesetzt wird, wird auf der Innenseite 14 eine Absorberschicht 69 ausgebildet, die die Hilfsstrahlung absorbiert, so dass ein Eintritt der Hilfsstrahlung in das Auge sicher verhindert werden kann.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 erfolgt die Einspiegelung des virtuellen Bildes in das Gesichtsfeld des Benutzers über das erste Brillenglas 3. Natürlich ist auch eine Einspiegelung über das zweite Brillenglas 4 möglich. Des weiteren kann die Anzeigevorrichtung 1 so ausgebildet sein, dass Informationen bzw. virtuelle Bilder über beide Brillengläser 3, 4 eingespiegelt werden. Dabei kann die Einspiegelung so erfolgen, dass ein dreidimensionaler Bildeindruck entsteht. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig.
Die Brillengläser 3, 4 können eine Brechkraft von Null oder eine von Null verschiedene Brechkraft (insbesondere zur Korrektur von Fehlsichtigkeiten) aufweisen. Wie in den Figuren gezeigt ist, sind sowohl die Vorderseite 11 als auch die Rückseite 4 des Brillenglases 3 gekrümmt ausgebildet. Die Vorderseite 11 kann insbesondere sphärisch gekrümmt sein. Wenn das Brillenglas eine von Null verschiedene Brechkraft aufweist, um eine Fehlsichtigkeit zu korrigieren, ist in der Regel die Krümmung der Rückseite 14 entsprechend gewählt, um die gewünschte Korrektur zu erreichen.
Die Haltevorrichtung 2 muß nicht als brillenartige Haltevorrichtung ausgebildet sein. Es ist auch jede andere Art der Haltevorrichtung möglich, mit der ein Aufsetzen oder Tragen der Anzeigevorrichtung 1 auf dem Kopf des Benutzers erfolgen kann. Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele können, soweit technisch sinnvoll, miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung bereitzustellen.

Claims

Patentansprüche
1 . Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung (1 ),
mit einem eine Vorderseite (1 1 ) und eine Rückseite (14) aufweisenden Brillenglas (3), wobei die
Vorderseite (1 1 ) und/oder die Rückseite (14) gekrümmt sind/ist,
und mit einem Einkoppelabschnitt (19) und einem Auskoppelabschnitt (13),
wobei das Brillenglas einen Lichtführungskanal (20) aufweist, der dazu geeignet ist, Lichtbündel (9) von Pixeln des erzeugten Bildes, die über den Einkoppelabschnitt (19) des Brillenglases in das Brillenglas (3) eingekoppelt sind, im Brillenglas (3) bis zum Auskoppelabschnitt (13) zu führen, um sie über den Auskoppelabschnitt (13) aus dem Brillenglas (3) auszukoppeln, wobei der Lichtführungskanal (20) eine erste Reflexionsfläche (12) und eine von der ersten Reflexionsfläche beabstandete zweite Reflexionsfläche (22) aufweist, die sich jeweils in einer Richtung vom Einkoppelabschnitt (19) zum Auskoppelabschnitt (13) erstrecken,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Reflexionsflächen (12, 22) als schaltbare Schicht ausgebildet ist, die in einen ersten und einen zweiten Zustand schaltbar ist, wobei die Reflektivität der schaltbaren Schicht im ersten Zustand höher ist als im zweiten Zustand.
2. Brillenglas nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Reflexionsflächen (12, 22) als plane Fläche oder als abschnittsweise plane Fläche ausgebildet ist.
3. Brillenglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Reflexionsflächen (12, 22) gekrümmt ausgebildet ist.
4. Brillenglas nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Reflexionsflächen (12, 22) im Brillenglas (3) ausgebildet und somit von Vorder- und Rückseite (1 1 , 14) beabstandet ist.
5. Brillenglas nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Schicht der zumindest einen Reflexionsfläche eine Flüssigkristallschicht oder eine elektrochrome Schicht aufweist.
6. Brillenglas nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Schicht zumindest zwei Abschnitte aufweist, die unabhängig voneinander in den ersten Zustand und in den zweiten Zustand schaltbar sind.
7. Brillenglas nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Schicht als elektrisch schaltbare Schicht ausgebildet ist.
8. Brillenglas nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Schicht als optisch schaltbare Schicht ausgebildet ist.
9. Brillenglas nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch schaltbare Schicht als passiv schaltbare Schicht ausgebildet ist.
10. Brillenglas nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch schaltbare Schicht als aktiv schaltbare Schicht ausgebildet ist.
1 1 . Brillenglas nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auskoppelabschnitt (13) zumindest zwei nebeneinander angeordnete Umlenkflächen (1 5) aufweist, die die Lichtbündel (9) zur Auskopplung in Richtung zur Rückseite (14) hin reflektieren, wobei die Umlenkflächen (15) jeweils als schaltbare zweite Schicht ausgebildet sind, die in einen ersten und einen zweiten Zustand schaltbar ist, wobei die Reflektivität der schaltbaren zweiten Schichten im ersten Zustand höher ist als im zweiten Zustand.
12. Brillenglas nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei nebeneinander angeordneten Umlenkflächen (15) voneinander unabhängig in den ersten und zweiten Zustand schaltbar sind.
13. Brillenglas nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Auskoppelabschnitt (13) zwei nebeneinander angeordnete Gruppen mit jeweils zumindest zwei nebeneinander angeordneten Umlenkflächen (15) aufweist, wobei die Umlenkflächen (1 5) jeweils als die schaltbare zweite Schicht ausgebildet sind und die zweiten Schichten einer der beiden Gruppen unabhängig von den zweiten Schichten der anderen der beiden Gruppen in den ersten und zweiten Zustand schaltbar sind.
14. Brillenglas nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare zweite Schicht elektrisch schaltbar ist.
15. Brillenglas nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare zweite Schicht optisch schaltbar ist.
16. Brillenglas nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Vorderseite (11) und/oder Rückseite (14) eine schaltbare Transmissionsschicht ausgebildet ist, deren Transmission einstellbar ist.
17. Brillenglas nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet dass die schaltbare Transmissionsschicht als elektrisch schaltbare Transmissionsschicht ausgebildet ist.
18. Brillenglas nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet dass die schaltbare Transmissionsschicht als optisch schaltbare Transmissionsschicht ausgebildet ist.
19. Anzeigevorrichtung mit
einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung (2),
einem an der Haltevorrichtung (2) befestigten Bilderzeugungsmodul (5), das ein Bild erzeugt, einer an der Haltevorrichtung (2) befestigten Abbildungsoptik (7), die ein Brillenglas (3) nach einem der obigen Ansprüche aufweist und die das erzeugte Bild im auf den Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung (2) so abbildet, dass es der Benutzer als virtuelles Bild wahrnehmen kann, und
einer Steuereinheit (21) zum Ansteuern der schaltbaren Schicht der Reflexionsfläche (12, 22).
PCT/EP2015/058274 2014-04-17 2015-04-16 Brillenglas für eine auf den kopf eines benutzers aufsetzbare und ein bild erzeugende anzeigevorrichtung und anzeigevorrichtung mit einem solchen brillenglas WO2015158829A1 (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107037610A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 姜莹 隐形摄像眼镜
US9897886B2 (en) 2015-02-10 2018-02-20 LAFORGE Optical, Inc. Lens for displaying a virtual image
US9964769B2 (en) 2016-06-10 2018-05-08 Google Llc Head-wearable displays with a tiled field of view using a single microdisplay
KR20180055122A (ko) * 2016-11-16 2018-05-25 주식회사 루멘스 헤드 마운트 디스플레이 장치
CN109283197A (zh) * 2018-08-27 2019-01-29 杭州元色科技有限公司 透明板材表面及内部瑕疵的检测方法及检测装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10444511B2 (en) * 2016-11-16 2019-10-15 Lumens Co., Ltd. Head-mounted display apparatuses
US10310271B2 (en) * 2017-04-05 2019-06-04 North Inc. Systems, devices, and methods employing waveguides embedded in curved lenses
US20180292657A1 (en) * 2017-04-05 2018-10-11 Thalmic Labs Inc. Systems, devices, and methods for planar waveguides embedded in curved eyeglass lenses
FI128594B (en) * 2017-12-22 2020-08-31 Dispelix Oy Stair waveguide elements, personal display device and method for producing an image
JP7024686B2 (ja) * 2018-10-31 2022-02-24 オムロン株式会社 表示装置
US11067809B1 (en) * 2019-07-29 2021-07-20 Facebook Technologies, Llc Systems and methods for minimizing external light leakage from artificial-reality displays

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008268846A (ja) * 2007-03-22 2008-11-06 Citizen Holdings Co Ltd 電子像表示機能付き眼鏡
EP2343591A1 (de) * 2009-12-23 2011-07-13 ESSILOR INTERNATIONAL (Compagnie Générale d'Optique) Angepasstes Brillenglas zur Bereitstellung der Sicht und Ersatzsicht
US20120050143A1 (en) * 2010-08-25 2012-03-01 Border John N Head-mounted display with environmental state detection
US8384999B1 (en) * 2012-01-09 2013-02-26 Cerr Limited Optical modules
US20130314793A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 Steven John Robbins Waveguide optics focus elements

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6674504B1 (en) 2000-09-29 2004-01-06 Kent Optronics, Inc. Single layer multi-state ultra-fast cholesteric liquid crystal device and the fabrication methods thereof
CN102667912B (zh) * 2009-11-21 2016-04-13 道格拉斯·彼得·马格雅利 头戴式显示装置
DE102009057987B4 (de) 2009-12-11 2020-08-20 BMTS Technology GmbH & Co. KG Ladeeinrichtung und Leitschaufel für eine derartige Ladeeinrichtung
DE102009057985A1 (de) 2009-12-11 2011-06-16 Carl Zeiss Imaging Solutions Gmbh Elektronisch schaltbarer dichroitischer Strahlteiler
DE102010040962A1 (de) 2010-09-17 2012-03-22 Carl Zeiss Ag Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung
DE102011007811B4 (de) * 2011-04-20 2015-10-22 Carl Zeiss Ag Anzeigevorrichtung
DE102011007812B4 (de) 2011-04-20 2018-02-15 Carl Zeiss Smart Optics Gmbh Anzeigevorrichtung
DE102013219626B4 (de) 2013-09-27 2015-05-21 Carl Zeiss Ag Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung und Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas
US9395544B2 (en) * 2014-03-13 2016-07-19 Google Inc. Eyepiece with switchable reflector for head wearable display

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008268846A (ja) * 2007-03-22 2008-11-06 Citizen Holdings Co Ltd 電子像表示機能付き眼鏡
EP2343591A1 (de) * 2009-12-23 2011-07-13 ESSILOR INTERNATIONAL (Compagnie Générale d'Optique) Angepasstes Brillenglas zur Bereitstellung der Sicht und Ersatzsicht
US20120050143A1 (en) * 2010-08-25 2012-03-01 Border John N Head-mounted display with environmental state detection
US8384999B1 (en) * 2012-01-09 2013-02-26 Cerr Limited Optical modules
US20130314793A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 Steven John Robbins Waveguide optics focus elements

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9897886B2 (en) 2015-02-10 2018-02-20 LAFORGE Optical, Inc. Lens for displaying a virtual image
CN107037610A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 姜莹 隐形摄像眼镜
US9964769B2 (en) 2016-06-10 2018-05-08 Google Llc Head-wearable displays with a tiled field of view using a single microdisplay
KR20180055122A (ko) * 2016-11-16 2018-05-25 주식회사 루멘스 헤드 마운트 디스플레이 장치
KR102698422B1 (ko) * 2016-11-16 2024-08-23 주식회사 루멘스 헤드 마운트 디스플레이 장치
CN109283197A (zh) * 2018-08-27 2019-01-29 杭州元色科技有限公司 透明板材表面及内部瑕疵的检测方法及检测装置

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