DE102015115144A1

DE102015115144A1 - Spectacle lens for a display device which can be placed on the head of a user

Info

Publication number: DE102015115144A1
Application number: DE102015115144.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Smart Optics GmbH
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2016-11-24

Abstract

Es wird ein Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare Anzeigevorrichtung (1), die ein Bild aus mehreren Pixeln, von denen Lichtbündel einer oder mehrerer Farben aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich ausgehen, erzeugt, bereitgestellt, wobei das Brillenglas (3) eine Vorderseite (18) und eine Rückseite (15), einen Einkoppelabschnitt (11) und einen vom Einkoppelabschnitt (11) beabstandeten Auskoppelabschnitt (13) sowie einen Lichtführungskanal (12) aufweist, der die Lichtbündel (9) von Pixeln des erzeugten Bildes, die über den Einkoppelabschnitt (11) des Brillenglases (3) in das Brillenglas (3) eingekoppelt sind, im Brillenglas (3) bis zum Auskoppelabschnitt (13) führen, von dem sie zur Auskopplung aus dem Brillenglas (3) reflektiert werden, und wobei der Auskoppelabschnitt (13) für die Lichtbündel der einen oder mehreren Farben reflektiv und für andere Farben aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich transmissiv ist.A spectacle lens is provided for a display device (1) which can be placed on the head of a user and generates an image consisting of a plurality of pixels from which light bundles of one or more colors originate from the visible wavelength range, wherein the spectacle lens (3) has a front side (3). 18) and a rear side (15), a coupling-in section (11) and a decoupling section (13) spaced from the coupling section (11), and a light guide channel (12) comprising the light bundles (9) of pixels of the generated image which are transmitted via the coupling section (11) of the spectacle lens (3) are coupled into the spectacle lens (3), lead in the spectacle lens (3) as far as the decoupling section (13) from which they are reflected out of the spectacle lens (3) for decoupling, and wherein the decoupling section (13 ) is reflective for the light beams of one or more colors and transmissive for other colors in the visible wavelength range.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare Anzeigevorrichtung, die ein Bild aus mehreren Pixeln, von denen Lichtbündel einer oder mehrerer Farben aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich ausgehen, erzeugt, wobei das Brillenglas eine Vorderseite und eine Rückseite, einen Einkoppelabschnitt und einen vom Einkoppelabschnitt beabstandeten Auskoppelabschnitt sowie einen Lichtführungskanal aufweist, der die Lichtbündel von Pixeln des erzeugten Bildes, die über den Einkoppelabschnitt des Brillenglases in das Brillenglas eingekoppelt sind, im Brillenglas bis zum Auskoppelabschnitt führt, von dem sie zur Auskopplung aus dem Brillenglas reflektiert werden. The present invention relates to a spectacle lens for a head-mounted user display device that generates an image of a plurality of pixels from which light bundles of one or more colors emanating from the visible wavelength range, the spectacle lens a front and a back, a coupling-in and has a decoupling section spaced from the coupling-in section and a light guide channel, which leads the light bundles of pixels of the image generated, which are coupled via the coupling section of the spectacle lens in the spectacle lens in the spectacle lens to the decoupling, from which they are reflected for decoupling from the spectacle lens.

Bei einem solchen Brillenglas besteht die Schwierigkeit, dass aufgrund der reflektierenden Eigenschaft des Auskoppelabschnitts dieser sich für einen Benutzer deutlich von anderen Bereichen des Brillenglases bei Betrachtung der Umgebung durch das Brillenglas abheben kann. In such a spectacle lens, there is a problem that due to the reflective property of the decoupling portion, it can stand out clearly for a user from other portions of the spectacle lens when viewing the surroundings through the spectacle lens.

Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Brillenglas der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass der optisch auffallende Unterschied zwischen dem Auskoppelabschnitt einerseits und dem restlichen Brillenglas andererseits verringert ist. Proceeding from this, it is therefore an object of the invention to develop a spectacle lens of the type mentioned so that the optically striking difference between the Auskoppelabschnitt on the one hand and the remaining spectacle lens on the other hand is reduced.

Die Aufgabe wird bei einem Brillenglas der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Auskoppelabschnitt für die Lichtbündel der einen oder mehreren Farben reflektiv und für andere Farben aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich transmissiv ist. The object is achieved with a spectacle lens of the type mentioned above in that the decoupling section is reflective for the light bundles of the one or more colors and transmissive for other colors from the visible wavelength range.

Nachdem der Auskoppelabschnitt für andere Farben als die der Lichtbündel transmissiv ist, ist der optische auffallende Unterschied zwischen dem Auskoppelabschnitt einerseits und dem restlichen Brillenglas andererseits deutlich verringert. Since the coupling-out section is transmissive for colors other than those of the light bundles, the optical conspicuous difference between the coupling-out section on the one hand and the remaining spectacle lens on the other hand is significantly reduced.

Insbesondere kann der Auskoppelabschnitt im sichtbaren Wellenlängenbereich nur für die Lichtbündel der einen oder mehreren Farben reflektiv und für die restlichen Farben transmissiv sein. In particular, the coupling-out section in the visible wavelength range can be reflective only for the light bundles of one or more colors and transmissive for the remaining colors.

Unter reflektiv für die eine oder mehrere Farben wird hier insbesondere verstanden, dass die Reflektivität für die entsprechenden Wellenlängen mindestens 50%, 60%, 70%, 80% oder 90% beträgt. Unter transmissiv für eine Farbe aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich wird hier insbesondere verstanden, dass die Transmissivität für die entsprechenden Wellenlängen mindestens 50%, 60%, 70%, 80% oder 90% beträgt. Reflective for the one or more colors is understood here in particular that the reflectivity for the corresponding wavelengths is at least 50%, 60%, 70%, 80% or 90%. By transmissive for a color from the visible wavelength range is meant here in particular that the transmissivity for the corresponding wavelengths is at least 50%, 60%, 70%, 80% or 90%.

Die Führung der Lichtbündel im Lichtführungskanal kann durch Reflexion an der Vorder- und Rückseite des Brillenglases erfolgen. Dabei kann es sich um innere Totalreflexion oder um Reflexion an einer reflektierenden Schicht handeln. Die reflektierende Schicht kann bevorzugt die gleiche Wellenlängenabhängigkeit wie der Auskoppelabschnitt aufweisen. So kann die reflektierende Schicht die Lichtbündel der einen oder mehreren Farben reflektieren und andere Farben aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich transmittieren. Ferner ist es möglich, dass eine reflektierende Schicht im Brillenglas von der Vorder- und Rückseite beabstandet so ausgebildet ist, dass die Führung der Lichtbündel im Lichtführungskanal durch Reflexion an der reflektierenden Schicht und an der Vorder- oder Rückseite des Brillenglases erfolgt. Es können auch zwei reflektierende Schichten im Brillenglas ausgebildet sein, die durch Reflexion der Lichtbündel die Lichtführung bewirken. The guidance of the light bundles in the light guide channel can be done by reflection at the front and back of the spectacle lens. This may be internal total reflection or reflection on a reflective layer. The reflective layer may preferably have the same wavelength dependence as the coupling-out section. Thus, the reflective layer may reflect the light beams of the one or more colors and transmit other colors from the visible wavelength range. Furthermore, it is possible for a reflective layer in the spectacle lens to be spaced apart from the front and rear side in such a way that the light bundles are guided in the light guide channel by reflection at the reflective layer and at the front or rear side of the spectacle lens. It is also possible for two reflective layers to be formed in the spectacle lens, which effect the light guidance by reflection of the light bundles.

Der Wellenlängenbereich der einen Farbe oder jeder der mehreren Farben kann eine spektrale Halbwertsbreite von kleiner oder gleich 60 nm, 50 nm, 40 nm, 30 nm, 20 nm oder 15 nm aufweisen. Bevorzugt werden nur diese Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich vom Auskoppelabschnitt reflektiert. Die restlichen Wellenlängen aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich werden transmittiert. The wavelength range of the one color or each of the plurality of colors may have a spectral half width of less than or equal to 60 nm, 50 nm, 40 nm, 30 nm, 20 nm or 15 nm. Preferably, only these wavelengths or wavelength ranges from the visible wavelength range are reflected by the coupling-out section. The remaining wavelengths from the visible wavelength range are transmitted.

Bei der einen Farbe oder den mehreren Farben kann es sich insbesondere um Farben rot, grün und/oder blau handeln. The one or more colors may be, in particular, red, green and / or blue.

Der Auskoppelabschnitt kann eine oder mehrere reflektive Umlenkflächen aufweisen, die für die Farbe(n) der Lichtbündel reflektiv und für die restlichen Farben aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich transmissiv sind. Die reflektiven Umlenkflächen können auch als reflektive Facetten bezeichnet werden. The coupling-out section can have one or more reflective deflecting surfaces, which are reflective for the color (s) of the light bundles and transmissive for the remaining colors from the visible wavelength range. The reflective deflection surfaces can also be referred to as reflective facets.

Die reflektiven Umlenkflächen können jeweils plan oder gekrümmt ausgebildet sein. Ferner können die Umlenkflächen fresnelartig eine gekrümmte Reflexionsfläche nachstellen, die neben einer reiner Strahlumlenkung auch eine abbildende Eigenschaft aufweist. The reflective deflection surfaces can each be designed to be flat or curved. Furthermore, the deflection surfaces fresnelartig can adjust a curved reflection surface, which also has an imaging property in addition to a pure beam deflection.

Als sichtbarer Wellenlängenbereich wird hier insbesondere der Bereich von 380 nm bis 780 nm verstanden. The visible wavelength range is understood here to be, in particular, the range from 380 nm to 780 nm.

Die Auskopplung erfolgt bevorzugt durch Reflexion der Lichtbündel zur Rückseite des Brillenglases hin, das dem Benutzer beim Tragen der Anzeigevorrichtung zugewandt ist. The decoupling preferably takes place by reflection of the light bundles towards the rear side of the spectacle lens which faces the user when the display device is worn.

Bei dem erfindungsgemäßen Brillenglas können die Vorderseite und/oder die Rückseite gekrümmt ausgebildet sein. Insbesondere kann die Rückseite eine Krümmung aufweisen, die so gewählt ist, dass eine Fehlsichtigkeitskorrektur bewirkt wird. Dies führt zu dem Vorteil, dass auch für die ausgekoppelten Lichtbündel die gewünschte Fehlsichtigkeitskorrektur vorliegt, da diese so ausgekoppelt werden, dass sie über die Rückseite aus dem Brillenglas austreten. In the case of the spectacle lens according to the invention, the front side and / or the rear side can be formed curved. In particular, the backside may have a curvature chosen to cause a correction of ametropia. This leads to the advantage that the desired refractive error correction is also present for the decoupled light bundles, since these are coupled out in such a way that they emerge from the spectacle lens via the rear side.

Das erfindungsgemäße Brillenglas kann einschalig ausgebildet sein. Ferner kann das erfindungsgemäße Brillenglas mehrschalig ausgebildet sein und z.B. eine Innenschale und eine Außenschale aufweisen. Insbesondere sind die Innen- und Außenschale aus den gleichen Materialien gebildet. The spectacle lens according to the invention can be formed as a single shell. Further, the spectacle lens according to the invention may be formed mehrschalig and e.g. have an inner shell and an outer shell. In particular, the inner and outer shells are formed from the same materials.

Des Weiteren kann die Innenschale mit der Außenschale flächig verbunden sein (z.B. verklebt oder verkittet mit einem optischen Kitt oder optischen Kleber). Furthermore, the inner shell may be surface-connected to the outer shell (e.g., glued or cemented with an optical cement or optical adhesive).

Bevorzugt sind die einander zu weisenden Seiten von Innen- und Außenschale zueinander komplementär ausgebildet. Preferably, the mutually facing sides of the inner and outer shell are complementary to each other.

Insbesondere können diese einander zu weisenden Seiten sphärisch gekrümmt sein. In particular, these mutually facing sides may be spherically curved.

Des Weiteren kann die Außenseite und/oder die Innenseite sphärisch gekrümmt sein. Furthermore, the outside and / or the inside may be spherically curved.

Natürlich können auch mehr als zwei Schalen vorgesehen sein. Of course, more than two shells can be provided.

Der Auskoppelabschnitt kann im Brillenglas vergraben sein. Insbesondere kann der Auskoppelabschnitt so ausgebildet sein, dass die Vorderseite des Brillenglases eine glatte, durchgehende Fläche ist. The decoupling section can be buried in the spectacle lens. In particular, the decoupling section may be formed such that the front side of the spectacle lens is a smooth, continuous surface.

Der Einkoppelabschnitt kann in einem Randbereich des Brillenglases und der Auskoppelabschnitt kann in einem Mittelbereich des Brillenglases ausgebildet sein. The coupling-in section can be formed in an edge region of the spectacle lens and the decoupling section can be formed in a central region of the spectacle lens.

Die Innenschale und die Außenschale (und eventuelle weitere Schalen) können jeweils einstückig ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Innenschale und/oder die Außenschale (und/oder eventuelle weitere Schalen) mehrstückig ausgebildet ist. The inner shell and the outer shell (and any further shells) may each be integrally formed. However, it is also possible that the inner shell and / or the outer shell (and / or any other shells) is formed in several pieces.

Es wird ferner eine Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung, einem an der Haltevorrichtung befestigten Bilderzeugungsmodul, das ein Bild aus mehreren Pixeln, von denen Lichtbündel einer oder mehrerer Farben aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich ausgehen, erzeugt, und einer an der Haltevorrichtung befestigten Abbildungsoptik, die ein Brillenglas nach einem der obigen Ansprüche aufweist und die das erzeugte Bild im auf dem Kopf des Benutzers aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung so abbildet, dass es der Benutzer als virtuelles Bild wahrnehmen kann, bereitgestellt. There is further provided a display device with a holding device to be placed on the head of a user, an image forming module attached to the holding device that generates an image of a plurality of pixels from which light beams of one or more colors in the visible wavelength range originate, and one attached to the holding device An imaging optical system comprising a spectacle lens according to any one of the preceding claims, which images the image generated in the state of the holder placed on the user's head so that the user can perceive it as a virtual image.

Die Abbildungsoptik kann das Brillenglas als einziges optisches Element aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Abbildungsoptik neben dem Brillenglas noch zumindest ein weiteres optisches Element umfasst. Insbesondere kann das Brillenglas zusammen mit dem zumindest einem weiteren optischen Element einstückig ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, dass das Brillenglas mit dem zumindest einen weiteren optischen Element (z.B. durch Verkitten oder Verkleben) verbunden ist. Ferner kann das zumindest eine weitere optische Element vom Brillenglas beabstandet sein. The imaging optics may have the spectacle lens as the only optical element. However, it is also possible for the imaging optics to include at least one further optical element in addition to the spectacle lens. In particular, the spectacle lens can be integrally formed together with the at least one further optical element. Alternatively, it is possible for the spectacle lens to be connected to the at least one further optical element (for example by cementing or gluing). Furthermore, the at least one further optical element can be spaced apart from the spectacle lens.

Das zumindest eine weitere optische Element kann z.B. eine Kollimationsoptik sein, die zwischen dem Brillenglas und dem Bilderzeugungsmodul angeordnet ist, so dass die Lichtbündel vom Bilderzeugungsmodul als kollimierte Bündel in das Brillenglas eingekoppelt werden können. The at least one further optical element may e.g. a collimating optics, which is arranged between the spectacle lens and the imaging module, so that the light beam from the imaging module can be coupled as collimated bundles in the lens.

Ferner kann die Anzeigevorrichtung eine Steuereinheit aufweisen, die das Bilderzeugungsmodul ansteuert. Furthermore, the display device may have a control unit which controls the image generation module.

Das Bilderzeugungsmodul kann insbesondere einen flächigen Bildgeber aufweisen, wie z.B. ein LCD-Modul, ein LCoS-Modul, ein OLED-Modul oder eine Kippspiegelmatrix. Der Bildgeber kann eine Mehrzahl von Pixeln aufweisen, die z.B. in Zeilen und Spalten angeordnet sein können. Der Bildgeber kann selbstleuchtend oder nicht selbstleuchtend sein. The imaging module may, in particular, comprise a planar imager, such as e.g. an LCD module, an LCoS module, an OLED module or a tilting mirror matrix. The imager may comprise a plurality of pixels, e.g. can be arranged in rows and columns. The imager can be self-luminous or non-self-luminous.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann weitere, dem Fachmann bekannte Elemente aufweisen, die zu ihrem Betrieb notwendig sind. The display device according to the invention may have further, known in the art elements that are necessary for their operation.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail for example with reference to the accompanying drawings, which also disclose characteristics essential to the invention. Show it:

1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung; 1 a schematic perspective view of an embodiment of the display device according to the invention;

2 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases 3 einschließlich einer schematischen Darstellung des Bilderzeugungsmoduls; 2 an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens 3 including a schematic representation of the imaging module;

3 eine schematische Darstellung des Wellenlängenspektrums des vom Bilderzeugungsmodul erzeugten Lichtes; 3 a schematic representation of the wavelength spectrum of the light generated by the imaging module;

4 eine schematische Darstellung des Wellenlängenspektrums des Umgebungslichtes; 4 a schematic representation of the wavelength spectrum of the ambient light;

5 eine schematische Darstellung des Reflexionsverhaltens der reflektiven Umlenkflächen; 5 a schematic representation of the reflection behavior of the reflective deflection surfaces;

6 eine schematische Darstellung des Transmissionsverhaltens der reflektiven Umlenkflächen; 6 a schematic representation of the transmission behavior of the reflective deflection surfaces;

7 eine schematische Darstellung des Wellenlängenspektrums des Lichtes des Bilderzeugungsmoduls, das Auge des Benutzers erreicht; 7 a schematic representation of the wavelength spectrum of the light of the imaging module, the user's eye reaches;

8 eine schematische Darstellung des Wellenlängenspektrums des das Auge des Benutzers erreichenden Umgebungslichts; 8th a schematic representation of the wavelength spectrum of the user's eye reaching ambient light;

9 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brillenglases in einer Schnittansicht gemäß 2, und 9 a further embodiment of the spectacle lens according to the invention in a sectional view according to 2 , and

10 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brillenglases in einer Schnittansicht gemäß 2. 10 a further embodiment of the spectacle lens according to the invention in a sectional view according to 2 ,

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare Haltevorrichtung 2, die z.B. in Art eines herkömmlichen Brillengestells ausgebildet sein kann, sowie ein erstes und ein zweites Brillenglas 3, 4, die an der Haltevorrichtung 2 befestigt sind. Die Haltevorrichtung 2 mit den Brillengläsern 3, 4 kann z.B. als Sportbrille, Sonnenbrille und/oder Brille zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit ausgebildet sein, wobei dem Benutzer über das erste Brillenglas 3 ein virtuelles Bild in sein Gesichtsfeld eingespiegelt werden kann, wie nachfolgend beschrieben wird. At the in 1 embodiment shown comprises the display device according to the invention 1 an attachable to the head of a user holding device 2 , which may be formed, for example, in the manner of a conventional spectacle frame, as well as a first and a second spectacle lens 3 . 4 attached to the fixture 2 are attached. The holding device 2 with the glasses 3 . 4 For example, it can be designed as sports glasses, sunglasses and / or glasses for the correction of ametropia, wherein the user has access via the first spectacle lens 3 a virtual image can be reflected in his field of view, as described below.

Dazu umfasst die Anzeigevorrichtung 1 ein Bilderzeugungsmodul 5, das im Bereich des rechten Brillenbügels der Haltevorrichtung 2 angeordnet sein kann, wie in 1 schematisch dargestellt ist. Das Bilderzeugungsmodul 5 kann ein flächiges Bilderzeugungselement 6 (2), wie z.B. einen OLED-, einen LCD- oder einen LCoS-Chip oder eine Kippspiegelmatrix, mit einer Vielzahl von z.B. in Spalten und Zeilen angeordneten Pixeln aufweisen. This includes the display device 1 an imaging module 5 , which is in the area of the right eyeglass temple of the holding device 2 can be arranged as in 1 is shown schematically. The imaging module 5 may be a planar imaging element 6 ( 2 ), such as an OLED, an LCD or LCoS chip or a tilting mirror matrix, having a plurality of, for example arranged in columns and rows pixels.

Die Brillengläser 3 und 4 und insbesondere das erste Brillenglas 3 sind nur beispielshalber zusammen mit der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 beschrieben. Die Brillengläser 3, 4 bzw. zumindest das erste Brillenglas 3 sind jeweils für sich als erfindungsgemäßes Brillenglas 3, 4 oder als erfindungsgemäßes optisches Element ausgebildet. Das erfindungsgemäße optische Element kann auch in anderem Zusammenhang als mit der hier beschriebenen Anzeigevorrichtung 1 eingesetzt werden. Daher kann das optische Element, wenn es als Brillenglas ausgebildet ist, natürlich auch als zweites Brillenglas 4 ausgebildet sein. The lenses 3 and 4 and in particular the first spectacle lens 3 are only by way of example together with the display device according to the invention 1 described. The lenses 3 . 4 or at least the first spectacle lens 3 are each as a spectacle lens according to the invention 3 . 4 or formed as an inventive optical element. The optical element according to the invention can also be used in a different context than with the display device described here 1 be used. Therefore, the optical element, if it is formed as a spectacle lens, of course, as a second spectacle lens 4 be educated.

Wie am besten aus der vergrößerten, schematischen Teilschnittansicht in 2 ersichtlich ist, weist die Anzeigevorrichtung 1 eine Abbildungsoptik 7 auf, die ein zwischen dem Bilderzeugungselement 6 bzw. dem Bildgeber 6 und dem ersten Brillenglas 3 angeordnetes Optikelement 8 enthält. Des Weiteren dient das erste Brillenglas 3 selbst auch als Teil der Abbildungsoptik 7. As best seen in the enlarged, schematic partial sectional view in FIG 2 can be seen, the display device 1 an imaging optics 7 on, one between the imaging element 6 or the imager 6 and the first spectacle lens 3 arranged optical element 8th contains. Furthermore, the first spectacle lens is used 3 even as part of the imaging optics 7 ,

Von jedem Pixel des Bildgebers 6 kann ein Lichtbündel 9 ausgehen. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Pixel des Bildgebers 6 mittels einer Steuereinheit 10, die Teil des Bilderzeugungsmoduls 5 sein kann, kann das gewünschte Bild erzeugt werden. In 2 ist stellvertretend für die Lichtbündel 9 der Strahlengang eines Lichtstrahls eingezeichnet, so dass nachfolgend auch von dem Lichtstrahl 9 die Rede ist. From each pixel of the imager 6 can be a ray of light 9 out. By an appropriate control of the pixels of the imager 6 by means of a control unit 10 , which is part of the imaging module 5 can be, the desired image can be generated. In 2 is representative of the light bundles 9 drawn the beam path of a light beam, so that subsequently also by the light beam 9 the speech is.

Der vom Bildgeber 6 ausgehende Lichtstrahl 9 läuft durch das Optikelement 8 und tritt über einen Einkoppelabschnitt 11 (hier die Stirnseite des ersten Brillenglases 3) in das erste Brillenglas 3 ein und wird in diesem entlang eines Lichtführungskanals 12 bis zu einem Auskoppelabschnitt 13 geführt. Der Auskoppelabschnitt 13 weist mehrere nebeneinander angeordnete reflektive Umlenkflächen 14 (die auch als reflektive Facetten bezeichnet werden können) auf, an denen eine Reflexion der Lichtstrahlen 9 in Richtung zu einer Rückseite 15 des ersten Brillenglases 3 stattfindet, so dass die Lichtstrahlen 9 über die Rückseite 15 aus dem ersten Brillenglas 3 austreten. The from the imager 6 outgoing light beam 9 runs through the optical element 8th and enters via a coupling section 11 (here the front of the first spectacle lens 3 ) in the first spectacle lens 3 and in this along a Lichtführungskanals 12 up to a decoupling section 13 guided. The decoupling section 13 has several juxtaposed reflective deflecting surfaces 14 (which can also be referred to as reflective facets) on which a reflection of the light rays 9 towards a back 15 of the first spectacle lens 3 takes place, so that the light rays 9 over the back 15 from the first spectacle lens 3 escape.

Somit kann ein Benutzer, wenn er die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 bestimmungsgemäß auf dem Kopf trägt, das mittels des Bildgebers 6 erzeugte Bild als virtuelles Bild wahrnehmen, wenn er auf den Auskoppelabschnitt 13 blickt. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform muss der Benutzer bezogen auf die Blickrichtung G eines Geradeausblicks um ca. 40° nach rechts schauen. In 2 ist zur Verdeutlichung der Drehpunkt 16 des Auges des Benutzers sowie die Eyebox 17 bzw. die Austrittspupille 17 der Abbildungsoptik eingezeichnet. Die Eyebox 17 ist der Bereich, der durch die Anzeigevorrichtung 1 bereitgestellt wird und in dem sich die Pupille des Auges des Benutzers bewegen kann und er stets noch das erzeugte Bild als virtuelles Bild sehen kann. Thus, a user, when he the display device of the invention 1 wearing on the head as intended, by means of the imager 6 perceived image as a virtual image when he is on the decoupling section 13 looks. In the embodiment described here, the user must look to the right by approximately 40 ° in relation to the viewing direction G of a straight-ahead view. In 2 is to illustrate the pivot point 16 the eye of the user as well as the eyebox 17 or the exit pupil 17 the imaging optics drawn. The eyebox 17 is the area covered by the display device 1 and in which the pupil of the user's eye can move and he can still see the generated image as a virtual image.

Das Bilderzeugungsmodul 5 erzeugt das gewünschte Bild mit den drei Grundfarben rot, grün und blau, wobei das Licht jeder der Grundfarben sehr schmalbandig erzeugt wird. Es liegt somit ein quasi diskretes Wellenlängenspektrum vor, wie dies schematisch in 3 gezeigt ist. Dabei ist entlang der x-Achse der Kehrwert der Wellenlänge (von 1/780 nm bis 1/380 nm) und entlang der y-Achse die maximal mögliche Intensität in beliebiger Skalierung aufgetragen. The imaging module 5 creates the desired image with the three primary colors red, green and blue, whereby the light of each of the primary colors is generated in a very narrow band. There is thus a quasi-discrete wavelength spectrum, as shown schematically in FIG 3 is shown. In this case, the reciprocal of the wavelength (from 1/780 nm to 1/380 nm) along the x-axis and along the y-axis the maximum possible intensity in arbitrary scaling is plotted.

Das Wellenlängenspektrum des Umgebungslichtes ist in 4 in gleicher Weise wie in 3 gezeigt. The wavelength spectrum of the ambient light is in 4 in the same way as in 3 shown.

Die reflektiven Umlenkflächen 14 sind so ausgebildet, dass sie nur Licht mit den Wellenlängen der Grundfarben rot, grün und blau reflektieren und das Licht mit einer anderen Wellenlänge aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich (hier von 380 nm bis 780 nm) transmittieren. Vorteilhafterweise liegen die Spektren für die drei Grundfarben innerhalb der Wellenlängenbereiche, in denen die jeweiligen Rezeptoren im menschlichen Auge sensitiv sind, also im Bereich 400 nm bis 500 nm für blau, 450 nm bis 630 nm für grün und 500 nm bis 700 nm für rot. Vorteilhafterweise überlappen sich die gewählten Spektren für die drei Grundfarben zumindest teilweise mit den Wellenlängenbereichen, in denen diese Rezeptoren besonders sensitiv sind, also mit dem Bereich 420 nm bis 440 nm für blau, 534 nm bis 555 nm für grün und 564 nm bis 580 nm für rot. The reflective deflection surfaces 14 are designed so that they only reflect light with the wavelengths of the primary colors red, green and blue and transmit the light with a different wavelength from the visible wavelength range (here from 380 nm to 780 nm). Advantageously, the spectra for the three primary colors are within the wavelength ranges in which the respective receptors in the human eye are sensitive, ie in the range 400 nm to 500 nm for blue, 450 nm to 630 nm for green and 500 nm to 700 nm for red. Advantageously, the selected spectra for the three primary colors overlap at least partially with the wavelength ranges in which these receptors are particularly sensitive, ie with the range 420 nm to 440 nm for blue, 534 nm to 555 nm for green and 564 nm to 580 nm for red.

Das Reflexionsverhalten der Umlenkflächen 14 ist in 5 gezeigt, wobei entlang der x-Achse der Kehrwert der Wellenlänge (von 1/780 nm bis 1/380 nm) und entlang der y-Achse die auf 1 normierte Reflektivität aufgetragen ist. Diese Normierung bedeutet, dass der maximal über den betrachteten Wellenlängenbereich auftretende Reflektivitätswert gleich 1 ist. In gleicher Weise ist in 6 das Transmissionsverhalten der Umlenkflächen 14 gezeigt, wobei entlang der x-Achse der Kehrwert der Wellenlänge (von 1/780 nm bis 1/380 nm) und entlang der y-Achse die auf 1 normierte Transmissivität aufgetragen ist. The reflection behavior of the deflection surfaces 14 is in 5 is shown, along the x-axis of the reciprocal of the wavelength (from 1/780 nm to 1/380 nm) and along the y-axis, the normalized to 1 reflectance is plotted. This standardization means that the maximum reflectivity value occurring over the considered wavelength range is equal to 1. In the same way is in 6 the transmission behavior of the deflection surfaces 14 shown, along the x-axis, the reciprocal of the wavelength (from 1/780 nm to 1/380 nm) and along the y-axis, the normalized to 1 transmissivity is plotted.

Dies führt zu den in 7 und 8 gezeigten Spektren des Lichtes, das das Auge des Benutzers erreicht, wobei in 7 das Spektrum des Lichtes des Bildgebers 5 und in 8 das Spektrum des Umgebungslichtes gezeigt ist. Die Darstellung in 7 und 8 entspricht der in 3 und 4. Wie aus den 7 und 8 zu entnehmen ist, kann das gesamte Licht des Bildgebers 5 das Auge des Benutzers erreichen, so dass das Bild mit maximal möglicher Helligkeit vom Auge wahrgenommen wird. Vom Licht der Umgebung wird nur ein sehr geringer Teil verloren, so dass die Störung des Sehempfindens gering ist. This leads to the in 7 and 8th shown spectra of the light that reaches the eye of the user, wherein in 7 the spectrum of the light of the imager 5 and in 8th the spectrum of ambient light is shown. The representation in 7 and 8th corresponds to the in 3 and 4 , Like from the 7 and 8th can be seen, the entire light of the imager 5 reach the user's eye so that the image is perceived by the eye with maximum possible brightness. Of the light of the environment only a very small part is lost, so that the disturbance of the visual perception is low.

Die in 6 und 7 gezeigten Reflexions- und Transmissionseigenschaften sind idealisiert dargestellt. Es ist möglich, dass ein größerer Wellenlängenbereich jeder der Grundfarben reflektiert wird, als notwendig wäre. Dies hängt vom Material der reflektiven Umlenkflächen ab. Es können Standardstrahlteilerschichten verwendet werden. Natürlich ist es auch möglich, die Materialien für die reflektiven Umlenkflächen so anzupassen, dass die in 6 und 7 gezeigten Reflexions- und Transmissionseigenschaften möglichst gut erreicht werden. Dazu können z.B. Metallinterferenzfilterschichten eingesetzt werden. In the 6 and 7 shown reflection and transmission properties are shown idealized. It is possible that a larger wavelength range of each of the primary colors is reflected than would be necessary. This depends on the material of the reflective deflection surfaces. Standard beam splitter layers can be used. Of course, it is also possible to adapt the materials for the reflective deflection surfaces so that the in 6 and 7 shown reflection and transmission properties are achieved as well as possible. For this example, metal interference filter layers can be used.

Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform die Einkopplung über die Stirnseite des ersten Brillenglases 3 durchgeführt ist und somit der Einkoppelabschnitt 11 auf der Stirnseite des ersten Brillenglases 3 ausgebildet ist, ist es auch möglich, eine Einkopplung über die Rückseite 15 des ersten Brillenglases durchzuführen. Although in the described embodiment, the coupling over the end face of the first spectacle lens 3 is performed and thus the coupling section 11 on the front side of the first spectacle lens 3 is formed, it is also possible, a coupling over the back 15 of the first spectacle lens.

Wie in der schematischen Darstellung in 2 gezeigt ist, ist sowohl die Rückseite 15 als auch die Vorderseite 18 des ersten Brillenglases 3 gekrümmt ausgebildet. As in the schematic representation in 2 shown is both the back 15 as well as the front 18 of the first spectacle lens 3 formed curved.

Der Lichtführungskanal 12 weist zwei gegenüberliegende reflektierende Schichten 21, 22 auf, die sich jeweils vom Einkoppelabschnitt 11 bis zum Auskoppelabschnitt 13 erstrecken. Die erste reflektierende Schicht 21 ist auf der Rückseite 15 ausgebildet und die zweite reflektierende Schicht 22 ist auf der Vorderseite 18 ausgebildet. Für die reflektierenden Schichten 21 und 22 kann das gleiche Material verwendet werden wie für die reflektiven Umlenkflächen 14. The light guide channel 12 has two opposite reflective layers 21 . 22 on, each from the coupling section 11 to the decoupling section 13 extend. The first reflective layer 21 is on the back 15 formed and the second reflective layer 22 is on the front 18 educated. For the reflective layers 21 and 22 the same material can be used as for the reflective deflection surfaces 14 ,

Die reflektierenden Schichten 21 und 22 können auch weggelassen werden. In diesem Fall findet die Führung im Lichtführungskanal 12 durch innere Totalreflexion an der Rückseite 15 und der Vorderseite 18 des ersten Brillenglases 3 statt. The reflective layers 21 and 22 can also be omitted. In this case, the guide will find in the light channel 12 by total internal reflection at the back 15 and the front 18 of the first spectacle lens 3 instead of.

Die reflektiven Facetten 14 sind vergraben ausgebildet und bevorzugt so mit Material des Brillenglases 3 aufgefüllt, dass die Vorderseite 18 eine glatte, durchgehende Seite ist. Wird mit einem anderen Material als dem des Brillenglases 3 aufgefüllt, so besitzt beiden Materialen vorteilhafterweise einen identischen Brechungsindex. The reflective facets 14 are buried trained and preferred so with material of the spectacle lens 3 filled up that front 18 a smooth, continuous page. Used with a different material than the lens 3 filled, so both materials advantageously has an identical refractive index.

Bei dem erfindungsgemäßen Brillenglas 2 kann die Rückseite 15 insbesondere eine Krümmung aufweisen, um eine Fehlsichtigkeitskorrektur zu bewirken. Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass auch das dargestellte virtuelle Bild für den Benutzer scharf wahrnehmbar ist, da die Auskopplung der Lichtbündel 9 über die Rückseite 15, die die Korrekturfläche für den Benutzer ist, erfolgt. In the spectacle lens according to the invention 2 can the back 15 in particular, have a curvature in order to effect correction of the visual correction. This is achieved in an advantageous manner that even the virtual image shown is sharply perceived by the user, since the coupling of the light beam 9 over the back 15 , which is the correction surface for the user, takes place.

Bei der bisher beschriebenen Ausführungsform war der Aufbau des Brillenglases 3 einschalig. Es ist auch ein zweischaliger Aufbau möglich, wie dies in 9 gezeigt ist. In diesem Fall umfasst das Brillenglas 3 eine Außenschale 19 sowie eine Innenschale 20. Die reflektierende Schicht 22 ist zwischen der Innen- und Außenschalte 20, 19 ausgebildet. In the embodiment described so far, the structure of the spectacle lens was 3 single shell. It is also a bivalve structure possible, as in 9 is shown. In this case, the lens covers 3 an outer shell 19 as well as an inner shell 20 , The reflective layer 22 is between the inside and outside switching 20 . 19 educated.

Ferner kann ein mehr als zweischaliger Aufbau des ersten Brillenglases 3 vorliegen. Beispielsweise kann eine weitere Innenschale vorgesehen sein, die an der Innenschale 20 anliegt. In diesem Fall wären beide reflektierende Schichten 21 und 22 im Brillenglas 3 vergraben. Furthermore, a more than two-shell construction of the first spectacle lens 3 available. For example, a further inner shell may be provided on the inner shell 20 is applied. In this case, both would be reflective layers 21 and 22 in the spectacle lens 3 buried.

In 10 ist eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Brillenglases von 2, wobei bei dieser Abwandlung die zweite reflektierende Schicht 22 nicht vorgesehen ist und statt dessen eine innere Totalreflexion an der Vorderseite 18 stattfindet. In 10 is a modification of the spectacle lens of the invention 2 , In this modification, the second reflective layer 22 is not provided and instead a total internal reflection at the front 18 takes place.

Die Materialien der Innen- und Außenschale 20 und 19 sind bevorzugt gleich, so dass sie einen identischen Brechungsindex aufweisen. Die Innen- und Außenschalle 20 und 19 sind bevorzugt ganzflächig verklebt, so dass ein kompaktes erstes Brillenglas 3 vorliegt. The materials of the inner and outer shell 20 and 19 are preferably the same so that they have an identical refractive index. The indoor and outdoor sound 20 and 19 are preferably glued over the entire surface, so that a compact first spectacle lens 3 is present.

Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 erfolgt die Einspiegelung des virtuellen Bildes in das Gesichtsfeld des Benutzers über das erste Brillenglas 3. Natürlich ist auch eine Einspiegelung über das zweite Brillenglas 4 möglich. Des Weiteren kann die Anzeigevorrichtung 1 so ausgebildet sein, dass Informationen bzw. virtuelle Bilder über beide Brillengläser 3, 4 eingespiegelt werden. Dabei kann die Einspiegelung so erfolgen, dass ein dreidimensionaler Bildeindruck entsteht. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. In the display device according to the invention 1 the reflection of the virtual image into the field of view of the user takes place via the first spectacle lens 3 , Of course, there is also a reflection on the second lens 4 possible. Furthermore, the display device 1 be formed so that information or virtual images on both lenses 3 . 4 be reflected. The reflection can be done so that a three-dimensional image impression is created. However, this is not absolutely necessary.

Die Brillengläser 3, 4 können eine Brechkraft von Null oder eine von Null verschiedene Brechkraft (insbesondere zur Korrektur von Fehlsichtigkeiten) aufweisen. Wie in den Figuren gezeigt ist, sind sowohl die Vorderseite 18 als auch die Rückseite 15 des Brillenglases 3 gekrümmt ausgebildet. Die Vorderseite 18 kann insbesondere sphärisch gekrümmt sein. Wenn das Brillenglas eine von Null verschiedene Brechkraft aufweist, um eine Fehlsichtigkeit zu korrigieren, ist in der Regel die Krümmung der Rückseite 15 entsprechend gewählt, um die entsprechende Korrektur zu erreichen. Die Rückseite 15 kann eine von der sphärischen Form abweichende Krümmung aufweisen, insbesondere also asphärisch geformt sein. The lenses 3 . 4 can have a refractive power of zero or a non-zero refractive power (in particular for the correction of refractive errors). As shown in the figures, both are the front 18 as well as the back 15 of the spectacle lens 3 formed curved. The front 18 may in particular be spherically curved. If the spectacle lens has a refractive power different from zero in order to correct a refractive error, the curvature of the rear side is usually 15 selected accordingly to achieve the appropriate correction. The backside 15 may have a deviating from the spherical shape curvature, in particular be aspherical shaped.

Die Haltevorrichtung 2 muss nicht als brillenartige Haltevorrichtung ausgebildet sein. Es ist auch jede andere Art der Haltevorrichtung möglich, mit der ein Aufsetzen oder Tragen der Anzeigevorrichtung auf dem Kopf des Benutzers erfolgen kann. The holding device 2 does not have to be designed as a glasses-like holding device. It is also possible any other type of holding device with which a placement or carrying the display device can be done on the head of the user.

Claims

Spectacle lens for a display device that can be placed on a user's head ( 1 ), which generates an image of a plurality of pixels from which light bundles of one or more colors emanate from the visible wavelength range, wherein the spectacle lens ( 3 ) a front side ( 18 ) and a back ( 15 ), a coupling section ( 11 ) and one from the coupling section ( 11 ) spaced out coupling section ( 13 ) and a light guide channel ( 12 ), the light bundles ( 9 ) of pixels of the generated image, which are transmitted via the coupling-in section ( 11 ) of the spectacle lens ( 3 ) in the spectacle lens ( 3 ), in the spectacle lens ( 3 ) to the decoupling section ( 13 ), from which they are for coupling out of the spectacle lens ( 3 ) are reflected, characterized in that that the decoupling section ( 13 ) is reflective for the light beams of one or more colors and transmissive for other colors in the visible wavelength range.

Spectacle lens according to claim 1, characterized in that the outcoupling section ( 13 ) a plurality of juxtaposed reflective deflection surfaces ( 14 ) having.

Spectacle lens according to claim 1 or 2, characterized in that the decoupling section ( 13 ) in the spectacle lens ( 3 ) is formed buried.

Spectacle lens according to one of the above claims, characterized in that the decoupling section ( 13 ) is reflective only for the light bundles of one or more colors and transmissive for the other colors in the visible wavelength range.

Spectacle lens according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of colors are red, green and blue.

Spectacle lens according to one of the above claims, characterized in that the half-width of the wavelength range emitted by the decoupling section ( 13 ) for each color is less than 60 nm.

Spectacle lens according to one of the preceding claims, characterized in that the guidance of the light bundles ( 9 ) in the light guide channel ( 12 ) by reflection.

Display device with a holding device which can be placed on the head of a user ( 2 ), one on the holding device ( 2 ) attached imaging module ( 5 ), which generates an image of a plurality of pixels, from which light beams of one or more colors originate from the visible wavelength range, and one on the holding device ( 2 ) attached imaging optics ( 7 ), which is a spectacle lens ( 3 ) according to one of the preceding claims and the image produced in the mounted on the head of the user state of the holding device ( 2 ) so that the user can perceive it as a virtual image.