WO2016091743A1 - Display devices - Google Patents
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Definitions
- the present application relates to display devices, in particular for displaying data in a head-worn device (HWD), for example in so-called data glasses.
- HWD head-worn device
- Data glasses are devices that are worn like conventional glasses on the head and on the one hand by the data glasses allow a view of the environment, but on the other hand, the viewing of mirrored data allows.
- the term "data” is to be understood here generally and may refer to symbols, characters, numbers, images, videos, etc. In other devices, only viewing of data is possible without the possibility of simultaneously viewing the environment.
- FIG. 1 schematically shows a conventional display device for a device to be worn on the head, such as data glasses.
- FIG. 1 is a plan view of part of a head 10 of a user wearing such a device.
- the nose of the user is called.
- 12 denotes an eye, in the case shown in FIG. 1, the right eye of the user.
- the illustrated devices can be similarly applied to the left eye or both eyes.
- 18 designates a part of the device to be worn on the head, for example a part of a housing or a part of a spectacle lens in the case of data glasses.
- the 15 designates an entrance pupil via which data to be injected is provided by an imaging device (for example a display) and directed to a region 17 of the part 18.
- the area 17 includes e.g. reflective and / or imaging elements to pass the data to be displayed to the eye 12.
- the region 17 may comprise, for example, a holographic reflector. With 13, an exit pupil of the illustrated optical system is referred to, which in this
- this exit pupil may have an extension of about 10 mm
- Viewing direction also called “line of sight”, LOS
- 1 13 denotes one
- a line 1 10 shows a "main view direction" straight forward: an angle 1 1 1 between the line 1 10 and the view direction 1 15 can
- a distance 16 between the entrance pupil 15 and the region 17 is about 30 to 40 mm, and a distance 14 of the pupil of the eye 12 and the exit pupil 13 from the region 17 of the part 18 is e.g. about 15 mm.
- a magnification factor between entrance pupil 15 and exit pupil 13 thus results after the set of rays.
- a magnification SYS would be in the range of 0.3 to 0.5, where S 'is the distance 14 and S is the distance 16.
- S ' is the distance 14 and S is the distance 16.
- S is the distance 16.
- an arrangement as shown in Figure 1 requires a relatively large amount of space, for example, to be able to illuminate a correspondingly large entrance pupil 15.
- a solution for setting a desired magnification would be basically one
- Telescope optics or the like to use would require additional space for additional optical components, which is difficult in some applications.
- an available space is limited in many applications, for example in the case of data glasses, which should be relatively slender, among other things, for aesthetic reasons.
- Beam diameter set in the optics In addition, it can be seen that a large field of view requires a correspondingly large exit pupil 13 (eyebox). From WO 2004/1 15095 a head-worn device using a holographic layer is known, which allows a relatively large field of view. However, a user must additionally wear a contact lens with this device, which could reduce the acceptance of such a device by customers.
- a display device for head-worn devices such as data glasses, which require a small space and / or which allow a relatively large field of view.
- a display device is provided.
- the subclaims define further embodiments.
- a display device comprising:
- a scanner mirror disposed between the laser light source array and the optical array for scanning the optical array with
- Laser light source arrangement generated laser light.
- the optical arrangement can be arranged in a spectacle lens.
- the optical arrangement may comprise a holographic optical arrangement.
- the holographic element may comprise an optical element corresponding to an ellipsoidal mirror or an optical element corresponding to a hyperboloidal mirror.
- the optical arrangement may also comprise a Fresnel element.
- the optical arrangement may also comprise a diffractive optical element.
- the optical arrangement may also comprise a reflective optical element.
- the optical assembly may be segmented into a plurality of segments.
- the segments may be adjacent to each other, but also spaced from each other.
- the laser light source arrangement may comprise a plurality of laser light sources for scanning different parts of the optical arrangement in parallel. Thus, a required modulation frequency can be reduced.
- the different parts can correspond to different segments of the optical arrangement.
- the display device may further include a facet mirror for directing light from the laser light source assembly to the scanner mirror.
- the optical assembly may be configured to increase an effective exit pupil.
- the display device may further comprise an optical element for directing laser light to the optical assembly, wherein the optical element is arranged to be illuminated at an angle of less than 30 °.
- the optical element may comprise a holographic or diffractive optical element.
- the holographic optical element may correspond to an ellipsoid
- Hologram or a hyperboloid corresponding hologram Hologram or a hyperboloid corresponding hologram.
- the optical element may be movable to serve as another scanner mirror, e.g. to select one of the above-mentioned segments.
- a head-worn device (HWD) is provided with a display device as described above.
- the device can be configured as a data glasses.
- two holographic elements which are at an angle to each other, a compact structure can be achieved.
- a relative large field of view can be achieved by using a Fresnel element or a segmented lens, and data can be selectively recorded at different points of the field of view.
- Fig. 1 shows a display device according to the prior art
- FIGS. 2 to 12 display devices according to various embodiments of the present invention.
- Fig. 2 shows a display device according to an embodiment in the form of a
- FIG. 2 The perspective of the illustration of FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1 already explained at the beginning (ie essentially a view from above), where 10 is a user's head, 1 is the nose and 12 is an eye, in this case the right eye of FIG user, designated. Also in Fig. 2 is a momentary line of sight 1 15 with respect to a main direction of view 1 10, which would correspond to a straight line, offset by an angle 1 1 1. An angle 19 denotes a half view angle corresponding to the field of view. With 13 again an exit pupil (Eyebox) of the optical system is indicated on the eye 12.
- Eyebox exit pupil
- a part of a data glasses with a spectacle lens 18 and a temple piece 29 is shown.
- a laser light source 24 and a movable scanner mirror 22 is arranged in the eyeglass temple 20, a laser light source 24 and a movable scanner mirror 22 is arranged.
- a desired image for displaying HäLitender data can be scanned, for example, by switching on and off, attenuating or dimming the laser light source 24 (which can be done for example by opening and closing a panel) different brightnesses of pixels, especially light and dark, can be generated.
- the laser light source 24 may include different colored lasers (e.g., red, green, and blue for RGB display).
- the light reflected by the mirror 22 is incident at a "grazing" angle of incidence on a first optical element 21, which may in particular be a diffractive optical element and / or a holographic optical element
- the first optical element 21 forms a divergent beam generated by the laser light source 24, which is designated 25 in FIG. 2 by way of example and serves to generate a specific pixel, i. a certain position of the mirror 22 corresponds to a first virtual image of the respective object point.
- a second optical element 27 is disposed in the region 17, which in turn may be, for example, a diffractive and / or holographic element.
- the second optical element 27 images the first virtual image of the object point onto a second virtual image, which can be viewed by the eye 12 at a predetermined distance, for example at infinity. Examples of this will be explained later with reference to FIGS. 3-5.
- FIG. 2 shows a first beam 25 for a first mirror position and, in addition, a second beam 26 for a second mirror position, resulting in different pixels, which are then imaged onto different locations of a retina of the eye 12 as shown.
- a field of view of a total of about 30 ° (corresponding to an angle 19 of about 15 °) can be achieved, with a more compact construction than in Fig. 1st
- various correction elements may be provided in the embodiment of FIG. 2.
- a correction element 23 is shown between the scanner mirror 22 and the optical element 21, which is used, for example, to correct
- one or more optical elements may be disposed between the laser light source 24 and the scanner mirror 22 to adjust or adjust a divergence of the light beam (eg, a divergence as shown in FIG. 2).
- the first optical element 21 in addition to an optical element 27 provided in the spectacle lens 18, in conjunction with the illustrated grazing incidence, a compact construction of the optics can be achieved.
- this optics can be accommodated as shown in a bracket 20 of a data glasses.
- a first holographic element 30 as a first optical element (for example, 21 in Fig. 2) and a second holographic element 31 as a second optical element (for example, 27 in Fig. 2) are provided.
- the first optical element 30 and the second optical element 31 essentially correspond in their function to ellipsoid mirrors.
- the holographic elements 30, 31 form, for example, respective interference patterns corresponding to segments of a multiplicity of ellipsoidal surfaces.
- Denoted at 32 is an ellipsoidal axis of the first holographic element 30, and at 33 an ellipsoid axis of the second holographic element 33.
- Denoted at 23 is again an optional correction element.
- Such a correction element may be advantageous because, for example, in a
- mapping from F1 to F3 described may be an exact or optimized, but for example, by tilting a scanner mirror is not just a point, but to image an image area.
- points outside of F1 are also to be imaged, which can lead to aberrations which can then be corrected by the correction element 23.
- a virtual laser light source at F1 (which may be formed, for example, by a real laser light source in conjunction with a scanner mirror as shown in FIG. 2) is imaged by the first holographic element 30 onto a virtual image F2.
- the virtual image F2 is imaged by the second holographic element 31 onto a virtual image F3, which is then viewed by the eye 12.
- the points F1 and F2 represent foci of the first holographic element 30, and the points F2 and F3 represent foci of the second holographic element 31
- both holographic elements 30, 31 operate in reflection.
- the first holographic element 30 may be exposed by exposure of a corresponding photosensitive material at the position of the first
- the holographic element 30 is arranged, are generated with spherical waves starting from the points F2 and F1.
- the second holographic element 31 may be formed by exposing a photosensitive material disposed in the position of the holographic element 31 to spherical waves emanating from F2 and F3.
- any other conventional type of production method for such holographic elements for example as in the initially discussed WO 2004/1 15095.
- a first holographic element 40 serves as a first optical element 21 and a second holographic element 31 as a second optical element 27.
- the holographic elements 40, 41 in this case are holographic elements corresponding to a hyperboloidal mirror.
- the holograms form interference fringes corresponding to segments of a number of hyperboloidal surfaces.
- 42 denotes a hyperboloid axis of the first holographic element 40
- 43 denotes a hyperboloid axis of the second holographic element 41.
- the first holographic element 40 has foci F1 and F2, and the second holographic element 41 has foci F2 and F3. So is in the
- Embodiment of FIG. 4 shows a virtual laser light source at F1 through the first
- a first holographic element 50 is provided as a first optical element 21, and a second holographic element 51 is provided as a second optical element 27.
- the holographic elements 50, 51 are again Hyperboloid elements, and at 52 is a hyperboloid axis of the first holographic
- Element 50 and 53 denotes a hyperboloid axis of the second holographic element 51.
- F1 and F2 again denote the foci of the first holographic element 50, and F2 and F3 the foci of the second holographic element 51.
- the structure of the holographic elements 50, 51 is substantially the same as explained with reference to FIG.
- the first holographic element 50 is now illuminated not in reflection, but in transmission from a virtual laser light source from the point F1, again optionally by a
- Implementations such as combinations of a hyperboloid holographic element and an ellipsoidal holographic element, and holographic elements may generally operate in both transmission and reflection.
- fields of view with image angles in the range 25 to 30 ° corresponding to sizes of the exit pupil of the optical system (Eyebox) in the range of 8 to 10 mm or less are possible.
- the embodiments of FIGS. 2 to 5 allow a compact construction. Now further embodiments will be discussed which allow larger fields of view. For this purpose, techniques can be used, which are also called "Eyebox
- An expander shown in Fig. 6 comprises a laser light source 24 from which a beam passes through an optical element 60 onto a scanner mirror 22.
- the optical element 60
- the optical element 60 may be formed by a lens or the like, for example with a focal length of the order of 20 mm, resulting in deflection angles of the order of 9 degrees to the
- Scanner level 22 leads. Of the diverging bundle, a center ray 68 and marginal rays 69 are shown in FIG. For the sake of simplicity, the beam will hereinafter also be referred to as beam 69.
- the beam 69 optionally passes from the mirror 22 again through the optical element 60 (or through another optical element) to a diffuser 62.
- the diffuser 62 is arranged in the plane of an intermediate image. In the illustrated
- Embodiment diffuses the diffuser 62, the light diffused in a certain angular range, for example in an angular range up to 10 °.
- a diffuser 62 can
- a spot size in the field plane is in the order of 10 to 30 ⁇ in embodiments.
- a spectacle lens 18 which serves as a light guide in this case (for example, by total reflection at the interfaces).
- the spectacle lens 18 for this purpose in some areas, which, for example, outside a field of view, in the through the lens 18
- Such coated areas may be provided, for example, at locations designated 610.
- the photoconductive properties of the spectacle lens 18 are based only on a refractive index jump between the spectacle lens 18 and the environment (e.g., air). In this way, the light is guided to a Fresnel element 67, which acts as a beam expander and directs the light to the eye 12 of a user.
- the decoupling via the Fresnel element 67 can be effected in particular in a cascaded manner, resulting in larger fields of view and larger diameters of the exit pupil
- a curvature of the spectacle lens 18 can lead. This can be limited by a curvature of the spectacle lens 18. Such a curvature may, for example, have a radius of curvature in the range of 100 mm to 130 mm.
- the spectacle lens 18 may in the illustrated example have spherical front sides (facing away from the eye 12) and rear sides (facing the eye 12). This curvature limits the size of the eyebox.
- 66 denotes a field of view in FIG. 6, 61 1 denotes the viewing direction of the eye 12 in the position shown, and 65 denotes a main viewing direction (eg, straight ahead).
- the eye 12 may be shown in simplified representation about a center of rotation 63, as indicated by an arrow 64, rotate.
- Systems with an embedded light guide in a spectacle lens 18 and a Fresnel element, such as the Fresnel element 67 are known per se and can For example, we are described in DE 10 2010 041343 implemented. Other implementations are possible.
- Display device can be achieved with a comparatively large field of view.
- the eyebox i. the exit pupil
- segmented into smaller segments which for example have a diameter of about 0.6 mm to 1, 4 mm.
- Such diameters may be sufficient, for example, to represent conventional video signals such as VGA signals or HDTV signals.
- Each of the segments is assigned to a separate optical path.
- a first distinct optic path may form a central eyebox segment in the center of the eyebox, and a second optic path separate therefrom may form an adjacent second segment of the eyebox.
- 2 to 5 such segments can be considered simultaneously by one pupil.
- Other sizes are possible.
- segmented optical elements such as prisms, which may additionally have properties of a lens
- Each separate optical path forms in such embodiments only a part of the entire field of view. Together, all the separate optical paths form the image in the entire field of view, which can be viewed by a user, for example, by rotating and rotating the eye.
- an effective pupil plane of a smaller dimension may be formed at a position between the pupil of the eye and the retina.
- a scanner mirror of a laser scanner may be in a conjugate plane to this
- FIGS. 7A and 7B each show a segmented optic 74 with segments 74A to 74E.
- the segments 74A to 74E can, as explained above, eg elements such as prisms be, which also fulfill the function of lenses.
- microlenses, microprisms or combinations thereof can also be used as segmented optical elements.
- the number of 5 segments 74A to 74E in FIGS. 7A and 7B is merely an example, and a different number of segments may be used.
- FIG. 7B Shown at 76 in Fig. 7B is the above-mentioned smaller-dimension reflective pupil plane formed between the pupil of the eye and the retina.
- Denoted at 78 is a plane conjugate to this effective pupil plane 76.
- edge beams are shown starting from an element 70 and their image is shown in the plane 76 via the segmented optical elements 74A to 74E. As can be seen, this image has a smaller extent in the plane 76 than in the plane of the pupil of the eye 79.
- FIG. 7B the arrangement of FIG. 7A is substantially reproduced, an example of the element 70 being a scanner mirror 22 is shown.
- the scanner mirror is illuminated by an optical system 72 starting from a laser light source 73.
- edge beams for each of the optical segments 74A to 74E which can be realized by different positions of the mirror 22, are shown in FIG. 7B.
- the image of these rays is shown up to a retina of the eye 12 out.
- the radiation path which is shown in FIGS. 7A and 7B, can also be folded (for example, by mirrors or other elements) in order to achieve a more compact construction.
- FIGS. 7A and 7B may be used in particular for head-mounted devices in which the user does not have to look through a lens or the like.
- Elements 74A to 74E operated in particular in transmission, which makes a simultaneous view of the environment difficult for the structure shown in FIGS. 7A and 7B.
- segmented optical elements may also operate in reflection.
- Such embodiments are for example better for use in data glasses, wherein a user, for example, at least through areas that are not occupied by the segmented optical elements, see through.
- Embodiments of display devices using segmented optical elements in reflection will now be explained with reference to FIGS. 8 to 10.
- FIG. 8 to 10 Embodiments of display devices using segmented optical elements in reflection will now be explained with reference to FIGS. 8 to 10.
- FIG. 8 shows a system which, as a segmented optical element, has a series of reflective optical elements 80A to 80E.
- the reflective optical elements may, for example, be micromirrors, in particular micromill mirrors with an imaging function, as shown in FIG.
- the reflective optical elements 80A to 80E are arranged at a plane 81, for example in a part of a spectacle lens. For example, a user may see through at least one remaining portion of the lens. While five reflective optical elements 80A to 80E are shown in FIG. 8, this is merely an example, and more or less reflective optical elements may be provided.
- the reflective optical elements 80A to 80E are selectively illuminated by a laser light source 24 via a scanner mirror 22.
- an optic 72 may also be provided corresponding to the optic 72 of FIG. 7B.
- scanner mirror may only ever illuminate a portion of one of the optical reflective elements 80A-80E, as indicated by the illustrated beams.
- the individual reflective optical elements 80A-80B may be scanned in succession to produce respective sub-images.
- the eye 12 then sees a corresponding image of the respective reflective optical element 80A-80E as it looks in the corresponding direction.
- the individual reflective optical elements 80A to 80E are arranged directly next to one another. It should be noted that in addition to a one-dimensional arrangement in a row, other arrangements, for example in a square or rectangle, are basically possible. In addition, an arrangement is possible in which the individual reflective optical elements are spaced apart, so on
- a spectacle lens data can be mirrored. This will be explained in more detail later with reference to FIGS. 11 and 12.
- Micro mirrors also diffractive or holographic optical elements can be used.
- One Example of this is shown in Fig. 9.
- the reflective optical elements 80A to 80E of FIG. 8 are replaced by a diffractive element, holographic element or Fresnel element 90. Otherwise, the equivalent
- Such optical elements 90 may have the advantage that the optical properties of the element, i. the optical functionality provided by the element (in this case reflecting towards the eye 12) is separated from the outer shape of the optical element, so that, for example, a better fit to a spectacle lens shape is possible.
- a high repetition frequency of e.g. is desired for a scanner system with a single laser light source (possibly per color) and a corresponding mirror in embodiments as shown in FIGS. 8 and 9, a desired
- Scanning speed of the scanner mirror and a modulation frequency of the laser light source (to represent different brightnesses) in the range of 20-200 MHz necessary, which is feasible with conventional techniques, but e.g. a high precision in the production needed. If, by introducing a time offset, distortion errors or other effects of time skew are to be compensated, then even higher
- Embodiments multiple laser light sources are used in parallel.
- Fig. 10 corresponding embodiment is shown in Fig. 10.
- 102 4 laser light sources are provided in parallel.
- laser light sources can provide multiple lasers to provide a
- each laser light source is the
- Laser light source assembly 102 associated with an optical element 100A to 100D.
- the Optical elements 100A to 100D may be at least partially reflective or diffractive optical elements and are disposed in a spectacle lens 18.
- elements 100A-100D may be configured as discussed with reference to FIGS. 8 and 9. 101 is a viewing direction.
- Laser beams of the laser light assembly 102 are directed via a facet mirror 101 to a scanner mirror 22.
- the facet mirror 101 has a facet 101A-101D for each laser light source of the laser light assembly 102, which facets may be slightly offset with respect to each other, for example, to guide the laser beams via the scanner mirror to an associated optical element 100A-100D, respectively.
- the optical elements 100A to 100D are then scanned in parallel, each from a laser beam.
- 101 denotes a viewing direction.
- the eye 12 looks in the direction of the corresponding optical element 100A to 100D, it sees the correspondingly reflected data there, for example images, characters and / or symbols.
- the corresponding optical element 100A to 100D can be viewed with the fovea of the eye, which corresponds to the area of the strongest vision.
- an additional correction element (as with other
- optical elements 100A-100D The number of four optical elements 100A-100D is also to be understood as an example here, and the number may vary. Other arrangements of the optical elements, for example a two-dimensional arrangement, are also possible. the number of
- Laser light sources of the laser light source assembly 102 may then be adjusted accordingly. While a corresponding laser light source of the laser light assembly 102 is provided for each optical element 100A-100D in the embodiment of FIG. 10, in other embodiments, a laser of the laser light source arrangement may also be used to scan more than one optical element 100A-100D.
- the laser light source assembly 102 may include only two laser light sources, and each laser light source may then serve to scan 2 of the 4 optical elements 100A-100D.
- a plurality of Laser light sources are provided in order to scan an area to be scanned in parallel.
- data is essentially mirrored onto a contiguous area, which area may optionally be segmented. In the latter case, the segments are adjacent to each other in the embodiments shown so far.
- Figs. 11A and 11B show an embodiment of a display device which is e.g. based on the embodiment of FIG. 3 and modified. Appropriate
- Laser light source 74 is directed to a scanner mirror 22. From there, the light passes to a first holographic element 110, which, for example, can be configured essentially corresponding to the first holographic element 30 of FIG. 3 (or in another embodiment also corresponding to the first holographic element 40 of FIG. 4). In the embodiment of FIGS. 1A and 1B, however, the first holographic element 110 is also movable and serves, as it were, as a second scanner mirror. From the first holographic element 1 10, the light is further directed to a second holographic element 1 1 1, which is segmented in the example shown in three parts 1 1 1 A-1 1 1 C.
- the segments 1 1 1 A-1 1 1 C may be much smaller than the holographic elements 31 or 41 of FIGS. 3 and 4.
- a segment 1 1 1 1 A-1 1 1 C to be illuminated by the laser light source 24 can then be selected in the illustrated embodiment by a position of the first holographic element 110, this being illustrated in FIGS. 1A and 1B by way of illustration two different positions of the holographic element 1 10 are shown.
- FIGS. 1A and 1B two different positions of the holographic element 1 10 are shown.
- Fig. 1A just scanned the segment 1 1 1 B
- Fig. 1 1 B just the segment 1 1 1 A is scanned, with the just rasterized segment can be adjusted by tilting the first holographic element 1 10.
- Each of the segments 1 1 1 A-1 1 1 C for example, correspond to a small field of view, corresponding to an angle of 5-8 °, and each associated exit pupil (Eyebox) may have an extent of the order of 4 mm.
- the exit pupil is designated by 1 12 each.
- the exit pupil is designated by 1 12 each.
- the number of three segments 1 1 1 1 A-1 1 1 C is again to be understood as an example.
- multiple segments can thus be arranged over an entire possible field of view, for example a lens such as a spectacle lens (for example a medical (ophthalmological) spectacle lens for eye correction, a glass of sunglasses, etc.) , which corresponds to several possible exit pupils.
- a lens such as a spectacle lens (for example a medical (ophthalmological) spectacle lens for eye correction, a glass of sunglasses, etc.) , which corresponds to several possible exit pupils.
- FIG. 12 Another example of a spaced arrangement of segments is shown in FIG.
- the embodiment of FIG. 12 is based on the embodiment of FIG. 10, and corresponding elements bear the same reference numerals and will not be explained again.
- FIG. 12 While in the embodiment of FIG. 10, individual reflective optical elements 100A-100D are disposed adjacent to each other, in the embodiment of FIG. 12 reflective optical elements 120A-120D are spaced apart from one another. In the embodiment of Figure 12, multiple laser light sources are again provided for parallel scanning of elements 120A-120D. By appropriate adjustment of the facet mirror 101, spaced-apart reflective optical elements 120A-120D can also be scanned in parallel. Otherwise, the embodiment of FIG. 12 corresponds to that of FIG. 10, and modifications and variations discussed with reference to FIG. 10 are also applicable to the embodiment of FIG.
Landscapes
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Abstract
Disclosed are display devices, in particular for augmented reality glasses. In said display devices, an optical arrangement (27) that is located within a visual range of an eye (12) is scanned using a laser scanner arrangement (24, 22).
Description
Beschreibung description
Anzeigevorrichtungen display devices
Die vorliegende Anmeldung betrifft Anzeigevorrichtungen, insbesondere zum Anzeigen von Daten in einer am Kopf zu tragenden Einrichtung (HWD, vom Englischen„head worn device"), beispielsweise in einer sogenannten Datenbrille. The present application relates to display devices, in particular for displaying data in a head-worn device (HWD), for example in so-called data glasses.
Datenbrillen sind Einrichtungen, welche wie eine herkömmliche Brille am Kopf getragen werden und zum Einen durch die Datenbrille eine Betrachtung der Umgebung ermöglichen, aber zum Anderen auch die Betrachtung eingespiegelter Daten ermöglicht. Der Begriff„Daten" ist hier allgemein zu verstehen und kann sich auf Symbole, Zeichen, Ziffern, Bildern, Videos und dergleichen beziehen. Bei anderen Einrichtungen ist nur eine Betrachtung von Daten möglich, ohne die Möglichkeit, gleichzeitig die Umgebung zu betrachten. Data glasses are devices that are worn like conventional glasses on the head and on the one hand by the data glasses allow a view of the environment, but on the other hand, the viewing of mirrored data allows. The term "data" is to be understood here generally and may refer to symbols, characters, numbers, images, videos, etc. In other devices, only viewing of data is possible without the possibility of simultaneously viewing the environment.
In Figur 1 ist eine herkömmliche Anzeigevorrichtung für eine am Kopf zu tragende Einrichtung wie eine Datenbrille schematisch dargestellt. Dabei stellt Figur 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines Kopfes 10 eines Benutzers dar, welcher eine derartige Einrichtung trägt. Mit 1 1 ist die Nase des Benutzers bezeichnet. 12 bezeichnet ein Auge, bei dem in Figur 1 dargestellten Fall das rechte Auge des Benutzers. Die dargestellten Einrichtungen können in entsprechender Weise auch auf das linke Auge oder auf beide Augen angewendet werden. Mit 18 ist ein Teil der am Kopf zu tragenden Einrichtung, beispielsweise ein Teil eines Gehäuses oder ein Teil eines Brillenglases im Falle einer Datenbrille bezeichnet. FIG. 1 schematically shows a conventional display device for a device to be worn on the head, such as data glasses. FIG. 1 is a plan view of part of a head 10 of a user wearing such a device. With 1 1, the nose of the user is called. 12 denotes an eye, in the case shown in FIG. 1, the right eye of the user. The illustrated devices can be similarly applied to the left eye or both eyes. 18 designates a part of the device to be worn on the head, for example a part of a housing or a part of a spectacle lens in the case of data glasses.
Mit 15 ist eine Eintrittspupille bezeichnet, über welche einzuspiegelnde Daten von einer bildgebenden Vorrichtung (beispielsweise einem Display) bereitgestellt werden und zu einem Bereich 17 des Teils 18 gelenkt werden. Der Bereich 17 umfasst z.B. reflektierende und/oder abbildende Elemente, um die anzuzeigenden Daten zu dem Auge 12 weiterzuleiten. Der Bereich 17 kann beispielsweise einen holografischen Reflektor umfassen. Mit 13 ist eine Austrittspupille des dargestellten optischen Systems bezeichnet, welche in diesem 15 designates an entrance pupil via which data to be injected is provided by an imaging device (for example a display) and directed to a region 17 of the part 18. The area 17 includes e.g. reflective and / or imaging elements to pass the data to be displayed to the eye 12. The region 17 may comprise, for example, a holographic reflector. With 13, an exit pupil of the illustrated optical system is referred to, which in this
Zusammenhang auch als„Eyebox" bezeichnet wird. Diese Austrittspupille kann beispielsweise in typischen Anwendungen eine Ausdehnung von etwa 10 mm aufweisen. Da eine For example, in typical applications, this exit pupil may have an extension of about 10 mm
Pupillenöffnung des menschlichen Auges beispielsweise in einem Bereich von 0,5 bis 3 mm
liegt, kann dies bedeuten, dass sich das Auge 12 bewegen muss, um den gesamten Bereich der Austrittspupille 13 betrachten zu können. Mit 19 ist ein halber Sichtfeldwinkel (FOV, vom Englischen„Field of View") bezeichnet, welcher mit einem derartigen Aufbau typisch erweise erreicht werden kann, beispielsweise näherungsweise 15°. 1 15 stellt eine derzeitige Pupillenöffnung of the human eye, for example in a range of 0.5 to 3 mm This may mean that the eye 12 has to move in order to be able to observe the entire area of the exit pupil 13. Denoted at 19 is a half field of view angle (FOV) which typically can be achieved with such a construction, for example, approximately 15 degrees
Blickrichtung dar (auch als„line of sight", LOS, bezeichnet), und 1 13 bezeichnet einen Viewing direction (also called "line of sight", LOS), and 1 13 denotes one
Randstrahl der derzeitigen Blickrichtung. Eine Linie 1 10 zeigt eine„Hauptblickrichtung" gerade nach vorne. Ein Winkel 1 1 1 zwischen der Linie 1 10 und der Blickrichtung 1 15 kann Edge beam of the current line of sight. A line 1 10 shows a "main view direction" straight forward: an angle 1 1 1 between the line 1 10 and the view direction 1 15 can
beispielsweise im Bereich 25° liegen. 1 12 und 1 14 bezeichnen einen Lichtweg für einen zentralen Teil des Sichtfeldes in der dargestellten Darstellung, beispielsweise einen Bereich des schärfsten Sehens (foveales Sehen). Zu beachten ist nämlich, dass das menschliche Auge nur in einem relativ kleinen Bereich von etwa 2 bis 3° scharf sieht, sodass auch für das Sichtfeld 19 eine Augenbewegung erforderlich sein kann, um die gesamten angezeigten Daten scharf sehen zu können. Bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel ist ein Abstand 16 zwischen der Eintrittspupille 15 und dem Bereich 17 beispielsweise etwa 30 bis 40 mm, und ein Abstand 14 der Pupille des Auges 12 bzw. der Austrittspupille 13 von dem Bereich 17 des Teils 18 ist z.B. etwa 15 mm. Ein Vergrößerungsfaktor zwischen Eintrittspupille 15 und Austrittspupille 13 ergibt sich damit nach dem Strahlensatz. Bei den oben angegebenen Zahlenbeispielen wäre eine Vergrößerung SYS im Bereich von 0,3 bis 0,5, wobei S' dem Abstand 14 und S dem Abstand 16 entspricht. Im Falle einer Abmessung der Austrittspupille 13 im Bereich von 10 mm wäre dann eine for example, in the range 25 °. 1 12 and 1 14 denote a light path for a central part of the field of view in the representation shown, for example a region of the sharpest vision (foveal vision). It should be noted that the human eye sees only in a relatively small area of about 2 to 3 ° sharp, so that also for the field of view 19 eye movement may be required to see the entire displayed data sharply. For example, in the example shown in FIG. 1, a distance 16 between the entrance pupil 15 and the region 17 is about 30 to 40 mm, and a distance 14 of the pupil of the eye 12 and the exit pupil 13 from the region 17 of the part 18 is e.g. about 15 mm. A magnification factor between entrance pupil 15 and exit pupil 13 thus results after the set of rays. In the numerical examples given above, a magnification SYS would be in the range of 0.3 to 0.5, where S 'is the distance 14 and S is the distance 16. In the case of a dimension of the exit pupil 13 in the range of 10 mm would then be a
Ausdehnung der Eintrittspupille 15 größer als 30 mm. Extension of the entrance pupil 15 greater than 30 mm.
Daher benötigt eine Anordnung wie in Figur 1 dargestellt relativ viel Platz, um beispielsweise eine entsprechend große Eintrittspupille 15 ausleuchten zu können. Therefore, an arrangement as shown in Figure 1 requires a relatively large amount of space, for example, to be able to illuminate a correspondingly large entrance pupil 15.
Eine Lösung zum Einstellen einer gewünschten Vergrößerung wäre grundsätzlich, eine A solution for setting a desired magnification would be basically one
Teleskopoptik oder dergleichen zu verwenden. Dies würde jedoch zusätzlichen Bauraum für zusätzliche optische Komponenten erfordern, was bei manchen Anwendungen schwierig ist. Insbesondere ist bei vielen Anwendungen ein zur Verfügung stehender Bauraum begrenzt, beispielsweise im Falle einer Datenbrille, welche unter anderem aus ästhetischen Gründen relativ schlank sein sollte. Zudem ist auch bei einer derartigen Teleskopoptik der Telescope optics or the like to use. However, this would require additional space for additional optical components, which is difficult in some applications. In particular, an available space is limited in many applications, for example in the case of data glasses, which should be relatively slender, among other things, for aesthetic reasons. In addition, even with such a telescope optics of
Strahlendurchmesser in der Optik festgelegt. Zudem ist ersichtlich, dass ein großes Sichtfeld eine entsprechend große Austrittspupille 13 (Eyebox) benötigt.
Aus der WO 2004/1 15095 ist eine am Kopf zu tragende Einrichtung unter Benutzung einer holografischen Schicht bekannt, welche ein relativ großes Sichtfeld ermöglicht. Allerdings muss ein Benutzer bei dieser Einrichtung zusätzlich eine Kontaktlinse tragen, was die Akzeptanz einer derartigen Einrichtung bei Kunden verringern könnte. Beam diameter set in the optics. In addition, it can be seen that a large field of view requires a correspondingly large exit pupil 13 (eyebox). From WO 2004/1 15095 a head-worn device using a holographic layer is known, which allows a relatively large field of view. However, a user must additionally wear a contact lens with this device, which could reduce the acceptance of such a device by customers.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, Anzeigevorrichtungen für am Kopf zu tragende Einrichtungen wie Datenbrillen bereitzustellen, welche einen geringen Bauraum benötigen und/oder welche ein vergleichsweise großes Sichtfeld ermöglichen. Es wird eine Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele. It is therefore an object of the present application to provide display devices for head-worn devices such as data glasses, which require a small space and / or which allow a relatively large field of view. A display device according to claim 1 is provided. The subclaims define further embodiments.
Erfindungsgemäß wird eine Anzeigevorrichtung bereitgestellt, umfassend: According to the invention, a display device is provided, comprising:
eine Laserlichtquellenanordnung, a laser light source arrangement,
eine in einem Blickbereich eines Auges eines Benutzers anzuordnende optische an optical to be arranged in a viewing area of an eye of a user
Anordnung zum Abbilden von von der Laserlichtquellenanordnung empfangenem Licht zu dem Auge hin, und Arrangement for imaging light received from the laser light source array to the eye, and
einen zwischen der Laserlichtquellenanordnung und der optischen Anordnung angeordneten Scannerspiegel zum Abrastern der optischen Anordnung mit von der a scanner mirror disposed between the laser light source array and the optical array for scanning the optical array with
Laserlichtquellenanordnung erzeugtem Laserlicht. Laser light source arrangement generated laser light.
Durch die Verwendung eines Laserscannersystems zur Bilderzeugung ist bei manchen Ausführungsbeispielen ein kompakter Aufbau möglich, da beispielsweise keine ausgedehnte Anzeige wie ein Display benötigt wird. By using a laser scanner system for image generation, a compact design is possible in some embodiments, since, for example, no extended display such as a display is needed.
Die optische Anordnung kann in einem Brillenglas angeordnet sein. The optical arrangement can be arranged in a spectacle lens.
Die optische Anordnung kann eine holografische optische Anordnung umfassen. Das holografische Element kann dabei ein einem Ellipsoidspiegel entsprechendes optisches Element oder ein einem Hyperboloidspiegel entsprechendes optisches Element umfassen. The optical arrangement may comprise a holographic optical arrangement. The holographic element may comprise an optical element corresponding to an ellipsoidal mirror or an optical element corresponding to a hyperboloidal mirror.
Die optische Anordnung kann auch ein Fresnel-Element umfassen. Die optische Anordnung kann auch ein diffraktives optisches Element umfassen.
Die optische Anordnung kann auch ein reflektives optisches Element umfassen. The optical arrangement may also comprise a Fresnel element. The optical arrangement may also comprise a diffractive optical element. The optical arrangement may also comprise a reflective optical element.
Die optische Anordnung kann in eine Vielzahl von Segmenten segmentiert sein. Die Segmente können benachbart zueinander, aber auch beabstandet zueinander angeordnet sein. The optical assembly may be segmented into a plurality of segments. The segments may be adjacent to each other, but also spaced from each other.
Die Laserlichtquellenanordnung kann eine Vielzahl von Laserlichtquellen zum parallelen Abrastern verschiedener Teile der optischen Anordnung umfassen. So kann eine benötigte Modulationsfrequenz verringert werden. The laser light source arrangement may comprise a plurality of laser light sources for scanning different parts of the optical arrangement in parallel. Thus, a required modulation frequency can be reduced.
Die verschiedenen Teile können dabei verschiedenen Segmenten der optischen Anordnung entsprechen. Die Anzeigevorrichtung kann weiter einen Facettenspiegel zum Lenken von Licht von der Laserlichtquellenanordnung zu dem Scannerspiegel umfassen. The different parts can correspond to different segments of the optical arrangement. The display device may further include a facet mirror for directing light from the laser light source assembly to the scanner mirror.
Die optische Anordnung kann eingerichtet sein, eine effektive Austrittspupille zu vergrößern. Die Anzeigevorrichtung kann weiter ein optisches Element zum Lenken von Laserlicht zu der optischen Anordnung, wobei das optische Element angeordnet ist, unter einen Winkel von kleiner als 30° beleuchtet zu werden, umfassen. The optical assembly may be configured to increase an effective exit pupil. The display device may further comprise an optical element for directing laser light to the optical assembly, wherein the optical element is arranged to be illuminated at an angle of less than 30 °.
Das optische Element kann ein holografisches oder diffraktives optisches Element umfassen. The optical element may comprise a holographic or diffractive optical element.
Das holografische optische Element kann dabei ein einem Ellipsoid entsprechendes The holographic optical element may correspond to an ellipsoid
Hologramm oder ein Hyperboloid entsprechendes Hologramm umfassen. Hologram or a hyperboloid corresponding hologram.
Das optische Element kann beweglich sein, um als weiterer Scannerspiegel zu dienen, z.B. zum Auswählen eines der oben erwähnten Segmente. The optical element may be movable to serve as another scanner mirror, e.g. to select one of the above-mentioned segments.
Des Weiteren wird eine am Kopf zu tragende Einrichtung (HWD; vom Englischen„Head Worn Device") mit einer Anzeigevorrichtung wie oben beschrieben bereitgestellt. Further, a head-worn device (HWD) is provided with a display device as described above.
Die Einrichtung kann dabei als Datenbrille ausgestaltet sein.
Durch die Verwendung zweier holografischer Elemente, welche in einem Winkel zueinander stehen, kann ein kompakter Aufbau erreicht werden. The device can be configured as a data glasses. By using two holographic elements, which are at an angle to each other, a compact structure can be achieved.
Durch Verwendung eines Fresnel-Elements oder einer segmentierten Linse kann insbesondere ein relatives großes Sichtfeld erzielt werden, und es können Daten selektiv an verschiedenen Punkten des Sichtfeldes eingespielt werden. In particular, a relative large field of view can be achieved by using a Fresnel element or a segmented lens, and data can be selectively recorded at different points of the field of view.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Hereinafter, various embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik, und Fig. 1 shows a display device according to the prior art, and
Fig. 2 bis 12 Anzeigevorrichtungen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. FIGS. 2 to 12 display devices according to various embodiments of the present invention.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise bedeutet eine Beschreibung eines In the following, various embodiments of the present invention will be explained in detail. These embodiments are merely illustrative and are not to be construed as limiting. For example, a description of a
Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Merkmalen nicht, dass alle diese Merkmale zur Implementierung von Ausführungsbeispielen notwendig sind. Vielmehr können manche Embodiment with a variety of features not that all these features are necessary to implement embodiments. Rather, some can
Merkmale oder Elemente weggelassen sein oder durch alternative Merkmale oder Elemente ersetzt werden. Zudem können zusätzlich zu den dargestellten Merkmalen oder Elementen weitere (nicht explizit dargestellte oder beschriebene) Merkmale oder Elemente bereitgestellt sein. Merkmale oder Elemente verschiedener Ausführungsbeispiele können kombiniert werden, um weitere Ausführungsbeispiele zu bilden. Beispielsweise sind Modifikationen und Features or elements may be omitted or replaced by alternative features or elements. In addition, additional features (not explicitly shown or described) or elements may be provided in addition to the illustrated features or elements. Features or elements of various embodiments may be combined to form further embodiments. For example, modifications and
Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar, sofern nichts anderes angegeben ist. Variations which are described for one of the embodiments, also applicable to other embodiments, unless otherwise specified.
Um Wiederholungen zu vermeiden, tragen in der nachfolgenden Beschreibung einander entsprechende Elemente zumindest teilweise die gleichen Bezugszeichen und werden daher nicht mehrmals detailliert erläutert. In order to avoid repetition, in the following description corresponding elements at least partially bear the same reference numerals and will therefore not be explained in detail several times.
Fig. 2 zeigt eine Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel in Form einer Fig. 2 shows a display device according to an embodiment in the form of a
Datenbrille. Die Perspektive der Darstellung der Fig. 2 entspricht derjenigen der bereits eingangs erläuterten Fig. 1 (d.h. im Wesentlichen einer Ansicht von oben), wobei 10 ein Kopf eines Benutzers, 1 1 die Nase und 12 ein Auge, in diesem Fall das rechte Auge des Benutzers,
bezeichnet. Auch bei der Fig. 2 ist eine momentane Blickrichtung (line of sight) 1 15 gegenüber einer Hauptblickrichtung 1 10, welche einem Geradeaussehen entsprechen würde, um einen Winkel 1 1 1 versetzt. Ein Winkel 19 bezeichnet einen halben Blickwinkel entsprechend dem Sichtfeld. Mit 13 ist wiederum eine Austrittspupille (Eyebox) des optischen Systems an dem Auge 12 bezeichnet. Data glasses. The perspective of the illustration of FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1 already explained at the beginning (ie essentially a view from above), where 10 is a user's head, 1 is the nose and 12 is an eye, in this case the right eye of FIG user, designated. Also in Fig. 2 is a momentary line of sight 1 15 with respect to a main direction of view 1 10, which would correspond to a straight line, offset by an angle 1 1 1. An angle 19 denotes a half view angle corresponding to the field of view. With 13 again an exit pupil (Eyebox) of the optical system is indicated on the eye 12.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist ein Teil einer Datenbrille mit einem Brillenglas 18 und einem Brillenbügel 29 dargestellt. In dem Brillenbügel 20 ist eine Laserlichtquelle 24 und ein beweglicher Scannerspiegel 22 angeordnet. Mittels einer Bewegung des Scannerspiegels kann ein gewünschtes Bild zum Darstellen einzuspiegelnder Daten abgerastert werden, wobei beispielsweise durch Ein- und Ausschalten, Abschwächen oder Abblenden der Laserlichtquelle 24 (was beispielsweise auch durch Öffnen und Schließen einer Blende erfolgen kann) verschiedene Helligkeiten von Bildpunkten, insbesondere hell und dunkel, erzeugt werden können. Für Farbbilder kann die Laserlichtquelle 24 verschiedenfarbige Laser (z.B. rot, grün und blau für eine RGB-Darstellung) umfassen. In the embodiment of FIG. 2, a part of a data glasses with a spectacle lens 18 and a temple piece 29 is shown. In the eyeglass temple 20, a laser light source 24 and a movable scanner mirror 22 is arranged. By means of a movement of the scanner mirror, a desired image for displaying einzuspiegelnder data can be scanned, for example, by switching on and off, attenuating or dimming the laser light source 24 (which can be done for example by opening and closing a panel) different brightnesses of pixels, especially light and dark, can be generated. For color images, the laser light source 24 may include different colored lasers (e.g., red, green, and blue for RGB display).
Das von dem Spiegel 22 reflektierte Licht fällt unter einem„streifenden" Einfallswinkel auf ein erstes optisches Element 21 , welches insbesondere ein diffraktives optisches Element und/oder ein holografisches optisches Element sein kann. Der streifende Eintrittswinkel kann The light reflected by the mirror 22 is incident at a "grazing" angle of incidence on a first optical element 21, which may in particular be a diffractive optical element and / or a holographic optical element
insbesondere kleiner 30°, z.B. kleiner 20° oder kleiner 10°, sein. Das erste optische Element 21 bildet einen von der Laserlichtquelle 24 erzeugten divergierenden Strahl, welcher in Fig. 2 als Beispiel mit 25 bezeichnet ist und zur Erzeugung eines bestimmten Bildpunktes dient, d.h. einer bestimmten Stellung des Spiegels 22 entspricht, auf ein erstes virtuelles Bild des jeweiligen Objektpunktes ab. In dem Brillenglas 18 ist in dem Bereich 17 ein zweites optisches Element 27 angeordnet, welches wiederum beispielsweise ein diffraktives und/oder holografisches Element sein kann. Das zweite optische Element 27 bildet das erste virtuelle Bild des Objektpunktes auf ein zweites virtuelles Bild ab, welches von dem Auge 12 in einer vorgegebenen Distanz, beispielsweise bei unendlich, betrachtet werden kann. Beispiele hierfür werden später unter Bezugnahme auf die Fig. 3-5 näher erläutert. Durch Bewegen (Verkippen) des Scannerspiegels 22 wird der Objektpunkt virtuell verschoben, was zu einer Verschiebung der betrachtetenin particular less than 30 °, e.g. less than 20 ° or less than 10 °. The first optical element 21 forms a divergent beam generated by the laser light source 24, which is designated 25 in FIG. 2 by way of example and serves to generate a specific pixel, i. a certain position of the mirror 22 corresponds to a first virtual image of the respective object point. In the spectacle lens 18, a second optical element 27 is disposed in the region 17, which in turn may be, for example, a diffractive and / or holographic element. The second optical element 27 images the first virtual image of the object point onto a second virtual image, which can be viewed by the eye 12 at a predetermined distance, for example at infinity. Examples of this will be explained later with reference to FIGS. 3-5. By moving (tilting) the scanner mirror 22, the object point is virtually moved, resulting in a shift of the considered
Bildpunkte führt, um so ein gesamtes gewünschtes Bildfeld darstellen zu können. Als Beispiel ist in Fig. 2 ein erstes Strahlenbündel 25 für eine erste Spiegelstellung und zusätzlich teilweise ein zweites Strahlenbündel 26 für eine zweite Spiegelstellung gezeigt, was zu verschiedenen Bildpunkten führt, welche dann wie dargestellt auf verschiedene Stellen einer Netzhaut des Auges 12 abgebildet werden.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 kann beispielsweise ein Sichtfeld von insgesamt ca. 30° (entsprechend einem Winkel 19 von etwa 15°) erreicht werden, mit einem kompakteren Aufbau als in Fig. 1 . Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 können optional verschiedene Korrekturelemente bereitgestellt sein. Als Beispiel ist ein Korrekturelement 23 zwischen dem Scannerspiegel 22 und dem optischen Element 21 gezeigt, welches beispielsweise zur Korrektur von Pixel leads, so as to be able to represent an entire desired field of view. By way of example, FIG. 2 shows a first beam 25 for a first mirror position and, in addition, a second beam 26 for a second mirror position, resulting in different pixels, which are then imaged onto different locations of a retina of the eye 12 as shown. Also in the embodiment of FIG. 2, for example, a field of view of a total of about 30 ° (corresponding to an angle 19 of about 15 °) can be achieved, with a more compact construction than in Fig. 1st Optionally, various correction elements may be provided in the embodiment of FIG. 2. By way of example, a correction element 23 is shown between the scanner mirror 22 and the optical element 21, which is used, for example, to correct
Feldaberrationen dienen kann. Zwischen der Laserlichtquelle 24 und dem Scannerspiegel 22 können ebenso ein oder mehrere optische Elemente angeordnet sein, um eine Divergenz des Lichtstrahls (beispielsweise eine Divergenz wie in Fig. 2 dargestellt) einzustellen oder anzupassen. Field aberrations can serve. Also, one or more optical elements may be disposed between the laser light source 24 and the scanner mirror 22 to adjust or adjust a divergence of the light beam (eg, a divergence as shown in FIG. 2).
Durch die Bereitstellung des ersten optischen Elements 21 zusätzlich zu einem optischen Element 27, welches in dem Brillenglas 18 bereitgestellt ist, kann in Verbindung mit dem dargestellten streifenden Einfall ein kompakter Aufbau der Optik erreicht werden. Insbesondere kann diese Optik wie dargestellt in einem Bügel 20 einer Datenbrille untergebracht werden. By providing the first optical element 21 in addition to an optical element 27 provided in the spectacle lens 18, in conjunction with the illustrated grazing incidence, a compact construction of the optics can be achieved. In particular, this optics can be accommodated as shown in a bracket 20 of a data glasses.
Nunmehr werden unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 5 verschiedene Now, referring to FIGS. 3 to 5, various will be described
Implementierungsbeispiele für das erste optische Element 21 und zweite optische Element 27 der Fig. 2 erläutert. Implementation examples for the first optical element 21 and second optical element 27 of FIG. 2 are explained.
In Fig. 3 ist ein erstes holografisches Element 30 als erstes optisches Element (beispielsweise 21 in Fig. 2) und ein zweites holografisches Element 31 als zweites optisches Element (beispielsweise 27 in Fig. 2) bereitgestellt. Das erste optische Element 30 und das zweite optische Element 31 entsprechen dabei in ihrer Funktion im Wesentlichen Ellipsoidspiegeln. Hierzu bilden die holografischen Elemente 30, 31 beispielsweise jeweils Interferenzmuster entsprechend Segmenten einer Vielzahl von Ellipsoidoberflächen. Mit 32 ist eine Ellipsoidachse des ersten holografischen Elements 30 bezeichnet, und mit 33 eine Ellipsoidachse des zweiten holografischen Elements 33. Mit 23 ist wiederum ein optionales Korrekturelement bezeichnet. Ein derartiges Korrekturelement kann vorteilhaft sein, da beispielsweise in einer In Fig. 3, a first holographic element 30 as a first optical element (for example, 21 in Fig. 2) and a second holographic element 31 as a second optical element (for example, 27 in Fig. 2) are provided. The first optical element 30 and the second optical element 31 essentially correspond in their function to ellipsoid mirrors. For this purpose, the holographic elements 30, 31 form, for example, respective interference patterns corresponding to segments of a multiplicity of ellipsoidal surfaces. Denoted at 32 is an ellipsoidal axis of the first holographic element 30, and at 33 an ellipsoid axis of the second holographic element 33. Denoted at 23 is again an optional correction element. Such a correction element may be advantageous because, for example, in a
Implementierung die beschriebene Abbildung von F1 auf F3 eine exakte oder optimierte sein kann, jedoch beispielsweise durch Verkippung eines Scannerspiegels nicht nur ein Punkt, sondern ein Bildbereich abzubilden ist. In anderen Worten sind auch Punkte außerhalb von F1 abzubilden, was zu Abbildungsfehlern führen kann, welche dann durch das Korrekturelement 23 korrigiert werden können.
Mit dem dargestellten Beispiel wird eine virtuelle Laserlichtquelle bei F1 (welche beispielsweise durch eine reale Laserlichtquelle in Verbindung mit einem Scannerspiegel, wie in Fig. 2 gezeigt, gebildet sein kann) durch das erste holografische Element 30 auf ein virtuelles Bild F2 abgebildet. Das virtuelle Bild F2 wird durch das zweite holografische Element 31 auf ein virtuelles Bild F3 abgebildet, welches dann von dem Auge 12 betrachtet wird. Die Punkte F1 und F2 stellen Brennpunkte des ersten holografischen Elements 30 dar, und die Punkte F2 und F3 stellen Brennpunkte des zweiten holografischen Elements 31 dar. Bei dem Implementation, the mapping from F1 to F3 described may be an exact or optimized, but for example, by tilting a scanner mirror is not just a point, but to image an image area. In other words, points outside of F1 are also to be imaged, which can lead to aberrations which can then be corrected by the correction element 23. In the illustrated example, a virtual laser light source at F1 (which may be formed, for example, by a real laser light source in conjunction with a scanner mirror as shown in FIG. 2) is imaged by the first holographic element 30 onto a virtual image F2. The virtual image F2 is imaged by the second holographic element 31 onto a virtual image F3, which is then viewed by the eye 12. The points F1 and F2 represent foci of the first holographic element 30, and the points F2 and F3 represent foci of the second holographic element 31
Ausführungsbeispiel der Fig. 3 arbeiten beide holografischen Elemente 30, 31 in Reflexion. Embodiment of Fig. 3, both holographic elements 30, 31 operate in reflection.
Das erste holografische Element 30 kann beispielsweise durch eine Belichtung eines entsprechenden lichtempfindlichen Materials, welches an der Position des ersten For example, the first holographic element 30 may be exposed by exposure of a corresponding photosensitive material at the position of the first
holografischen Elements 30 angeordnet ist, mit Kugelwellen ausgehend von den Punkten F2 und F1 erzeugt werden. In entsprechender Weise kann das zweite holografische Element 31 durch Belichten eines lichtempfindlichen Materials, welches in der Position des holografischen Elements 31 angeordnet ist, mit von F2 und F3 ausgehenden Kugelwellen erzeugt werden. Es kann aber auch jede andere konventionelle Art von Herstellungsverfahren für derartige holografische Elemente, beispielsweise wie in der eingangs diskutierten WO 2004/1 15095, verwendet werden. holographic element 30 is arranged, are generated with spherical waves starting from the points F2 and F1. Similarly, the second holographic element 31 may be formed by exposing a photosensitive material disposed in the position of the holographic element 31 to spherical waves emanating from F2 and F3. However, it is also possible to use any other conventional type of production method for such holographic elements, for example as in the initially discussed WO 2004/1 15095.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 dient ein erstes holografisches Element 40 als erstes optisches Element 21 und ein zweites holografisches Element 31 als zweites optisches Element 27. Die holografischen Elemente 40, 41 sind in diesem Fall einem Hyperboloidspiegel entsprechende holografische Elemente. Insbesondere bilden die Hologramme Interferenzstreifen entsprechend Segmenten einer Anzahl von Hyperboloidoberflächen. Mit 42 ist eine Hyperboloidachse des ersten holografischen Elements 40 bezeichnet, und mit 43 ist eine Hyperboloidachse des zweiten holografischen Elements 41 bezeichnet. Another embodiment is shown in Fig. 4. In the embodiment of Fig. 4, a first holographic element 40 serves as a first optical element 21 and a second holographic element 31 as a second optical element 27. The holographic elements 40, 41 in this case are holographic elements corresponding to a hyperboloidal mirror. In particular, the holograms form interference fringes corresponding to segments of a number of hyperboloidal surfaces. 42 denotes a hyperboloid axis of the first holographic element 40, and 43 denotes a hyperboloid axis of the second holographic element 41.
Das erste holografische Element 40 weist Brennpunkte F1 und F2 auf, und das zweite holografische Element 41 weist Brennpunkte F2 und F3 auf. So wird bei dem The first holographic element 40 has foci F1 and F2, and the second holographic element 41 has foci F2 and F3. So is in the
Ausführungsbeispiel der Fig. 4 eine virtuelle Laserlichtquelle bei F1 durch das erste Embodiment of FIG. 4 shows a virtual laser light source at F1 through the first
holografische Element 40 auf F2 abgebildet. Das Bild bei F2 wird weiter durch das zweite holografische Element 41 auf F3 abgebildet. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt. In Fig. 5 ist ein erstes holografisches Element 50 als erstes optisches Element 21 bereitgestellt, und ein zweites holografisches Element 51 ist als zweites optisches Element 27 bereitgestellt. Bei dem Beispiel der Fig. 5 sind die holografischen Elemente 50, 51 wiederum
Hyperboloidelemente, und mit 52 ist eine Hyperboloidachse des ersten holografischen holographic element 40 mapped to F2. The image at F2 is further imaged by the second holographic element 41 on F3. Another embodiment is shown in FIG. In Fig. 5, a first holographic element 50 is provided as a first optical element 21, and a second holographic element 51 is provided as a second optical element 27. In the example of FIG. 5, the holographic elements 50, 51 are again Hyperboloid elements, and at 52 is a hyperboloid axis of the first holographic
Elements 50 und mit 53 eine Hyperboloidachse des zweiten holografischen Elements 51 bezeichnet. F1 und F2 bezeichnen wiederum die Brennpunkte des ersten holografischen Elements 50, und F2 und F3 die Brennpunkte des zweiten holografischen Elements 51. Der Aufbau der holografischen Elemente 50, 51 entsprich im Wesentlichen den unter Bezugnahme und auf Fig. 4 erläuterten Aufbau. Im Unterschied zu dem Aufbau der Fig. 4 wird das erste holografische Element 50 nun nicht in Reflexion, sondern in Transmission von einer virtuellen Laserlichtquelle von dem Punkt F1 aus ausgeleuchtet, wiederum optional durch ein Element 50 and 53 denotes a hyperboloid axis of the second holographic element 51. F1 and F2 again denote the foci of the first holographic element 50, and F2 and F3 the foci of the second holographic element 51. The structure of the holographic elements 50, 51 is substantially the same as explained with reference to FIG. In contrast to the structure of FIG. 4, the first holographic element 50 is now illuminated not in reflection, but in transmission from a virtual laser light source from the point F1, again optionally by a
Korrekturelement 23. Die Darstellungen der Fig. 3 bis 5 dienen lediglich als Beispiele zur Implementierung mit holografischen Elementen, und es können auch andere Correction element 23. The illustrations of Figures 3 to 5 are merely examples of implementation with holographic elements, and others may be used
Implementierungen, beispielsweise Kombinationen aus einem hyperboloiden holografischen Element und einem ellipsoiden holografischen Element, verwendet werden, und holografische Elemente können im Allgemeinen sowohl in Transmission als auch in Reflexion arbeiten. Bei den unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 diskutierten Ausführungsbeispielen sind beispielsweise Sichtfelder mit Bildwinkeln im Bereich 25 bis 30° entsprechend Größen der Austrittspupille des optischen Systems (Eyebox) im Bereich von 8 bis 10 mm oder darunter möglich. Die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 bis 5 ermöglichen einen kompakten Aufbau. Nunmehr werden weitere Ausführungsbeispiele diskutiert, welche größere Sichtfelder ermöglichen. Hierzu können Techniken verwendet werden, welche auch als„Eyebox Implementations, such as combinations of a hyperboloid holographic element and an ellipsoidal holographic element, and holographic elements may generally operate in both transmission and reflection. In the embodiments discussed with reference to FIGS. 2 to 5, for example, fields of view with image angles in the range 25 to 30 ° corresponding to sizes of the exit pupil of the optical system (Eyebox) in the range of 8 to 10 mm or less are possible. The embodiments of FIGS. 2 to 5 allow a compact construction. Now further embodiments will be discussed which allow larger fields of view. For this purpose, techniques can be used, which are also called "Eyebox
Expander", d.h. Einrichtungen zur Erweiterung der effektiven Austrittspupille (Eyebox), bezeichnet werden können. Ein in Fig. 6 dargestelltes Ausführungsbeispiel umfasst eine Laserlichtquelle 24, von welcher aus ein Strahl durch ein optisches Element 60 auf einen Scannerspiegel 22 geht. Das optische Element 60 kann zu Korrekturzwecken sowie zum Aufweiten des Laserstrahls, sodass dieser ein divergierendes Strahlenbündel bildet, dienen. Das optische Element 60 kann beispielsweise durch eine Linse oder dergleichen gebildet sein, beispielsweise mit einer Brennweite in der Größenordnung 20 mm, was zu Ablenkungswinkeln in der Größenordnung 9° an den An expander shown in Fig. 6 comprises a laser light source 24 from which a beam passes through an optical element 60 onto a scanner mirror 22. The optical element 60 For example, the optical element 60 may be formed by a lens or the like, for example with a focal length of the order of 20 mm, resulting in deflection angles of the order of 9 degrees to the
Scannerspiegel 22 führt. Von dem divergierenden Bündel ist in Fig. 6 ein Mittelstrahl 68 und Randstrahlen 69 dargestellt. Der Einfachheit halber wird das Strahlenbündel im Folgenden auch als Strahlenbündel 69 bezeichnet. Das Strahlenbündel 69 geht von dem Spiegel 22 gegebenenfalls nochmals durch das optische Element 60 (oder durch ein anderes optisches Element) zu einem Diffusor 62. Der Diffusor 62
ist dabei in der Ebene eines Zwischenbildes angeordnet. Bei dem dargestellten Scanner level 22 leads. Of the diverging bundle, a center ray 68 and marginal rays 69 are shown in FIG. For the sake of simplicity, the beam will hereinafter also be referred to as beam 69. The beam 69 optionally passes from the mirror 22 again through the optical element 60 (or through another optical element) to a diffuser 62. The diffuser 62 is arranged in the plane of an intermediate image. In the illustrated
Ausführungsbeispiel streut der Diffusor 62 das Licht diffus in einem gewissen Winkelbereich, beispielsweise in einem Winkelbereich bis zu 10°. Ein derartiger Diffusor 62 kann Embodiment diffuses the diffuser 62, the light diffused in a certain angular range, for example in an angular range up to 10 °. Such a diffuser 62 can
beispielsweise Frequenzen entsprechend einer Periodenlänge in der Größenordnung von 3 bis 5 μηη aufweisen. Eine Spotgröße in der Feldebene, beispielsweise in der Ebene des Diffusors 62, ist bei Ausführungsbeispielen in der Größenordnung von 10 bis 30 μηη. Dies kann durch entsprechende Auslegung des optischen Elements 60, durch einen optionalen weiteren Diffusor 61 und/oder eine Streuplatte erreicht werden. Von dem Diffusor 42 ausgehend wird in ein Brillenglas 18 eingekoppelt, welches in diesem Fall gleichzeitig als Lichtleiter dient (beispielsweise durch Totalreflexion an den Grenzflächen). Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das Brillenglas 18 hierfür in manchen Bereichen, welche beispielsweise außerhalb eines Sichtbereiches, in dem durch das Brillenglas 18 For example, have frequencies corresponding to a period length of the order of 3 to 5 μηη. A spot size in the field plane, for example in the plane of the diffuser 62, is in the order of 10 to 30 μηη in embodiments. This can be achieved by appropriate design of the optical element 60, by an optional further diffuser 61 and / or a diffusion plate. Starting from the diffuser 42 is coupled into a spectacle lens 18, which serves as a light guide in this case (for example, by total reflection at the interfaces). In some embodiments, the spectacle lens 18 for this purpose in some areas, which, for example, outside a field of view, in the through the lens 18
hindurchgesehen werden soll, liegen, auch entsprechend beschichtet sein, um das should be seen through, are also coated accordingly to the
Reflexionsvermögen zu erhöhen. Derartige beschichtete Bereiche können beispielsweise an mit 610 bezeichneten Stellen bereitgestellt sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen beruhen die lichtleitenden Eigenschaften des Brillenglases 18 nur auf einem Brechungsindexsprung zwischen dem Brillenglas 18 und der Umgebung (z.B. Luft). Auf diese Weise wird das Licht zu einem Fresnel-Element 67 geführt, welches als Strahlaufweiter wirkt und das Licht zum Auge 12 eines Benutzers lenkt. To increase reflectivity. Such coated areas may be provided, for example, at locations designated 610. In other embodiments, the photoconductive properties of the spectacle lens 18 are based only on a refractive index jump between the spectacle lens 18 and the environment (e.g., air). In this way, the light is guided to a Fresnel element 67, which acts as a beam expander and directs the light to the eye 12 of a user.
Die Auskopplung über das Fresnel-Element 67 kann dabei insbesondere in kaskadierter Weise erfolgen, was zu größeren Sichtfeldern und größeren Durchmessern der Austrittspupille The decoupling via the Fresnel element 67 can be effected in particular in a cascaded manner, resulting in larger fields of view and larger diameters of the exit pupil
(Eyebox) führen kann. Dies kann durch eine Krümmung des Brillenglases 18 limitiert sein. Eine derartige Krümmung kann z.B. einen Krümmungsradius im Bereich 100 mm bis 130 mm aufweisen. Das Brillenglas 18 kann bei dem dargestellten Beispiel sphärische Vorderseiten (dem Auge 12 abgewandt) und Rückseiten (dem Auge 12 zugewandt) aufweisen. Durch diese Krümmung wird insbesondere die Größe der Eyebox begrenzt. Mit 66 ist in Fig. 6 ein Gesichtsfeld bezeichnet, 61 1 bezeichnet die Blickrichtung des Auges 12 in der dargestellten Position, und 65 bezeichnet eine Hauptblickrichtung (z.B. geradeaus). Um das gesamte Sichtfeld zu erfassen, kann sich das Auge 12 beispielsweise vereinfacht dargestellt um ein Rotationszentrum 63, wie durch einen Pfeil 64 angedeutet, drehen. Systeme mit einem eingebetteten Lichtleiter in einem Brillenglas 18 und einem Fresnel- Element, wie dem Fresnel-Element 67, sind für sich genommen bekannt und können
beispielsweise wir in der DE 10 2010 041343 beschrieben implementiert sein. Auch andere Implementierungen sind möglich. (Eyebox) can lead. This can be limited by a curvature of the spectacle lens 18. Such a curvature may, for example, have a radius of curvature in the range of 100 mm to 130 mm. The spectacle lens 18 may in the illustrated example have spherical front sides (facing away from the eye 12) and rear sides (facing the eye 12). This curvature limits the size of the eyebox. 66 denotes a field of view in FIG. 6, 61 1 denotes the viewing direction of the eye 12 in the position shown, and 65 denotes a main viewing direction (eg, straight ahead). To capture the entire field of view, for example, the eye 12 may be shown in simplified representation about a center of rotation 63, as indicated by an arrow 64, rotate. Systems with an embedded light guide in a spectacle lens 18 and a Fresnel element, such as the Fresnel element 67, are known per se and can For example, we are described in DE 10 2010 041343 implemented. Other implementations are possible.
Durch die Anordnung der Fig. 6 kann eine sehr kompakte Implementierung der By the arrangement of FIG. 6, a very compact implementation of
Anzeigevorrichtung erreicht werden, bei vergleichsweise großem Sichtfeld. Display device can be achieved with a comparatively large field of view.
Eine weitere Möglichkeit zum Vergrößern des Sichtfeldes ist die Benutzung einer Another way to increase the field of view is to use a
Segmentierung. Das Prinzip einer derartigen Segmentierung ist beispielsweise in der Segmentation. The principle of such a segmentation is for example in the
DE 10 2013 207257 A1 beschrieben. Hier wird die Eyebox, d.h. die Austrittspupille, in kleinere Segmente segmentiert, welche beispielsweise einen Durchmesser von etwa 0,6 mm bis 1 ,4 mm aufweisen. Derartige Durchmesser können beispielsweise ausreichend sein, um übliche Videosignale wie VGA-Signale oder HDTV-Signale darzustellen. Jedes der Segmente ist dabei einem getrennten optischen Pfad zugeordnet. Beispielsweise kann ein erster eigener optischer Pfad ein zentrales Eyebox-Segment in der Mitte der Eyebox bilden, und ein zweiter hiervon getrennter optischer Pfad kann ein benachbartes zweites Segment der Eyebox bilden. Mit einem Durchmesser zwischen 0,6 mm und 1 ,4 mm wie oben erwähnt können 2 bis 5 derartige Segmente gleichzeitig von einer Pupille angesehen werden. Auch andere Größen sind möglich. Zur Segmentierung können segmentierte optische Elemente wie Prismen, welche zusätzlich Eigenschaften einer Linse aufweisen können, benutzt werden. Jeder getrennte optische Pfad bildet dabei bei derartigen Ausführungsbeispielen nur einen Teil des gesamten Sichtfeldes ab. Zusammen bilden alle getrennten optischen Pfade das Bild in dem gesamten Sichtfeld, welches beispielsweise von einem Benutzer durch Drehen und Rotieren des Auges betrachtet werden kann. Bei derartigen Ausführungsbeispielen kann an einer Position zwischen der Pupille des Auges und der Retina eine effektive Pupillenebene einer kleineren Abmessung ausgebildet werden. Ein Scannerspiegel eines Laserscanners kann in einer konjugierten Ebene zu dieser DE 10 2013 207257 A1. Here the eyebox, i. the exit pupil, segmented into smaller segments, which for example have a diameter of about 0.6 mm to 1, 4 mm. Such diameters may be sufficient, for example, to represent conventional video signals such as VGA signals or HDTV signals. Each of the segments is assigned to a separate optical path. For example, a first distinct optic path may form a central eyebox segment in the center of the eyebox, and a second optic path separate therefrom may form an adjacent second segment of the eyebox. With a diameter between 0.6 mm and 1.4 mm as mentioned above, 2 to 5 such segments can be considered simultaneously by one pupil. Other sizes are possible. For segmentation, segmented optical elements such as prisms, which may additionally have properties of a lens, can be used. Each separate optical path forms in such embodiments only a part of the entire field of view. Together, all the separate optical paths form the image in the entire field of view, which can be viewed by a user, for example, by rotating and rotating the eye. In such embodiments, an effective pupil plane of a smaller dimension may be formed at a position between the pupil of the eye and the retina. A scanner mirror of a laser scanner may be in a conjugate plane to this
Pupillenebene angeordnet sein, wodurch das Feld durch einen Scanvorgang beleuchtet werden kann. Entsprechende Ausführungsbeispiele werden nun unter Bezugnahme auf die Figuren 7 bis 10 erläutert. Pupil level, whereby the field can be illuminated by a scan. Corresponding embodiments will now be explained with reference to FIGS. 7 to 10.
In den Fig. 7A und 7B sind Implementierungen mit einem segmentierten optischen Element schematisch dargestellt, um einige Prinzipien hiervon zu erläutern. In den Fig. 7A und 7B ist jeweils eine segmentierte Optik 74 mit Segmenten 74A bis 74E dargestellt. Die Segmente 74A bis 74E können, wie oben erläutert, z.B. Elemente wie Prismen
sein, welche zudem die Funktion von Linsen erfüllen. Als segmentierte optische Elemente können insbesondere auch Mikrolinsen, Mikroprismen oder Kombinationen hiervon benutzt werden. Die Anzahl von 5 Segmenten 74A bis 74E in Fig. 7A und 7B ist dabei lediglich als Beispiel zu verstehen, und es kann auch eine andere Anzahl von Segmenten verwendet werden. Shown schematically in Figures 7A and 7B are implementations having a segmented optical element to explain some principles thereof. FIGS. 7A and 7B each show a segmented optic 74 with segments 74A to 74E. The segments 74A to 74E can, as explained above, eg elements such as prisms be, which also fulfill the function of lenses. In particular, microlenses, microprisms or combinations thereof can also be used as segmented optical elements. The number of 5 segments 74A to 74E in FIGS. 7A and 7B is merely an example, and a different number of segments may be used.
Mit 76 ist in Fig. 7B die oben erwähnte reflektive Pupillenebene kleinerer Abmessung dargestellt, welche zwischen der Pupille des Auges und der Retina ausgebildet wird. Mit 78 ist eine zu dieser effektiven Pupillenebene 76 konjugierte Ebene bezeichnet. In Fig. 7 sind Randstrahlen ausgehend von einem Element 70 und deren Abbildung über die segmentierten optischen Elemente 74A bis 74E in die Ebene 76 dargestellt. Wie ersichtlich, weist diese Abbildung in der Ebene 76 eine kleinere Ausdehnung auf als in der Ebene der Pupille des Auges 79. In Fig. 7B ist die Anordnung der Fig. 7A im Wesentlichen nochmals dargestellt, wobei hier als Beispiel für das Element 70 ein Scannerspiegel 22 dargestellt ist. Der Scannerspiegel wird ausgehend von einer Laserlichtquelle 73 durch eine Optik 72 beleuchtet. In Fig. 7B sind als Beispiel Randstrahlen für jedes der optischen Segmente 74A bis 74E dargestellt, welche durch verschiedene Stellungen des Spiegels 22 realisiert werden können. Zudem ist die Abbildung dieser Strahlen bis zu einer Retina des Auges 12 hin dargestellt. Shown at 76 in Fig. 7B is the above-mentioned smaller-dimension reflective pupil plane formed between the pupil of the eye and the retina. Denoted at 78 is a plane conjugate to this effective pupil plane 76. In FIG. 7, edge beams are shown starting from an element 70 and their image is shown in the plane 76 via the segmented optical elements 74A to 74E. As can be seen, this image has a smaller extent in the plane 76 than in the plane of the pupil of the eye 79. In FIG. 7B, the arrangement of FIG. 7A is substantially reproduced, an example of the element 70 being a scanner mirror 22 is shown. The scanner mirror is illuminated by an optical system 72 starting from a laser light source 73. As an example, edge beams for each of the optical segments 74A to 74E, which can be realized by different positions of the mirror 22, are shown in FIG. 7B. In addition, the image of these rays is shown up to a retina of the eye 12 out.
Der Strahlungspfad, welcher in den Fig. 7A und 7B dargestellt ist, kann dabei auch gefaltet werden (beispielsweise durch Spiegel oder andere Elemente), um einen kompakteren Aufbau erreichen zu können. The radiation path, which is shown in FIGS. 7A and 7B, can also be folded (for example, by mirrors or other elements) in order to achieve a more compact construction.
Systeme, wie in den Fig. 7A und 7B dargestellt, können insbesondere für am Kopf zu tragende Einrichtungen benutzt werden, bei welchen der Benutzer nicht durch ein Brillenglas oder dergleichen hindurch sehen muss. Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 7A und 7B werden die segmentierten optischenSystems as shown in FIGS. 7A and 7B may be used in particular for head-mounted devices in which the user does not have to look through a lens or the like. In the embodiments of FIGS. 7A and 7B, the segmented optical
Elemente 74A bis 74E insbesondere in Transmission betrieben, was für den in Fig. 7A und 7B dargestellten Aufbau eine gleichzeitige Sicht auf die Umgebung erschwert. Bei anderen Ausführungsbeispielen können derartige segmentierte optische Elemente auch in Reflektion arbeiten. Solche Ausführungsbeispiele eignen sich beispielsweise besser zum Einsatz in Datenbrillen, wobei ein Benutzer beispielsweise zumindest durch Bereiche, welche nicht von den segmentierten optischen Elementen belegt sind, hindurch sehen kann.
Ausführungsbeispiele von Anzeigevorrichtungen, bei welchen segmentierte optische Elemente in Reflektion verwendet werden, werden nun unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 10 erläutert. Elements 74A to 74E operated in particular in transmission, which makes a simultaneous view of the environment difficult for the structure shown in FIGS. 7A and 7B. In other embodiments, such segmented optical elements may also operate in reflection. Such embodiments are for example better for use in data glasses, wherein a user, for example, at least through areas that are not occupied by the segmented optical elements, see through. Embodiments of display devices using segmented optical elements in reflection will now be explained with reference to FIGS. 8 to 10. FIG.
In Fig. 8 ist dabei ein System dargestellt, welches als segmentiertes optisches Element eine Reihe von reflektiven optischen Elementen 80A bis 80E aufweist. Die reflektiven optischen Elemente können beispielsweise Mikrospiegel, insbesondere Mikrohohlspiegel mit abbildender Funktion, wie in Figur 8 dargestellt, sein. Die reflektiven optischen Elemente 80A bis 80E sind bei einer Ebene 81 angeordnet, beispielsweise in einem Teil eines Brillenglases. Ein Benutzer kann beispielsweise zumindest durch einen übrigen Teil des Brillenglases hindurch sehen. Während in Fig. 8 fünf reflektive optische Elemente 80A bis 80E dargestellt sind, dient dies lediglich als Beispiel, und es können auch mehr oder weniger reflektive optische Elemente bereitgestellt sein. FIG. 8 shows a system which, as a segmented optical element, has a series of reflective optical elements 80A to 80E. The reflective optical elements may, for example, be micromirrors, in particular micromill mirrors with an imaging function, as shown in FIG. The reflective optical elements 80A to 80E are arranged at a plane 81, for example in a part of a spectacle lens. For example, a user may see through at least one remaining portion of the lens. While five reflective optical elements 80A to 80E are shown in FIG. 8, this is merely an example, and more or less reflective optical elements may be provided.
Die reflektiven optischen Elemente 80A bis 80E, auch als Facetten bezeichnet, werden von einer Laserlichtquelle 24 über einen Scannerspiegel 22 selektiv beleuchtet. Optional kann zudem eine Optik 72 entsprechend der Optik 72 der Fig. 7B bereitgestellt sein. Mit dem The reflective optical elements 80A to 80E, also referred to as facets, are selectively illuminated by a laser light source 24 via a scanner mirror 22. Optionally, an optic 72 may also be provided corresponding to the optic 72 of FIG. 7B. With the
Scannerspiegel kann bei manchen Ausführungsbeispielen immer nur ein Teil eines der optischen reflektiven Elemente 80A bis 80E beleuchtet werden, wie durch die gezeigten Strahlenbündel angedeutet. Somit können die einzelnen reflektiven optischen Element 80A bis 80B beispielsweise hintereinander abgerastert werden, um entsprechende Teilbilder zu erzeugen. Das Auge 12 sieht dann ein entsprechendes Bild von dem jeweiligen reflektiven optischen Element 80A bis 80E, wenn es in die entsprechende Richtung schaut. Eine alternative Möglichkeit der parallelen Beleuchtung verschiedener reflektiver optischer Elemente wird später unter Bezugnahme auf die Fig. 10 erläutert. In some embodiments, scanner mirror may only ever illuminate a portion of one of the optical reflective elements 80A-80E, as indicated by the illustrated beams. Thus, for example, the individual reflective optical elements 80A-80B may be scanned in succession to produce respective sub-images. The eye 12 then sees a corresponding image of the respective reflective optical element 80A-80E as it looks in the corresponding direction. An alternative possibility of parallel illumination of various reflective optical elements will be explained later with reference to FIG.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 sind die einzelnen reflektiven optischen Elemente 80A bis 80E direkt nebeneinander angeordnet. Zu bemerken ist, dass neben einer eindimensionalen Anordnung in einer Reihe auch andere Anordnungen, beispielsweise in einem Quadrat oder Rechteck, grundsätzlich möglich sind. Zudem ist auch eine Anordnung möglich, bei der die einzelnen reflektiven optischen Elemente voneinander beabstandet sind, sodass an In the embodiment of FIG. 8, the individual reflective optical elements 80A to 80E are arranged directly next to one another. It should be noted that in addition to a one-dimensional arrangement in a row, other arrangements, for example in a square or rectangle, are basically possible. In addition, an arrangement is possible in which the individual reflective optical elements are spaced apart, so on
verschiedenen Stellen beispielsweise eines Brillenglases Daten eingespiegelt werden können. Dies wird später unter Bezugnahme auf die Fig. 1 1 und 12 näher erläutert. various locations, for example, a spectacle lens data can be mirrored. This will be explained in more detail later with reference to FIGS. 11 and 12.
Insbesondere beim Betrieb mit schmalbandigen Laserquellen können statt reflektiver optischer Elemente wie reflektiver Mikrolinsen mit prismatischen Eigenschaften oder geneigten In particular, when operating with narrow-band laser sources, instead of reflective optical elements such as reflective microlenses with prismatic properties or inclined
Mikrospiegeln auch diffraktive oder holografische optische Elemente verwendet werden. Ein
Beispiel hierfür ist in Fig. 9 dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 sind die reflektiven optischen Elemente 80A bis 80E der Fig. 8 durch ein diffraktives Element, holografisches Element oder Fresnel-Element 90 ersetzt. Ansonsten entspricht die Micro mirrors also diffractive or holographic optical elements can be used. One Example of this is shown in Fig. 9. In the embodiment of FIG. 9, the reflective optical elements 80A to 80E of FIG. 8 are replaced by a diffractive element, holographic element or Fresnel element 90. Otherwise, the equivalent
Funktionsweise des Ausführungsbeispiels der Fig. 9 grundsätzlich derjenigen des Operation of the embodiment of FIG. 9 basically that of the
Ausführungsbeispiels der Fig. 8. Derartige optische Elemente 90 können den Vorteil haben, dass die optischen Eigenschaften des Elements, d.h. die optische Funktionalität, die das Element bereitstellt (in diesem Fall Reflektieren zu dem Auge 12 hin), von der äußeren Form des optischen Elementes getrennt ist, sodass beispielsweise eine besser Anpassung an eine Brillenglasform möglich ist. Embodiment of Fig. 8. Such optical elements 90 may have the advantage that the optical properties of the element, i. the optical functionality provided by the element (in this case reflecting towards the eye 12) is separated from the outer shape of the optical element, so that, for example, a better fit to a spectacle lens shape is possible.
Wenn für die Anzeige der eingespiegelten Daten eine hohe Wiederholungsfrequenz von z.B. etwa 100 Hz gewünscht wird, um ein möglichst flimmerfreies Bild darzustellen, ist für ein Scannersystem mit einer einzelnen Laserlichtquelle (ggf. pro Farbe) und einem entsprechenden Spiegel bei Ausführungsbeispielen wie in den Fig. 8 und 9 dargestellt, eine If, for the display of the mirrored data, a high repetition frequency of e.g. is desired for a scanner system with a single laser light source (possibly per color) and a corresponding mirror in embodiments as shown in FIGS. 8 and 9, a desired
Abtastgeschwindigkeit des Scannerspiegels und eine Modulationsfrequenz der Laserlichtquelle (zum Darstellen verschiedener Helligkeiten) im Bereich von 20-200 MHz nötig, was zwar mit herkömmlichen Techniken machbar ist, jedoch z.B. eine hohe Präzision bei der Fertigung benötigt. Wenn durch Einführung eines Zeitversatzes Vezerrungsfehler oder andere Effekte eines Zeitversatzes kompensiert werden sollen, kann sogar eine noch höhere Scanning speed of the scanner mirror and a modulation frequency of the laser light source (to represent different brightnesses) in the range of 20-200 MHz necessary, which is feasible with conventional techniques, but e.g. a high precision in the production needed. If, by introducing a time offset, distortion errors or other effects of time skew are to be compensated, then even higher
Modulationsfrequenz benötigt werden. Modulation frequency are needed.
Um eine benötigte Modulationsfrequenz zu verringern, können bei machen To reduce a required modulation frequency, you can do so
Ausführungsbeispielen mehrere Laserlichtquellen parallel verwendet werden. Ein Embodiments, multiple laser light sources are used in parallel. One
entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 10 dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind beispielsweise bei 102 4 Laserlichtquellen parallel bereitgestellt. Jede der corresponding embodiment is shown in Fig. 10. In the exemplary embodiment of FIG. 4, for example, 102 4 laser light sources are provided in parallel. Each of the
Laserlichtquellen kann, wie schon diskutiert, mehrere Laser zur Bereitstellung einer As already discussed, laser light sources can provide multiple lasers to provide a
Mehrfarbdarstellung aufweisen, beispielsweise jeweils einen roten, einen grünen und einen blauen Laser für eine RGB-Darstellung. Die Anzahl von 4 Laserlichtquellen in Fig. 10 dient lediglich als Beispiel, und bei anderenHave multi-color representation, for example, in each case a red, a green and a blue laser for an RGB display. The number of 4 laser light sources in Fig. 10 is merely an example, and others
Ausführungsbeispielen kann auch eine andere Anzahl von Laserlichtquellen verwendet werden. Die Anzahl von Laserlichtquellen kann einer Anzahl von Segmenten eines segmentierten optischen Elements entsprechen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 ist jede Laserlichtquelle der Embodiments, a different number of laser light sources can be used. The number of laser light sources may correspond to a number of segments of a segmented optical element. In the embodiment of FIG. 10, each laser light source is the
Laserlichtquellenanordnung 102 einem optischen Element 100A bis 100D zugeordnet. Die
optischen Element 100A bis 100D können zumindest teilweise reflektive oder diffraktive optische Elemente sein und sind in einem Brillenglas 18 angeordnet. Insbesondere können die Elemente 100A bis 100D, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 diskutiert ausgestaltet sein. Mit 101 ist eine Blickrichtung bezeichnet. Laser light source assembly 102 associated with an optical element 100A to 100D. The Optical elements 100A to 100D may be at least partially reflective or diffractive optical elements and are disposed in a spectacle lens 18. In particular, elements 100A-100D may be configured as discussed with reference to FIGS. 8 and 9. 101 is a viewing direction.
Laserstrahlen der Laserlichtanordnung 102 werden über einen Facettenspiegel 101 zu einem Scannerspiegel 22 gelenkt. Der Facettenspiegel 101 weist für jede Laserlichtquelle der Laserlichtanordnung 102 eine Facette 101A-101 D auf, wobei die Facetten beispielsweise hinsichtlich des Winkels leicht zueinander versetzt sein können, um die Laserstrahlen über den Scannerspiegel jeweils auf ein zugeordnetes optisches Element 100A bis 100D zu lenken. Beim Scannen mit dem Scannerspiegel 22 werden dann die optischen Elemente 100A bis 100D parallel abgerastert, jedes von einem Laserstrahl. Mit 101 wird eine Blickrichtung bezeichnet. Laser beams of the laser light assembly 102 are directed via a facet mirror 101 to a scanner mirror 22. The facet mirror 101 has a facet 101A-101D for each laser light source of the laser light assembly 102, which facets may be slightly offset with respect to each other, for example, to guide the laser beams via the scanner mirror to an associated optical element 100A-100D, respectively. When scanning with the scanner mirror 22, the optical elements 100A to 100D are then scanned in parallel, each from a laser beam. 101 denotes a viewing direction.
Wenn das Auge 12 in Richtung des entsprechenden optischen Elements 100A bis 100D blickt, sieht es die entsprechend dort eingespiegelten Daten, beispielsweise Bilder, Zeichen und/oder Symbole. Insbesondere kann durch eine entsprechende Ausrichtung des Auges das entsprechende optische Element 100A bis 100D mit der Fovea des Auges, welche dem Bereich des stärksten Sehens entspricht, betrachtet werden. Optional kann ein zusätzliches Korrekturelement (wie bereits bei anderen When the eye 12 looks in the direction of the corresponding optical element 100A to 100D, it sees the correspondingly reflected data there, for example images, characters and / or symbols. In particular, by an appropriate alignment of the eye, the corresponding optical element 100A to 100D can be viewed with the fovea of the eye, which corresponds to the area of the strongest vision. Optionally, an additional correction element (as with other
Ausführungsbeispielen diskutiert und beschrieben) bereitgestellt werden, beispielsweise benachbart zu dem Scannerspiegel 22 oder benachbart zu dem Facettenspiegel 101A bis 101 D. Die Anzahl von vier optischen Elementen 100A bis 100D ist hier ebenso als Beispiel zu verstehen, und die Anzahl kann variieren. Auch sind andere Anordnungen der optischen Elemente, beispielsweise eine zweidimensionale Anordnung, möglich. Die Anzahl von The number of four optical elements 100A-100D is also to be understood as an example here, and the number may vary. Other arrangements of the optical elements, for example a two-dimensional arrangement, are also possible. the number of
Laserlichtquellen der Laserlichtquellenanordnung 102 kann dann entsprechend angepasst werden. Während bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 für jedes optische Element 100A bis 100D eine entsprechende Laserlichtquelle der Laserlichtanordnung 102 bereitgestellt ist, kann bei anderen Ausführungsbeispielen auch ein Laser der Laserlichtquellenanordnung benutzt werden, um mehr als ein optisches Element 100A bis 100D abzurastern. Beispielsweise kann bei einem anderen Ausführungsbeispiel die Laserlichtquellenanordnung 102 auch nur zwei Laserlichtquellen umfassen, wobei jede Laserlichtquelle dann zum Abrastern von 2 der 4 optischen Elemente 100A bis 100D dienen kann. Allgemein kann eine Mehrzahl von
Laserlichtquellen bereitgestellt werden, um einen insgesamt abzurasternden Bereich parallel abrastern zu können. Laser light sources of the laser light source assembly 102 may then be adjusted accordingly. While a corresponding laser light source of the laser light assembly 102 is provided for each optical element 100A-100D in the embodiment of FIG. 10, in other embodiments, a laser of the laser light source arrangement may also be used to scan more than one optical element 100A-100D. For example, in another embodiment, the laser light source assembly 102 may include only two laser light sources, and each laser light source may then serve to scan 2 of the 4 optical elements 100A-100D. In general, a plurality of Laser light sources are provided in order to scan an area to be scanned in parallel.
Bei den oben diskutierten Ausführungsbeispielen werden Daten im Wesentlichen auf eine zusammenhängende Fläche eingespiegelt, wobei diese Fläche gegebenenfalls segmentiert sein kann. Im letzteren Fall liegen bei den bisher dargestellten Ausführungsbeispielen die Segmente benachbart zueinander. In the embodiments discussed above, data is essentially mirrored onto a contiguous area, which area may optionally be segmented. In the latter case, the segments are adjacent to each other in the embodiments shown so far.
Wie bereits kurz erwähnt, sind auch nicht zusammenhängende Flächen und/oder voneinander beabstandete Segmente möglich. Entsprechende Ausführungsbeispiele werden nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 1 und 12 erläutert. As already briefly mentioned, non-contiguous surfaces and / or spaced-apart segments are also possible. Corresponding embodiments will now be explained with reference to FIGS. 11 and 12.
Die Fig. 1 1 A und 1 1 B zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Anzeigevorrichtung, welches z.B. auf dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 beruht und diese modifiziert. Entsprechende Figs. 11A and 11B show an embodiment of a display device which is e.g. based on the embodiment of FIG. 3 and modified. Appropriate
Modifizierungen können auch bei anderen Ausführungsbeispielen, z.B. bei den Modifications may also be made in other embodiments, e.g. both
Ausführungsbeispielen der Fig. 4 und 5, vorgenommen werden. Embodiments of Figs. 4 and 5, are made.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 1 A und 1 1 B wird wiederum Licht von einer In the embodiment of FIGS. 11A and 11B, in turn, light from one
Laserlichtquelle 74 auf einen Scannerspiegel 22 gelenkt. Von dort gelangt das Licht zu einem ersten holografischen Element 1 10, welches beispielsweise im Wesentlichen entsprechend dem ersten holografischen Element 30 der Fig. 3 (oder bei einem anderen Ausführungsbeispiel auch entsprechend dem ersten holografischen Element 40 der Fig. 4) ausgestaltet sein kann. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 1A und 1 1 B ist das erste holografische Element 1 10 jedoch zudem beweglich und dient gleichsam als zweiter Scannerspiegel. Von dem ersten holografischen Element 1 10 wird das Licht weiter zu einem zweiten holografischen Element 1 1 1 gelenkt, welches bei dem dargestellten Beispiel in drei Teile 1 1 1 A-1 1 1 C segmentiert ist. Laser light source 74 is directed to a scanner mirror 22. From there, the light passes to a first holographic element 110, which, for example, can be configured essentially corresponding to the first holographic element 30 of FIG. 3 (or in another embodiment also corresponding to the first holographic element 40 of FIG. 4). In the embodiment of FIGS. 1A and 1B, however, the first holographic element 110 is also movable and serves, as it were, as a second scanner mirror. From the first holographic element 1 10, the light is further directed to a second holographic element 1 1 1, which is segmented in the example shown in three parts 1 1 1 A-1 1 1 C.
Abgesehen von dieser Segmentierung kann das zweite holografische Element 1 1 1 Apart from this segmentation, the second holographic element 1 1 1
beispielsweise entsprechend dem zweiten holografischen Element 31 der Fig. 3 (oder dem zweiten holografischen Element 41 der Fig. 4) ausgestaltet sein. Die Segmente 1 1 1 A-1 1 1 C können dabei wesentlich kleiner sein als die holografischen Elemente 31 oder 41 der Fig. 3 und 4. for example, according to the second holographic element 31 of FIG. 3 (or the second holographic element 41 of FIG. 4). The segments 1 1 1 A-1 1 1 C may be much smaller than the holographic elements 31 or 41 of FIGS. 3 and 4.
Ein gerade von der Laserlichtquelle 24 zu beleuchtendes Segment 1 1 1 A-1 1 1 C kann dann bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Position des ersten holografischen Elements 1 10 ausgewählt werden, wobei zur Veranschaulichung hiervon in den Fig. 1 1A und 1 1 B zwei verschiedene Positionen des holografischen Elements 1 10 gezeigt sind. So wird in Fig. 1 1A
gerade das Segment 1 1 1 B abgerastert, während in Fig. 1 1 B gerade das Segment 1 1 1 A abgerastert wird, wobei das gerade abzurasternde Segment durch eine Verkippung des ersten holografischen Elements 1 10 eingestellt werden kann. Jedes der Segmente 1 1 1 A-1 1 1 C kann beispielsweise einem kleinen Sichtfeld entsprechen, einem Winkel von 5-8° entsprechen, und eine jeweils zugeordnete Austrittspupille (Eyebox) kann eine Ausdehnung der Größenordnung 4 mm aufweisen. Diese Zahlenwerte sind jedoch nur als Beispiel zu verstehen. Die Austrittspupille ist jeweils mit 1 12 bezeichnet. Wenn das Auge 12 in Richtung des entsprechenden Segments 1 1 1 A-1 1 1 C zieht, können die dort dargestellten Daten betrachtet werden. Die Anzahl von drei Segmenten 1 1 1 A-1 1 1 C ist dabei wiederum als Beispiel zu verstehen. Mit der in den Fig. 1 1 A und 1 1 B dargestellten Technik können also mehrere Segmente über ein gesamtes mögliches Sichtfeld beispielsweise einer Linse wie einem Brillenglas (beispielsweise einem medizinischen (ophtalmologischen) Brillenglas zur Augenkorrektur, einem Glas einer Sonnenbrille etc.) angeordnet werden, was mehreren möglichen Austrittspupillen entspricht. A segment 1 1 1 A-1 1 1 C to be illuminated by the laser light source 24 can then be selected in the illustrated embodiment by a position of the first holographic element 110, this being illustrated in FIGS. 1A and 1B by way of illustration two different positions of the holographic element 1 10 are shown. Thus, in Fig. 1A just scanned the segment 1 1 1 B, while in Fig. 1 1 B just the segment 1 1 1 A is scanned, with the just rasterized segment can be adjusted by tilting the first holographic element 1 10. Each of the segments 1 1 1 A-1 1 1 C, for example, correspond to a small field of view, corresponding to an angle of 5-8 °, and each associated exit pupil (Eyebox) may have an extent of the order of 4 mm. However, these numerical values are only an example. The exit pupil is designated by 1 12 each. When the eye 12 moves in the direction of the corresponding segment 1 1 1 A-1 1 1 C, the data presented there can be viewed. The number of three segments 1 1 1 A-1 1 1 C is again to be understood as an example. With the technique shown in FIGS. 11A and 11B, multiple segments can thus be arranged over an entire possible field of view, for example a lens such as a spectacle lens (for example a medical (ophthalmological) spectacle lens for eye correction, a glass of sunglasses, etc.) , which corresponds to several possible exit pupils.
Ein weiteres Beispiel einer beabstandeten Anordnung von Segmenten ist in Fig. 12 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 12 beruht auf dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10, und einander entsprechende Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals erläutert. Another example of a spaced arrangement of segments is shown in FIG. The embodiment of FIG. 12 is based on the embodiment of FIG. 10, and corresponding elements bear the same reference numerals and will not be explained again.
Während bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 einzelne reflektierende optische Elemente 100A-100D benachbart zueinander angeordnet sind, sind bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 12 reflektierende optische Elemente 120A-120D beabstandet zueinander angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 12 sind wiederum mehrere Laserlichtquellen zum parallelen Abrastern der Elemente 120A-120D bereitgestellt. Durch entsprechende Einstellung des Facettenspiegels 101 können auch beabstandete reflektierende optische Elemente 120A-120D parallel abgerastert werden. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel der Fig. 12 demjenigen der Fig. 10, und Modifikationen und Abwandlungen, welche unter Bezugnahme auf Fig. 10 diskutiert wurden, sind auch auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 10 anwendbar. While in the embodiment of FIG. 10, individual reflective optical elements 100A-100D are disposed adjacent to each other, in the embodiment of FIG. 12 reflective optical elements 120A-120D are spaced apart from one another. In the embodiment of Figure 12, multiple laser light sources are again provided for parallel scanning of elements 120A-120D. By appropriate adjustment of the facet mirror 101, spaced-apart reflective optical elements 120A-120D can also be scanned in parallel. Otherwise, the embodiment of FIG. 12 corresponds to that of FIG. 10, and modifications and variations discussed with reference to FIG. 10 are also applicable to the embodiment of FIG.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung, und es sind auch andere Anordnungen möglich.
The illustrated embodiments are merely illustrative, and other arrangements are possible.
Claims
Patentansprüche claims
Anzeigevorrichtung, umfassend: Display device comprising:
eine Laserlichtquellenanordnung (24; 102), a laser light source arrangement (24, 102),
eine in einem Blickbereich eines Auges (12) eines Benutzers anzuordnende optische Anordnung (27; 31 ; 41 ; 51 ; 67; 74; 80; 90; 100) zum Abbilden von von der an optical arrangement (27; 31; 41; 51; 67; 74; 80; 90; 100) to be arranged in a viewing area of an eye (12) of a user for imaging of the
Laserlichtquellenanordnung (24; 102) empfangenem Licht zu dem Auge (12) hin, und einen zwischen der Laserlichtquellenanordnung (24; 102) und der optischen Anordnung (27; 31 ; 41 ; 51 ; 67; 74; 80; 90; 100; 1 1 1 ; 120) angeordneten Scannerspiegel zum Laser light source assembly (24; 102) towards the eye (12), and one between the laser light source assembly (24; 102) and the optical assembly (27; 31; 41; 51; 67; 74; 80; 90; 100; 1 1, 120) arranged scanner mirror for
Abrastern der optischen Anordnung mit von der Laserlichtquellenanordnung (24; 102) erzeugtem Laserlicht. Scanning the optical arrangement with laser light generated by the laser light source arrangement (24, 102).
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die optische Anordnung (27; 31 ; 41 ; 51 ; 67; 74; 80; 90; 100) in einem Brillenglas (18) angeordnet ist. A display device according to claim 1, wherein the optical assembly (27; 31; 41; 51; 67; 74; 80; 90; 100) is disposed in a spectacle lens (18).
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die optische Anordnung eine holografische optische Anordnung (31 ; 41 ; 51 ) umfasst. A display device according to claim 1 or 2, wherein the optical arrangement comprises a holographic optical array (31; 41; 51).
Anzeigvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das holografische Element ein einem A display device according to claim 3, wherein the holographic element comprises a
Ellipsoidspiegel entsprechendes optisches Element oder ein einem Hyperboloidspiegel entsprechendes optisches Element umfasst. Ellipsoidspiegel corresponding optical element or a hyperboloid mirror corresponding optical element.
Anzeigvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die optische Anordnung ein Fresnel-Element (67) umfasst. A display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical assembly comprises a Fresnel element (67).
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die optische Anordnung ein diffraktives optisches Element (90) umfasst. A display device according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical arrangement comprises a diffractive optical element (90).
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die optische Anordnung ein reflektives optisches Element umfasst. A display device according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical arrangement comprises a reflective optical element.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die optische Anordnung in eine Vielzahl von Segmenten (100; 1 1 1 ; 120) segmentiert ist.
A display device according to any one of claims 1 to 7, wherein the optical assembly is segmented into a plurality of segments (100; 1 1 1; 120).
9. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Segmente (100) benachbart zueinander angeordnet sind. 10. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Segmente (1 1 1 ; 120) beabstandet 9. Display device according to claim 8, wherein the segments (100) are arranged adjacent to each other. A display device according to claim 8, wherein the segments (1 1 1; 120) are spaced apart
zueinander angeordnet sind. are arranged to each other.
1 1 . Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die 1 1. A display device according to any one of claims 1 to 10, wherein the
Laserlichtquellenanordnung eine Vielzahl von Laserlichtquellen zum parallelen Abrastern verschiedener Teile der optischen Anordnung umfasst. Laser light source arrangement comprises a plurality of laser light sources for parallel scanning of different parts of the optical arrangement.
12. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 1 und nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die verschiedenen Teile verschiedenen Segmenten der optischen Anordnung entsprechen. 13. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, weiter umfassend einen Facettenspiegel zum Lenken von Licht von der Laserlichtquellenanordnung zu dem Scannerspiegel. 12. Display device according to claim 1 1 and according to one of claims 8 to 10, wherein the different parts correspond to different segments of the optical arrangement. 13. The display device of claim 11 or 12, further comprising a facet mirror for directing light from the laser light source array to the scanner mirror.
14. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die optische Anordnung eingerichtet ist, eine effektive Austrittspupille zu vergrößern. 14. Display device according to one of claims 1 to 13, wherein the optical arrangement is arranged to increase an effective exit pupil.
15. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend ein optisches Element (21 ; 30; 40; 50; 1 10) zum Lenken von Laserlicht zu der optischen Anordnung, wobei das optische Element (21 ; 30; 40; 50; 1 10) angeordnet ist, unter einen Winkel von kleiner als 30° beleuchtet zu werden. A display device according to any one of the preceding claims, further comprising an optical element (21; 30; 40; 50; 1 10) for directing laser light to the optical device, the optical element (21; 30; 40; 50; ) is arranged to be illuminated at an angle of less than 30 °.
16. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 15, wobei das optische Element ein holografisches oder diffraktives optisches Element umfasst. 16. A display device according to claim 15, wherein the optical element comprises a holographic or diffractive optical element.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 16, wobei das holografische optische Element ein Ellipsen entsprechendes Hologramm oder ein Hyperboloid entsprechendes Hologramm umfasst. A display device according to claim 16, wherein the holographic optical element comprises an hologram corresponding to ellipses or a hologram corresponding to hyperboloid.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 15-17, wobei das optische Element (1 10) beweglich ist, um als weiterer Scannerspiegel zu dienen.
A display device according to any of claims 15-17, wherein the optical element (110) is movable to serve as a further scanner mirror.
19. Am Kopf zu tragende Einrichtung mit einer Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18. 19. A head-mounted device with a display device according to one of claims 1 to 18.
20. Einrichtung nach Anspruch 19, wobei die Einrichtung als Datenbrille ausgestaltet ist.
20. The device according to claim 19, wherein the device is designed as a data glasses.
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