WO2012038207A1 - Anzeigevorrichtung - Google Patents

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WO2012038207A1
WO2012038207A1 PCT/EP2011/064969 EP2011064969W WO2012038207A1 WO 2012038207 A1 WO2012038207 A1 WO 2012038207A1 EP 2011064969 W EP2011064969 W EP 2011064969W WO 2012038207 A1 WO2012038207 A1 WO 2012038207A1
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WO
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display device
region
image
coupling
user
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PCT/EP2011/064969
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French (fr)
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Karsten Lindig
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Carl Zeiss AG
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Carl Zeiss AG
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    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings

Definitions

  • the present invention relates to a display device according to the preamble of claim 1.
  • Such a display device can be used, for example, to display an image of a device that can be connected to the display device.
  • the device may be, for example, a computer, a navigation device, an organizer, a smartphone, etc.
  • the operation is only possible on the device itself, which is awkward.
  • the display device can be used to generate a section of a document to be displayed by means of the imager as an image, which the user can then perceive. In this case, it is difficult to easily move or position the cutout in the document.
  • the display device comprises a detector and the multifunction glass has a return channel, imaged on the at least a portion of the display area in the mounted on the head state of the holding device on the detector for detecting the position of a pointing element , wherein the detector is connected to the control unit, which controls the image formation in dependence on the detected pointer element position.
  • an input can be made via a pointing element of the user, since the pointer position can be detected.
  • the display device can be made extremely compact, since the return channel is also formed in the multi-functional glass, so that the return channel can be provided to save space.
  • the display device can be designed in particular in the form of a pair of glasses.
  • the holding device is designed as a spectacle frame.
  • a conventional spectacle lens can be designed as a multifunctional glass. For this purpose, essentially only the first coupling-in region and the first coupling-out region must be formed in the spectacle lens.
  • the display device according to the invention can be designed so that the user - in the mounted on the head state of the holding device - can perceive the decoupled image in superimposition with the environment.
  • the first coupling-in area and the first coupling-out area are formed on the front side of the multifunctional glass facing away from the user's eye, in the state of the holding device mounted on the head.
  • the first coupling-in region and the first coupling-out region are each designed as reflective regions.
  • the return channel may have a second coupling region and a second coupling region, wherein - in the mounted on the head state of the holding device - the second decoupling at the user's eye facing away from the front of the multifunction glass and the second coupling region at the eye of the User facing back of the multifunction glass are formed.
  • the hand of the user or a finger of the user's hand can be used as a pointing element.
  • a red filter or infrared filter is preferably arranged in front of the detector.
  • the red or infrared filter is preferably arranged on the rear side of the multi-functional glass and / or in the second outcoupling region. Any other positioning is possible as long as it is ensured that the light for imaging the at least part of the display area passes through the filter before it hits the detector.
  • the control unit may perform pattern recognition or other image analysis to detect a predetermined pointing element.
  • the prescribed pointing element may be, for example, a pen, a pointing stick or any other pointing element.
  • the control unit may be configured to display at least one input area in the decoupled image and to evaluate the detected pointer position as a selection of the input area if the input area in the virtual image is selected with the pointing element.
  • the input area can be a menu item of a menu structure or else another selection area or an input or selection point to be activated. With the generated image, for example, several menu items can be presented, from which the user can then select the desired menu item by means of the pointing element.
  • control unit can be set up, in particular, to control the image generation of a changed image in response to the evaluated selection.
  • the modified image may then be, for example, a submenu for the selected menu item.
  • a contactless input interface is provided in which one can perform inputs in the virtual image even without touching a keyboard, mouse or other representational input unit.
  • the display device can be designed as information glasses.
  • the display device may comprise a sensor module, which is preferably attached to the holding device and with which the rotation of the holding device is detectable about at least one axis, wherein the sensor module outputs a corresponding sensor signal to the control unit and the control unit only takes into account the sensor signal for image formation when a predetermined pointing element position is detected at the same time.
  • the consideration of the detected rotation about the at least one axis in the image generation can be activated and deactivated.
  • the control device can be set up to display a section of a document with the generated image, the position of the section in the document being determined as a function of the sensor signal.
  • the sensor signal is preferably taken into account only if a predetermined pointing element position is detected at the same time.
  • the first coupling-in region, the second coupling-in region, the first coupling-out region and / or the second coupling-out region can each be designed as a Fresnel structure.
  • the respective Fresnel structures may have an imaging property.
  • the imaging feature can be used, for example, to correct any aberrations that may occur during the guidance in the multifunctional glass.
  • the respective Fresnel structure may in particular be formed on the material interface of the multi-functional glass, wherein the material interface is in particular a curved material interface. This provides a high freedom of design for the multifunctional glass, which is hardly or not at all limited by the necessary optical function of the coupling-in or coupling-out region, since the optical function of the coupling-in or coupling-out region is realized by means of the Fresnel structure.
  • the respective Fresnel structure may be transmissive or reflective. If it is of a transmissive nature, it is preferably formed on the material interface of the multifunctional glass facing the user's eye when the holding device is placed on the head of the user. If the Fresnel structure is reflective, it is preferably designed for the first coupling-in region and the first and second coupling-out regions respectively at the front side of the multifunctional glass facing away from the user's eye in the head-mounted state of the holding device and is preferably for the second coupling-in region formed the back of the multi-functional glass.
  • the respective Fresnel structure may have a plurality of Fresnel segments, wherein the optically active facets of the Fresnel segments optically emulate an imaginary optical active surface.
  • the optical active surface is in particular curved. Furthermore, it can not have mirror symmetry, rotational symmetry and / or translational symmetry.
  • the Fresnel structure can cause a beam path convolution.
  • the guidance of the image in the multifunctional glass from the first coupling-in region to the first coupling-out region or from the second coupling-in region to the second coupling-out region is preferably carried out by total internal reflection at the front and rear sides of the multifunctional glass.
  • each facet is preferably equal in the Fresnel structure. It is for example in the range of 5 to 500 ⁇ , in particular in the range of 0.01 to 0.1 mm. Particularly preferred is a range of 200 to 300 ⁇ and a range of 0.05 to 0.3 mm.
  • the facet shape can be a nourishment, in particular a linear approximation of the shape of the corresponding area section of the imaginary effective area.
  • the facets may be concave, convex or linear in section.
  • the Fresnel segments may be directly adjacent, as in a "classical" Fresnel structure, but it is possible that the Fresnel segments are spaced apart, with the normal course of the material interface preferably between them.
  • the return channel can provide at least two different magnifications for imaging the part of the display area, wherein one of the images can be selectively detected by means of the detector.
  • the detector may be tiltable about an axis for selective detection and / or be displaceable along an axis. The selective detection is possible in this case in particular because the images with the different magnifications either laterally offset and / or offset angularly emerge from the multi-functional glass.
  • the return channel can have a plurality of second coupling regions, which contribute to the different magnification in the images or cause the different magnifications.
  • the multifunction glass can have at least one third outcoupling region which is offset relative to the first outcoupling region, wherein the coupling-in direction and / or the coupling-in location of the generated image is adjustable and, depending thereon, the generated image from the first outcoupling region or from the third coupling-out region as the Virtual image is extracted.
  • an adjustment to different nose-eye distances can be carried out only by setting the coupling-in direction and / or the coupling-in location of the generated image. Changing the multifunction glass itself is no longer necessary.
  • the generated image can be coupled out either only from the first outcoupling region or only from the third outcoupling region.
  • the third outcoupling region may partially overlap the first outcoupling region. However, it is also possible that the third outcoupling region does not overlap the first outcoupling region. Furthermore, a plurality of third decoupling areas may be provided to perform a finer adjustment of the display device to the present nose-to-eye distance.
  • the imager can be tilted about an axis for adjusting the coupling-in direction. Furthermore, the imager may be displaceable along an axis for adjusting the coupling-in location. However, the coupled-in image always hits the first coupling-in area which performs the desired coupling or deflection.
  • the display device may have a fixing unit which fixes the set tilt or rotational position and / or the set displacement and thus the set position of the image generator.
  • the fixing unit may be designed so that the fixation is effected by means of form, friction and / or material connection. If desired, the fixing unit can also be used to fix the position of the detector, provided that its position is also adjustable and is selected in accordance with the selected position of the image generator.
  • the display device according to the invention may comprise a second multifunction glass, which is attached to the holding device, and a second imager.
  • the second multi-functional glass is preferably formed in the same or corresponding manner. In particular, it may be mirror-symmetrical to the first multifunction glass. Thus, both eyes of the user images can be presented. This can be used for example for a three-dimensional image representation.
  • the second multifunctional glass may, but need not, have a return channel.
  • the display device according to the invention preferably has an interface in order to connect a device to the display device. This is in particular a data interface.
  • the device may be, for example, a computer, a smartphone, a navigation device, etc. In this case, a combined display device is provided which comprises the display device according to the invention and the device connected to it.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of the display device according to the invention.
  • FIG. 2 is an enlarged detail view of the display device of FIG. 1;
  • Fig. 3 is a plan view of the pickup sensor of the display device of Fig. 1;
  • Fig. 4 is an illustration for explaining the illustrated by means of the display device
  • Fig. 5 is another plan view of the pickup sensor of the display device of Fig. 1;
  • Fig. 6 is a block diagram for explaining the structure and operation of the
  • FIG. 7 is a perspective view of a part of the first Fresnel structure of FIG.
  • Fig. 8 shows the course of the optical active surface, with the first Fresnel structure according to
  • Fig. 7 is modeled
  • FIG. 9 is a plan view of the first Fresnel structure of FIG. 7; FIG.
  • Fig. 1 1 is an enlarged view of the detail CC of Fig. 10;
  • 16 is a representation of an optical active surface, which is on a curved
  • FIGS. 17-18 are sectional views of the first Fresnel structure at the curved front side of FIG.
  • Fig. 20 is a modification of the facet 105 of Fig. 19;
  • Fig. 21 is a further modification of the facet 105 of Fig. 19;
  • Fig. 22 is a sectional view of another embodiment of the first Fresnel structure
  • Fig. 23 is a sectional view showing the formation of the Fresnel structure as a discontinuous Fresnel structure
  • Fig. 24 is a sectional view of the second Fresnel structure 13;
  • Fig. 25 is a schematic plan view of the second Fresnel structure 13;
  • Fig. 26 is a schematic view for explaining the document navigation with the display device according to the invention.
  • FIG. 27 shows a signal flow for document navigation
  • FIG. 28 shows another signal flow diagram for document navigation
  • Fig. 29 is a schematic representation of a multi-functional glass according to another
  • FIG. 30 is an enlarged detail view of a modification of the display device of FIG. 1.
  • FIG. 30 is an enlarged detail view of a modification of the display device of FIG. 1.
  • the display device 1 of the invention comprises an attachable to the head of a user holding device 2, the z. B. may be formed in the manner of a conventional glasses, and a first and second multi-functional glass 3, 4, which are fixed to the holding device 2.
  • the outer shape of the multifunctional glasses 3, 4 may correspond to the usual spectacle lenses.
  • the display device 1 further comprises an imager 5, a recording sensor 8, which may be formed for example as a CCD or CMOS sensor, and a control unit 9.
  • the elements 5, 8 and 9 are shown in Figure 1 only schematically as a block with the reference numeral 1 0. As can be seen again from FIG.
  • the multifunction glass 3 has on its front side 1 1 a first Fresnel structure 12 and laterally spaced apart therefrom a second Fresnel structure 13.
  • the two Fresnel structures 12 and 13 are used for coupling and decoupling coming from the imager 5 light.
  • the imager 5 is driven by the control unit 9 during operation of the display device 1 to produce a desired image.
  • the light from the imager 5 enters via the rear side 14 of the multifunction glass 3 in this and is deflected by means of the first Fresnel structure 12 so that it in the multifunction glass 3 due to total internal reflection at the front and back 1 1, 14 to the second Fresnel Structure 13 is running.
  • the second Fresnel structure 13 directs the light in the direction of the user's eye A, so that he perceives the image generated by the imager 5 in a display region 40 lying in front of the multifunctional glass 3 as a virtual image 15, as shown schematically in FIG can.
  • the multifunction glass 3 is used as a forward channel 16 for displaying a virtual image for the user
  • the first Fresnel structure 12 can be referred to as the first coupling region, since it deflects the light of the imager 5 so that it in the multifunction glass 3 by means of internal Total reflection at the front and back 1 1, 14 to the second Fresnel structure 13 is performed.
  • the second Fresnel structure 13 may be referred to as the first outcoupling area because it redirects the light to meet the eye A of the user.
  • the multi-functional glass 3 has a return channel 1 7.
  • the return channel 17 comprises a third Fresnel structure 41, which is formed on the rear side 14 of the multifunction glass 3, and a fourth Fresnel structure 42, which is formed on the front side 1 1 of the multi-functional glass 3.
  • the return channel 17 serves to image at least part of the display area 40 onto the pickup sensor 8.
  • a filter layer 6 is arranged, which is designed here as a red filter or infrared filter.
  • a user's hand 7 positioned in the display area 40 can also be recorded, the filter serving to spectrally separate the recorded hand 7 from the recorded image background.
  • the hand may be used as a pointing element for an input interface provided by the display device.
  • the third Fresnel structure 41 can be referred to as the second coupling-in area and the fourth Fresnel structure 42 as the second coupling-out area.
  • the pick-up sensor 8 can have, for example, four pick-up cells 18 in the row direction and five pick-up cells 18 in the column direction in order to detect the position of the schematically drawn hand 7.
  • the detected hand position can be used to control the image formation by means of the imager 5 as a function of the detected positions of the hand 7.
  • the image 15 represented by the image generator 5 may contain a plurality of menu items 21, 22, 23, as shown schematically in FIG. In area 24, for example, an information text can be displayed. For example, the text may read: "Please select:".
  • menu item 21 can stand for a navigation function.
  • menu item 22 can stand for a biofeedback function and menu item 23 can stand for an organizer.
  • the user positions his hand 7 so in front of the multi-functional glass 3, that when looking at the image, he quasi one of the menu items 21 to 23, which he wants to select, with his hand or z. B. touches his index finger.
  • the control unit 9 can determine which of the menu items 21 to 23 the user "touches.”
  • Figure 5 the superimposition of the displayed image to be performed by the control unit 9 with the recorded hand 7 is shown graphically Representation can be seen that the user has tapped the menu item 22 so that it is selected.
  • FIG. 6 shows schematically a block diagram for explaining the structure and the mode of operation of the display device 1 according to the invention and the device 25 connected to it.
  • Block B essentially describes the structure of the display device 1.
  • Block C shows the image processing for determining the pupil position and block D describes the device 25 connected to the display device 1.
  • the imager 5 under the control of the control unit 9, the imager 5 generates the desired image which is presented to the user by means of the multifunction glass 3.
  • the multifunction glass 3 serves to image the hand 7 onto the pickup sensor 8 (in the schematic illustration according to FIG. 6, the optical image always ends and begins on the multifunction glass 3).
  • step C1 the image of the pupil on the taking sensor 9 is first subjected to preprocessing (step C1) and then the position of the hand 7 or z. B. of the index finger (step C2) determined.
  • step C3 a correlation or superimposition is then carried out with the displayed menu items, so that the selected menu item can be determined. This will be sent to the other device 25, for example Smartphone can be handed over.
  • the steps C1 -C3 are preferably carried out by the control unit 9, which is connected to the device 25 via a device interface D1.
  • the selected menu item is communicated to the device 25 (step D2) which uses this information for the further flow of functionality provided by the device 25, which occurs in step D3 and entails a change of the image to be displayed (for example, submenu items become the selected one Menu item shown).
  • the display device 1 according to the invention thus provides an input interface for a pointer, such. As a hand, a finger, a pen, etc., ready.
  • the display device 1 according to the invention can therefore be designed as information glasses with such an input interface, which is particularly ergonomic.
  • the device 25 may in particular be a smartphone, a navigation device and / or a biocomputer.
  • the display device 1 Since in the display device 1 according to the invention both the forward channel 16 and the return channel 17 can run in the multifunction glass 3, the display device 1 can be made extremely compact.
  • the entire imaging distance from the image generator 5 to the eye pupil is designed such that the image field (image generator 5) is imaged and transformed into the pupil of the eye (pupil plane).
  • the imaging path for the image of the hand on the image sensor 8 is preferably formed so that it is via thennweitig to focus the hand sharp and the background out of focus on the recording sensor 8.
  • the filter 6 Since the filter 6 is arranged on the back 14 of the multi-functional glass 3 so that in the image of the hand, the light passes through the filter, thereby a spectral discrimination of hand 7 and finger and background is possible.
  • the filter 6 need not be arranged on the back 14. It can also be arranged at any other point of the return channel, for example, directly on the recording sensor 8. It is also possible to dispense with the filter 6 and perform the evaluation purely via a pattern recognition.
  • the filter 6 is not necessary if the hand or the finger of the hand is not used as the pointer or pointing element 7, but, for example, a pin which the user holds in his hand.
  • buttons 21 to 23 can also be presented to the user.
  • a virtual keyboard can be displayed so that the user can enter a destination address letters and digits, if the connected device is a navigation device or provides a navigation functionality.
  • a text and number entry can also be used for other purposes.
  • a short message can be entered, which can be sent via a mobile phone.
  • the recording sensor 8 has 20 receiving cells 18 in the described embodiment. However, it can also contain more or fewer cells. For example, it can be designed as a multi-quadrant sensor with 4 ⁇ 4 receiving cells, similar to the computer mouse sensors, or it can be a low-resolution CCD or CMOS sensor.
  • FIG. 7 shows an enlarged illustration of the front side 1 1 in the region of the first Fresnel structure 12.
  • the first Fresnel structure 12 has a plurality of Fresnel segments 104 on the front side 1 1.
  • Each Fresnel segment 104 has an optically effective facet 105, which are mirrored here. In order to achieve the step shape shown in Fig. 7, usually each Fresnel segment 105 still includes an edge 106th
  • the combined optical effect of the facets 105 corresponds to an imaginary optical active surface 108, as shown in FIG. 8, wherein the optical active surface 108 is curved here. It may also, but need not, have no mirror or rotational symmetry.
  • the illustration in FIG. 8 is rotated by 90 ° about the z-axis in relation to the illustration in FIG.
  • the imaginary optical active surface 108 can be implemented as the first Fresnel structure 12 according to FIG. 7 as follows.
  • the active surface 108 is divided in the z direction into sections of equal height Ah. This results in cutting lines 109, which can also be referred to as contour lines and which each delimit a surface portion 1 1 0 of the effective surface 108.
  • the surface sections 110 are all shifted relative to one another in the z-direction so that the lower section line (those with the lower z value) and thus the lower edge of the facet 105 are at the same height (in the z direction). From the respective upper section line of the surface portions 1 10 and thus the upper edge of the facet 105 then the vertical edge 106 is guided to the lower section line of the directly adjacent surface portion 1 10 to the stepped Training the Fresnel structure 12 of FIG. 7 to arrive. In the plan view in FIG. 9 of the first Fresnel structure 12 of FIG. 7, the upper edges can be seen.
  • the surface section 10 shown 1 clearly defined due to the predetermined distance Ah and then z is lowered to the level 0, as shown schematically by the arrow P101. Furthermore, the edge 106 is added on the left side of the surface element 1 10, which extends perpendicular to the height z 0 . At the height z 0 is thus a flat base 1 1 1, on which the first Fresnel structure 12 is formed. However, the base 1 1 1 can also be curved.
  • the area for FaC ette of the facets which may also be referred to as "gefresnelte" free-form surface, is calculated according to the following formula 2 z - modulo (z effective area 'Ah) (2), wherein the active surface 108 for by the subsequent surface formula Wirkf
  • K1 is the conic term in the x direction and K2 is the conic term in the y direction, as indicated below
  • the active surface 108 is divided in the z direction at intervals with the same height Ah.
  • the maximum height of the facets 105 is Ah.
  • the modulo function used is given below a
  • Gaussian bracket denotes the largest integer less than or equal to the m
  • the number in the Gauss bracket is the result of the division a / m without the rest of the division. This results in the following formula for the facet surfaces
  • the corresponding Fresnel structure 12 can be derived, which provides the corresponding optical effect.
  • the Fresnel structure 12 can not achieve the same optical effect that would have an interface formed according to the free-form surface 108, due to the step shape, a comparable optical effect is achieved.
  • the facets 105 have the curvatures predetermined by the free-form surface 108 in the height range Ah.
  • the course can be linearized, as in the sectional view of FIG. 12 is shown schematically.
  • the facets can be provided with a convex curvature (FIG. 13) or a concave curvature (FIG. 14).
  • FIG. 15 An approximation by another curvature course is possible, as indicated for example in FIG. 15.
  • FIG. 16 shows an example in which the optical active surface 108 to be adjusted by means of the Fresnel structure 12 is heavily tilted with respect to the spherically curved front side 1 1. Also in this case, it is no problem to form the effective surface 108 as a Fresnel structure 12 on the front side 1 1, without the macroscopic shape of the front 1 1 must be changed.
  • the height Ah can here as in all other embodiments in the range of 5 - 500 ⁇ , in particular in the range of 0.01 - 0.1 mm and more preferably in the range of 0.05 to 0.3 mm. Furthermore, the height Ah does not have to be constant, but may vary here as well as in all other embodiments. Thus, e.g. Ah increase or decrease with increasing z-value.
  • FIG. 17 shows a sectional view of the Fresnel structure 12 on the curved front side 1 1, in which the facets 105 are each formed linearly.
  • the individual flanks 1 06 are aligned parallel to each other, wherein the original course of the front 1 1 is still shown schematically.
  • the facet function z facet was derived from the basis function z basis Deduced so that the Fresnel structure 12 can be described as follows: This type of calculation of z F is, of course, also possible in all the embodiments already described as well as in all subsequent embodiments.
  • Fig. 18 a modification of the profile of Fig. 17 is shown, which differs essentially in that the flanks 106 are no longer oriented parallel to each other in parallel, but radially to the center of the front side 1, not shown.
  • Fig. 19 is a sectional view of a complete facet 1 05 of the Fresnel structure 12 is shown. As can be seen from the illustration, the facet 1 05 has a mirroring V, so that the desired beam deflection of the light beams of the imager 5 takes place.
  • a modification is shown in which free areas, which is formed due to the inclination of the facet 105 relative to the front side 1 1 of the multi-functional glass 3, filled with material 134 to the front 1 1.
  • the filling is preferably carried out so that a smooth, continuous front 1 1 is formed.
  • material 134 in particular the same material as for the multi-functional glass 3 itself can be used.
  • FIG. 22 shows a sectional view of a further possible embodiment of the Fresnel structure 12.
  • the flanks 106 do not extend perpendicularly (as in the case of most of the previously described embodiments) (ie here in the z-direction), but are also somewhat inclined. This simplifies the fabrication of the Fresnel structure 12. However, it is preferred if the angle of inclination of the flanks 106 is as small as possible, so that they are quasi-perpendicular. All previously described Fresnel structures 12 were coherent Fresnel structures. This is understood here to mean that the individual Fresnel facets 105 are always connected to one another by the flanks 106.
  • the Fresnel facets 105 at a distance from one another and to insert sections 123 between the individual Fresnel facets 105, which sections may, for example, be sections 123 of the front side 11.
  • sections may, for example, be sections 123 of the front side 11.
  • be replaced in these sections.
  • a profile of such a Fresnel structure 12 is schematically indicated in FIG.
  • the second Fresnel structure 13 can be provided in this way, for example, as shown in the enlarged sectional view in FIG. 24.
  • the beam BS coming from the imager 5 can be superimposed with a second beam US to form a common beam GS.
  • the Fresnel facets 105 are tilted relative to the normal of the front side 1 1 such that the part of the first beam BS (also referred to as image beam BS) which is incident on the respective Fresnel facet 105 meets, is deflected to the right as Jardinteilstrahl BS '.
  • the remaining part of the image beam BS, which does not hit the Fresnel facets 105 is reflected and / or transmitted at the front side 1 1 so that it does not become part of the common beam GS.
  • the part of the ambient light beam US which strikes the rear side of the Fresnel facets 105 (from the left in FIG. 24) is shaded by the Fresnel facets 105 so that it does not Becomes part of the common beam GS. Therefore, this part of the ambient light beam US is hatched.
  • the remainder of the ambient light beam US passes as ambient partial beams US 'through the transmissive regions 123 between the Fresnel facets 105.
  • the non-contiguous Fresnel structure 13 according to FIG. 24 thus causes a superposition of the part US 'of the ambient light beam US passing through the transmissive regions 123 with the part BS' of the image beam BS reflected on the Fresnel facets 10 to form a common radiation beam GS.
  • the second Fresnel structure 13 may comprise a plurality of spaced Fresnel sections 140, which are formed according to Figure 24 or in the same manner as the first Fresnel structure 12.
  • the Fresnel sections 140 can be distributed arbitrarily, as shown in the schematic plan view in FIG. 25, for example on the rectangular overlay area 129. In the areas between the multi-functional glass 3 is maintained, so that these areas represent normal light transmission areas.
  • these z. B. can be arranged as follows. There are defined circular area whose diameter can be determined as follows.
  • N is the number of circles in the x-direction and APX is the aperture width in the x-direction.
  • the circles are first arranged equidistantly in a fixed grid with grid spacing APX / N in x and y. Thereafter, the circle center locations are slightly modified by dicing the direction and length of the midpoint shift. The length is chosen here so that no overlap effect between adjacent circles occurs.
  • randf returns a random value between 0 and 1.
  • the round function rounds the argument (APY / APX) to integers.
  • any other type of distribution of the Fresnel sections 140 may be selected, with preference given to a non-regular arrangement.
  • the third Fresnel structure 41 can be formed in the same way as the first or second Fresnel structure 12, 13. Furthermore, the display device according to the invention may have a sensor module 26, which is shown schematically in FIG. Here, the sensor module 26 is arranged in the left eyeglass temple.
  • MEMS micro-electro-mechanical system
  • the sensor module 26 can be used to control the image formation as a function of the position of the hand 7 as well as the head rotation and / or head tilt.
  • an intelligent document navigation can be realized. For example, as schematically shown in Fig. 26, if the document 27 to be displayed is larger than the image field 28 that the user can perceive, the following control can be realized.
  • the Document navigation enabled If the user selects a predetermined input range with the hand 7, which can be detected by the image of the hand 7 on the recording sensor 8, the Document navigation enabled. This means that then by means of performed rotations and inclinations with the head, which are detected by means of the sensor module 26, the image field 28 is moved over the document 27 to be displayed, as indicated by the arrows 29 and 30 in Fig. 26. Thus, for example, turning the head to the right may result in the image field also shifting to the right and presenting the contents of the document to be displayed to the user, as indicated in FIG. 26 by the illustrated letter combinations and the arrows 29 and 30. In the same way, a nodding leads to a shift up or down relative to the document to be displayed, as indicated by the arrows 30.
  • the display device 1 includes a block 31, which is responsible for the tracking of the hand 7 and for the evaluation of the hand position, and outputs a positive signal when the user selects in the predetermined input range.
  • the block 31 represents the return channel 17 of the multifunction glass 3, the recording sensor 8 and the control unit 9, which performs the necessary evaluation and possibly outputs the positive signal.
  • the display device 1 contains the sensor module 26, with which the rotation about the x-axis (angle ⁇ and change of the angle ⁇ and thus ⁇ ) and the rotation about the y-axis (angle ⁇ and change of the angle ⁇ and thus ⁇ ) measured and output.
  • These signals ⁇ and ⁇ are supplied via an OR gate 32 to an AND gate 33, which then (when the pupil tracking 31 detects the predetermined viewing direction and outputs the positive signal) a trigger signal (arrow 34) to a document control unit 35 of the device 25 applies.
  • the document control unit 35 are also supplied by the sensor module 26 nor the rotation angle ⁇ and ⁇ about the x and y axis.
  • the document control unit 35 generates therefrom the necessary displacement of the image section to be displayed in the x and y direction and applies this to a graphical user interface module 36.
  • the module 36 generates the corresponding data and applies it to the control unit 9, which then controls the imager 5, so that the desired (shifted) image section 28 is presented to the user.
  • the selection and thus the consideration of the head movement in the image representation can exist as long as the user selects the input area. Or the user must make a second selection so that the head movements are no longer taken into account. If you want to integrate more functionality in the display device 1 itself, you can change the signal flow so that the document control 35 is included in the information glasses 1, as shown in Figure 28 can be seen. Thus, the number of necessary transmission channels between the display device 1 and device 25 can be reduced.
  • This embodiment is particularly suitable for people with a limited field of view. These persons may then, in the manner described, view documents, pictures or other graphic representations in sections, the persons themselves being able to perform the movement of the section within the displayed image in the manner described by means of hand control and head rotation and head tilt.
  • the second Fresnel structure 13 may be positioned to be out of the normal viewing direction. Then, the user must actively look to the second Fresnel structure 13 in order to use the intelligent document navigation.
  • information glasses can be provided which the user can use in everyday use.
  • the information glasses can be conventional glasses for correction of defective vision, which additionally allows the described virtual information reflection (representation of the image 15 or 28).
  • the second multi-functional glass 4 may be formed in the same or similar manner. It is thus also a three-dimensional representation possible. Further, it is possible to form only one of the two glasses 3, 4 as a multifunctional glass and the other not.
  • FIG. 29 shows a modification of the first multifunction glass 3, which differs from the embodiments described hitherto by the formation of the return channel 17.
  • the return channel 17 has not only a second coupling-in region, but 3 second coupling regions 43, 44, 45 which together with the second coupling-out region 42 each form an imaging optics, these imaging optics having different magnifications and different exit directions of the light rays from the rear side 14 in the direction of Have recording sensor 8 out.
  • the selection of different images is achieved by tilting the sensor about the x-axis.
  • any other kind of selective recording of the light rays of one of the three imaging optics is possible.
  • a translational displacement of the recording sensor 8 in the y-direction is possible in order to achieve the desired magnification in the recording of the hand 7.
  • Fig. 30 is an enlarged detail of a modification of the display device 1 shown in FIG. 1, wherein the same or similar elements are designated by the same reference numerals and reference is made to the description of the above statements.
  • the display device 1 of FIG. 30 comprises two further second Fresnel structures 60, 61, which are arranged laterally offset from the second Fresnel structure 13.
  • the second Fresnel structure 60 is disposed to the right of the second Fresnel structure 13 and the second Fresnel structure 61 is located to the left of the second Fresnel structure 13.
  • the further second Fresnel structures 60, 61 are provided for adaptation to the individual nose-eye distance of the user, depending on the angle of incidence of the light striking the first Fresnel structure 12 from the imager 5, which of the three second Fresnel structures. Structures 13, 60 and 61 causes the light extraction.
  • a suitable rotational position of the imager 5 is selected, so that then for the present nose-eye distance, the optimal lateral position (in the z-direction) of the illustrated virtual image 1 5 is present.
  • the forward channel 16 may also be formed together with the first coupling-in region 12 and the decoupling regions 13, 60 and 61 so that, depending on the Einkoppelortes (eg in the z-direction) within the first coupling region 12 a coupling from one of the decoupling regions 13, 60 and 61 takes place.
  • the imager 5 is provided, for example, so as to be slidable in the z-direction. The same applies, if necessary, for the recording sensor 8.
  • a fixing unit may be provided which fixes the set position (rotational position and / or lateral position) of the imager 5 and possibly of the pick-up sensor 8.
  • the second Fresnel structures 60 and 61 may be formed in the same or similar manner as the second Fresnel structure 13.

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Abstract

Es wird bereitgestellt eine Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung (2), einem an der Haltevorrichtung (2) befestigten Bildgeber (5) zur Erzeugung eines Bildes, einer Steuereinheit (9) zur Steuerung des Bildgebers (5) und einem an der Haltevorrichtung (2) befestigten Multifunktionsglas (3, 4), das einen ersten Einkoppelbereich (12) und einen ersten Auskoppelbereich (13) aufweist, wobei das erzeugte Bild über den ersten Einkoppelbereich (12) in das Multifunktionsglas (3) eingekoppelt, im Multifunktionsglas (3) bis zum ersten Auskoppelbereich (13) geführt und über den ersten Auskoppelbereich (13) so ausgekoppelt wird, daß der Benutzer im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung (2) das ausgekoppelte Bild als virtuelles Bild in einem vor dem Multifunktionsglas (3, 4) liegenden Darstellungsbereich (40) wahrnehmen kann, wobei die Anzeigevorrichtung (1) einen Detektor (8) und das Multifunktionsglas (3) einen Rückkanal (17) aufweist, über den zumindest ein Teil des Darstellungsbereiches (40) im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung (2) auf den Detektor (8) zur Detektion der Position eines Zeigeelementes abgebildet wird, wobei der Detektor (8) mit der Steuereinheit (9) verbunden ist, die in Abhängigkeit der detektierten Zeigeelementposition die Bilderzeugung steuert.

Description

Anzeigevorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 .
Eine solche Anzeigevorrichtung kann beispielsweise dazu genutzt werden, um ein Bild eines mit der Anzeigevorrichtung verbindbaren Gerätes darzustellen. Bei dem Gerät kann es sich zum Beispiel um einen Computer, ein Navigationsgerät, einen Organizer, ein Smartphone, etc. handeln. Die Bedienung ist jedoch nur am Gerät selbst möglich, was umständlich ist.
Ferner kann die Anzeigevorrichtung dazu genutzt werden, einen Ausschnitt aus einem darzustellenden Dokument mittels des Bildgebers als Bild zu erzeugen, das der Benutzer dann wahrnehmen kann. In diesem Fall ist es schwierig, den Ausschnitt in einfacher Art und Weise im Dokument zu bewegen oder zu positionieren.
Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, die Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie eine vereinfachte Eingabemöglichkeit bereitstellt.
Die Aufgabe wird bei einer Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Anzeigevorrichtung einen Detektor und das Multifunktionsglas einen Rückkanal aufweist, über den zumindest ein Teil des Darstellungsbereiches im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung auf den Detektor zur Detektion der Position eines Zeigeelementes abgebildet wird, wobei der Detektor mit der Steuereinheit verbunden, die in Abhängigkeit der detektierten Zeigeelementposition die Bilderzeugung steuert.
Somit kann bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung eine Eingabe über ein Zeigeelement des Benutzers durchgeführt werden, da die Zeigeelementposition detektiert werden kann. Gleichzeitig kann die Anzeigevorrichtung äußerst kompakt ausgebildet werden, da der Rückkanal ebenfalls im Multifunktionsglas ausgebildet ist, so daß der Rückkanal platzsparend vorgesehen werden kann. Die Anzeigevorrichtung kann insbesondere in Art einer Brille ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Haltevorrichtung als Brillengestell ausgestaltet. Insbesondere kann ein herkömmliches Brillenglas als Multifunktionsglas ausgebildet werden. Dazu muß im wesentlichen nur der erste Einkoppelbereich und der erste Auskoppelbereich im Brillenglas ausgebildet werden.
Ferner kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung so ausgebildet sein, daß der Benutzer - im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung - das ausgekoppelte Bild in Überlagerung mit der Umgebung wahrnehmen kann.
Bevorzugt sind der erste Einkoppelbereich und der erste Auskoppelbereich an der - im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung - dem Auge des Benutzers abgewandten Vorderseite des Multifunktionsglases ausgebildet. Insbesondere sind der erste Einkoppelbereich und der erste Auskoppelbereich jeweils als reflektive Bereiche ausgestaltet.
Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung der Rückkanal einen zweiten Einkoppelbereich sowie einen zweiten Auskoppelbereich aufweisen, wobei - im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung - der zweite Auskoppelbereich an der dem Auge des Benutzers abgewandten Vorderseite des Multifunktionsglases und der zweite Einkoppelbereich an der dem Auge des Benutzers zugewandten Rückseite des Multifunktionsglases ausgebildet sind.
Als Zeigeelement kann insbesondere die Hand des Benutzers oder ein Finger der Hand des Benutzers eingesetzt werden. In diesem Fall ist bevorzugt ein Rotfilter oder Infrarot-Filter vor dem Detektor angeordnet. Damit kann eine spektrale Trennung der aufgenommenen Hand bzw. des aufgenommenen Fingers von dem aufgenommenen Bildhintergrund durchgeführt werden.
Bevorzugt ist der Rot- bzw. Infrarot-Filter auf der Rückseite des Multifunktionsglases und/oder im zweiten Auskoppelbereich angeordnet. Es ist auch jede andere Positionierung möglich, sofern sichergestellt ist, daß das Licht zur Abbildung des zumindest einen Teiles des Darstellungsbereiches durch den Filter läuft, bevor es auf den Detektor trifft.
Anstatt des Filters oder zusätzlich zum Filter kann die Steuereinheit eine Mustererkennung oder sonstige Bildauswertung durchführen, um ein vorbestimmtes Zeigeelement zu detektieren. Bei dem vorgeschriebenen Zeigeelement kann es sich beispielsweise um einen Stift, einen Zeigestock oder ein sonstiges Zeigeelement handeln. Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, im ausgekoppelten Bild zumindest einen Eingabebereich darzustellen und die detektierte Zeigeelementposition als Auswahl des Eingabebereiches zu bewerten, wenn der Eingabebereich im virtuellen Bild mit dem Zeigeelement ausgewählt ist. Bei dem Eingabebereich kann es sich um einen Menüpunkt einer Menüstruktur oder auch um einen sonstigen Auswahlbereich oder zu aktivierenden Eingabe- oder Auswahlpunkt handeln. Mit dem erzeugten Bild können beispielsweise mehrere Menüpunkte dargeboten werden, von denen der Benutzer dann mittels dem Zeigeelement den gewünschten Menüpunkt auswählen kann. Die Steuereinheit kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung insbesondere dazu eingerichtet sein, als Reaktion auf die bewertete Auswahl die Bilderzeugung eines geänderten Bildes anzusteuern. Bei dem geänderten Bild kann es sich dann beispielsweise um ein Untermenü zu dem ausgewählten Menüpunkt handeln. Somit wird erfindungsgemäß eine kontaktfreie Eingabeschnittstelle bereitgestellt, bei der man im virtuellen Bild selbst ohne Berühren einer Tastatur, Maus oder sonstiger gegenständlicher Eingabeeinheit Eingaben durchführen kann. Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung als Informationsbrille ausgebildet sein. Ferner kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung ein Sensormodul aufweisen, das bevorzugt an der Haltevorrichtung befestigt ist und mit dem die Drehung der Haltevorrichtung um zumindest eine Achse detektierbar ist, wobei das Sensormodul ein entsprechendes Sensorsignal an die Steuereinheit abgibt und die Steuereinheit das Sensorsignal zur Bilderzeugung nur dann berücksichtigt, wenn gleichzeitig eine vorbestimmte Zeigeelementposition detektiert wird.
Somit kann über die Zeigeelementdetektion die Berücksichtigung der detektierten Drehung um die zumindest eine Achse bei der Bilderzeugung aktiviert und deaktiviert werden. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, um mit dem erzeugten Bild einen Ausschnitt aus einem Dokument darzustellen, wobei die Lage des Ausschnitts im Dokument in Abhängigkeit des Sensorsignals bestimmt ist. Dabei wird das Sensorsignal bevorzugt nur dann berücksichtigt, wenn gleichzeitig eine vorbestimmte Zeigeelementposition detektiert wird. Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung können der erste Einkoppelbereich, der zweite Einkoppelbereich, der erste Auskoppelbereich und/oder der zweite Auskoppelbereich jeweils als Fresnel-Struktur ausgebildet sein. Die jeweilige Fresnel-Strukturen kann eine abbildende Eigenschaft aufweisen. Die abbildende Eigenschaft kann zum Beispiel dazu benutzt werden, eventuell bei der Führung im Multifunktionsglas auftretende Abbildungsfehler zu korrigieren. Die jeweilige Fresnel-Struktur kann insbesondere an der Materialgrenzfläche des Multifunktionsglases ausgebildet sein, wobei die Materialgrenzfläche insbesondere eine gekrümmte Materialgrenzfläche ist. Damit wird eine hohe Designfreiheit für das Multifunktionsglas bereitgestellt, die kaum oder gar nicht durch die notwendige optische Funktion des Einkoppel- oder Auskoppelbereiches beschränkt wird, da die optische Funktion des Einkoppel- bzw. Auskoppelbereich mittels der Fresnel-Struktur verwirklicht wird.
Die jeweilige Fresnel-Struktur kann transmissiv oder reflektiv ausgebildet sein. Wenn sie transmissiv ausgebildet ist, ist sie bevorzugt auf der dem Auge des Benutzers zugewandter Materialgrenzfläche des Multifunktionsglases gebildet, wenn die Haltevorrichtung auf dem Kopf des Benutzers aufgesetzt ist. Wenn die Fresnel-Struktur reflektiv ist, ist sie bevorzugt für den ersten Einkoppelbereich und den ersten und zweiten Auskoppelbereich jeweils an der im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung dem Auge des Benutzers abgewandten Vorderseite des Multifunktionsglases ausgebildet und ist sie bevorzugt für den zweiten Einkoppelbereich an der Rückseite des Multifunktionsglases ausgebildet.
Die jeweilige Fresnel-Struktur kann mehrere Fresnel-Segmente aufweisen, wobei die optisch wirksamen Facetten der Fresnel-Segmente optisch eine gedachte optische Wirkfläche nachahmen. Die optische Wirkfläche ist insbesondere gekrümmt. Ferner kann sie keine Spiegelsymmetrie, keine Rotationssymmetrie und/oder keine Translationssymmetrie aufweisen.
Ferner kann die Fresnel-Struktur eine Strahlengangfaltung bewirken.
Die Führung des Bildes im Multifunktionsglas vom ersten Einkoppelbereich zum ersten Auskoppelbereich bzw. vom zweiten Einkoppelbereich zum zweiten Auskoppelbereich erfolgt jeweils bevorzugt durch innere Totalreflexion an Vorder- und Rückseite des Multifunktionsglases.
Die maximale Höhe jeder Facette ist bei der Fresnel-Struktur bevorzugt gleich groß. Sie liegt beispielsweise im Bereich von 5 bis 500 μιτι, insbesondere im Bereich von 0,01 bis 0,1 mm. Besonders bevorzugt ist ein Bereich von 200 bis 300 μιτι sowie ein Bereich von 0,05 bis 0,3 mm. Die Facettenform kann eine Nährung, insbesondere eine lineare Nährung der Form des entsprechenden Flächenabschnitts der gedachten Wirkfläche sein. Insbesondere können die Facetten im Schnitt konkav, konvex oder linear sein. Die Fresnel-Segmente können direkt benachbart sein, wie dies bei einer„klassischen" Fresnel- Struktur ist. Es ist jedoch möglich, daß die Fresnel-Segmente voneinander beabstandet sind, wobei zwischen ihnen dann bevorzugt der normale Verlauf der Materialgrenzfläche vorliegt.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann der Rückkanal zumindest zwei verschiedene Vergrößerungen für die Abbildung des Teiles des Darstellungsbereichs bereitstellen, wobei mittels dem Detektor selektiv eine der Abbildungen detektierbar ist. Der Detektor kann zur selektiven Detektion um eine Achse kippbar und/oder entlang einer Achse verschiebbar sein. Die selektive Detektion ist in diesem Fall insbesondere deshalb möglich, da die Abbildungen mit den verschiedenen Vergrößerungen entweder lateral versetzt und/oder winkelmäßig versetzt aus dem Multifunktionsglas austreten.
Insbesondere kann der Rückkanal mehrere zweite Einkoppelbereiche aufweisen, die zur unterschiedlichen Vergrößerung bei den Abbildungen beitragen oder die unterschiedlichen Vergrößerungen bewirken.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann das Multifunktionsglas zumindest einen dritten Auskoppelbereich aufweisen, der relativ zum ersten Auskoppelbereich versetzt ist, wobei die Einkoppelrichtung und/oder der Einkoppelort des erzeugten Bildes einstellbar ist und in Abhängigkeit davon das erzeugte Bild vom ersten Auskoppelbereich oder vom dritten Auskoppelbereich als das virtuelle Bild ausgekoppelt wird.
Somit kann erfindungsgemäß nur über eine Einstellung der Einkoppelrichtung und/oder des Einkoppelortes des erzeugten Bildes eine Anpassung an verschiedene Nase-Auge-Abstände durchgeführt werden. Eine Änderung des Multifunktionsglases selbst ist nicht mehr notwendig.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann das erzeugte Bild entweder nur vom ersten Auskoppelbereich oder nur vom dritten Auskoppelbereich ausgekoppelt werden.
Der dritte Auskoppelbereich kann den ersten Auskoppelbereich teilweise überlappen. Es ist jedoch auch möglich, daß der dritte Auskoppelbereich nicht den ersten Auskoppelbereich überlappt. Ferner können mehrere dritte Auskoppelbereiche vorgesehen sein, um eine feinere Anpassung der Anzeigevorrichtung an den vorliegenden Nase-Auge-Abstand durchzuführen.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann der Bildgeber zur Einstellung der Einkoppelrichtung um eine Achse kippbar sein. Ferner kann der Bildgeber zur Einstellung des Einkoppelortes entlang einer Achse verschiebbar sein. Jedoch trifft das eingekoppelte Bild stets auf den ersten Einkoppelbereich, der die gewünschte Einkopplung bzw. Umlenkung durchführt.
Ferner kann die Anzeigevorrichtung eine Fixiereinheit aufweisen, die die eingestellte Verkippung bzw. Drehstellung und/oder die eingestellte Verschiebung und somit die eingestellte Stellung des Bildgebers fixiert. Die Fixiereinheit kann so ausgebildet sein, daß die Fixierung mittels Form-, Reib- und/oder Stoffschluß bewirkt ist. Die Fixiereinheit kann, sofern gewünscht, auch zur Fixierung der Stellung des Detektors dienen, sofern dessen Stellung ebenfalls einstellbar ist und in Anpassung an die gewählte Stellung des Bildgebers entsprechend gewählt ist.
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann ein zweites Multifunktionsglas, das an der Haltevorrichtung befestigt ist, sowie einen zweiten Bildgeber aufweisen. Das zweite Multifunktionsglas ist bevorzugt in gleicher bzw. entsprechender Weise ausgebildet. Insbesondere kann es spiegelsymmetrisch zum ersten Multifunktionsglas ausgebildet sein. Somit können beiden Augen des Benutzers Bilder dargeboten werden. Dies kann beispielsweise zu einer dreidimensionalen Bilddarstellung genutzt sein. Das zweite Multifunktionsglas, kann, muß aber nicht, einen Rückkanal aufweisen. Ferner weist die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung bevorzugt eine Schnittstelle auf, um ein Gerät mit der Anzeigevorrichtung zu verbinden. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Datenschnittstelle. Bei dem Gerät kann es sich beispielsweise um einen Computer, ein Smartphone, ein Navigationsgerät, etc. handeln. In diesem Fall wird eine kombinierte Anzeigevorrichtung bereitgestellt, die die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung sowie das mit ihr verbundene Gerät umfaßt.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht der Anzeigevorrichtung von Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Aufnahmesensor der Anzeigevorrichtung von Fig. 1 ;
Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung des mittels der Anzeigevorrichtung dargestellte
Bildes;
Fig. 5 eine weitere Draufsicht des Aufnahmesensors der Anzeigevorrichtung von Fig. 1 ;
Fig. 6 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise der
Anzeigevorrichtung von Figur 1 ;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Teils der ersten Fresnel-Struktur des
Multifunktionsglases der Anzeigevorrichtung von Fig. 1 ;
Fig. 8 den Verlauf der optischen Wirkfläche, der mit der ersten Fresnel-Struktur gemäß
Fig. 7 nachgebildet ist;
Fig. 9 eine Draufsicht der ersten Fresnel-Struktur gemäß Fig. 7;
Fig. 10 einen xz-Schnitt der Wirkfläche 108;
Fig. 1 1 eine vergrößerte Darstellung des Details CC von Fig. 10;
Fig. 12-15 verschiedene Profilformen der Fresnel-Struktur 12 der erfindungsgemäßen
Anzeigevorrichtung ;
Fig. 16 eine Darstellung einer optischen Wirkfläche, die auf einer gekrümmten
Grundfläche optisch gleichwirkend als Fresnel-Struktur umgesetzt wird;
Fig. 17-18 Schnittansichten der ersten Fresnel-Struktur an der gekrümmten Vorderseite des
Multifunktionsglases;
Fig. 19 eine Schnittansicht einer kompletten Facette 105 der Fresnel-Struktur 12 des
Multifunktionsglases 3 von Fig. 1 ;
Fig. 20 eine Abwandlung der Facette 105 von Fig. 19;
Fig. 21 eine weitere Abwandlung der Facette 105 von Fig. 19;
Fig. 22 eine Schnittansicht einer weiteren Ausbildung der ersten Fresnel-Struktur;
Fig. 23 eine Schnittansicht der Ausbildung der Fresnel-Struktur als nicht zusammenhängende Fresnel-Struktur;
Fig. 24 eine Schnittansicht der zweiten Fresnel-Struktur 13;
Fig. 25 eine schematische Draufsicht auf die zweite Fresnel-Struktur 13;
Fig. 26 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Dokumentennavigation mit der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
Fig. 27 einen Signalfluß für die Dokumentennavigation;
Fig. 28 einen weiteren Signalflußplan für die Dokumentennavigation;
Fig. 29 eine schematische Darstellung eines Multifunktionsglases gemäß einer weiteren
Ausführungsform, und Fig. 30 eine vergrößerte Detailansicht einer Abwandlung der Anzeigevorrichtung von Fig. 1 .
Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare Haltevorrichtung 2, die z. B. in Art einer herkömmlichen Brille ausgebildet sein kann, sowie ein erstes und zweites Multifunktionsglas 3, 4, die an der Haltevorrichtung 2 befestigt sind. Die äußere Form der Multifunktionsgläser 3, 4 kann die üblicher Brillengläser entsprechen. Wie am besten aus der vergrößerten Detailansicht in Figur 2 ersichtlich ist, umfaßt die Anzeigevorrichtung 1 ferner einen Bildgeber 5, einen Aufnahmesensor 8, der zum Beispiel als CCD- oder CMOS-Sensor ausgebildet sein kann, sowie eine Steuereinheit 9. Die Elemente 5, 8 und 9 sind in Figur 1 lediglich schematisch als Block mit dem Bezugszeichen 1 0 eingezeichnet. Wie wiederum aus Figur 2 ersichtlich ist, weist das Multifunktionsglas 3 auf seiner Vorderseite 1 1 eine erste Fresnel-Struktur 12 sowie seitlich davon beabstandet eine zweite Fresnel-Struktur 13 auf. Die beiden Fresnel-Strukturen 12 und 13 dienen zum Ein- und Auskoppeln des vom Bildgeber 5 kommenden Lichtes. Der Bildgeber 5 wird im Betrieb der Anzeigevorrichtung 1 von der Steuereinheit 9 angesteuert, um ein gewünschtes Bild zu erzeugen. Das Licht vom Bildgeber 5 tritt über die Rückseite 14 des Multifunktionsglases 3 in dieses ein und wird mittels der ersten Fresnel-Struktur 12 so umgelenkt, daß es im Multifunktionsglas 3 aufgrund von innerer Totalreflexion an Vorder- und Rückseite 1 1 , 14 bis zur zweiten Fresnel-Struktur 13 läuft. Die zweite Fresnel-Struktur 13 lenkt das Licht in Richtung des Auges A des Benutzers, so daß dieser das durch den Bildgeber 5 erzeugte Bild in einem vor dem Multifunktionsglas 3 liegenden Darstellungsbereich 40 als virtuelles Bild 15, wie schematisch in Figur 2 gezeigt ist, wahrnehmen kann.
Somit wird das Multifunktionsglas 3 als Vorwärtskanal 16 für die Darstellung eines virtuellen Bildes für den Benutzer genutzt, wobei die erste Fresnel-Struktur 12 als erster Einkoppelbereich bezeichnet werden kann, da sie das Licht des Bildgebers 5 so umlenkt, daß es im Multifunktionsglas 3 mittels innerer Totalreflexion an Vorder- und Rückseite 1 1 , 14 bis zur zweiten Fresnel-Struktur 13 geführt wird. Die zweite Fresnel-Struktur 13 kann als erster Auskoppelbereich bezeichnet werden, da sie das Licht so umlenkt, daß es auf das Auge A des Benutzers trifft.
Ferner weist das Multifunktionsglas 3 einen Rückkanal 1 7 auf. Der Rückkanal 17 umfaßt eine dritte Fresnel-Struktur 41 , die an der Rückseite 14 des Multifunktionsglases 3 ausgebildet ist, und eine vierte Fresnel-Struktur 42, die an der Vorderseite 1 1 des Multifunktionsglases 3 ausgebildet ist. Der Rückkanal 17 dient dazu, zumindest einen Teil des Darstellungsbereichs 40 auf den Aufnahmesensor 8 abzubilden. Dazu wird aus dem Darstellungsbereich 40 kommendes Licht, das über die Vorderseite 1 1 in das Multifunktionsglas 3 eintritt und auf die dritte Fresnel- Struktur 41 trifft, so umgelenkt, daß es mittels interner Totalreflexion an Vorder- und Rückseite 1 1 , 14 bis zur vierten Fresnel-Struktur 42 geführt wird, an der eine Umlenkung in Richtung zum Aufnahmesensor 8 stattfindet, so daß das Licht durch die Rückseite 14 des Multifunktionsglases 3 austritt und auf den Aufnahmesensor 8 trifft. Im Austrittsbereich auf der Rückseite 14 ist eine Filterschicht 6 angeordnet, die hier als Rotfilter oder Infrarot-Filter ausgebildet ist. Durch die Abbildung zumindest eines Teils des Darstellungsbereichs 40 kann auch eine in dem Darstellungsbereich 40 positionierte Hand 7 des Benutzers aufgenommen werden, wobei der Filter dazu dient, die aufgenommene Hand 7 von dem aufgenommenen Bildhintergrund spektral zu trennen. Wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird, kann die Hand als Zeigeelement für eine von der Anzeigevorrichtung bereitgestellten Eingabeschnittstelle genutzt werden.
Aufgrund der beschriebenen Funktionsweise der dritten und vierten Fresnel-Strukturen 41 , 42 kann die dritte Fresnel-Struktur 41 als zweiter Einkoppelbereich und die vierte Fresnel-Struktur 42 als zweiter Auskoppelbereich bezeichnet werden.
Der Aufnahmesensor 8 kann, wie in der schematischen Draufsicht in Figur 3 gezeigt ist, beispielsweise in Zeilenrichtung vier Aufnahmezellen 18 und in Spaltenrichtung fünf Aufnahmezellen 18 aufweisen, um die Position der schematisch eingezeichneten Hand 7 zu detektieren.
Da sowohl der Aufnahmesensor 8 als auch der Bildgeber 5 mit der Steuereinheit 9 verbunden sind, kann die detektierte Handposition dazu genutzt werden, daß die Bilderzeugung mittels des Bildgebers 5 in Abhängigkeit der detektierten Positionen der Hand 7 gesteuert wird.
Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden, daß ein Benutzers nur mittels seiner Hand einen von mehreren Menüpunkten auswählt. So kann das mittels des Bildgebers 5 dargestellte Bild 15 mehrere Menüpunkte 21 , 22, 23 enthalten, wie schematisch in Figur 4 gezeigt ist. Im Bereich 24 kann zum Beispiel ein Hinweistext dargestellt werden. Der Hinweistext kann dann zum Beispiel lauten:„Bitte wählen Sie:".
Wie Fig. 4 ferner zu entnehmen ist, wird dem Benutzer das dargestellte Bild 15 in Überlagerung mit der Umgebung U dargeboten. Bei den einzelnen im Bild 15 dargestellten Menüpunkten kann es sich um verschiedene Funktionen handeln, die die Anzeigevorrichtung 1 und/oder ein mit ihr verbundenes Gerät 25, das in Figur 1 schematisch dargestellt ist, bereitstellt. So kann der Menüpunkt 21 für eine Navigationsfunktion stehen. Den Menüpunkt 22 kann für eine Biofeedback-Funktion stehen und der Menüpunkt 23 kann für einen Organizer stehen.
Der Benutzer positioniert seine Hand 7 so vor dem Multifunktionsglas 3, daß er bei Betrachtung des Bildes quasi den einen der Menüpunkte 21 bis 23, den er auswählen möchte, mit seiner Hand oder z. B. seinem Zeigefinger berührt. Aufgrund der Abbildung der Hand auf den Aufnahmesensor 8 kann die Steuereinheit 9 ermitteln, welchen der Menüpunkt 21 bis 23 der Benutzer„berührt". In Figur 5 ist die von der Steuereinheit 9 durchzuführende Überlagerung des dargestellten Bildes mit der aufgenommenen Hand 7 grafisch dargestellt. Dieser Darstellung kann entnommen werden, daß der Benutzer den Menüpunkt 22 angetippt hat, so daß dieser ausgewählt wird.
In Figur 6 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 sowie des mit ihr verbundenen Gerätes 25 schematisch dargestellt ist. Block B beschreibt dabei im wesentlichen den Aufbau der Anzeigevorrichtung 1 . Block C zeigt die Bildverarbeitung zur Ermittlung der Pupillenposition und Block D beschreibt das Gerät 25, das mit der Anzeigevorrichtung 1 verbunden ist.
Bei der Darstellung in Figur 6 wird ein Informationsfluß zwischen den einzelnen Elementen und Blöcken durch gestrichelte Pfeile und tatsächlich Verbindungen (wie z. B. Schnittstellen) durch Pfeile mit durchgehender Linie dargestellt.
Wie der Darstellung in Fig. 6 entnommen werden kann, erzeugt der Bildgeber 5 unter Steuerung der Steuereinheit 9 das gewünschte Bild, das mittels dem Multifunktionsglas 3 dem Benutzer dargeboten wird. Andererseits dient das Multifunktionsglas 3 dazu, die Hand 7 auf den Aufnahmesensor 8 abzubilden (bei der schematischen Darstellung gemäß Fig. 6 endet und beginnt die optische Abbildung stets am Multifunktionsglas 3).
Wie im Block C dargestellt ist, wird das Bild der Pupille auf dem Aufnahmesensor 9 zunächst einer Vorverarbeitung (Schritt C1 ) unterzogen und danach die Position der Hand 7 oder z. B. des Zeigefingers (Schritt C2) ermittelt. Im Schritt C3 wird dann eine Korrelation oder Überlagerung mit dem dargestellten Menüpunkten durchgeführt, so daß der ausgewählte Menüpunkt ermittelt werden kann. Dies wird an das weitere Gerät 25, das zum Beispiel ein Smartphone sein kann, übergeben. Die Schritte C1 -C3 werden bevorzugt von der Steuereinheit 9 durchgeführt, die über eine Geräteschnittstelle D1 mit dem Gerät 25 verbunden ist.
Der ausgewählte Menüpunkt wird dem Gerät 25 mitgeteilt (Schritt D2), das diese Information für den weiteren Ablauf der durch das Gerät 25 bereitgestellten Funktionalität verwendet, was im Schritt D3 erfolgt und eine Änderung des darzustellenden Bildes nach sich zieht (beispielsweise werden Untermenüpunkte zu dem ausgewählten Menüpunkt dargestellt).
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 stellt somit ein Eingabe-Interface für einen Zeiger, wie z. B. eine Hand, ein Finger, ein Stift, etc., bereit. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 kann daher als Informationsbrille mit einem solchen Eingabe-Interface, das besonders ergonomisch ist, ausgebildet werden.
Aufgrund des bereitgestellten Eingabe-Interfaces kann eine Menüauswahl im virtuellen Bild mittels der Hand 7 erfolgen. Damit kann z. B. die derzeit notwendige Bedienung direkt am Gerät 25 wegfallen. Bei dem Gerät 25 kann es sich insbesondere um ein Smartphone, um ein Navigationsgerät und/oder einen Biocomputer handeln.
Da bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 sowohl der Vorwärtskanal 16 als auch der Rückkanal 17 im Multifunktionsglas 3 verlaufen kann, kann die Anzeigevorrichtung 1 äußerst kompakt ausgebildet werden. Die gesamte Abbildungsstrecke vom Bildgeber 5 zur Augenpupille ist dabei so ausgebildet, daß das Bildfeld (Bildgeber 5) in die Augenpupille (Pupillenebene) abgebildet und transformiert wird. Die Abbildungsstrecke für die Abbildung der Hand auf den Bildsensor 8 ist bevorzugt so ausgebildet, daß sie kurzbrennweitig ist, um die Hand scharf und den Hintergrund unscharf auf den Aufnahmesensor 8 abzubilden.
Da der Filter 6 auf der Rückseite 14 des Multifunktionsglases 3 so angeordnet ist, daß bei der Abbildung der Hand das Licht durch den Filter läuft, ist dadurch eine spektrale Unterscheidung von Hand 7 bzw. Finger und Hintergrund möglich. Natürlich muß der Filter 6 nicht auf der Rückseite 14 angeordnet sein. Er kann auch an jeder anderen Stelle des Rückkanals angeordnet sein, beispielsweise direkt auf dem Aufnahmesensor 8. Ferner ist es möglich, auf den Filter 6 zu verzichten und die Auswertung rein über eine Mustererkennung durchzuführen. Insbesondere ist der Filter 6 nicht notwendig, wenn als Zeiger bzw. Zeigeelement 7 nicht die Hand oder der Finger der Hand eingesetzt wird, sondern beispielsweise ein Stift, den der Benutzer in seiner Hand hält.
Neben den beschriebenen Menüpunkten 21 bis 23 können dem Benutzer auch andere auswählbare Eingabebereiche dargeboten werden. So kann z. B. eine virtuelle Tastatur dargestellt werden, so daß der Benutzer buchstaben- und ziffernweise eine Zieladresse eingeben kann, falls das angeschlossene Gerät ein Navigationsgerät ist oder eine Navigationsfunktionalität bereitstellt. Natürlich kann eine Text- und Zifferneingabe auch für sonstige Zwecke genutzt werden. So kann beispielsweise eine Kurznachricht eingegeben werden, die über ein Mobiltelefon versendet werden kann.
Der Aufnahmesensor 8 weist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel 20 Aufnahmezellen 18 auf. Er kann jedoch auch mehr oder weniger Aufnahmezellen enthalten. So kann er beispielsweise als Mehrquadrantensensor mit 4 x 4 Aufnahmezellen ähnlich zu den Computermaussensoren ausgebildet sein oder ein niedrigauflösender CCD- oder CMOS- Sensor sein.
Nachfolgend wird ein Beispiel der Ausbildung der ersten Fresnel-Struktur 12 beschrieben. Die vierte Fresnel-Struktur 42 kann in gleicher Weise ausgebildet werden, wobei aber nachfolgend nur auf die erste Fresnel-Struktur Bezug genommen wird. In Figur 7 ist eine vergrößerte Darstellung der Vorderseite 1 1 im Bereich der ersten Fresnel-Struktur 12 gezeigt. Die erste Fresnel-Struktur 12 weist auf der Vorderseite 1 1 mehrere Fresnel-Segmente 104 auf.
Jedes Fresnel-Segment 104 weist eine optisch wirksame Facette 105 auf, die hier verspiegelt sind. Um die in Fig. 7 gezeigte Stufenform zu erzielen, umfaßt in der Regel jedes Fresnel- Segment 105 noch eine Flanke 106.
Die gemeinsame optische Wirkung der Facetten 105 entspricht einer gedachten optischen Wirkfläche 108, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, wobei die optische Wirkfläche 108 hier gekrümmt ist. Sie kann ferner, muß aber nicht, keine Spiegel- oder Rotationssymmetrie aufweisen. Wie aus dem Vergleich der Figuren 7 und 8 leicht ersichtlich ist, ist die Darstellung in Fig. 8 um 90° um die z-Achse gegenüber der Darstellung in Fig. 7 gedreht. Die gedachte optische Wirkfläche 108 kann wie folgt als erste Fresnel-Struktur 12 gemäß Fig. 7 umgesetzt werden. Die Wirkfläche 108 wird in z-Richtung in Abschnitte gleicher Höhe Ah geteilt. Dadurch ergeben sich Schnittlinien 109, die auch als Höhenlinien bezeichnet werden können und die jeweils einen Flächenabschnitt 1 1 0 der Wirkfläche 108 begrenzen. Die Flächenabschnitte 1 10 werden in z-Richtung alle so zueinander verschoben, daß jeweils die untere Schnittlinie (die mit dem geringeren z-Wert) und somit der untere Rand der Facette 105 auf gleicher Höhe (in z- Richtung) liegen. Von der jeweiligen oberen Schnittlinie der Flächenabschnitte 1 10 und somit dem oberen Rand der Facette 105 wird dann die senkrechte Flanke 106 bis zur unteren Schnittlinie des direkt benachbarten Flächenabschnittes 1 10 geführt, um zu der gestuften Ausbildung der Fresnel-Struktur 12 gemäß Fig. 7 zu gelangen. In der Draufsicht in Fig. 9 der ersten Fresnel-Struktur 12 von Fig. 7 sind die oberen Ränder zu sehen.
Die durchzuführenden Schritte, um von der gedachten optischen Wirkfläche 108, die gekrümmt ist und beispielsweise keine Spiegel- oder Rotationssymmetrie aufweist, zu der gewünschten ersten Fresnel-Struktur 12 zu gelangen, werden nachfolgend in Verbindung mit Fig. 1 0 im Detail erläutert, in der ein xz-Schnitt der Wirkfläche 108 gezeigt ist, die verschieden ist zur Wirkfläche 108 von Fig. 8, aber gekrümmt ist und keine Spiegel- oder Rotationssymmetrie aufweist. Die Aufteilung in Flächenabschnitte 1 10 (in der Schnittdarstellung von Fig. 10 sind diese Flächenabschnitte natürlich Linienabschnitte) gleicher Höhe ist durch die gestrichelten Schnittlinien in Fig. 10 dargestellt.
In der vergrößerten Darstellung des Details CC in Fig. 1 1 ist ersichtlich, daß der gezeigte Flächenabschnitt 1 10 aufgrund des vorgegebenen Abstandes Ah eindeutig definiert und dann auf die Höhe z0 abgesenkt wird, wie durch den Pfeil P101 schematisch dargestellt ist. Ferner wird noch auf der linken Seite des Flächenelementes 1 10 die Flanke 106 hinzugefügt, die sich senkrecht zur Höhe z0 erstreckt. Auf der Höhe z0 liegt somit eine ebene Grundfläche 1 1 1 , auf der die erste Fresnel-Struktur 12 ausgebildet ist. Die Grundfläche 1 1 1 kann jedoch auch gekrümmt sein.
Für die erste Fresnel-Struktur 12 läßt sich somit die nachfolgende Formel 1 aufstellen, wobei zF die Fresnel-Struktur 12, zGrUndfiäche die Flächenform der Grundfläche 1 1 1 (hier eine Ebene), auf der die Fresnel-Struktur 12 aufgebracht ist, und zFaCette die Fresnel-Facetten 105 relativ zur Grundfläche beschreibt:
F ^Grundfläche ^Facette (1 )
Die Fläche zFaCette der Facetten, die auch als "gefresnelte" Freiformfläche bezeichnet werden kann, berechnet sich nach der folgenden Formel 2 z - modulo(z Wirkfläche ' Ah ) (2), wobei die Wirkfläche 108 durch die nachfolgende Flächenformel zWirkf|äChe beschrieben ist
Zwecke <X y) = Kl + K2 + bwx + Ky + xy + Kx2y + K^ 2 + Σ V y (3),
;=2 bei der K1 den konischen Term in x-Richtung und K2 den konischen Term in y-Richtung, wie nachfolgend angegeben ist, bezeichnen
C x2
Kl =
l + Jl - (l + k )c2x2
Figure imgf000016_0001
Durch die Anwendung der Modulo-Funktion auf die Wirkfläche 108 wird die Wirkfläche 108 in z- Richtung in Abständen mit gleicher Höhe Ah geteilt. Somit ist die maximale Höhe der Facetten 105 jeweils Ah. Die verwendete Modulo-Funktion ist nachfolgend angegeben a
modulo(a, m)— a ■ m (6),
m a
wobei die Gaußklammer die größte ganze Zahl bezeichnet, die kleiner oder gleich der m
Zahl in der Gaußklammer ist, also das Ergebnis der Division a/m ohne den Rest der Division. Damit ergibt sich für die Facettenflächen die nachfolgende Formel
- modulo(z Wirkfläche , Ä) = Z Wirkfläche Ah (7).
Ah
Gemäß dem oben beschriebenen Vorgehen kann basierend auf einer gewünschten optischen Wirkfläche 108, die entsprechende Fresnel-Struktur 12 abgeleitet werden, die die entsprechende optische Wirkung bereitstellt. Aufgrund der Stufenform kann zwar mit der Fresnel-Struktur 12 nicht dieselbe optische Wirkung erreicht werden, die eine Grenzfläche hätte, die gemäß der Freiformfläche 108 ausgebildet ist, jedoch wird eine vergleichbare optische Wirkung erreicht.
Wie der Darstellung in Figuren 10 und 1 1 zu entnehmen ist, weisen die Facetten 105 die durch die Freiformfläche 108 im Höhenbereich Ah vorgegebenen Krümmungen auf. Um die Herstellung der Fresnel-Struktur 12 zu vereinfachen, ist es möglich, den Verlauf der einzelnen Facetten 105 an die entsprechende Flächenform der Freiformflächen anzunähern. Im einfachsten Falle kann der Verlauf linearisiert werden, wie in der Schnittansicht von Fig. 12 schematisch dargestellt ist. Es ist jedoch auch möglich, die Facetten mit einer konvexen Krümmung (Fig. 13) oder einer konkaven Krümmung (Fig. 14) zu versehen. Auch eine Näherung durch einen anderen Krümmungsverlauf ist möglich, wie dies beispielsweise in Fig. 15 angedeutet ist.
In Fig. 16 ist ein Beispiel gezeigt, bei der die mittels der Fresnel-Struktur 12 nachzustellende optische Wirkfläche 108 gegenüber der sphärisch gekrümmten Vorderseite 1 1 stark gekippt ist. Auch in diesem Fall ist es keine Problem, die Wirkfläche 108 als Fresnel-Struktur 12 auf der Vorderseite 1 1 auszubilden, ohne daß die makroskopische Form der Vorderseite 1 1 verändert werden muß. Die Höhe Ah kann hier wie auch bei allen anderen Ausführungsformen im Bereich von 5 - 500 μιτι, insbesondere im Bereich von 0,01 - 0,1 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 0,3 mm liegen. Ferner muß die Höhe Ah nicht konstant sein, sondern kann hier wie auch bei allen anderen Ausführungsformen variieren. So kann z.B. Ah mit zunehmendem z-Wert selbst zu- oder abnehmen.
In Fig. 17 ist eine Schnittansicht der Fresnel-Struktur 12 an der gekrümmten Vorderseite 1 1 gezeigt, bei der die Facetten 105 jeweils linear ausgebildet sind. Die einzelnen Flanken 1 06 sind zueinander parallel ausgerichtet, wobei der ursprüngliche Verlauf der Vorderseite 1 1 noch schematisch eingezeichnet ist. Bei dieser Ausführungsform wurde in Abwandlung von Formel 1 die Facettenfunktion zFacette von der Grundflächenfunktion zGrundf|äChe abgezogen, so daß die Fresnel-Struktur 12 wie folgt beschreibbar ist:
Figure imgf000017_0001
Diese Art der Berechnung von zF ist natürlich auch bei allen bereits beschriebenen Ausführungsformen sowie bei allen noch nachfolgenden Ausführungsformen möglich.
In Fig. 18 ist eine Abwandlung des Profils von Fig. 17 gezeigt, das sich im wesentlichen darin unterscheidet, daß die Flanken 106 im Schnitt nicht mehr zueinander parallel orientiert sind, sondern radial zum nicht gezeigten Mittelpunkt der Vorderseite 1 1 .
In Fig. 19 ist eine Schnittansicht einer kompletten Facette 1 05 der Fresnel-Struktur 12 gezeigt. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, weist die Facette 1 05 eine Verspiegelung V auf, damit die gewünschte Strahlenumlenkung der Lichtstrahlen des Bildgebers 5 stattfindet.
In Fig. 20 ist eine Abwandlung gezeigt, bei der freie Bereiche, der aufgrund der Neigung der Facette 105 relativ zur Vorderseite 1 1 des Multifunktionsglases 3 gebildet ist, mit Material 134 bis zur Vorderseite 1 1 aufgefüllt ist. Die Auffüllung ist bevorzugt so durchgeführt, daß eine glatte, durchgehende Vorderseite 1 1 gebildet ist. Als Material 134 kann insbesondere das gleiche Material wie für das Multifunktionsglas 3 selbst verwendet werden.
Es ist jedoch auch möglich, die Fresnel-Struktur 12 so auszulegen, daß die Umlenkung der Lichtstrahlen des Bildgebers 5 durch innere Totalreflexion erfolgt, so daß eine Verspiegelung nicht mehr notwendig ist, wie in Fig. 21 angedeutet ist.
In Fig. 22 ist eine Schnittansicht einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Fresnel-Struktur 12 gezeigt. Bei dieser Fresnel-Struktur 12 erstrecken sich die Flanken 106 nicht wie bei den meisten bisher beschriebenen Ausführungsformen senkrecht (also hier in z-Richtung), sondern sind ebenfalls etwas geneigt. Dies vereinfacht die Fertigung der Fresnel-Struktur 12. Jedoch ist es bevorzugt, wenn der Neigungswinkel der Flanken 106 möglichst klein ist, so daß sie quasi senkrecht verlaufen. Alle bisher beschriebenen Fresnel-Strukturen 12 waren zusammenhängende Fresnel- Strukturen. Darunter wird hier verstanden, daß die einzelnen Fresnel-Facetten 105 stets durch die Flanken 106 miteinander verbunden sind. Es ist jedoch auch möglich, die Fresnel-Facetten 105 voneinander beabstandet vorzusehen und zwischen den einzelnen Fresnel-Facetten 105 Abschnitte 123 einzufügen, die beispielsweise Abschnitte 123 der Vorderseite 1 1 sein können. Dies kann einfach dadurch realisiert werden, daß von der ermittelten Fresnel-Fläche zF Bereiche bzw. Abschnitte durch den Verlauf der Grundfläche zGrundf|äche in diesen Abschnitten ersetzt werden. Ein Profil einer solchen Fresnel-Struktur 12 ist in Fig. 23 schematisch angedeutet. Wenn man die Fresnel-Facetten 105 verspiegelt, kann auf diese Art beispielsweise die zweite Fresnel-Struktur 13 bereitgestellt werden, wie in der vergrößerten Schnittansicht in Fig. 24 dargestellt ist. Mit der zweiten Fresnel-Struktur 13 kann das vom Bildgeber 5 kommende Strahlenbündel BS mit einem zweiten Strahlenbündel US zu einem gemeinsamen Strahlenbündel GS überlagert werden. Wie der Darstellung in Fig. 24 entnommen werden kann, sind die Fresnel-Facetten 105 gegenüber der Normalen der Vorderseite 1 1 so gekippt, daß der Teil des ersten Strahlenbündels BS (auch als Bildstrahlenbündel BS bezeichnet), der auf die jeweilige Fresnel-Facette 105 trifft, nach rechts als Bildteilstrahl BS' umgelenkt wird. Der restliche Teil des Bildstrahlenbündels BS, der nicht auf die Fresnel-Facetten 105 trifft, wird an der Vorderseite 1 1 so reflektiert und/oder transmittiert, daß er nicht Teil des gemeinsamen Strahlenbündels GS wird.
Der Teil des Umgebungsstrahlenbündels US, der (in Fig. 24 von links) auf die Rückseite der Fresnel-Facetten 105 trifft, wird von den Fresnel-Facetten 105 so abgeschattet, daß er nicht Teil des gemeinsamen Strahlenbündels GS wird. Daher ist dieser Teil des Umgebungsstrahlenbündels US schraffiert eingezeichnet. Der restliche Teil des Umgebungsstrahlenbündels US tritt als Umgebungsteilstrahlen US' durch die transmissiven Bereiche 123 zwischen den Fresnel-Facetten 105 hindurch.
Die nicht zusammenhängende Fresnel-Struktur 13 gemäß Fig. 24 bewirkt somit eine Überlagerung des durch die transmissiven Bereiche 123 hindurchtretenden Teils US' des Umgebungsstrahlenbündels US mit dem an den Fresnel-Facetten 1 05 reflektierten Teil BS' des Bildstrahlenbündels BS zu einem gemeinsamen Strahlenbündel GS.
Bevorzugt kann die zweite Fresnel-Struktur 13 mehrere voneinander beabstandete Fresnel- Abschnitte 140 aufweisen, die gemäß Figur 24 oder auch in gleicher Weise wie die erste Fresnel-Struktur 12 ausgebildet sind. Die Fresnel-Abschnitte 140 können, wie in der schematischen Draufsicht in Fig. 25 auf den beispielsweise rechteckigen Überlagerungsbereich 129 gezeigt ist, beliebig verteilt sein. In den Bereichen dazwischen bleibt das Multifunktionsglas 3 erhalten, so daß diese Bereiche normale Lichtdurchtrittsbereiche darstellen.
Um eine regelmäßige Anordnung bzw. Struktur der Fresnel-Abschnitte 140 zu verhindern, können diese z. B. wie folgt angeordnet werden. Es werden kreisförmige Bereich festgelegt, deren Durchmesser wie folgt bestimmt werden kann
Figure imgf000019_0001
Wobei T die geforderte Transmission für das Umgebungslicht in Prozent, N die Anzahl der Kreise in x-Richtung und APX die Aperturbreite in x-Richtung ist. Die Kreise werden zunächst in einem festen Raster mit Rasterabstand APX/N in x und y äquidistant angeordnet. Danach werden die Kreismittelpunktslagen leicht modifiziert, indem die Richtung und Länge der Mittelpunktverschiebung ausgewürfelt werden. Die Länge wird hier so gewählt, daß kein Überlappungseffekt zwischen benachbarten Kreisen auftritt.
Als Statistikfunktionen für Länge und Winkel können folgende Formeln angewendet werden. Statistische Verschiebungslänge: r = (APX I N I2 - D I 2) - randf Statistische Verschiebungsrichtung : w = 360 - randf
Wobei randf einen Zufallswert zwischen 0 und 1 liefert. Die modifizierte Position der Kreise 140 ergibt sich dann gemäß den nachfolgenden Formeln: x = ( i/ N ) - APX + r - cos( w )
y = ( j/ N ) APX + r - sin( w )
M = wund (APY I APX )
Wobei die Funktion round das Argument (APY/APX) auf ganze Zahlen rundet.
Natürlich kann auch jede andere Art der Verteilung der Fresnel-Abschnitte 140 gewählt werden, wobei bevorzugt eine nicht regelmäßige Anordnung gewählt wird.
Die dritte Fresnel-Struktur 41 kann in gleicher Weise wie die erste oder zweite Fresnel-Struktur 12, 13 ausgebildet werden. Ferner kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung ein Sensormodul 26 aufweisen, das schematisch in Figur 1 dargestellt ist. Hier ist das Sensormodul 26 im linken Brillenbügel angeordnet.
Das Sensormodul 26 ist so ausgebildet, daß es eine Kopfdrehung (Drehung um die x-Achse) und eine Kopfneigung (Drehung um die y-Achse) detektiert und entsprechende Detektionssignale an die Steuereinheit 9 abgibt. Zur Detektion dieser Bewegungen können sogenannte MEMS-Sensoren (MEMS= Micro-Electro-Mechanical-System) und insbesondere Neigungs- und Beschleunigungssensoren eingesetzt werden. Das Sensormodul 26 kann genutzt werden, um die Bilderzeugung in Abhängigkeit von der Position der Hand 7 sowie der Kopfdrehung und/oder Kopfneigung zu steuern. Damit kann zum Beispiel eine intelligente Dokumentennavigation verwirklicht werden. Wenn zum Beispiel, wie in Fig. 26 schematisch dargestellt ist, das darzustellende Dokument 27 größer ist als das Bildfeld 28, das der Benutzer wahrnehmen kann, kann folgende Steuerung realisiert werden.
Wenn der Benutzer einen vorbestimmten Eingabebereich mit der Hand 7 auswählt, was durch die Abbildung der Hand 7 auf den Aufnahmesensor 8 detektiert werden kann, wird die Dokumentennavigation aktiviert. Das bedeutet, daß dann mittels durchgeführter Drehungen und Neigungen mit dem Kopf, die mittels dem Sensormodul 26 detektiert werden, das Bildfeld 28 über das darzustellende Dokument 27 verschoben wird, wie durch die Pfeile 29 und 30 in Fig. 26 angedeutet ist. So kann zum Beispiel ein Kopfdrehen nach rechts dazu führen, daß sich auch das Bildfeld nach rechts verschiebt und den dort vorhandenen Inhalt des darzustellenden Dokumentes dem Benutzer vergrößert darbietet, wie in Figur 26 durch die dargestellten Buchstabenkombinationen und die Pfeile 29 und 30 angedeutet ist. In gleicher Weise führt ein Kopfnicken zu einem Verschieben nach oben oder unten relativ zum darzustellenden Dokument, wie durch die Pfeile 30 angedeutet ist.
Ein Signalflußplan dieser Ausführungsform ist in Figur 27 dargestellt. So enthält die Anzeigevorrichtung 1 einen Block 31 , der für das Tracking der Hand 7 bzw. für die Auswertung der Handposition zuständig ist, und ein positives Signal ausgibt, wenn der Benutzer in die vorbestimmten Eingabebereich auswählt. Der Block 31 repräsentiert den Rückkanal 17 des Multifunktionsglases 3, den Aufnahmesensor 8 sowie die Steuereinheit 9, die die notwendige Auswertung durchführt und ggf. das positive Signal ausgibt.
Ferner enthält die Anzeigevorrichtung 1 das Sensormodul 26, mit dem die Drehung um die x- Achse (Winkel γ sowie Änderung des Winkels γ und somit Δγ) sowie die Drehung um die y- Achse (Winkel φ sowie Änderung des Winkels φ und somit Δφ) gemessen und ausgegeben werden. Diese Signale Δγ und Δφ werden über ein ODER-Glied 32 einem UND-Glied 33 zugeführt, das dann (wenn das Pupillentracking 31 die vorbestimmte Blickrichtung detektiert und das positive Signal ausgibt) ein Trigger-Signal (Pfeil 34) an eine Dokumentenkontrolleinheit 35 des Gerätes 25 anlegt. Der Dokumentenkontrolleinheit 35 werden ferner von dem Sensormodul 26 noch die Drehwinkel γ und φ um die x- und y-Achse zugeführt. Die Dokumentenkontrolleinheit 35 erzeugt daraus die notwendige Verschiebung des darzustellenden Bildausschnittes in x- und y-Richtung und legt dies an ein grafisches Benutzerschnittstellenmodul 36 an. Das Modul 36 erzeugt die entsprechenden Daten und legt diese an die Steuereinheit 9 an, die daraufhin den Bildgeber 5 ansteuert, so daß der gewünschte (verschobene) Bildausschnitt 28 dem Benutzer dargeboten wird.
Wenn kein positives Signal am UND-Glied 33 anliegt, da der Benutzer nicht den vorbestimmten Eingabebereich auswählt, führt eine Kopfdrehung und ein Neigen des Kopfes natürlich zu keiner Verschiebung des Bildausschnitts.
Die Auswahl und somit die Berücksichtigung der Kopfbewegung bei der Bilddarstellung kann solange bestehen, wie der Benutzer den Eingabebereich auswählt. Oder der Benutzer muß eine zweite Auswahl tätigen, damit die Kopfbewegungen nicht mehr berücksichtigt werden. Wenn man mehr Funktionalität in die Anzeigevorrichtung 1 selbst integrieren möchte, kann man den Signalfluß so ändern, daß die Dokumentenkontrolle 35 in der Informationsbrille 1 enthalten ist, wie der Darstellung in Figur 28 zu entnehmen ist. Damit kann die Anzahl der notwendigen Übertragungskanäle zwischen Anzeigevorrichtung 1 und Gerät 25 reduziert werden.
Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für Personen mit einem eingeschränkten Bildfeld. Diese Personen können dann in der beschriebenen Art und Weise Dokumente, Bilder oder sonstige grafische Darstellungen abschnittsweise betrachten, wobei die Personen selbst die Bewegung des Abschnittes innerhalb des dargestellten Bildes in der beschriebenen Art und Weise mittels der Handsteuerung und der Kopfdrehung und Kopfneigung durchführen können.
Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform die zweite Fresnel-Struktur 13 so positioniert sein, daß sie außerhalb der normalen Sichtrichtung liegt. Dann muß der Benutzer aktiv zu der zweiten Fresnel-Struktur 13 blicken, um die intelligente Dokumentennavigation nutzen zu können.
In dieser Art und Weise kann eine Informationsbrille bereitgestellt werden, die der Benutzer im alltäglichen Gebrauch einsetzen kann. Insbesondere kann die Informationsbrille eine herkömmliche Brille zur Fehlsichtigkeitskorrektur sein, die zusätzlich noch die beschriebene virtuelle Informationseinspiegelung (Darstellung des Bildes 15 bzw. 28) ermöglicht.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde lediglich das erste Multifunktionsglas 3 sowie die zugeordnete Optik und Ansteuerung im Detail beschrieben. Natürlich kann das zweite Multifunktionsglas 4 in gleicher oder ähnlicher Weise ausgebildet sein. Es ist damit auch eine dreidimensionale Darstellung möglich. Ferner ist es möglich, nur eines der beiden Gläser 3, 4 als Multifunktionsglas auszubilden und das andere nicht.
In Figur 29 ist eine Abwandlung des ersten Multifunktionsglases 3 gezeigt, die sich von den bisher beschriebenen Ausführungsformen durch die Ausbildung des Rückkanals 17 unterscheidet. Der Rückkanal 17 weist nicht nur einen zweiten Einkoppelbereich auf, sondern 3 zweite Einkoppelbereiche 43, 44, 45, die zusammen mit dem zweiten Auskoppelbereich 42 jeweils eine Abbildungsoptik bilden, wobei diese Abbildungsoptiken unterschiedliche Vergrößerungen und unterschiedliche Austrittsrichtungen der Lichtstrahlen aus der Rückseite 14 in Richtung zum Aufnahmesensor 8 hin aufweisen. Das bedeutet, daß stets drei Abbildungen gleichzeitig durchgeführt werden, von denen der Aufnahmesensor stets nur eine aufnimmt. Die Auswahl der unterschiedlichen Abbildungen wird durch ein Kippen des Sensors um die x- Achse erreicht. Natürlich ist auch jede andere Art der selektiven Aufnahme der Lichtstrahlen einer der drei Abbildungsoptiken möglich. Insbesondere ist auch eine translatorische Verschiebung des Aufnahmesensors 8 in y-Richtung möglich, um die gewünschte Vergrößerung bei der Aufnahme der Hand 7 zu erreichen.
In Fig. 30 ist eine vergrößerte Detailansicht einer Abwandlung der Anzeigevorrichtung 1 von Fig. 1 dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und zu deren Beschreibung auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Zusätzlich umfaßt die Anzeigevorrichtung 1 von Fig. 30 zwei weitere zweite Fresnel-Strukturen 60, 61 auf, die lateral versetzt zur zweiten Fresnel-Struktur 13 angeordnet sind. Wie in Fig. 30 gezeigt ist, sind die zweite Fresnel-Struktur 60 rechts neben der zweiten Fresnel-Struktur 13 und die zweite Fresnel-Struktur 61 links neben der zweiten Fresnel-Struktur 13 angeordnet. Die weiteren zweiten Fresnel-Strukturen 60, 61 sind zur Anpassung an den individuellen Nase- Auge-Abstand des Benutzers vorgesehen, wobei es von dem Einfallswinkel des vom Bildgeber 5 auf die erste Fresnel-Struktur 12 treffenden Lichtes abhängt, welche der drei zweiten Fresnel- Strukturen 13, 60 und 61 die Lichtauskopplung bewirkt.
Zur Anpassung der Anzeigevorrichtung 1 an den Benutzer wird somit eine geeignete Drehstellung des Bildgebers 5 gewählt, so daß dann für den vorliegenden Nase-Auge-Abstand die optimale laterale Lage (in z-Richtung) des dargestellten virtuellen Bildes 1 5 vorliegt.
Eventuell muß auch die Drehstellung des Aufnahmesensors 8 angepaßt werden, da die entsprechende zweite Fresnel-Struktur 13, 60, 61 als zweiter Einkoppelbereich für den Rückkanal 17 genutzt wird.
Der Vorwärtskanal 16 kann zusammen mit dem ersten Einkoppelbereich 12 sowie den Auskoppelbereichen 13, 60 und 61 auch so ausgebildet sein, daß in Abhängigkeit des Einkoppelortes (z.B. in z-Richtung) innerhalb des ersten Einkoppelbereiches 12 eine Auskopplung aus einem der Auskoppelbereiche 13, 60 und 61 erfolgt. In diesem Fall ist der Bildgeber 5 beispielsweise so vorgesehen, daß er in z-Richtung verschiebbar ist. Gleiches gilt dann, sofern notwendig, für den Aufnahmesensor 8.
Ferner kann eine Fixiereinheit vorgesehen sein, die die eingestellte Stellung (Drehstellung und/oder laterale Stellung) des Bildgebers 5 und eventuell des Aufnahmesensors 8 fixiert.
Die zweiten Fresnel-Strukturen 60 und 61 können in gleicher oder ähnlicher Weise wie die zweite Fresnel-Struktur 13 ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche
1 . Anzeigevorrichtung mit
einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung (2),
einem an der Haltevorrichtung (2) befestigten Bildgeber (5) zur Erzeugung eines Bildes, einer Steuereinheit (9) zur Steuerung des Bildgebers (5)
und einem an der Haltevorrichtung (2) befestigten Multifunktionsglas (3, 4), das einen ersten Einkoppelbereich (12) und einen ersten Auskoppelbereich (13) aufweist, wobei das erzeugte Bild über den ersten Einkoppelbereich (12) in das Multifunktionsglas (3) eingekoppelt, im Multifunktionsglas (3) bis zum ersten Auskoppelbereich (13) geführt und über den ersten Auskoppelbereich (13) so ausgekoppelt wird, daß der Benutzer im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung (2) das ausgekoppelte Bild als virtuelles Bild in einem vor dem Multifunktionsglas (3, 4) liegenden Darstellungsbereich (40) wahrnehmen kann,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anzeigevorrichtung (1 ) einen Detektor (8) und das Multifunktionsglas (3) einen Rückkanal (17) aufweist, über den zumindest ein Teil des Darstellungsbereiches (40) im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung (2) auf den Detektor (8) zur Detektion der Position eines Zeigeelementes abgebildet wird,
wobei der Detektor (8) mit der Steuereinheit (9) verbunden ist, die in Abhängigkeit der detektierten Zeigeelementposition die Bilderzeugung steuert.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einkoppelbereich (12) und der erste Auskoppelbereich (13) an der - im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung (2) - dem Auge des Benutzers abgewandter Vorderseite (1 1 ) des Multifunktionsglases (3) ausgebildet sind.
3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkanal (17) einen zweiten Einkoppelbereich (41 ) sowie einen zweiten Auskoppelbereich (42) aufweist, wobei - im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung - der zweite Auskoppelbereich (42) an der dem Auge des Benutzers abgewandten Vorderseite (1 1 ) des Multifunktionsglases (3) und der zweite Einkoppelbereich (41 ) an der dem Auge des Benutzers zugewandten Rückseite (14) des Multifunktionsglases (3) ausgebildet sind.
4. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) dazu eingerichtet ist, im ausgekoppelten Bild zumindest einen Eingabebereich (21 , 22, 23) darzustellen und die detektierte Zeigeelementposition als Auswahl des Eingabebereiches (21 , 22, 23) zu bewerten, wenn der Eingabebereich im virtuellen Bild mit dem Zeigeelement (7) ausgewählt ist.
5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) dazu eingerichtet ist, als Reaktion auf die bewertete Auswahl die Bilderzeugung eines geänderten Bildes zu steuern.
6. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Sensormodul, mit dem die Drehung der Haltevorrichtung (2) um zumindest eine Achse detektierbar ist und das ein entsprechendes Sensorsignal an die Steuereinheit (9) abgibt, wobei die Steuereinheit das Sensorsignal zur Bilderzeugung nur dann berücksichtigt, wenn gleichzeitig eine vorbestimmte Zeigeelementposition detektiert wird.
7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) dazu eingerichtet ist, um mit dem erzeugten Bild einen Ausschnitt aus einem Dokument darzustellen, wobei die Lage des Ausschnitts im Dokument in Abhängigkeit des Sensorsignals bestimmt ist.
8. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einkoppelbereich, der zweite Einkoppelbereich, der erste Auskoppelbereich und/oder der zweite Auskoppelbereich jeweils als Fresnel-Struktur ausgebildet sind/ist.
9. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Fresnel-Struktur eine abbildende Eigenschaft aufweist und eine Strahlungsfaltung bewirkt.
10. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Auskoppelbereich als Fresnel-Struktur, insbesondere als nicht zusammenhängende Fresnel-Struktur, ausgebildet ist.
1 1 . Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkanal zumindest zwei verschiedene Vergrößerungen für die Abbildung des Teiles des Darstellungsbereiches bereitstellt, wobei mittels dem Detektor (8) selektiv eine der Abbildungen detektierbar ist.
12. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor zur selektiven Detektion um eine Achse kippbar und/oder entlang einer Achse verschiebbar ist.
13. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkanal mehrere zweite Einkoppelbereiche (43, 44, 45) aufweist, die zur unterschiedlichen Vergrößerung bei den Abbildungen beitragen oder die unterschiedlichen Vergrößerungen bewirken.
14. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Rot- und/oder Infrarot-Filter (6), der so vor dem Detektor (8) angeordnet ist, daß das Licht zur Abbildung des zumindest einen Teiles des Darstellungsbereiches (40) durch den Filter (6) läuft, bevor es auf den Detektor (8) trifft.
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