DE102018218987A1 - Spectacle lens for data glasses, data glasses and method for operating a spectacle lens or data glasses - Google Patents
Spectacle lens for data glasses, data glasses and method for operating a spectacle lens or data glasses Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018218987A1 DE102018218987A1 DE102018218987.0A DE102018218987A DE102018218987A1 DE 102018218987 A1 DE102018218987 A1 DE 102018218987A1 DE 102018218987 A DE102018218987 A DE 102018218987A DE 102018218987 A1 DE102018218987 A1 DE 102018218987A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light beam
- spectacle lens
- data glasses
- mode
- deflecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims abstract description 28
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 claims abstract description 19
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 description 19
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 11
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 208000013057 hereditary mucoepithelial dysplasia Diseases 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 3
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 2
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 2
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001507636 Yersinia phage Berlin Species 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);octadecacyanide Chemical compound [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004984 smart glass Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
- G02C7/00—Optical parts
- G02C7/10—Filters, e.g. for facilitating adaptation of the eyes to the dark; Sunglasses
- G02C7/101—Filters, e.g. for facilitating adaptation of the eyes to the dark; Sunglasses having an electro-optical light valve
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
- G02B2027/0174—Head mounted characterised by optical features holographic
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Eyeglasses (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Brillenglas (402) für eine Datenbrille (400). Das Brillenglas (402) weist eine elektrochrome Schicht (404) auf, wobei das Brillenglas (402) eingerichtet und ausgeführt ist, in einem ersten Zustand, welcher einen ersten Transmissionsgrad aufweist, in einem AR- Betrieb oder in einem PR-Betrieb verwendet zu werden, und in einem zweiten Zustand, welcher einen zweiten Transmissionsgrad aufweist, welcher kleiner als der erste Transmissionsgrad ist, in einem VR-Betrieb verwendet zu werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Datenbrille (400), welche aufweist: ein Brillenglas (402); eine erste Lichtquelle zum Aussenden eines ersten Lichtstrahls (166); eine zweite Lichtquelle zum Aussenden eines zweiten Lichtstrahls (167); wobei der erste Lichtstrahl (106) vom AR-Umlenkelement (408) und der zweite Lichtstrahl (167) vom VR-Umlenkelement (406) reflektiert wird; wobei das an dem Brillenglas (402) der Datenbrille (400) angeordnete oder anordenbare VR-Umlenkelement (406) zum Projizieren eines Bilds auf eine Netzhaut (110) eines Nutzers der Datenbrille (400) durch Umlenken des zweiten Lichtstrahls (107) in Richtung einer Augenlinse (108) des Nutzers und/oder durch Fokussieren des zweiten Lichtstrahls (167) dient; wobei das an dem Brillenglas (402) der Datenbrille (400) angeordnete oder anordenbare AR-Umlenkelement (408) zum Projizieren eines Bilds auf eine Netzhaut (110) eines Nutzers der Datenbrille (400) durch Umlenken des ersten Lichtstrahls (106) in Richtung einer Augenlinse (108) des Nutzers und/oder durch Fokussieren des ersten Lichtstrahls (166) dient; und wobei das AR-Umlenkelement (408) im AR-Betrieb und das VR-Umlenkelement (406) im VR-Betrieb benutzt wird; und ein Reflexionselement (112) zum Reflektieren des ersten Lichtstrahls (166) und des zweiten Lichtstrahls (167) auf das Brillenglas (402).The invention relates to a spectacle lens (402) for data glasses (400). The spectacle lens (402) has an electrochromic layer (404), the spectacle lens (402) being set up and designed to be used in an AR mode or in a PR mode in a first state, which has a first transmittance , and in a second state, which has a second transmittance that is smaller than the first transmittance, to be used in a VR operation. The invention further relates to data glasses (400) which comprise: a spectacle lens (402); a first light source for emitting a first light beam (166); a second light source for emitting a second light beam (167); wherein the first light beam (106) is reflected by the AR deflection element (408) and the second light beam (167) by the VR deflection element (406); wherein the VR deflection element (406) arranged or arrangable on the spectacle lens (402) of the data glasses (400) for projecting an image onto a retina (110) of a user of the data glasses (400) by deflecting the second light beam (107) in the direction of a The user’s eye lens (108) and / or by focusing the second light beam (167); wherein the AR deflecting element (408) arranged or arranged on the spectacle lens (402) of the data glasses (400) for projecting an image onto a retina (110) of a user of the data glasses (400) by deflecting the first light beam (106) in the direction of a The user’s eye lens (108) and / or by focusing the first light beam (166); and wherein the AR deflecting element (408) is used in AR mode and the VR deflecting element (406) is used in VR mode; and a reflection element (112) for reflecting the first light beam (166) and the second light beam (167) onto the spectacle lens (402).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brillenglas für eine Datenbrille, eine solche Datenbrille sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Brillenglases oder einer solchen Datenbrille.The present invention relates to an eyeglass lens for data glasses, such data glasses and a method for operating such glasses or such data glasses.
Stand der TechnikState of the art
Die Entwicklung von Helmet-Mounted- bzw. Head-Mounted- (HMD) oder Head-Worn-Displays (HWD) ist seit den Sechzigerjahren des 20. Jahrhunderts ein aktives Forschungsgebiet. Eine Ausprägung sind Virtual Reality (VR) Systeme. Vor allem ist es aber die Entwicklung von Augmented Reality (AR) oder Mixed-Reality-Geräten, die interessante Möglichkeiten zur situationsbedingten und individualisierten Informationsbereitstellung in Beruf und Alltag in Aussicht stellt. Aufgrund hoher Kosten und sperriger Optiken sind HMDs bis heute vorrangig im militärischen Bereich im Einsatz. Allerdings können auch zivile Berufsgruppen und Konsumenten in Alltag und Freizeit von einem handlichen und kostengünstigen HMD-Gerät profitieren. Bislang konnte aber noch kein Verbraucherprodukt in Großserie erfolgreich am Markt platziert werden. Eine große Herausforderung ist hierbei z.B. sich wechselseitig beeinflussende Anforderungen an die optischen und mechanischen Spezifikationen. Es gibt derzeit zwei unterschiedliche Arten von HMDs auf dem Markt. Einerseits sind dies leichte, handliche HMDs, deren bildgebendes und sensorisches System möglichst klein gehalten wird, weshalb sie auch nur einen begrenzten Funktionsumfang aufweisen. Andererseits gibt es HMDs mit relativ voluminösen Optiken gegebenenfalls in Kombination mit mehreren Sensoren und Kameras, die anspruchsvollere Bilddarstellungen und Interaktionen zwischen der Umgebungswahrnehmung und der überlagerten Bildinformation ermöglichen, jedoch deutlich größer, schwerer und weniger ergonomisch in der Handhabung sind.The development of helmet-mounted or head-mounted (HMD) or head-worn displays (HWD) has been an active area of research since the 1960s. One form is Virtual Reality (VR) systems. Above all, however, it is the development of augmented reality (AR) or mixed reality devices that offers interesting opportunities for situation-related and individualized information provision in work and everyday life. Due to high costs and bulky optics, HMDs are still primarily used in the military sector. However, civilian professional groups and consumers can benefit from a handy and inexpensive HMD device in everyday life and leisure. So far, however, no large-scale consumer product has been successfully placed on the market. A big challenge is e.g. mutually influencing requirements for the optical and mechanical specifications. There are currently two different types of HMDs on the market. On the one hand, these are light, handy HMDs whose imaging and sensory systems are kept as small as possible, which is why they only have a limited range of functions. On the other hand, there are HMDs with relatively voluminous optics, possibly in combination with several sensors and cameras, which enable more sophisticated image displays and interactions between the perception of the environment and the overlaid image information, but are significantly larger, heavier and less ergonomic to use.
In der Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das Brillenglas ist zur Benutzung mit einer Datenbrille vorgesehen. Das Brillenglas weist eine elektrochrome Schicht auf.The spectacle lens is intended for use with data glasses. The spectacle lens has an electrochromic layer.
Unter einer elektrochromen Schicht wird hierbei eine Schicht verstanden, welche bei Anlegen einer Spannung eine Lichttransmission durch die Schicht verändert. Unter dem Begriff Elektrochromie fasst man die Fähigkeit von Molekülen und Kristallen zusammen, ihre optischen Eigenschaften durch ein äußeres elektrisches Feld oder einen Stromfluss zu ändern. Grundlage bildet die Beeinflussung von Elektronenzuständen (Redoxreaktion). Typischerweise findet man starke elektrochrome Effekte bei einigen Übergangsmetalloxiden z. B. Wolframoxid, Komplexverbindungen z. B. Berliner Blau und bei einigen leitfähigen Polymeren. Bei leitfähigen Polymeren kann das Polymergerüst reversibel elektrochemisch oxidiert und reduziert werden, bei dünnen Schichten ist die Farbe des leitfähigen Polymers vom Oxidationszustand abhängig Beispiele sind 3,4-Polyethylendioxythiophen PEDOT und Polyanilin.An electrochromic layer is understood to mean a layer which changes a light transmission through the layer when a voltage is applied. The term electrochromy is used to summarize the ability of molecules and crystals to change their optical properties through an external electric field or a current flow. The basis is the influencing of electron states (redox reaction). Typically one finds strong electrochromic effects with some transition metal oxides e.g. B. tungsten oxide, complex compounds z. B. Berlin blue and some conductive polymers. In the case of conductive polymers, the polymer backbone can be reversibly electrochemically oxidized and reduced; in the case of thin layers, the color of the conductive polymer depends on the oxidation state. Examples include 3,4-polyethylene dioxythiophene PEDOT and polyaniline.
Im Stand der Technik sind elektrochrome Materialien bekannt, welche, falls sie sich mit einer geeigneten lonenquelle in Kontakt befinden, ihre optischen Eigenschaften beim Anlegen eines externen Potentials ändern. Mögliche Materialien sind z.B. Wolframoxid oder die Oxide von Titan, Niob, Tantal und Molybdän. Der Schaltvorgang ist hierbei reversibel und lässt sich durch eine entgegengesetzte Spannung umkehren. Der Transmissionsgrad lässt sich durch das Anlegen der Spannung von transparent bis hin zu einem stark gefärbten Zustand ändern.Electrochromic materials are known in the prior art which, if they are in contact with a suitable ion source, change their optical properties when an external potential is applied. Possible materials are e.g. Tungsten oxide or the oxides of titanium, niobium, tantalum and molybdenum. The switching process is reversible and can be reversed by an opposite voltage. The transmittance can be changed by applying the voltage from transparent to a strongly colored state.
Ein elektrochromes Schichtsystem kann folgenden prinzipiellen Aufbau besitzen. Ein Glassubstrat ist mit einem transparenten, elektrisch leitfähigen Film (engl: transparent conductive oxide, TCO) beschichtet. Auf diesem Film befindet sich die eigentliche elektrochrome Schicht, die sich beim Einbringen von Elektronen aus einem externen Stromkreis und von Ionen aus dem Elektrolyten färbt. Der Elektrolyt besteht aus einem Film organischen oder anorganischen, elektrisch isolierenden Materials mit hoher lonenleitfähigkeit. Mit ihm in Kontakt befindet sich die Gegenelektrode, die wiederum meist auf einer Glasscheibe mit leitfähiger Beschichtung aufgebracht ist. In ihr werden die zum Schalten der Elektrode benötigten Ionen gespeichert. Das Anlegen einer Spannung in einem Bereich von z.B. kleiner als 5 V zwischen den Elektroden führt zum lonenaustausch zwischen den Schichten, welcher eine Änderung der optischen Eigenschaften des Gesamtsystems zur Folge hat. Stromlose Systeme halten ihre Einfärbung über viele Stunden, so dass nur beim Schaltvorgang selbst Energie verbraucht wird.An electrochromic layer system can have the following basic structure. A glass substrate is coated with a transparent, electrically conductive film (TCO). This film contains the actual electrochromic layer, which changes color when electrons from an external circuit and ions from the electrolyte are introduced. The electrolyte consists of a film of organic or inorganic, electrically insulating material with high ionic conductivity. The counter electrode is in contact with it, which in turn is usually applied to a glass pane with a conductive coating. The ions required to switch the electrode are stored in it. The application of a voltage in a range of, for example, less than 5 V between the electrodes leads to an ion exchange between the layers, which results in a change in the optical properties of the overall system. Electroless systems keep their coloring many hours, so that energy is only consumed during the switching process itself.
Marktreife Produkte, welche elektrochrom einfärbbar sind, sind z.B. intelligente Gebäudeverglasungen, schaltbare Autoscheiben und -dächer sowie schaltbare Spiegel für Autos, die aus reflektierendem Material bestehen, auf dem ein elektrochromes Schichtsystem aufgebracht ist. Dieses kann dann durch Modulation seines Transmissionsgrades den Reflexionsgrad des Gesamtsystems verändern.Market-ready products that can be colored electrochromically are e.g. intelligent building glazing, switchable car windows and roofs as well as switchable mirrors for cars, which are made of reflective material on which an electrochromic layer system is applied. This can then change the reflectance of the overall system by modulating its transmittance.
Dies bedeutet, dass elektrochrome Schichtsysteme schon in unterschiedlichsten Größen (kleine Spiegel bis großformatige Gebäudeverglasung) und auch in hohen Stückzahlen hergestellt werden und sind damit inzwischen auch relativ kostengünstig sind. Damit erschließen sich insbesondere auch weitere mögliche Anwendungen wie z.B. schaltbare Skibrillen oder Motorradhelme. Elektrochrome Brillengläser sind inzwischen auf dem Markt, und sie sollen zukünftig auch für HMDs eingesetzt werden.This means that electrochromic coating systems are already produced in a wide variety of sizes (small mirrors to large-format building glazing) and also in large quantities and are therefore also relatively inexpensive. This opens up other possible applications, such as switchable ski goggles or motorcycle helmets. Electrochromic eyeglass lenses are now on the market, and they will also be used for HMDs in the future.
Eine elektrochrome Vorrichtung ändert die Lichttransmissionseigenschaften in Abhängigkeit von einer Spannung und ermöglicht somit eine Kontrolle über die Menge an Licht und Wärme, die durch die Vorrichtung tritt. In einem elektrochromen Fenster ändert das elektrochrome Material seine Opazität: es wechselt zwischen einem transparenten und einem gefärbten Zustand. Ein Stromstoß ist erforderlich, um seine Opazität zu ändern. Falls jedoch die Änderung durchgeführt worden ist, wird kein Strom mehr benötigt, um den bestimmten Farbton, der erreicht wurde, aufrechtzuerhalten.An electrochromic device changes the light transmission properties depending on a voltage and thus enables control over the amount of light and heat that passes through the device. In an electrochromic window, the electrochromic material changes its opacity: it changes between a transparent and a colored state. A surge is required to change its opacity. However, if the change has been made, no current is needed to maintain the particular hue that has been achieved.
Unter einer Datenbrille kann ein HMD verstanden werden. Unter dem Begriff Datenbrille soll ebenfalls eine Videobrille, ein Helmdisplay oder ein VR-Helm verstanden werden.Data glasses can be understood as an HMD. The term data glasses should also be understood to mean video glasses, a helmet display or a VR helmet.
Das Brillenglas ist eingerichtet und ausgeführt, in einem ersten Zustand, welcher einen ersten Transmissionsgrad aufweist, in einem AR- Betrieb oder in einem PR-Betrieb verwendet zu werden. Der Begriff AR steht hierbei für die erweiterte Realität (engl: augmented reality, AR), und der Begriff PR steht hierbei für „pure reality“, d.h. für einen Zustand, in dem die Lichtquellen abgeschaltet sind und das System eine normale, insbesondere refraktive, Brille ist. Im PR-Zustand kann das Brillenglas für eine Sonnenbrille verwendet werden. Bei weiteren Ausführungsformen kann ein elektrochromes Glas bei entsprechender Ausgestaltung auch farbig geschaltet werden.The spectacle lens is set up and designed to be used in an AR mode or in a PR mode in a first state, which has a first degree of transmission. The term AR stands for augmented reality (AR), and the term PR stands for "pure reality", i.e. for a state in which the light sources are switched off and the system is normal, in particular refractive, glasses. In the PR state, the lens can be used for sunglasses. In further embodiments, an electrochromic glass can also be switched in color if configured accordingly.
Ferner ist das Brillenglas eingerichtet und ausgeführt, in einem zweiten Zustand, welcher einen zweiten Transmissionsgrad aufweist, welcher kleiner als der erste Transmissionsgrad ist, in einem VR-Betrieb verwendet zu werden. Hierbei steht der Begriff VR für virtuelle Realität (engl: virtual reality, VR).Furthermore, the spectacle lens is set up and designed to be used in a VR mode in a second state, which has a second transmittance which is smaller than the first transmittance. The term VR stands for virtual reality (VR).
Hierbei ist der erste Transmissionsgrad größer als der zweite Transmissionsgrad, da bei Verwendung der Brille im VR-Betrieb oder VR-Modus bevorzugt die Umwelt nicht mehr wahrgenommen werden soll. Das heißt im VR-Betrieb kann der Nutzer der Datenbrille bzw. des Brillenglases bevorzugt nichts durch das Brillenglas erkennen. Der zweite Transmissionsgrad ist bevorzugt teildurchlässig, besonders bevorzugt undurchlässig. Im AR-Betrieb es ist nötig, dass der Nutzer etwas durch die Datenbrille oder durch das Brillenglas erkennen kann. Somit ist es bevorzugt, dass der erste Transmissionsgrad teildurchlässig, besonders bevorzugt transparent ist.Here, the first transmittance is greater than the second transmittance, since when using the glasses in VR mode or VR mode, the environment should preferably no longer be perceived. In VR mode, this means that the user of the data glasses or of the spectacle lens can preferably not see anything through the spectacle lens. The second transmittance is preferably partially transparent, particularly preferably impervious. In AR operation, it is necessary that the user can see something through the data glasses or through the glasses. It is therefore preferred that the first transmittance is partially transparent, particularly preferably transparent.
Das Brillenglas sowie eine Datenbrille mit einem solchen Brillenglas haben den Vorteil eines multifunktionalen Systems, welches eine erhöhte Anzahl von Anwendungsmöglichkeiten aufweist. Es werden die Vorteile einer AR-Datenbrille und einer VR-Datenbrille in einer einzigen Datenbrille vereinigt. Ferner muss ein Nutzer nicht zwischen einer AR- und einer VR-Datenbrille wechseln.The spectacle lens and data glasses with such a spectacle lens have the advantage of a multifunctional system which has an increased number of possible uses. The advantages of AR data glasses and VR data glasses are combined in a single pair of data glasses. Furthermore, a user does not have to switch between AR and VR data glasses.
Ferner hat das elektrochrome Schichtsystem den Vorteil, dass zur steuerbaren Umschaltung lediglich kleine Spannungen kleiner als 5 Volt benötigt werden. Das Gesamtsystem ist sehr effizient, da das elektrochrome Schichtsystem lediglich beim Umschalten Energie benötigt.Furthermore, the electrochromic layer system has the advantage that only small voltages of less than 5 volts are required for controllable switching. The overall system is very efficient since the electrochromic layer system only requires energy when switching.
Auf dem Markt befindliche HMDs haben üblicherweise einen sehr begrenzten Funktionsumfang. Sie sind üblicherweise entweder VR- oder AR-Geräte und bieten normalerweise keine Zusatzfunktionen wie die einer Sonnenbrille, was z.B. beim Einsatz im Outdoor-Sport nachteilig sein kann. Zusätzlich besteht eine große Schwäche heutiger HMDs in ihrer Größe und ihrem Gewicht. Sie wirken bullig und unattraktiv und bieten einen eingeschränkten Tragekomfort. Das Brillenglas kann zwischen dem ersten und den zweiten Transmissionsgrad umgeschaltet werden. Dies bedeutet, dass zwischen dem AR-Betrieb und dem VR-Betrieb umgeschaltet werden kann. Das Brillenglas sowie eine Datenbrille mit einem solchen Brillenglas vereinen somit vorteilhafterweise die Vorteile einer AR-Datenbrille und einer VR-Datenbrille.HMDs on the market usually have a very limited range of functions. They are usually either VR or AR devices and usually do not offer any additional functions such as sunglasses, e.g. can be disadvantageous when used in outdoor sports. In addition, a major weakness of today's HMDs is their size and weight. They look beefy and unattractive and offer limited comfort. The spectacle lens can be switched between the first and the second transmittance. This means that you can switch between AR mode and VR mode. The spectacle lens and data glasses with such a spectacle lens thus advantageously combine the advantages of AR data glasses and VR data glasses.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform stellt sich durch Anlegen eines ersten Potentials an die elektrochrome Schicht in der elektrochromen Schicht der erste Transmissionsgrad ein und durch Anlegen eines zweiten Potenzials an die elektrochrome Schicht in der elektrochromen Schicht der zweite Transmissionsgrad ein.According to a preferred embodiment, the first transmittance is established by applying a first potential to the electrochromic layer in the electrochromic layer and the second transmittance is established by applying a second potential to the electrochromic layer in the electrochromic layer.
Somit kann durch ein einfach realisierbares elektrisches Umschalten eine Änderung des Transmissionsgrads des Brillenglases erreicht werden. Ein niedriger Transmissionsgrad, bei dem die Umwelt vom Nutzer nicht mehr wahrgenommen wird, ist für den VR-Betrieb notwendig, ein höherer Transmissionsgrad, bei dem die Umwelt vom Nutzer wahrgenommen wird, ist für den AR-Betrieb notwendig.Thus, a change in the Transmittance of the lens can be achieved. A low level of transmission, at which the environment is no longer perceived by the user, is necessary for VR operation, a higher level of transmission, at which the environment is perceived by the user, is necessary for AR operation.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Brillenglas ein VR-Umlenkelement auf, welches einem Projizieren eines Bilds auf eine Netzhaut eines Nutzers der Datenbrille durch Umlenken eines Lichtstrahls in Richtung einer Augenlinse des Nutzers und/oder Fokussieren des Lichtstrahls dient. Hierbei wird das VR-Umlenkelement im VR-Betrieb benutzt. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass das Brillenglas einen Lichtstrahl, welcher auf das VR-Umlenkelement trifft und zum Beispiel nur mit dem VR-Umlenkelement wechselwirkt, zum Auge des Nutzers umgelenkt werden kann.According to a further preferred embodiment, the spectacle lens has a VR deflection element which is used to project an image onto a retina of a user of the data glasses by deflecting a light beam in the direction of a user's eye lens and / or focusing the light beam. The VR deflection element is used here in VR mode. In this way, it is advantageously achieved that the spectacle lens can be deflected to the eye of the user by a light beam which strikes the VR deflection element and, for example, only interacts with the VR deflection element.
Der Lichtstrahl kann bevorzugt ein Laserstrahl sein. Dieser wird bevorzugt durch eine Laserquelle erzeugt.The light beam can preferably be a laser beam. This is preferably generated by a laser source.
Das Umlenkelement kann z.B. ein holografisches Element oder ein Freiformspiegel sein.The deflecting element can e.g. be a holographic element or a free-form mirror.
Unter einem holografischen Element kann beispielsweise ein holografischoptisches Bauelement, kurz HOE, verstanden werden, das z.B. die Funktion einer Linse, eines Spiegels oder eines Prismas erfüllen kann. Je nach Ausführungsform kann das holografische Element für bestimmte Farben und Einfallswinkel selektiv sein. Insbesondere kann das holografische Element optische Funktionen erfüllen, die mit einfachen Punktlichtquellen in das holografische Element einbelichtet werden können. Dadurch kann das holografische Element sehr kostengünstig hergestellt werden.A holographic element can be understood to mean, for example, a holographic-optical component, or HOE for short, which, for example, can perform the function of a lens, a mirror or a prism. Depending on the embodiment, the holographic element can be selective for certain colors and angles of incidence. In particular, the holographic element can perform optical functions that can be imaged into the holographic element with simple point light sources. As a result, the holographic element can be produced very inexpensively.
Das holografische Element kann transparent sein. Dadurch können Bildinformationen mit der Umwelt überlagert werden.The holographic element can be transparent. This allows image information to be overlaid with the environment.
Durch ein an einem Brillenglas einer Datenbrille angeordnetes holografisches Element kann ein Lichtstrahl derart auf eine Netzhaut eines Trägers der Datenbrille gelenkt werden, dass der Träger ein scharfes virtuelles Bild wahrnimmt. Beispielsweise kann das Bild durch Scannen eines Laserstrahls über einen Mikrospiegel und das holografische Element direkt auf die Netzhaut geschrieben werden.By means of a holographic element arranged on a spectacle lens of data glasses, a light beam can be directed onto a retina of a wearer of the data glasses in such a way that the wearer perceives a sharp virtual image. For example, the image can be written directly onto the retina by scanning a laser beam via a micromirror and the holographic element.
Eine derartige Projektionsvorrichtung kann auf geringem Bauraum vergleichsweise kostengünstig realisiert werden und ermöglicht es, einen Bildinhalt in eine ausreichende Distanz zum Träger zu bringen. Dadurch wird die kontaktanaloge Überlagerung des Bildinhalts mit der Umgebung ermöglicht. Dadurch, dass das Bild mittels des holografischen Elements direkt auf die Netzhaut geschrieben werden kann, kann auf ein flächiges Anzeigeelement wie z.B. ein LCD- oder DMD-basiertes System, verzichtet werden. Ferner kann dadurch eine besonders große Tiefenschärfe erreicht werden.Such a projection device can be implemented comparatively inexpensively in a small installation space and makes it possible to bring an image content into a sufficient distance from the carrier. This enables the contact-analogous overlay of the image content with the surroundings. Because the image can be written directly onto the retina using the holographic element, a flat display element such as e.g. an LCD or DMD based system. Furthermore, a particularly large depth of field can be achieved.
In der Regel ist das Umlenkverhalten auf der Oberfläche des holografischen Elements an jedem Punkt unterschiedlich. Wie bereits oben erwähnt gilt in der Regel nicht, dass der Einfallswinkel gleich dem Ausfallswinkel ist. Der Teilbereich der Oberfläche des holografischen Elements, welcher dazu dient, den Lichtstrahl zum Auge eines Benutzers um zu lenken, wird als funktionale Region bezeichnet.As a rule, the deflection behavior on the surface of the holographic element is different at every point. As already mentioned above, it is generally not the case that the angle of incidence is equal to the angle of reflection. The portion of the surface of the holographic element which serves to deflect the light beam to the eye of a user is referred to as the functional region.
Ein Vorteil der Verwendung eines HOEs besteht darin, dass die optische Funktion unabhängig von der Flächennormale realisiert werden kann. Prinzipiell können einige optische Funktionen statt mit einem HOE auch mit einem Freiformspiegel realisiert werden. Beispielsweise kann ein Ellipsoidsegment als Freiformspiegel interpretiert werden, der Licht einer Punktquelle im ersten Brennpunkt in den zweiten Brennpunkt fokussiert. Die Flächennormale eines solchen Freiformspiegels ändert sich lokal, da hier lokal das Reflexionsgesetz gelten muss. Im Gegensatz dazu kann eine vergleichbare optische Funktion mit einem Volumenhologramm auf einem ebenen Substrat realisiert werden. In diesem Fall bleibt die Flächennormale über die gesamte Substratfläche konstant. Stattdessen ändert sich der Gittervektor der lokalen Bragg-Struktur über das Substrat.One advantage of using an HOE is that the optical function can be implemented independently of the surface normal. In principle, some optical functions can also be realized with a free-form mirror instead of with an HOE. For example, an ellipsoid segment can be interpreted as a free-form mirror that focuses light from a point source in the first focal point into the second focal point. The surface normal of such a free-form mirror changes locally, since the reflection law must apply locally here. In contrast, a comparable optical function can be realized with a volume hologram on a flat substrate. In this case, the surface normal remains constant over the entire substrate surface. Instead, the lattice vector of the local Bragg structure changes over the substrate.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Brillenglas ein AR-Umlenkelement auf, welches einem Projizieren eines Bilds auf eine Netzhaut eines Nutzers der Datenbrille durch Umlenken des einen Lichtstrahls in Richtung einer Augenlinse des Nutzers und/oder Fokussieren des einen Lichtstrahls dient. Hierbei wird das AR-Umlenkelement im AR-Betrieb benutzt. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass das Brillenglas einen Lichtstrahl, welcher auf das AR-Umlenkelement trifft und zum Beispiel nur mit dem VR-Umlenkelement wechselwirkt, zum Auge des Nutzers umgelenkt werden kann.According to yet another preferred embodiment, the spectacle lens has an AR deflection element which is used to project an image onto a retina of a user of the data glasses by deflecting the one light beam in the direction of an eye lens of the user and / or focusing the one light beam. Here, the AR deflecting element is used in AR mode. In this way, it is advantageously achieved that the spectacle lens can be deflected to the eye of the user by a light beam which strikes the AR deflection element and, for example, only interacts with the VR deflection element.
Bei Datenbrillen ist es die Regel, dass das Licht von einem Reflexionselement, zum Beispiel einem Mikrospiegel, durch eine Scanbewegung in einen kegelförmigen Raumbereich abgelenkt und dadurch über das Brillenglas als Umlenkelement gescannt wird. Um nun durch diese Scanbewegung ein Bild auf der Netzhaut zu erzeugen, muss das einfallende Licht vom Umlenkelement lokal abgelenkt werden, um einen zweiten Kegel zu erzeugen, dessen Vertex vorzugsweise mit der Pupille des betrachtenden Auges zusammenfällt, um einen maximalen Winkelbereich zu erzeugen. Da die erforderlichen Ablenkungsrichtungen sowohl bei planparallelen, d.h. neutralen, Gläsern als auch bei gekrümmten Gläsern, z.B. Korrekturgläsern, von der Winkelbedingung des Reflexionsgesetzes abweichen können, erfolgt die Umsetzung der Umlenkelemente vorzugsweise als HOE. Das VR-Umlenkelement und/oder das AR-Umlenkelement weisen somit bevorzugt jeweils ein HOE auf oder bestehen jeweils aus einem solchen. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von Volumenhologrammen ist zudem die Wellenlängenselektivität, die es erlaubt eine holographische Fläche mit Licht verschiedener Wellenlängen abzuscannen und die Wirkung des Umlenkers durch Kombination verschiedener holographischer Strukturen wellenlängenspezifisch auszulegen.In the case of data glasses, it is the rule that the light is deflected by a reflection element, for example a micromirror, by a scanning movement into a conical spatial area and is thus scanned via the spectacle lens as a deflection element. In order to generate an image on the retina by means of this scanning movement, the incident light must be deflected locally by the deflecting element in order to produce a second cone, the vertex of which preferably coincides with the pupil of the eye under observation in order to generate a maximum angular range. Because the necessary Deflection directions both in plane-parallel, ie neutral, glasses and in curved glasses, for example correction glasses, can deviate from the angular condition of the reflection law, the deflection elements are preferably implemented as HOE. The VR deflecting element and / or the AR deflecting element thus preferably each have an HOE or consist of one. Another advantage of using volume holograms is the wavelength selectivity, which allows a holographic surface to be scanned with light of different wavelengths and the effect of the deflector to be designed to be wavelength-specific by combining different holographic structures.
Ein Ansatz, um anspruchsvolle Bildgebung mit einer möglichst platzsparenden Bauform zu realisieren, besteht in einem laserbasierten Retinascanner. Im Gegensatz zu den meisten anderen Konzepten wird hierbei nicht eine abbildende Optik verwendet, die ein Bild einer Displayfläche über ein abbildendes System in das Blickfeld des Nutzers einblendet. Stattdessen wird hier mittels mindestens einer, bei polychromatischen Systemen auch mittels mehrerer Laserquellen, ein Strahl erzeugt, der über einen MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System)-Spiegel gelenkt und mittels Auslenkung des Spiegels über die Netzhaut gescannt werden kann. Durch die Latenzzeit im menschlichen visuellen System kann somit durch gezielte Ansteuerung von Spiegel und Laserquelle der Eindruck eines flächigen Bildes oder von überlagerten Bildinhalten erzeugt werden. Der Vorteil dieses Systemkonzepts besteht in der geringen Anzahl an optischen Komponenten, die zudem nur geringen Bauraum beanspruchen.One approach to realizing sophisticated imaging with a space-saving design is a laser-based retina scanner. In contrast to most other concepts, an imaging optic is not used here, which fades an image of a display area into the user's field of vision via an imaging system. Instead, a beam is generated here by means of at least one, in the case of polychromatic systems also by means of a plurality of laser sources, which beam is directed via a MEMS (micro-electro-mechanical system) mirror and can be scanned by deflecting the mirror over the retina. Due to the latency in the human visual system, the impression of a flat image or of superimposed image contents can thus be generated by specifically controlling the mirror and laser source. The advantage of this system concept is the small number of optical components, which also take up little space.
Eine Möglichkeit zur Realisierung eines vollfarbigen RSDs besteht darin, Licht mehrerer Farben, z.B. rot, grün und blau, zu einem Strahl zu überlagern, der dann auf den MEMS-Spiegel fällt. Dabei ist das Schalten der einzelnen Lichtquellen mit der Bewegung des Spiegels synchronisiert. Eine Möglichkeit, das Auge bei jeder Blickrichtung zu bedienen, besteht darin, mehrere Eyeboxen zu schaffen. Das kann z.B. durch die Verwendung wellenlängenspezifischer, auf dem Brillenglas aufgebrachter Umlenkelemente erreicht werden. Dazu müssen pro Farbe, z.B. rot, grün und blau, so viele unterschiedliche Wellenlängen eingesetzt werden, wie Eyeboxen geschaffen werden sollen. Dabei sollten die Wellenlängen für eine Farbe so ähnlich sein, dass sie visuell nicht zu unterscheiden sind.One way of realizing a full-color RSD is to light multiple colors, e.g. red, green and blue, to form a beam that then falls on the MEMS mirror. The switching of the individual light sources is synchronized with the movement of the mirror. One way to operate the eye from any direction is to create multiple eye boxes. This can e.g. can be achieved by using wavelength-specific deflection elements applied to the spectacle lens. For this, per color, e.g. red, green and blue, as many different wavelengths are used as eye boxes are to be created. The wavelengths for a color should be so similar that they cannot be distinguished visually.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Brillenglas ausgeführt und eingerichtet, den ersten Transmissionsgrad und/oder den zweiten Transmissionsgrad automatisch oder manuell einzustellen.According to a further embodiment, the spectacle lens is designed and set up to set the first transmittance and / or the second transmittance automatically or manually.
Diese Möglichkeiten bieten nicht nur im Hinblick auf Ästhetik und modische Aspekte Designfreiheiten, sie ermöglichen es auch, das Brillenglas adaptiv auszugestalten. Es kann sowohl an die Sehsituation als auch an den Nutzer und sein momentanes Befinden individuell angepasst werden. Dabei kann das Brillenglas bzw. das Steuergerät des Brillenglases so ausgelegt werden, dass die Anpassung automatisch, manuell gesteuert oder in Kombination daraus erfolgt. Beispielsweise kann ein Sensor, z.B. eine Fotodiode, eingesetzt werden, um die Umgebungshelligkeit zu bestimmen und die Brille im AR- und PR-Betrieb entsprechend automatisch abzudunkeln. Gleichzeitig können Vorrichtungen angebracht werden, die es dem Nutzer ermöglichen, die automatisch eingestellte Helligkeit zu ändern. Dabei könnte das Steuergerät des Brillenglases auch in der Lage sein, die Präferenzen des Nutzers kennenzulernen und zu speichern und bereits bei der automatischen Einstellung zu berücksichtigen.These possibilities not only offer design freedom in terms of aesthetics and fashion aspects, they also make it possible to adaptively design the spectacle lens. It can be individually adapted to the visual situation as well as to the user and his current state of health. The spectacle lens or the control unit of the spectacle lens can be designed so that the adjustment is carried out automatically, manually or in combination. For example, a sensor, e.g. a photodiode can be used to determine the ambient brightness and to automatically darken the glasses in AR and PR mode. At the same time, devices can be attached which enable the user to change the automatically set brightness. The control unit of the spectacle lens could also be able to get to know and save the preferences of the user and to take them into account during the automatic setting.
Diese Adaptionsmöglichkeiten können nicht nur den Tragekomfort erhöhen, sondern auch sicherheitsrelevant sein. Beispielsweise können Blendeffekte vermieden werden, indem bei einer schnellen Erhöhung einer Intensität eines einfallenden Lichtstrahls der Transmissionsgrad so schnell erniedrigt wird, dass der Nutzer nicht geblendet wird. Durch eine passende Einfärbung kann möglicherweise das Kontrastsehen verbessert werden. Außerdem ergeben sich Möglichkeiten zur Energieersparnis, wenn im AR-Betrieb teilweise abgedunkelt wird. Die Lichtquellen sind dann weniger hell, um gegen einen hellen Hintergrund die einzublendenden Informationen gut sichtbar darzustellen.These adaptation options can not only increase comfort, but can also be safety-relevant. For example, glare effects can be avoided by the transmittance being reduced so quickly when the intensity of an incident light beam increases rapidly that the user is not dazzled. With a suitable coloring, the contrast vision can possibly be improved. There are also opportunities to save energy if darkening is partially used in AR mode. The light sources are then less bright so that the information to be faded in is clearly visible against a bright background.
Somit besteht vorteilhafterweise eine erhöhte Sicherheit durch die erweiterte Anpassungsmöglichkeit. Hierbei geschehen weniger Unfälle durch Blendung.Thus, there is advantageously increased security due to the expanded customization option. There are fewer accidents due to glare.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Brillenglas eine Schicht zur Erzeugung von elektrischem Strom zur Versorgung oder Unterstützung eines Energiebedarfs der Datenbrille auf. Hierbei weist die Schicht mindestens eine transparente Solarzelle auf. Bevorzugt ist die mindestens eine Solarzelle eine organische Solarzelle. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine Stromersparnis der Stromversorgung des Brillenglases erreicht.According to a further embodiment, the spectacle lens has a layer for generating electrical current to supply or support an energy requirement of the data glasses. Here, the layer has at least one transparent solar cell. The at least one solar cell is preferably an organic solar cell. This advantageously results in a power saving for the power supply to the spectacle lens.
Die Datenbrille weist neben einem oben genannten Brillenglas eine erste Lichtquelle zum Aussenden eines ersten Lichtstrahls, eine zweite Lichtquelle zum Aussenden eines zweiten Lichtstrahls und ein Reflexionselement zum Reflektieren des ersten Lichtstrahls und des zweiten Lichtstrahls auf das Brillenglas auf.In addition to the above-mentioned spectacle lens, the data glasses have a first light source for emitting a first light beam, a second light source for emitting a second light beam and a reflection element for reflecting the first light beam and the second light beam onto the spectacle lens.
Unter einer Lichtquelle kann ein lichtemittierendes Element wie etwa eine Leuchtdiode, insbesondere eine organische Leuchtdiode, eine Laserdiode oder eine Anordnung aus mehreren solcher lichtemittierenden Elemente verstanden werden. Insbesondere kann die Lichtquelle ausgebildet sein, um Licht unterschiedlicher Wellenlängen auszustrahlen. Der Lichtstrahl kann zum Erzeugen einer Mehrzahl von Bildpunkten auf der Netzhaut dienen, wobei der Lichtstrahl die Netzhaut beispielsweise in Zeilen und Spalten oder in Form von Lissajous-Mustern überstreicht und entsprechend gepulst sein kann. Unter einem Brillenglas kann ein aus einem transparenten Material wie etwa Glas oder Kunststoff gefertigtes Scheibenelement verstanden werden. Je nach Ausführungsform kann das Brillenglas etwa als Korrekturglas ausgeformt sein oder eine Tönung zum Filtern von Licht bestimmter Wellenlängen wie beispielsweise UV-Licht aufweisen. A light source can be understood to mean a light-emitting element such as a light-emitting diode, in particular an organic light-emitting diode, a laser diode or an arrangement of several such light-emitting elements. In particular, the light source can be designed to emit light of different wavelengths. The light beam can be used to generate a plurality of pixels on the retina, wherein the light beam sweeps over the retina, for example in rows and columns or in the form of Lissajous patterns, and can be pulsed accordingly. An eyeglass lens can be understood to mean a pane element made of a transparent material such as glass or plastic. Depending on the embodiment, the spectacle lens can be shaped as a correction lens or have a tint for filtering light of certain wavelengths, such as UV light.
Da auch Laserlicht verwendet werden kann, kann unter einem Lichtstrahl in der paraxialen Näherung auch ein Gauß-Strahl verstanden werden.Since laser light can also be used, a light beam in the paraxial approximation can also be understood as a Gaussian beam.
Unter einem Reflexionselement kann beispielsweise ein Spiegel, insbesondere ein Mikrospiegel oder ein Array aus Mikrospiegeln, oder ein Hologramm verstanden werden. Mittels des Reflexionselements kann ein Strahlengang des Lichtstrahls an gegebene Raumverhältnisse angepasst werden. Beispielsweise kann das Reflexionselement als Mikrospiegel realisiert sein. Der Mikrospiegel kann beweglich ausgeformt sein, etwa eine um zumindest eine Achse neigbare Spiegelfläche aufweisen. Ein solches Reflexionselement bietet den Vorteil einer besonders kompakten Bauform. Es ist ferner vorteilhaft, wenn das Reflexionselement ausgebildet ist, um einen Einfallswinkel und, zusätzlich oder alternativ, einen Auftreffpunkt des Lichtstrahls auf dem holografischen Element zu ändern. Dadurch kann das Umlenkelement flächig, insbesondere etwa in Zeilen und Spalten, mit dem Lichtstrahl überstrichen werden.A reflection element can be understood to mean, for example, a mirror, in particular a micromirror or an array of micromirrors, or a hologram. A beam path of the light beam can be adapted to given spatial conditions by means of the reflection element. For example, the reflection element can be implemented as a micromirror. The micromirror can be designed to be movable, for example have a mirror surface that can be tilted about at least one axis. Such a reflection element offers the advantage of a particularly compact design. It is also advantageous if the reflection element is designed to change an angle of incidence and, additionally or alternatively, a point of incidence of the light beam on the holographic element. As a result, the deflecting element can be swept across the surface, in particular approximately in rows and columns, with the light beam.
Ferner kann das Reflexionselement ein Spiegel mit verformbarer Oberfläche sein. Dies hat den Vorteil, dass das Reflexionselement nicht nur den Lichtstrahl umlenken kann, sondern auch Strahlparameter verändern kann. Hierdurch kann die Anzahl der optischen Elemente reduziert und alternativ oder ergänzend die wahrgenommene Bildqualität beeinflusst werden.Furthermore, the reflection element can be a mirror with a deformable surface. This has the advantage that the reflection element can not only deflect the light beam, but can also change beam parameters. As a result, the number of optical elements can be reduced and, alternatively or additionally, the perceived image quality can be influenced.
Hierbei werden der erste Lichtstrahl vom AR-Umlenkelement und der zweite Lichtstrahl vom VR-Umlenkelement reflektiert. Ferner dient das am Brillenglas der Datenbrille angeordnete oder anordenbare VR-Umlenkelement einem Projizieren eines Bilds auf eine Netzhaut eines Nutzers der Datenbrille durch Umlenken des zweiten Lichtstrahls in Richtung einer Augenlinse des Nutzers und/oder durch Fokussieren des zweiten Lichtstrahls, und das an dem Brillenglas der Datenbrille angeordnete oder anordenbare AR-Umlenkelement einem Projizieren eines Bilds auf eine Netzhaut eines Nutzers der Datenbrille durch Umlenken des ersten Lichtstrahls in Richtung einer Augenlinse des Nutzers und/oder durch Fokussieren des ersten Lichtstrahls .The first light beam is reflected by the AR deflection element and the second light beam by the VR deflection element. Furthermore, the VR deflection element which is arranged or can be arranged on the spectacle lens of the data glasses serves to project an image onto a retina of a user of the data glasses by deflecting the second light beam in the direction of an eye lens of the user and / or by focusing the second light beam, and this on the spectacle lens AR deflection element arranged or to be arranged in data glasses, projecting an image onto a retina of a user of the data glasses by deflecting the first light beam in the direction of an eye lens of the user and / or by focusing the first light beam.
Darüber hinaus wird das AR-Umlenkelement im AR-Betrieb und das VR-Umlenkelement im VR-Betrieb benutzt.In addition, the AR deflection element is used in AR operation and the VR deflection element in VR operation.
Hierbei sind die Spektren des ersten und zweiten Lichtstrahls sowie das AR-Umlenkelement und das VR-Umlenkelement dergestalt, dass der erste Lichtstrahl mit dem AR-Umlenkelement wechselwirkt, jedoch nicht mit dem VR-Umlenkelement und der zweite Lichtstrahl mit dem VR-Umlenkelement wechselwirkt, jedoch nicht mit dem AR-Umlenkelement. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Funktion des AR-Betriebs vom AR-Umlenkelement und dem ersten Lichtstrahl und die Funktion des VR-Betriebs vom VR-Umlenkelement und dem zweiten Lichtstrahl bewerkstelligt wird und somit die Funktionen des AR-Betriebs und des VR-Betriebs voneinander getrennt sind. Somit ist es bevorzugt, dass im AR-Betrieb nur die erste Lichtquelle und nicht die zweite Lichtquelle verwendet wird. Er wird ebenso bevorzugt, dass im VR- Betrieb nur die zweite Lichtquelle und nicht die erste Lichtquelle verwendet wird.The spectra of the first and second light beams and the AR deflecting element and the VR deflecting element are such that the first light beam interacts with the AR deflecting element but does not interact with the VR deflecting element and the second light beam interacts with the VR deflecting element. but not with the AR deflecting element. This advantageously ensures that the function of the AR mode is performed by the AR deflecting element and the first light beam and the function of the VR mode is performed by the VR deflecting element and the second light beam and thus the functions of the AR mode and the VR mode are separated from each other. It is therefore preferred that only the first light source and not the second light source is used in AR operation. It is also preferred that only the second light source and not the first light source is used in VR operation.
Eine solche Datenbrille kann in einem VR-Betrieb, in dem nur die zweite Lichtquelle verwendet wird und mit dem VR-Umlenkelement wechselwirkt, in einem AR-Betrieb, in dem nur die erste Lichtquelle verwendet wird und mit dem AR-Umlenkelement wechselwirkt, sowie in einem VR-Betrieb, bei dem keine Lichtquelle verwendet wird, benutzt werden.Such data glasses can be used in a VR operation in which only the second light source is used and interacts with the VR deflection element, in an AR operation in which only the first light source is used and interacts with the AR deflection element, as well as in VR operation in which no light source is used.
Die Datenbrille weist somit dieselben Vorteile auf wie das oben genannte Brillenglas sowie ferner die Vorteile, dass die drei oben genannten unterschiedlichen Betriebsmodi (AR-, VR-, PR-Betrieb) verwendet werden können.The data glasses thus have the same advantages as the above-mentioned spectacle lens and also the advantages that the three above-mentioned different operating modes (AR, VR, PR operation) can be used.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform weist die Datenbrille ferner eine dritte Lichtquelle zum Aussenden eines dritten Lichtstrahls und eine vierte Lichtquelle zum Aussenden eines vierten Lichtstrahls, ein zweites AR-Umlenkelement und ein zweites VR-Umlenkelement auf. Hierbei bedienen die erste Lichtquelle, die zweite Lichtquelle, das AR-Umlenkelement und das VR-Umlenkelement eine erste Eyebox und bedienen die dritte Lichtquelle, die vierte Lichtquelle, das zweite AR-Umlenkelement und das zweite VR-Umlenkelement eine zweite Eyebox.According to yet another embodiment, the data glasses further have a third light source for emitting a third light beam and a fourth light source for emitting a fourth light beam, a second AR deflecting element and a second VR deflecting element. Here, the first light source, the second light source, the AR deflection element and the VR deflection element operate a first eyebox and operate the third light source, the fourth light source, the second AR deflection element and the second VR deflection element a second eyebox.
Hierbei werden der dritte Lichtstrahl vom zweiten AR-Umlenkelement und der vierte Lichtstrahl vom zweiten VR-Umlenkelement reflektiert. Hierbei sind die Spektren des dritten und vierten Lichtstrahls sowie das zweite AR-Umlenkelement und das zweite VR-Umlenkelement dergestalt, dass der dritte Lichtstrahl mit dem zweiten AR-Umlenkelement wechselwirkt, jedoch nicht mit dem zweiten VR-Umlenkelement und der vierte Lichtstrahl mit dem zweiten VR-Umlenkelement wechselwirkt, jedoch nicht mit dem zweiten AR-Umlenkelement. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Funktion des AR-Betriebs vom zweiten AR-Umlenkelement und dem dritten Lichtstrahl und die Funktion des VR-Betriebs vom zweiten VR-Umlenkelement und den vierten Lichtstrahl bewerkstelligt wird und somit die Funktionen des AR-Betriebs und des VR-Betriebs voneinander getrennt sind. Ferner ist es selbstverständlich, dass auch die Lichtstrahlen und die Umlenkelemente der ersten und der zweiten Eyebox nicht miteinander wechselwirken. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass zwei Eyeboxen bedient werden können.The third light beam is reflected by the second AR deflection element and the fourth light beam by the second VR deflection element. Here the spectra of the third and fourth light beam and the second AR deflection element and the second VR deflection element are such that the third light beam interacts with the second AR deflection element, but not with the second VR deflection element and the fourth light beam with the second VR Deflection element interacts, but not with the second AR deflection element. This advantageously ensures that the function of the AR operation is accomplished by the second AR deflection element and the third light beam and the function of the VR operation by the second VR deflection element and the fourth light beam and thus the functions of the AR operation and the VR -Operation are separated from each other. Furthermore, it goes without saying that the light rays and the deflection elements of the first and the second eyebox do not interact with one another. This advantageously ensures that two eyeboxes can be operated.
Alternativ kann unter Ausnutzung des scharfen und des unscharfen Sichtbereiches des menschlichen Auges und alternativ oder ergänzend mit einem adaptiven Strahlenbündel auch mit weniger Lichtquellen und Umlenkstrukturen ausgekommen werden.Alternatively, using the sharp and unsharp field of vision of the human eye and, alternatively or additionally, an adaptive beam of rays can also be used with fewer light sources and deflection structures.
Falls polychromatisch, z.B. mit RGB-Licht, gearbeitet wird, so werden für jede verwendete Farbe bzw. Wellenlänge zwei Lichtquellen und zwei Umlenkstrukturen verwendet.If polychromatic, e.g. working with RGB light, two light sources and two deflection structures are used for each color or wavelength used.
Das Verfahren dient dem Betrieb eines oben beschriebenen Brillenglases oder dem Betrieb einer oben beschriebenen Datenbrille.The method is used to operate an eyeglass lens described above or to operate data glasses described above.
Gemäß dem Verfahren wird vom AR- Betrieb oder vom PR-Betrieb zum VR-Betrieb umgeschaltet oder vom VR-Betrieb zum AR-Betrieb oder zum PR-Betrieb umgeschaltet.According to the method, a switch is made from AR mode or from PR mode to VR mode or from VR mode to AR mode or PR mode.
Hierbei ist das Brillenglas in einem ersten Zustand, welcher einen ersten Transmissionsgrad aufweist, in einem AR- Betrieb oder in einem PR-Betrieb verwendbar ist, und das Brillenglas in einem zweiten Zustand, welcher einen zweiten Transmissionsgrad aufweist, welcher kleiner als der erste Transmissionsgrad ist, in einem VR-Betrieb verwendbar.Here, the spectacle lens can be used in a first state, which has a first transmittance, in an AR mode or in a PR mode, and the spectacle lens in a second state, which has a second transmittance, which is smaller than the first transmittance , usable in a VR operation.
Wenn vom AR- bzw. PR- auf den VR-Betrieb umgeschaltet wird, wird zum einen die elektrochrome Schicht verdunkelt bzw. opak geschaltet und zum anderen werden die für den AR-Betrieb bestimmten Lichtquellen ab- und die für den VR-Betrieb bestimmten Lichtquellen angeschaltet, so dass die andere Umlenkstruktur wirkt. Die Gestaltung der VR-Umlenkstruktur beeinflusst dabei, in welcher Entfernung der Nutzer den dargestellten Bildinhalt wahrnimmt, zumindest bei monoskopischer Betrachtung. Im Stereobetrieb kann vorteilhafterweise zusätzlich der Tiefenhinweis der binokularen Disparität genutzt werden, um Tiefeninformation zu vermitteln.When switching from AR or PR to VR operation, on the one hand the electrochromic layer is darkened or switched to opaque and on the other hand the light sources intended for AR operation are switched off and the light sources intended for VR operation switched on so that the other deflection structure acts. The design of the VR deflection structure influences the distance at which the user perceives the displayed image content, at least when viewed monoscopically. In stereo mode, the depth indication of the binocular disparity can advantageously also be used to convey depth information.
Die Vorteile des Verfahrens wurden bereits obenstehend im Zusammenhang mit dem Brillenglas und der Datenbrille erläutert.The advantages of the method have already been explained above in connection with the spectacle lens and the data glasses.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Brillenglases für eine Datenbrille gemäß einer Ausführungsform. -
2 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrochromen Schicht, wie sie in einem Brillenglas oder einer Datenbrille gemäß Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird. -
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Datenbrille gemäß einer Ausführungsform.
-
1 shows a schematic representation of a spectacle lens for data glasses according to an embodiment. -
2nd shows a schematic representation of an electrochromic layer, as it is used in an eyeglass lens or data glasses according to embodiments of the invention. -
3rd shows a schematic representation of data glasses according to an embodiment.
Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention
Auf der zum Nutzer weisenden Seite der elektrochromen Schicht
Hierbei sind das VR-Umlenkelement
In einem ersten Zustand ist das Brillenglas
Der Aufbau der elektrochromen Schicht
Die als Gegenelektrode fungierende Ionenspeicherschicht
In der Ionenspeicherschicht
Ein Anlegen einer Spannung im Bereich kleiner als 5 V zwischen den als Elektroden fungierenden Beschichtungen
Ein von einer Lichtquelle
Der von der Umlenkschicht
Die Lichtquelle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for better information for the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 2016201567 A1 [0003]DE 2016201567 A1 [0003]
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018218987.0A DE102018218987A1 (en) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | Spectacle lens for data glasses, data glasses and method for operating a spectacle lens or data glasses |
PCT/EP2019/079665 WO2020094479A1 (en) | 2018-11-07 | 2019-10-30 | Spectacle lens for data glasses, data glasses, and method for operating a spectacle lens or data glasses |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018218987.0A DE102018218987A1 (en) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | Spectacle lens for data glasses, data glasses and method for operating a spectacle lens or data glasses |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018218987A1 true DE102018218987A1 (en) | 2020-05-07 |
Family
ID=68468678
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018218987.0A Pending DE102018218987A1 (en) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | Spectacle lens for data glasses, data glasses and method for operating a spectacle lens or data glasses |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018218987A1 (en) |
WO (1) | WO2020094479A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020203428A1 (en) | 2020-03-17 | 2021-09-23 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Display device and method for operating a display device |
WO2023034219A1 (en) * | 2021-08-30 | 2023-03-09 | Meta Platforms Technologies, Llc | Ophthalmic lens with embedded dimmer |
DE102022202921A1 (en) | 2022-03-24 | 2023-09-28 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Optical replication component |
JP2025503653A (en) * | 2022-01-12 | 2025-02-04 | アップル インコーポレイテッド | Waveguide display system with dynamic coloration. |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112198667B (en) * | 2020-11-30 | 2021-06-08 | 深圳铅笔视界科技有限公司 | Virtual retina projection system |
CN113820862B (en) * | 2021-09-10 | 2023-06-27 | 维沃移动通信有限公司 | Optical lens and optical glasses |
DE102023208768A1 (en) * | 2023-09-11 | 2025-03-13 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Optical device, AR system and method for compensating a mismatch between a combiner and projector unit of the AR system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10205579A1 (en) * | 2002-02-11 | 2003-08-28 | Siemens Ag | Integration of semiconductor components in glasses |
US20160055822A1 (en) * | 2014-08-21 | 2016-02-25 | Cynthia Bell | Dimming Module For Augmented And Virtual Reality |
CN106773067A (en) * | 2017-03-21 | 2017-05-31 | 深圳市魔眼科技有限公司 | A kind of transmission-type AR and VR switching display devices, method and transparency adjusting method |
DE102016201567A1 (en) | 2016-02-02 | 2017-08-03 | Robert Bosch Gmbh | Projection device for a data glasses, method for displaying image information by means of a projection device and control device |
US20180004013A1 (en) * | 2015-07-15 | 2018-01-04 | Iglass Technology Llc | Wearable electro-optical device using electrochromic layer |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5377037A (en) * | 1992-11-06 | 1994-12-27 | Midwest Research Institute | Electrochromic-photovoltaic film for light-sensitive control of optical transmittance |
US10339896B2 (en) * | 2015-01-13 | 2019-07-02 | Ricoh Company, Ltd. | Head-mounted display apparatus, and display method |
US10133075B2 (en) * | 2015-05-04 | 2018-11-20 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for angle- and wavelength-multiplexed holographic optical elements |
US11609427B2 (en) * | 2015-10-16 | 2023-03-21 | Ostendo Technologies, Inc. | Dual-mode augmented/virtual reality (AR/VR) near-eye wearable displays |
US10151926B2 (en) * | 2016-01-29 | 2018-12-11 | North Inc. | Systems, devices, and methods for preventing eyebox degradation in a wearable heads-up display |
-
2018
- 2018-11-07 DE DE102018218987.0A patent/DE102018218987A1/en active Pending
-
2019
- 2019-10-30 WO PCT/EP2019/079665 patent/WO2020094479A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10205579A1 (en) * | 2002-02-11 | 2003-08-28 | Siemens Ag | Integration of semiconductor components in glasses |
US20160055822A1 (en) * | 2014-08-21 | 2016-02-25 | Cynthia Bell | Dimming Module For Augmented And Virtual Reality |
US20180004013A1 (en) * | 2015-07-15 | 2018-01-04 | Iglass Technology Llc | Wearable electro-optical device using electrochromic layer |
DE102016201567A1 (en) | 2016-02-02 | 2017-08-03 | Robert Bosch Gmbh | Projection device for a data glasses, method for displaying image information by means of a projection device and control device |
CN106773067A (en) * | 2017-03-21 | 2017-05-31 | 深圳市魔眼科技有限公司 | A kind of transmission-type AR and VR switching display devices, method and transparency adjusting method |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020203428A1 (en) | 2020-03-17 | 2021-09-23 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Display device and method for operating a display device |
WO2023034219A1 (en) * | 2021-08-30 | 2023-03-09 | Meta Platforms Technologies, Llc | Ophthalmic lens with embedded dimmer |
JP2025503653A (en) * | 2022-01-12 | 2025-02-04 | アップル インコーポレイテッド | Waveguide display system with dynamic coloration. |
DE102022202921A1 (en) | 2022-03-24 | 2023-09-28 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Optical replication component |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020094479A1 (en) | 2020-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2020094479A1 (en) | Spectacle lens for data glasses, data glasses, and method for operating a spectacle lens or data glasses | |
DE19540108C2 (en) | Device for displaying a first image in a second image visible through a transparent pane | |
DE102021206209B3 (en) | Eyewear display device for displaying a virtual image in a user's field of view, augmented reality eyewear display device | |
EP3411747B1 (en) | Projection device for head mounted displays, method of presenting images using a head mounted display and controller | |
EP3475755B1 (en) | Display projecting a virtual image into the field of view of a user | |
DE102014207490B3 (en) | Spectacle lens for a display device to be placed on the head of a user and an image-generating display device and display device with such a spectacle lens | |
DE102017211932A1 (en) | Projection device for data glasses, data glasses and methods for operating a projection device | |
DE102014207491B3 (en) | Spectacle lens for a display device to be placed on the head of a user and an image-generating display device and display device with such a spectacle lens | |
DE102015101687A1 (en) | Methods and devices for data input | |
DE112018002005T5 (en) | Image display device | |
EP3271775A1 (en) | Data projection system | |
WO2019011613A1 (en) | Projection device for a head-mounted display, head-mounted display, and method for improving the symmetry of a light beam and/or reducing the diameter of the light beam | |
WO2019011615A1 (en) | Method for calibrating a projection device for a head-mounted display, and projection device for a head-mounted display for carrying out the method | |
DE102008020858A1 (en) | Projection system for e.g. head-mounted display, has imaging unit with reflecting surfaces by which radiation radiated by liquid crystal cell arrangement is deflected twice to another liquid crystal cell arrangement by reflection | |
WO2019185229A1 (en) | Projection device for augmented reality glasses, augmented reality glasses of this type and method for operating a projection device of this type | |
DE102020201114A1 (en) | Data glasses and procedures for their operation | |
WO2025114134A1 (en) | Projection assembly and method for illuminating a plurality of virtual pixels | |
WO2020229599A1 (en) | Display apparatus with a reduced power consumption | |
DE19620658C1 (en) | Head-mounted display device | |
WO2020165033A1 (en) | Projection device for a head-mounted display, method for presenting image information using a projection device, and controller | |
DE102020205055A1 (en) | Projection device for directing a light beam for data glasses with at least one spectacle lens and method for operating a projection device for data glasses with at least one spectacle lens | |
DE102024101596B3 (en) | Glasses display system for displaying a virtual image in a field of view of a user with aperture scanner | |
WO2019238869A1 (en) | Apparatus for generating a virtual image | |
WO2025153872A1 (en) | Eyewear display system for displaying a virtual image in a field of view of a user, comprising an aperture scanner | |
WO2021185509A1 (en) | Projection device for augmented reality glasses, method for representing image information using a projection device, and controller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |