WO2019137819A1 - Projection device for data spectacles and data spectacles of this kind - Google Patents

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WO2019137819A1
WO2019137819A1 PCT/EP2018/097098 EP2018097098W WO2019137819A1 WO 2019137819 A1 WO2019137819 A1 WO 2019137819A1 EP 2018097098 W EP2018097098 W EP 2018097098W WO 2019137819 A1 WO2019137819 A1 WO 2019137819A1
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light
projection device
light beam
light guide
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PCT/EP2018/097098
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Simone Hoeckh
Tobias Graf
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Robert Bosch Gmbh
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Abstract

The invention relates to a projection device (100) for data spectacles (400) having at least one temple (118), wherein the projection device (100) has the following features: at least one light source (104) for emitting at least one light beam (106); at least one first deflection element (102) which is arranged or can be arranged on a spectacle lens (402) of the data spectacles (400) for projecting an image onto a retina (110) of a user of the data spectacles (400) by deflecting and/or focussing the at least one light beam (106) onto an eye lens (108) of a user; and at least one reflection element (112) for reflecting the light beam (106) onto the first deflection element (102). The projection device (100) further comprises a light guide (124) which is arranged between the light source (104) and the reflection element (112). The invention further relates to data spectacles.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille und eine solche Datenbrille  Projection device for data glasses and such data glasses
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille, und eine solche Datenbrille. The present invention relates to a projection device for data glasses, and such data glasses.
Stand der Technik State of the art
Die Entwicklung von Helmet-Mounted- bzw. Head-Mounted- (HMD) oder Head- Worn-Displays (HWD) ist seit den Sechzigerjahren des 20. Jahrhunderts ein aktives Forschungsgebiet. Eine Ausprägung sind Virtual Reality (VR) Systeme. Vor allem ist es aber die Entwicklung von Augmented Reality (AR) oder Mixed- Reality-Geräten, die interessante Möglichkeiten zur situationsbedingten und individualisierten Informationsbereitstellung in Beruf und Alltag in Aussicht stellt. The development of helmet-mounted or head-mounted (HMD) or headworn displays (HWD) has been an active area of research since the 1960s. One feature is Virtual Reality (VR) systems. Above all, however, it is the development of augmented reality (AR) or mixed-reality devices that promises interesting possibilities for situational and individualized information provision in work and everyday life.
Aufgrund hoher Kosten und sperriger Optiken sind HMDs bis heute vorrangig im militärischen Bereich im Einsatz. Allerdings können auch zivile Berufsgruppen und Konsumenten in Alltag und Freizeit von einem handlichen und Due to high costs and bulky optics, HMDs are still used primarily in the military sector. However, also civilian professional groups and consumers in everyday life and leisure time of a handy and
kostengünstigen HMD-Gerät profitieren. Bislang konnte aber noch kein benefit from low cost HMD device. But so far no one could
Verbraucherprodukt in Großserie erfolgreich am Markt platziert werden. Eine große Herausforderung sind hierbei z.B. sich wechselseitig beeinflussende Anforderungen an die optischen und mechanischen Spezifikationen. Es gibt derzeit zwei unterschiedliche Arten von HMDs auf dem Markt. Einerseits sind dies leichte, handliche HMDs, deren bildgebendes und sensorisches System möglichst klein gehalten wird, weshalb sie auch nur einen begrenzten Consumer product in mass production successfully placed on the market. A big challenge here are e.g. mutually influencing requirements for the optical and mechanical specifications. There are currently two different types of HMDs on the market. On the one hand, these are lightweight, handy HMDs, whose imaging and sensory system is kept as small as possible, which is why they have only a limited
Funktionsumfang aufweisen. Andererseits gibt es HMDs mit relativ voluminösen Optiken gegebenenfalls in Kombination mit mehreren Sensoren und Kameras, die anspruchsvollere Bilddarstellungen und Interaktionen zwischen der Have feature. On the other hand, there are HMDs with relatively bulky optics, possibly in combination with multiple sensors and cameras, which provide more sophisticated imaging and interactions between the
Umgebungswahrnehmung und der überlagerten Bildinformation ermöglichen, jedoch deutlich größer, schwerer und weniger ergonomisch in der Handhabung sind. Environment perception and the superimposed image information allow However, they are much larger, heavier and less ergonomic to handle.
Ein Ansatz, um anspruchsvolle Bildgebung mit einer möglichst platzsparenden Bauform zu realisieren, besteht in einem laserbasierten Retinascanner (engl.: retina Scanner device = RSD). Im Gegensatz zu den meisten anderen Konzepten wird hierbei nicht eine abbildende Optik verwendet, die ein Bild einer One approach to realize sophisticated imaging with a space-saving design is a laser-based retinal scanner (retina scanner device = RSD). In contrast to most other concepts, this does not use an imaging optic, which is an image of a
Displayfläche über ein abbildendes System in das Blickfeld des Nutzers einblendet. Stattdessen wird hier mittels mindestens einer, bei Display area via an imaging system in the field of view of the user einblendet. Instead, at least one, at
polychromatischen Systemen auch mittels mehrerer Laserquellen, ein Strahl erzeugt, der über einen MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System)-Spiegel gelenkt und mittels Auslenkung des Spiegels über die Netzhaut gescannt werden kann. Durch die Latenzzeit im menschlichen visuellen System kann somit durch gezielte Ansteuerung von Spiegel und Laserquelle der Eindruck eines flächigen Bildes oder von überlagerten Bildinhalten erzeugt werden. Der Vorteil dieses Systemkonzepts besteht in der geringen Anzahl an optischen Komponenten, die zudem nur geringen Bauraum beanspruchen. Polychromatic systems also generated by means of multiple laser sources, a beam that can be directed through a MEMS (micro-electro-mechanical system) level and scanned by means of mirror deflection over the retina. By latency in the human visual system can thus be generated by targeted control of mirror and laser source, the impression of a flat image or superimposed image content. The advantage of this system concept is the low number of optical components, which also require only little space.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille weist mindestens eine Lichtquelle zum Aussenden mindestens eines Lichtstrahls auf. Die Datenbrille weist mindestens einen, insbesondere zwei, Brillenbügel auf. The projection device for data glasses has at least one light source for emitting at least one light beam. The data glasses have at least one, in particular two, temples.
Unter einer Datenbrille kann ein HMD oder ein HWD verstanden werden. Unter dem Begriff Datenbrille kann ebenfalls eine AR-, VR- oder MR-Brille, eine Videobrille, ein Helmdisplay oder ein AR-, VR-, oder MR-Helm verstanden werden. Data glasses can be understood to mean an HMD or a HWD. The term data glasses can also be understood to mean AR, VR or MR glasses, video glasses, a helmet display or an AR, VR or MR helmet.
Unter einer Lichtquelle kann ein lichtemittierendes Element wie etwa eine Leuchtdiode, insbesondere eine organische Leuchtdiode, eine Laserdiode oder eine Anordnung aus mehreren solcher lichtemittierenden Elemente verstanden werden. Insbesondere kann die Lichtquelle ausgebildet sein, um Licht unterschiedlicher Wellenlängen auszustrahlen. Der Lichtstrahl kann zum A light source may be understood to mean a light-emitting element such as a light-emitting diode, in particular an organic light-emitting diode, a laser diode or an arrangement of a plurality of such light-emitting elements. In particular, the light source can be designed to emit light of different wavelengths. The light beam can for
Erzeugen einer Mehrzahl von Bildpunkten auf der Netzhaut dienen, wobei der Lichtstrahl die Netzhaut beispielsweise in Zeilen und Spalten oder in Form von Lissajous- Mustern überstreicht und entsprechend gepulst sein kann. Unter einem Brillenglas kann ein aus einem transparenten Material wie etwa Glas oder Kunststoff gefertigtes Scheibenelement verstanden werden. Je nach Generating a plurality of pixels serve on the retina, wherein the Light beam the retina, for example, in rows and columns or in the form of Lissajous patterns sweeps and can be pulsed accordingly. Under a spectacle lens can be understood a made of a transparent material such as glass or plastic disc element. Depending on
Ausführungsform kann das Brillenglas etwa als Korrekturglas ausgeformt sein oder eine Tönung zum Filtern von Licht bestimmter Wellenlängen wie Embodiment, the spectacle lens may be formed approximately as a correction glass or a tint for filtering light of certain wavelengths such as
beispielsweise UV-Licht aufweisen. for example, have UV light.
Unter einem Lichtstrahl kann in der paraxialen Näherung ein Gauß-Strahl verstanden werden. A light beam can be understood in the paraxial approximation to be a Gaussian beam.
Die Projektionsvorrichtung weist ferner mindestens ein an einem Brillenglas der Datenbrille angeordnetes oder anordenbares erstes Umlenkelement zum The projection device furthermore has at least one first deflection element which is arranged or can be arranged on a spectacle lens of the data glasses
Projizieren eines Bilds auf eine Netzhaut eines Nutzers der Datenbrille durch Umlenken und/oder Fokussieren des mindestens einen Lichtstrahls auf eine Augenlinse des Nutzers auf. Das erste Umlenkelement kann z.B. ein Projecting an image on a retina of a user of the data glasses by deflecting and / or focusing the at least one light beam on an eye lens of the user. The first deflecting element may e.g. on
holografisches Element oder ein Freiformspiegel sein. holographic element or a free-form mirror.
Unter einem holografischen Element kann beispielsweise ein holografisch optisches Bauelement, kurz HOE, verstanden werden, das z.B. die Funktion einer Linse, eines Spiegels oder eines Prismas erfüllen kann. Je nach By a holographic element, for example, a holographic optical device, HOE for short, can be understood, which is e.g. can perform the function of a lens, a mirror or a prism. Depending on
Ausführungsform kann das holografische Element für bestimmte Farben und Einfallswinkel selektiv sein. Insbesondere kann das holografische Element optische Funktionen erfüllen, die mit einfachen Punktlichtquellen in das holografische Element einbelichtet werden können. Dadurch kann das holografische Element sehr kostengünstig hergestellt werden. Embodiment, the holographic element for certain colors and angles of incidence can be selective. In particular, the holographic element can fulfill optical functions that can be imprinted into the holographic element with simple point light sources. As a result, the holographic element can be produced very inexpensively.
Das holografische Element kann transparent sein. Dadurch können The holographic element can be transparent. Thereby can
Bildinformationen mit der Umwelt überlagert werden. Image information to be overlaid with the environment.
Durch ein an einem Brillenglas einer Datenbrille angeordnetes holografisches Element kann ein Lichtstrahl derart auf eine Netzhaut eines Trägers der By means of a holographic element arranged on a spectacle lens of a data goggle, a light beam can thus be applied to a retina of a wearer of the
Datenbrille gelenkt werden, dass der Träger ein scharfes virtuelles Bild wahrnimmt. Beispielsweise kann das Bild durch Scannen eines Laserstrahls über einen Mikrospiegel und das holografische Element direkt auf die Netzhaut geschrieben werden. Data goggles are directed that the wearer perceives a sharp virtual image. For example, the image may be scanned by scanning a laser beam a micromirror and the holographic element are written directly on the retina.
Eine derartige Projektionsvorrichtung kann auf geringem Bauraum Such a projection device can be built in a small space
vergleichsweise kostengünstig realisiert werden und ermöglicht es, einen Bildinhalt in eine ausreichende Distanz zum Träger zu bringen. Dadurch wird die kontaktanaloge Überlagerung des Bildinhalts mit der Umgebung ermöglicht. Durch die Kombination aus scannendem Laserstrahl und Umlenkelement am Brillenglas ist es möglich, Lichtreize direkt auf der Netzhaut zu erzeugen, ohne dass eine Zwischenabbildung eines flächigen Anzeigeelements erforderlich ist. Zudem kann mit einem solchen Flying-Spot-Ansatz eine große Tiefenschärfe erreicht werden. be realized comparatively inexpensive and makes it possible to bring a picture content in a sufficient distance to the carrier. This allows the contact-analogous superimposition of the image content with the environment. The combination of scanning laser beam and deflecting element on the spectacle lens makes it possible to generate light stimuli directly on the retina, without the need for intermediate imaging of a flat display element. In addition, with such a flying-spot approach, a great depth of focus can be achieved.
In der Regel ist das Umlenkverhalten auf der Oberfläche des holografischen Elements an jedem Punkt unterschiedlich. Wie bereits oben erwähnt gilt in der Regel nicht, dass der Einfallswinkel gleich dem Ausfallswinkel ist. Der Teilbereich der Oberfläche des holografischen Elements, welcher dazu dient, den Lichtstrahl zum Auge eines Benutzers umzulenken, wird als funktionale Region bezeichnet. Für einen Freiformspiegel gilt prinzipiell dasselbe wie für ein holografisches Element in dem Sinne, dass das Umlenkverhalten auf der Oberfläche lokal unterschiedlich ist. Allerdings gilt dabei im Gegensatz zum holografischen Element lokal das Reflexionsgesetz, d.h. dass Einfallswinkel gleich In general, the deflection behavior on the surface of the holographic element is different at each point. As already mentioned above, it is generally not the case that the angle of incidence equals the angle of reflection. The portion of the surface of the holographic element which serves to redirect the light beam to the eye of a user is referred to as a functional region. For a free-form mirror, the same applies in principle as for a holographic element in the sense that the deflection behavior on the surface is locally different. However, in contrast to the holographic element, the law of reflection applies locally, i. that angle of incidence is the same
Ausfallswinkel ist. Fail angle is.
Ferner weist die Projektionsvorrichtung mindestens ein Reflexionselement zum Reflektieren des Lichtstrahls auf das erste Umlenkelement auf. Unter einem Reflexionselement kann beispielsweise ein Spiegel, insbesondere ein Furthermore, the projection device has at least one reflection element for reflecting the light beam onto the first deflection element. Under a reflection element, for example, a mirror, in particular a
Mikrospiegel oder ein Array aus Mikrospiegeln, oder ein Hologramm verstanden werden. Mittels des Reflexionselements kann ein Strahlengang des Lichtstrahls an gegebene Raumverhältnisse angepasst werden. Beispielsweise kann das Reflexionselement als Mikrospiegel realisiert sein. Der Mikrospiegel kann beweglich ausgeformt sein, etwa eine um zumindest eine Achse neigbare Spiegelfläche aufweisen. Ein solches System bietet den Vorteil einer besonders kompakten Bauform, die daraus resultiert, dass in keinem Fall das ganze Bild durch ein abbildendes Element abgebildet werden muss, da das Bild zum ersten Mal auf der Netzhaut geschaffen wird. Dieses entsteht dadurch, dass ein einzelner Strahl von dem beweglichen Reflexionselement über die Netzhaut gerastert wird. Die Apertur dieses Reflexionselementes und damit das Micromirror or an array of micromirrors, or a hologram can be understood. By means of the reflection element, a beam path of the light beam can be adapted to given spatial conditions. For example, the reflection element can be realized as a micromirror. The micromirror can be designed to be movable, for example, have a mirror surface which can be tilted about at least one axis. Such a system offers the advantage of a particularly compact design, which results from the fact that in no case the entire image must be represented by an imaging element, since the image to the first Time is created on the retina. This arises from the fact that a single beam is rastered by the movable reflection element over the retina. The aperture of this reflection element and thus the
Reflexionselement selbst kann daher sehr viel kleiner sein, als ein abbildendes Element, welches ein Bild einer flächigen Anzeige erzeugt. Es ist ferner vorteilhaft, wenn das Reflexionselement ausgebildet ist, um einen Einfallswinkel und, zusätzlich oder alternativ, einen Auftreffpunkt des Lichtstrahls auf dem ersten Umlenkelement, insbesondere dem holografischen Element, zu ändern. Dadurch kann das erste Umlenkelement flächig, insbesondere etwa in Zeilen und Spalten, mit dem Lichtstrahl überstrichen werden. Reflection element itself can therefore be much smaller than an imaging element which generates an image of a flat display. It is also advantageous if the reflection element is designed to change an incident angle and, additionally or alternatively, a point of impact of the light beam on the first deflection element, in particular the holographic element. As a result, the first deflecting element can be swept over the surface, in particular approximately in rows and columns, with the light beam.
Ferner kann das Reflexionselement ein Spiegel mit verformbarer Oberfläche sein. Dies hat den Vorteil, dass das Reflexionselement nicht nur den Lichtstrahl umlenken kann, sondern auch Strahlparameter verändern kann. Hierdurch kann die Anzahl der adaptiven optischen Elemente reduziert werden. Furthermore, the reflection element may be a mirror with a deformable surface. This has the advantage that the reflection element can not only deflect the light beam, but also change beam parameters. This can reduce the number of adaptive optical elements.
Ferner weist die Projektionsvorrichtung einen Lichtleiter auf, welcher zwischen der Lichtquelle und dem Reflexionselement angeordnet ist. Bevorzugt ist der Lichtleiter zwischen einem zweiten Umlenkelement und der Lichtquelle bzw. dem Lichtmodul angeordnet. Die Verwendung eines Lichtleiters hat eine Vielzahl an Vorteilen, welche untenstehend erläutert werden. Furthermore, the projection device has a light guide, which is arranged between the light source and the reflection element. The light guide is preferably arranged between a second deflection element and the light source or the light module. The use of a light pipe has a number of advantages, which are explained below.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Lichtleiter einen According to a preferred embodiment, the light guide has a
Lichtwellenleiter, ein Lichtleitkabel oder einen photonischen Kristall auf. Optical fiber, a fiber optic cable or a photonic crystal on.
Bevorzugt ist der Lichtleiter ein Lichtwellenleiter, ein Lichtleitkabel oder ein photonischer Kristall.  The optical waveguide is preferably an optical waveguide, an optical waveguide cable or a photonic crystal.
Als Lichtleiter werden für bestimmte Wellenlängenbereiche transparente Bauteile wie Fasern, Röhren oder Stäbe bezeichnet, die Licht über kurze oder lange Strecken transportieren. Die Lichtleitung wird dabei durch Reflexion an der Grenzfläche des Lichtleiters entweder durch Totalreflexion auf Grund eines geringeren Brechungsindex, das den Lichtleiter umgebenden Mediums oder durch Verspiegelung der Grenzfläche erreicht. Da ein Lichtwellenleiter häufig aus Glasfasern besteht, wird dieser auch als Glasfaserkabel oder Lichtleitkabel bezeichnet. Die teilweise oder ganz auf Kunststoff basierenden Fasern wie z.B. die polymeren optischen Fasern und die Hard Clad Silica Optical Fiber sind ebenfalls Lichtwellenleitern. As light guides for certain wavelength ranges transparent components such as fibers, tubes or rods are referred to transport the light over short or long distances. The light pipe is achieved by reflection at the interface of the light guide either by total reflection due to a lower refractive index, the medium surrounding the light guide or by mirroring the interface. Since an optical fiber often consists of glass fibers, this is also referred to as fiber optic cable or fiber optic cable. The partially or completely plastic-based fibers such as the polymeric optical fibers and Hard Clad Silica Optical Fiber are also optical fibers.
Planare Lichtwellenleiterstrukturen, welche in Bauteilen der integrierten Optik verwendet werden, wie z. B. Weichen und Schalter für die optische Planar optical waveguide structures which are used in components of the integrated optics, such. B. switches and switches for the optical
Nachrichtentechnik sind auch Lichtleiter. Zu den Lichtleitern zählen auch lichtleitende Bauteile aus Kunststoff, wie z. B. PMMA oder Polycarbonat, für Anzeigen oder zur Hintergrundbeleuchtung (Edge Lit Display). Telecommunications are also optical fibers. The light guides also include light-conducting components made of plastic, such. PMMA or polycarbonate, for displays or for backlighting (Edge Lit Display).
Lichtwellenleiter und Lichtleitkabel sind aus Lichtleitern bestehende und teilweise mit Steckverbindern konfektionierte Kabel und Leitungen zur Übertragung von Licht. Fiber optic cables and optical cables are made of optical fibers and partially assembled with connectors cables and cables for the transmission of light.
Der Lichtleiter ist ein Single-Mode- oder ein Monomode-Lichtleiter. In The light guide is a single-mode or a single-mode optical fiber. In
Multimodelichtleitern können sich mehrere tausend Moden ausbreiten. Sie haben ein stark strukturiertes Strahlprofil. In Monomodefasern, die für gewöhnlich einen sehr kleinen Kerndurchmesser haben, kann sich nur die sogenannte Grundmode ausbreiten, deren Intensität in radialer Richtung näherungsweise normalverteilt ist. Die Verwendung eines Monomode-Lichtleiters hat den Vorteil, dass lediglich die Mode, für die der Monomode-Lichtleiter ausgelegt ist, eingekoppelt werden kann und lediglich diese Mode im Lichtleiter transportiert wird. Diese Mode kann bevorzugt eine Grundmode, d.h. die TEMOO-Mode sein. Dadurch wird ein in den Lichtleiter eingekoppeltes Lichtprofil gereinigt, d.h. Moden, die nicht die Multimode light guides can spread several thousand modes. They have a highly structured beam profile. In monomode fibers, which usually have a very small core diameter, only the so-called fundamental mode can be propagated, the intensity of which is approximately normally distributed in the radial direction. The advantage of using a monomode optical waveguide is that only the mode for which the monomode optical waveguide is designed can be coupled in and only this mode is transported in the optical waveguide. This mode may preferably be a fundamental mode, i. be the TEMOO-mode. As a result, a light profile coupled into the light guide is cleaned, i. Fashions that are not the
Grundmode sind, werden aus dem Lichtprofil entfernt. Dies bewirkt eine bessere Bildqualität der Datenbrille oder der Projektionsvorrichtung. Eine bessere Mode führt auch zu einer effizienteren Beugung am HOE, sofern verwendet, wodurch weniger Lichtleistung benötigt wird. Dies wiederum ermöglicht, dass die Are basic mode, are removed from the light profile. This causes a better image quality of the data glasses or the projection device. Better mode also results in more efficient diffraction at the HOE, if used, thereby requiring less light output. This in turn allows the
Elektronik kleiner und leichter ist und weniger Abwärme produziert. Eine verbessere Mode erzeugt ebenfalls weniger Störeffekte am Umlenkelement, z.B. am HOE. Eine verbesserte Strahlqualität trägt ferner zur Kleinheit der Spotsize bei und ermöglicht so ein effizienteres System, was wiederum bedeutet, dass weniger Licht bereitgestellt werden muss. Weniger benötigte Leistung erlaubt möglicherweise die Reduktion des elektrischen Systems. Außerdem bedeutet eine effizientere Beugung weniger Störlicht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle eine Laserdiode oder weist eine solche auf. Der Vorteil dieses Merkmals, insbesondere in Verbindung mit dem Merkmal, dass er Lichtleiter ein Monomode-Lichtleiter ist, ist neben dem reinen Transport von Licht, dass am Ende des Lichtleiters ein Lichtprofil mit äußerst gut kontrollierten Parametern austritt, d.h. diese Parameter sind sehr robust sind und bleiben trotz Fertigungstoleranzen, Electronics are smaller and lighter and produce less waste heat. An improved mode also produces less interference effects on the deflection element, eg on the HOE. Improved beam quality also adds to the smallness of the spot size, allowing for a more efficient system, which in turn means that less light needs to be provided. Less power required may allow the reduction of the electrical system. In addition, more efficient diffraction means less stray light. According to a preferred embodiment, the light source is or has a laser diode. The advantage of this feature, in particular in conjunction with the feature that it is a single-mode light guide, is, in addition to the pure transport of light, that at the end of the light guide a light profile emerges with extremely well-controlled parameters, ie these parameters are very robust and remain despite manufacturing tolerances,
Temperaturschwankungen, Erschütterungen und Alterungseffekten sehr konstant. Diese gut kontrollierten und sehr konstanten Parameter bewirken, dass der Bildeindruck für den Benutzer gleichbleibend gut ist und dass sich die beim Design der Datenbrille berechneten oder designten Eigenschaften, in der Hardware umgesetzt werden können. Temperature fluctuations, shocks and aging effects very constant. These well-controlled and very constant parameters make the image impression consistently good for the user, and the properties calculated or designed in the design of the data glasses can be implemented in the hardware.
Ein photonischer Kristall ist ein künstlich hergestelltes, dielektrisches Medium, in dem der Brechungsindex räumlich periodisch variiert. Die besondere Eigenschaft der photonischen Kristalle besteht darin, dass sie analog zur Ausbildung der elektronischen Bandstruktur bei Halbleitern eine photonische Bandstruktur besitzen. Diese Bandstruktur besitzt unter anderem Bereiche, in denen elektromagnetische Wellen innerhalb des Kristalls nicht propagieren können. Diese verbotenen Bereiche nennt man photonische Bandlücken. A photonic crystal is an artificially produced dielectric medium in which the refractive index varies spatially periodically. The special property of the photonic crystals is that they have a photonic band structure analogous to the formation of the electronic band structure in semiconductors. Among other things, this band structure has areas in which electromagnetic waves within the crystal can not propagate. These forbidden areas are called photonic band gaps.
Bevorzugt wird in der Projektionsvorrichtung pro verwendeter Wellenlänge eine Lichtleiter verwendet. Hierdurch kann jede Wellenlänge optimal verarbeitet und transportiert werden. Preferably, an optical fiber is used in the projection device per wavelength used. As a result, each wavelength can be optimally processed and transported.
Bevorzugt ist der Wellenleiter so gefertigt, dass er mindestens zwei Preferably, the waveguide is made so that it has at least two
unterschiedliche Wellenlängen singlemodig transmittieren kann. Dadurch kann der Wellenleiter vorteilhafterweise zwei unterschiedliche Wellenlängen in jeweils einer Mode transportieren. different wavelengths singlemodig can transmit. As a result, the waveguide can advantageously transport two different wavelengths in each case in one mode.
Bevorzugt ist der Lichtleiter polarisationserhaltend. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass die Polarisation bei Transmission durch den Wellenleiter erhalten bleibt und damit die Eigenschaften des auf das Auge treffenden Lichtes wiederum besser bekannt und konstant gehalten sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lichtleiter entlang des mindestens einen Brillenbügels angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der Lichtleiter sehr platzsparend angeordnet werden kann. Dies ermöglicht ferner wichtigen Gestaltungsspielraum sowohl bei der Auslegung des die Lichtquellen und die Überlagerungsoptik enthaltenden Moduls als auch bei der geometrischen Anordnung in Bezug zu den anderen optischen Elementen. Erstere können damit z.B. hinter dem Ohr angebracht werden. Im Wellenleiter kann das Licht nach vorne in Richtung Scharnier geführt werden, wo es umgelenkt wird, um auf den Mikrospiegel zu treffen. Gewicht und Volumen verteilen sich deutlich The optical waveguide is preferably polarization-preserving. This has, inter alia, the advantage that the polarization is maintained during transmission through the waveguide and thus the properties of the light striking the eye are in turn better known and kept constant. According to a preferred embodiment, the light guide is arranged along the at least one eyeglass temple. This has the advantage that the light guide can be arranged very space-saving. This also allows for significant design freedom in both the design of the module containing the light sources and the overlay optics, as well as in the geometrical arrangement relative to the other optical elements. The former can be attached eg behind the ear. In the waveguide, the light can be led forward in the direction of the hinge, where it is deflected to meet the micromirror. Weight and volume are clearly distributed
gleichmäßiger. Bezüglich der Strahlqualität ist wichtig festzuhalten, dass die Umlenkung am vorderen, scharniernahen Ende des Brillenbügels über zwei 45°- Reflexionen erfolgen kann. In diesem Fall bleibt das Strahlprofil, z.B. ein even. With regard to the beam quality, it is important to note that the deflection at the front, hinge - near end of the eyeglass temple can take place via two 45 ° reflections. In this case the beam profile, e.g. on
Gaußprofil, erhalten. Gauss profile, received.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lichtleiter monolithisch ausgeführt. Besonders bevorzugt ist der Lichtleiter mit einem anderen optischen Bauteil monolithisch ausgeführt. Die monolithische Ausführung hat den Vorteil einer erhöhten Stabilität und einer erhöhten Fertigbarkeit. Ferner wird sich bei hinreichender Fertigungstoleranz die Reproduzierbarkeit erhöhen, weil monolithische Elemente nicht für jede Projektionsvorrichtung einzeln justiert werden müssen. Da auch weniger Dejustage stattfinden kann, steigt die According to a preferred embodiment, the light guide is designed monolithic. Particularly preferably, the light guide is designed monolithically with another optical component. The monolithic design has the advantage of increased stability and increased manufacturability. Furthermore, with sufficient manufacturing tolerance, reproducibility will increase because monolithic elements need not be adjusted individually for each projection device. Since less misalignment can take place, the
Robustheit des Systems während des Tragens. Außerdem reduzieren sich das in Anspruch genommene Bauraumvolumen und vorzugsweise auch das Gewicht.Robustness of the system while wearing. In addition, the space taken up and preferably also the weight are reduced.
Es lässt sich ebenfalls eine bessere oder flexiblere räumliche Verteilung von Gewicht und Volumen erreichen. Beispielsweise führt eine Anbringung der Lichtquellen hinter dem Ohr dazu, dass die Masse des vorderen Teils der Brille, der ohnehin bereits die Brillengläser enthält, nicht unnötig weiter erhöht wird. Es resultiert ebenfalls eine günstigere Lage des Schwerpunktes bei entsprechender Auflage der Brille an Ohren und Nase. Durch diesen sicheren Sitz ergibt sich eine niedrigere Beschädigungswahrscheinlichkeit und ein erhöhter Tragekomfort der Datenbrille. Ferner ist damit eine erhöhte Sicherheit bei Anwendung im E- Bike-, Motorrad- Bereich oder beim Sport wie z.B. Downhill-Mountainbiker oder Freerider verbunden. Durch die monolithische Ausführung können ebenfalls die Herstellungskosten gesenkt werden. Der Lichtleiter ist bevorzugt mit einem zweiten Umlenkelement monolithisch ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass somit zwischen dem Umlenkelement und der Lichtquelle bzw. der Baugruppe, welche die Lichtquelle aufweist, lediglich ein monolithisches Bauteil angeordnet ist. Dies hat den Vorteil einer erhöhten Stabilität und Justierbarkeit. It is also possible to achieve a better or more flexible spatial distribution of weight and volume. For example, an attachment of the light sources behind the ear to the fact that the mass of the front part of the glasses, which already contains the lenses, is not unnecessarily increased further. It also results in a favorable position of the center of gravity with appropriate edition of the glasses on the ears and nose. This secure fit results in a lower probability of damage and increased wearing comfort of the data glasses. Furthermore, it is associated with increased safety for use in e-bike, motorcycle or sports such as downhill mountain bikers or freeriders. Due to the monolithic design, the manufacturing costs can also be reduced. The light guide is preferably monolithic with a second deflection element. This has the advantage that only a monolithic component is thus arranged between the deflection element and the light source or the assembly which has the light source. This has the advantage of increased stability and adjustability.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Projektionsvorrichtung mindestens ein Kollimationselement zum Kollimieren des mindestens einen von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahls auf. Das According to a preferred embodiment, the projection device has at least one collimation element for collimating the at least one light beam emitted by the at least one light source. The
Kollimationselement ist bevorzugt nach der Lichtquelle angeordnet. Besonders bevorzugt ist das Kollimationselement direkt nach der Lichtquelle bzw. der die Lichtquelle enthaltenden Baugruppe angeordnet. Hierdurch kann Collimating element is preferably arranged after the light source. Particularly preferably, the collimation element is arranged directly after the light source or the assembly containing the light source. This can
vorteilhafterweise ein kollimierter Lichtstrahl erhalten werden. advantageously a collimated light beam can be obtained.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle an einem scharnierfernen Ende des mindestens einen Brillenbügels angeordnet. Das scharnierferne Ende des mindestens einen Brillenbügels ist bei According to a preferred embodiment, the light source is arranged at a hinge-distal end of the at least one eyeglass temple. The hinge-distal end of at least one eyeglass temple is included
bestimmungsgemäßen Gebrauch der Datenbrille für gewöhnlich am Ohr des Benutzers angeordnet. Dies hat unter anderem den Vorteil einer flexibleren räumlichen Verteilung von Gewicht und Volumen. Durch dieses Merkmal und die Anordnung eines Lichtleiters zwischen dem Scharnierfernende des Brillenbügels und dem scharniernahen Ende des Brillenbügels kann eine räumliche Proper use of the data glasses usually located at the user's ear. Among other things, this has the advantage of a more flexible spatial distribution of weight and volume. By this feature and the arrangement of a light guide between the hinge distal end of the eyeglass temple and the hinge near end of the eyeglass temple can be a spatial
Entkopplung von Lichtquellen und im Strahlengang folgenden optischen Decoupling of light sources and in the beam path following optical
Elementen erreicht werden. Dadurch lassen sich die einzelnen optisch relevanten Komponenten des Systems unabhängiger voneinander anordnen. Insgesamt kann das Gesamtsystem somit weniger voluminös, leichter und insbesondere auch ausbalancierter realisiert werden. Folglich steigen sowohl der Tragekomfort als auch die Ästhetik. Beide Punkte stellen insbesondere im CE- Bereich wichtige Verkaufsargumente dar. Durch die räumliche Auftrennung der optischen Komponenten lassen sich im optischen Pfad unter anderem eine größere Anzahl optischer Elemente verwenden, die sowohl im Modul der Lichtquellen als auch im Strahlweg direkt vor dem Mikrospiegel untergebracht werden können. Bevorzugt wird hierbei Mikrooptik oder integrierte Optik verwendet, um die möglichen Vorteile hinsichtlich Bauraum, Gewicht, Kosten, Fertigbarkeit, Reproduzierbarkeit und Robustheit voll ausschöpfen zu können. Durch die oben genannte Entkopplung erhält man einen optischen Pfad mit Platz für eine höhere Anzahl an optisch aktiven Flächen und Elementen, einen optischen Pfad mit mehr Möglichkeiten zur Erhaltung und Formung eines gewünschten Strahlprofils und einen optischen Pfad mit günstigerem Elements are achieved. As a result, the individual optically relevant components of the system can be arranged independently of each other. Overall, the overall system can thus be realized less voluminous, lighter and in particular balanced. Consequently, both the wearing comfort and the aesthetics increase. Both points represent important sales arguments, particularly in the CE area. The spatial separation of the optical components makes it possible, among other things, to use a larger number of optical elements in the optical path, which can be accommodated directly in front of the micromirror both in the module of the light sources and in the beam path , Preference is given here micro-optics or integrated optics are used to fully exploit the potential advantages in terms of space, weight, cost, manufacturability, reproducibility and robustness. The above decoupling provides an optical path with space for a larger number of optically active surfaces and elements, an optical path with more options for preserving and shaping a desired beam profile, and an optical path with more favorable
Einfallswinkel auf das Umlenkelement, z.B. HOE, sofern verwendet. Angle of incidence on the deflector, e.g. HOE, if used.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Positionsvorrichtung ein zweites Umlenkelement auf. Dieses ist an einem scharniernahen Ende des mindestens einen Brillenbügels angeordnet und lenkt den Lichtstrahl auf das Reflexionselement um. Das zweite Umlenkelement weist bevorzugt zwei reflektierende Flächen auf. Jede reflektierende Fläche lenkt den Lichtstrahl bevorzugt um 90° um. Bevorzugt sind die reflektierenden Flächen unter einem Winkel von 90° angeordnet. Weiter bevorzugt ist das zweite Umlenkelement ein Prisma. Durch das zweite Umlenkelement kann der von der Lichtquelle oder dem Lichtmodul kommende Lichtstrahl vorteilhafterweise auf das Reflexionselement umgelenkt werden. According to a preferred embodiment, the positioning device has a second deflecting element. This is arranged at a hinge near end of at least one eyeglass temple and deflects the light beam to the reflection element. The second deflecting element preferably has two reflective surfaces. Each reflective surface preferably deflects the light beam by 90 °. Preferably, the reflective surfaces are arranged at an angle of 90 °. More preferably, the second deflecting element is a prism. By the second deflecting element coming from the light source or the light module light beam can be advantageously deflected to the reflection element.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Lichtstrahl über ein diffraktives Element in den Lichtleiter eingekoppelt. Das diffraktive Element kann zum Beispiel ein Gitter oder ein Hologramm sein. Dies kann zur weiteren Bauraumreduzierung durch Vermeidung der dichroitischen Spiegel genutzt werden. According to a preferred embodiment, the light beam is coupled into the light guide via a diffractive element. The diffractive element may be, for example, a grating or a hologram. This can be used to further reduce space by avoiding the dichroic mirror.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lichtleiter ein Teil des mindestens einen Brillenbügels. Besonders bevorzugt besteht der mindestens eine Brillenbügel aus dem Lichtleiter. Gemäß einer solchen Ausführungsform kann der Brillenbügel als Lichtleiter so gestaltet werden, dass er ein According to a preferred embodiment, the light guide is a part of the at least one eyeglass temple. Particularly preferably, the at least one eyeglass temple consists of the light guide. According to such an embodiment, the eyeglass temple can be designed as a light guide, that he a
Designelement darstellt. Z.B. kann der Effekt, der auftritt, wenn Licht schlecht in eine optische Faser, das heißt in den Mantel anstatt in den Kern, gekoppelt wird oder wenn die Faser stark gekrümmt wird und somit keine vollständige Represents design element. For example, For example, the effect that occurs when light is poorly coupled into an optical fiber, that is, into the cladding rather than into the core, or when the fiber is severely curved and therefore not complete
Totalreflexion mehr in ihrem Innern stattfindet, genutzt werden, um die Bügel beleuchtet aussehen zu lassen. Damit wäre weithin sichtbar, dass es sich um eine Datenbrille handelt, was diese zu einem Statussymbol für ihren Besitzer, ähnlich einem teuren neuen Smartphone, avancieren lassen könnte. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Licht- oder Wellenleiter so gestaltet werden, z.B. mithilfe entsprechender Gitter oder HOEs, dass sie bestimmte Inhalte, z.B. ein Logo des Herstellers oder andere Designs, anzeigen. Damit wäre der Hersteller des Produktes weithin erkennbar und kann einen direkten Werbeeffekt erzielen. Total reflection takes place more in its interior, used to make the temple look lit. This would make it widely visible that it is a data goggles, which could make them a status symbol for their owner, similar to an expensive new smartphone, could advance. In another embodiment, the light or waveguide may be configured For example, using appropriate grids or HOEs, they may display certain content, such as a manufacturer's logo or other designs. Thus, the manufacturer of the product would be widely recognizable and can achieve a direct advertising effect.
Durch die Designfreiheit, die u. a. darin besteht, dass Lichtquelle und weitere optisch aktive Elemente im optischen Pfad durch Einsatz des Lichtleiters räumlich annähernd beliebig zueinander angeordnet werden, insbesondere voneinander getrennt werden können kann die Lichtquelle, welche einen großen Teil des benötigten Bauraumvolumens darstellt, hinter dem Ohr angebracht werden, wodurch das HMD weniger bullig und somit ästhetisch ansprechender wirkt. Es ergeben sich demnach mehr Gestaltungsfreiräume in Bezug auf Aussehen und modische Aspekte. Dies erhöht auch die soziale Akzeptanz einer Datenbrille, da diese eher als schön empfunden wird. Due to the design freedom, the u. a. It is that the light source and other optically active elements in the optical path by using the optical fiber are arranged spatially approximately arbitrarily to each other, in particular can be separated from each other, the light source, which represents a large part of the required installation space volume, are mounted behind the ear, whereby the HMD less beefy and thus aesthetically pleasing effect. This results in more creative freedom in terms of appearance and fashionable aspects. This also increases the social acceptance of data glasses, as this is rather perceived as nice.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist das Modul mit den According to further preferred embodiments, the module with the
Lichtquellen und der Überlagerungsoptik hinter dem Ohr mit der Light sources and the overlay optics behind the ear with the
Energieversorgung eines Audiogeräts kombiniert sein. Dabei ist das System so gestaltet, dass eine Energieversorgung für Audiogerät und die Power supply of an audio device combined. The system is designed so that a power supply for audio device and the
Projektionsvorrichtung genutzt wird. Projection device is used.
In einem solchen System werden somit die zwei Sinne des Sehens und des Hörens gleichzeitig angesprochen, wodurch ein höherer Grad an Immersion in einer erweiterten Realität (engl, augmented reality) ermöglicht wird. Thus, in such a system, the two senses of seeing and of hearing are simultaneously addressed, thereby allowing a higher degree of immersion in an augmented reality.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Projektionsvorrichtung drei Lichtquellen zum Aussenden jeweils eines Lichtstrahls auf, wobei die drei Lichtquellen jeweils unterschiedliche Wellenlängen aufweisen. Bevorzugt bilden die drei unterschiedlichen Wellenlängen der drei Lichtquellen einen RGB- Farbraum. Die Lichtquelle ist bevorzugt monochromatisch oder quasi monochromatisch. Ein RGB-Farbraum ist ein additiver Farbraum, der According to a further embodiment, the projection device has three light sources for emitting a respective light beam, the three light sources each having different wavelengths. The three different wavelengths of the three light sources preferably form an RGB color space. The light source is preferably monochromatic or quasi monochromatic. An RGB color space is an additive color space that
Farbwahrnehmungen durch das additive Mischen dreier Grundfarben (Rot, Grün und Blau) nachbildet. Die drei unterschiedlichen Wellenlängen sind geeignet, bei einem Nutzer einen Eindruck einer additiven Farbmischung eines vollfarbigen Bildes zu erzeugen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass mit diesen drei Lichtquellen ein Großteil der für den Menschen erkennbaren Farben projiziert werden kann. Reproducing color perceptions by additive mixing of three primary colors (red, green and blue). The three different wavelengths are suitable for giving a user an impression of additive color mixing of a full-color image. This embodiment has the advantage that with these three A large part of the colors recognizable to humans can be projected.
Die drei Lichtstrahlen werden bevorzugt zu einem einzigen Lichtstrahl zusammengeführt. Zur Zusammenführung der Lichtstrahlen der drei Lichtquellen wird bevorzugt ein Lichtleiter mit diffraktiven Einkoppelelementen oder werden bevorzugt dichroitische Elemente benutzt. The three light beams are preferably merged into a single light beam. To merge the light beams of the three light sources is preferably a light guide with diffractive coupling elements or are preferably used dichroic elements.
Vor einer Zusammenführung der Lichtstrahlen der drei Lichtquellen werden bevorzugt für jeden Lichtstrahl wellenlängenspezifische Optiken verwendet. Nach einer Zusammenführung der Lichtstrahlen der drei Lichtquellen werden bevorzugt für den zusammengeführten Lichtstrahl wellenlängenübergreifende Optiken verwendet. Before merging the light beams of the three light sources, wavelength-specific optics are preferably used for each light beam. After merging the light beams of the three light sources, wavelength-overlapping optics are preferably used for the merged light beam.
Die Erfindung umfasst weiterhin eine Datenbrille. Diese weist ein Brillenglas und eine oben beschriebene Projektionsvorrichtung auf, wobei das Umlenkelement am oder im Brillenglas angeordnet ist. The invention further comprises a data glasses. This has a spectacle lens and a projection device described above, wherein the deflecting element is arranged on or in the spectacle lens.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform; und Figuren 2 bis 6 zeigen jeweils schematische Darstellung einer Scanneroptik einer Projektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. FIG. 1 shows a schematic representation of a projection apparatus according to an embodiment; and Figures 2 to 6 each show a schematic representation of a scanner optics of a projection device according to an embodiment.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Datenbrille gemäß einer Ausführungsform. Figure 7 shows a schematic representation of a data glasses according to an embodiment.
Ausführungsbeispiele der Erfindung Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt die prinzipielle Funktionsweise der Projektionsvorrichtung 100. Die Projektionsvorrichtung 100 weist eine Scanneroptik 152 und ein erstes FIG. 1 shows the basic mode of operation of the projection device 100. The projection device 100 has a scanner optics 152 and a first
Umlenkelement 102 auf, welches in dieser Ausführungsform als holografisches Element 103 ausgeführt ist. Das holografische Element 103 ist an einem Deflection element 102, which is designed as a holographic element 103 in this embodiment. The holographic element 103 is at a
Brillenglas 402 befestigt, welches wiederum am Brillengestell 120 befestigt ist. Eyeglass lens 402 attached, which in turn is attached to the eyeglass frame 120.
Die Scanneroptik 152 weist ein Lichtmodul 130, einen Lichtleiter 124, ein als Prisma ausgeführtes zweites Umlenkelement 116 und ein Reflexionselement 112 auf. Das Lichtmodul 130 weist die Lichtquelle 104 und ein Kollimationselement 114 auf. Das Lichtmodul 130 ist am scharnierfernen Ende 119 des Brillenbügels 118 angeordnet. Das zweite Umlenkelement 116 ist am scharniernahen Ende 117 des mindestens einen Brillenbügels 118 angeordnet. The scanner optics 152 has a light module 130, a light guide 124, a second deflection element 116 designed as a prism and a reflection element 112. The light module 130 has the light source 104 and a collimating element 114. The light module 130 is arranged at the hinge-distal end 119 of the eyeglass temple 118. The second deflecting element 116 is arranged at the hinge-near end 117 of the at least one spectacle arm 118.
Der kollimierte Lichtstrahl wird in den Lichtleiter 124 eingekoppelt. Da das zweite Umlenkelement 116 monolithisch mit dem Lichtleiter 124 ausgeführt ist, verläuft der Lichtstrahl weiter in das Prisma des zweiten Umlenkelements 116, wird dort zweimal reflektiert, wobei er seine Richtung um 180° ändert, verlässt dann das zweite Umlenkelement 116 und trifft dann auf des Reflexionselements 112, von wo aus er durch ein Austrittsfenster 148 in Richtung des Umlenkelements 102 gesendet wird. Der vom Umlenkelement 102 umgelenkte Lichtstrahl 106 trifft danach auf eine Augenlinse 108 eines Nutzers, von wo der Lichtstrahl 106 auf die Netzhaut 110 eines Augapfels 107 fokussiert wird. Die Scanneroptik 152 ist in einem am Brillengestell 120 und am Brillenbügel 118 befestigten Gehäuse 105 angeordnet. The collimated light beam is coupled into the light guide 124. Since the second deflecting element 116 is monolithic with the light guide 124, the light beam continues to pass into the prism of the second deflecting element 116, is reflected there twice, changing its direction by 180 °, then leaves the second deflecting element 116 and then strikes the Reflection element 112, from where it is sent through an exit window 148 in the direction of the deflecting element 102. The deflected by the deflection element 102 light beam 106 then strikes an eye lens 108 of a user, from where the light beam 106 is focused on the retina 110 of an eyeball 107. The scanner optics 152 is arranged in a housing 105 fastened to the eyeglass frame 120 and to the eyeglass temple 118.
Unterschiedliche Ausführungsformen der Scanneroptik 152 mit Gehäuse 105 sind in den Figuren 2 bis 5 dargestellt. Figur 2 zeigt eine Scanneroptik 152, welche in einem Gehäuse 105 gefasst ist. Die Scanneroptik 152 bildet zusammen mit dem nicht dargestellten Different embodiments of the scanner optics 152 with housing 105 are shown in FIGS. 2 to 5. Figure 2 shows a scanner optics 152, which is taken in a housing 105. The scanner optics 152 forms together with the not shown
Umlenkelement 102 eine Projektionsvorrichtung 100, wie sie in Figur 1 gezeigt ist. Deflection element 102 a projection device 100, as shown in Figure 1.
Die Scanneroptik 152 mit dem Gehäuse 105 der Figur 2 unterscheidet sich von der entsprechenden Scanneroptik 152 mit Gehäuse 105 der Figur 1 dadurch, dass in der Ausführungsform der Figur 2 drei unterschiedliche Lichtquellen 104 mit unterschiedlichen Wellenlängen verwendet werden. Die drei The scanner optics 152 with the housing 105 of Figure 2 differs from the corresponding scanner optics 152 with housing 105 of Figure 1 in that in the embodiment of Figure 2, three different light sources 104 are used with different wavelengths. The three
unterschiedlichen von den drei Lichtquellen 104 emittierten Lichtstrahlen 106 durchlaufen jeweils ein Kollimationselement 114 und werden danach mittels zweier dichroitischer Spiegel 150 zu einem zusammengeführten Strahl 106 vereint, welcher dann durch ein weiteres Kollimationselement 114 abermals kollimiert werden. Danach wird der Lichtstrahl 106 ebenso wie in Figur 1 in den Lichtleiter 124 eingekoppelt. Der weitere Strahlengang unterscheidet sich bis auf die Tatsache, dass Optiken verwendet werden, welche an die unterschiedlichen Lichtstrahlen 104 angepasst sind, nicht von Figur 1. different light beams 106 emitted by the three light sources 104 each pass through a collimation element 114 and are then combined by means of two dichroic mirrors 150 into a merged beam 106, which is then collimated again by another collimating element 114. Thereafter, the light beam 106 is coupled into the light guide 124 as in FIG. The further beam path differs from Figure 1 except for the fact that optics adapted to the different light beams 104 are used.
Die Scanneroptik 152 mit dem Gehäuse 105 der Figur 3 unterscheidet sich von der entsprechenden Scanneroptik 152 mit Gehäuse 105 der Figur 2 dadurch, dass in der Ausführungsform der Figur 3 nach dem zweiten Umlenkelement 116 und dem Reflexionselements 112 eine Korrekturoptik 132 angeordnet ist. Die Korrekturoptik 132 ist vorliegend als eine Kombination zweier Zylinderlinsen mit senkrecht zueinander angeordneten Längsachsen dargestellt. Die Korrekturoptik 132 verbessert die Symmetrie und/oder reduziert die Spotgröße des Lichtstrahls und weist ein nicht rotationssymmetrisches optisches Element auf. The scanner optics 152 with the housing 105 of FIG. 3 differs from the corresponding scanner optics 152 with the housing 105 of FIG. 2 in that in the embodiment of FIG. 3 after the second deflection element 116 and the reflection element 112 a correction optics 132 is arranged. In the present case, the correction optics 132 are shown as a combination of two cylindrical lenses with longitudinal axes arranged perpendicular to one another. The correction optics 132 improves the symmetry and / or reduces the spot size of the light beam and has a non-rotationally symmetric optical element.
Die in Figur 3 abgebildete Korrekturoptik 132 ist für drei unterschiedliche Wellenlängen, nämlich für die von den Lichtquellen 104 benutzten, ausgelegt. The correction optics 132 depicted in FIG. 3 are designed for three different wavelengths, namely those used by the light sources 104.
Die Scanneroptik 152 mit dem Gehäuse 105 der Figur 4 unterscheidet sich von der entsprechenden Scanneroptik 152 mit Gehäuse 105 der Figur 2 dadurch, dass in der Ausführungsform der Figur 4 nach den drei Kollimationselementen 114 der drei Lichtquellen 104 jeweils eine Korrekturoptik 132 angeordnet ist. Nach den drei Kollimationselementen 114 werden die drei Lichtstrahlen 106 mittels zweier dichroitischer Spiegel 150 zu einem zusammengeführten Strahl 106 vereint. Der weitere Strahlengang unterscheidet nicht von Figur 2. The scanner optics 152 with the housing 105 of FIG. 4 differs from the corresponding scanner optics 152 with the housing 105 of FIG. 2 in that, in the embodiment of FIG. 4, a correction optics 132 is arranged after the three collimating elements 114 of the three light sources 104. After the three collimation elements 114, the three light beams 106 are combined by means of two dichroic mirrors 150 into a merged beam 106. The further beam path does not differ from FIG. 2.
Die Scanneroptik 152 mit dem Gehäuse 105 der Figur 5 unterscheidet sich von der entsprechenden Scanneroptik 152 mit Gehäuse 105 der Figur 4 dadurch, dass in der Ausführungsform der Figur 4 dadurch, dass in der Ausführungsform der Figur 5 nach dem zweiten Umlenkelement 116 und dem Reflexionselement 112 eine Korrekturoptik 132 angeordnet ist. Der restliche Strahlengang unterscheidet nicht von Figur 4. The scanner optics 152 with the housing 105 of Figure 5 differs from the corresponding scanner optics 152 with housing 105 of Figure 4, characterized in that in the embodiment of Figure 4 in that in the embodiment of Figure 5 after the second deflecting element 116 and the reflection element 112th a correction optics 132 is arranged. The remaining beam path does not differ from FIG. 4.
Figur 6 zeigt eine Scanneroptik 152 für ein polychromatisches System, bei der drei Lichtstrahlen 106 mit unterschiedlicher Wellenlänge mittels dreier diffraktiver Einkoppelelemente 158 in einen Lichtleiter 124 eingekoppelt werden. Aus dem Lichtleiter 124 tritt der Lichtstrahl in das als Prisma ausgeführte zweite FIG. 6 shows a scanner optical system 152 for a polychromatic system, in which three light beams 106 with different wavelengths are coupled into a light guide 124 by means of three diffractive coupling elements 158. From the light guide 124, the light beam enters the executed as a prism second
Umlenkelement 116, welches monolithisch mit dem Lichtleiter 124 ausgeführt ist. Nach zweimaliger interner Reflexion, welche den Lichtstrahl 106 um 180° umlenkt, tritt der Lichtstrahl 106 wieder aus dem zweiten Umlenkelement 116 heraus und trifft auf das Reflexionselement 112 und schließlich durch das Austrittsfenster 148 aus dem Gehäuse 105 heraus. Deflection element 116, which is designed monolithically with the light guide 124. After two internal reflection, which deflects the light beam 106 by 180 °, the light beam 106 again emerges from the second deflection element 116 and strikes the reflection element 112 and finally through the exit window 148 out of the housing 105.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Datenbrille 400 mit einer Projektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die FIG. 7 shows a schematic representation of a data goggle 400 with a projection device 100 according to one exemplary embodiment. The
Projektionsvorrichtung 100 weist hierbei eine Scanneroptik 152 und das Projection device 100 in this case has a scanner optics 152 and the
Umlenkelement 102 auf. Die Scanneroptik 152 ist im Gehäuse 105 angeordnet und sendet einen nicht dargestellten Lichtstrahl 106 durch das Auftrittsfenster 148 auf das Umlenkelement 102. Die Datenbrille 400 weist ein Brillenglas 402 auf, auf dem das Umlenkelement 102 angeordnet ist. Beispielsweise ist das Umlenkelement 102 als Teil des Brillenglases 402 realisiert. Alternativ ist das Umlenkelement 102 als ein separates Element realisiert und mittels eines geeigneten Fügeverfahrens mit dem Brillenglas 402 verbunden. Deflection element 102 on. The scanner optics 152 is arranged in the housing 105 and transmits a light beam 106, not shown, through the appearance window 148 onto the deflection element 102. The data spectacle 400 has a spectacle lens 402 on which the deflection element 102 is arranged. For example, the deflecting element 102 is realized as part of the spectacle lens 402. Alternatively, the deflecting element 102 is realized as a separate element and connected to the spectacle lens 402 by means of a suitable joining method.

Claims

Ansprüche claims
1. Projektionsvorrichtung (100) für eine Datenbrille (400) mit mindestens einem Brillenbügel (118), wobei die Projektionsvorrichtung (100) folgende Merkmale aufweist: 1. Projection device (100) for a data goggle (400) with at least one eyeglass temple (118), wherein the projection device (100) has the following features:
mindestens eine Lichtquelle (104) zum Aussenden mindestens eines  at least one light source (104) for emitting at least one
Lichtstrahls (106);  Light beam (106);
mindestens ein an einem Brillenglas (402) der Datenbrille (400) angeordnetes oder anordenbares erstes Umlenkelement (102) zum Projizieren eines Bilds auf eine Netzhaut (110) eines Nutzers der Datenbrille (400) durch Umlenken und/oder Fokussieren des mindestens einen Lichtstrahls (106) auf eine Augenlinse (108) des Nutzers; und  at least one first deflecting element (102) arranged on or disposable on a spectacle lens (402) of the data goggles (400) for projecting an image onto a retina (110) of a user of the data goggles (400) by deflecting and / or focusing the at least one light beam (106 to an eye lens (108) of the user; and
mindestens ein Reflexionselement (112) zum Reflektieren des Lichtstrahls (106) auf das erste Umlenkelement (102);  at least one reflection element (112) for reflecting the light beam (106) onto the first deflection element (102);
gekennzeichnet durch  marked by
einen Lichtleiter (124), welcher zwischen der Lichtquelle (104) und dem Reflexionselement (112) angeordnet ist; und  a light guide (124) disposed between the light source (104) and the reflective element (112); and
dadurch, dass der Lichtleiter ein Single-Mode- oder ein Monomode-Lichtleiter ist.  in that the optical fiber is a single-mode or a single-mode optical fiber.
2. Projektionsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (124) ein Lichtwellenleiter, ein Lichtleitkabel oder einen photonischen Kristall aufweist. 2. Projection device (100) according to claim 1, characterized in that the light guide (124) comprises an optical waveguide, a light guide cable or a photonic crystal.
3. Projektionsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch 3. projection device (100) according to claim 1 or 2, characterized
gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (124) entlang des mindestens einen Brillenbügels (118) angeordnet ist.  in that the light guide (124) is arranged along the at least one eyeglass temple (118).
4. Projektionsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (124) monolithisch ausgeführt ist. 4. Projection device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the light guide (124) is designed monolithic.
5. Projektionsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Kollimationselement (114) zum 5. Projection device (100) according to one of the preceding claims, characterized by at least one collimation element (114) for
Kollimieren des mindestens einen von der mindestens einen Lichtquelle (104) ausgesandten Lichtstrahls (106).  Collimating the at least one light beam (106) emitted by the at least one light source (104).
6. Projektionsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (104) an einem 6. projection device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (104) on a
scharnierfernen Ende (119) des mindestens einen Brillenbügels (118) angeordnet ist.  hinge-distal end (119) of the at least one eyeglass temple (118) is arranged.
7. Projektionsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Umlenkelement (116), welches an einem scharniernahen Ende (117) des mindestens einen Brillenbügels (118) angeordnet ist, zur Umlenkung des Lichtstrahls (106) auf das 7. projection device (100) according to one of the preceding claims, characterized by a second deflecting element (116), which at a hinge near end (117) of the at least one eyeglass temple (118) is arranged, for deflecting the light beam (106) on the
Reflexionselement (112).  Reflection element (112).
8. Projektionsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl (106) über ein diffraktives Element (158) in den Lichtleiter (124) eingekoppelt wird. 8. Projection device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the light beam (106) via a diffractive element (158) is coupled into the light guide (124).
9. Projektionsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (124) ein Teil des mindestens einen Brillenbügels (118) ist. 9. projection device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the light guide (124) is a part of the at least one eyeglass temple (118).
10. Datenbrille (400) mit folgenden Merkmalen: 10. Data glasses (400) with the following features:
einem Brillenglas (402); und  a spectacle lens (402); and
einer Projektionsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das erste Umlenkelement (102) am oder im Brillenglas (402) angeordnet ist.  a projection device (100) according to one of claims 1 to 9, wherein the first deflecting element (102) is arranged on or in the spectacle lens (402).
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