能够佩戴到使用者头上且产生图像的显示装置的镜片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够佩戴到使用者头上且产生图像的显示装置的镜片，其中，镜片具有正面和背面以及耦合输入分段和耦合输出分段，其中，耦合输出分段具有至少两个彼此并排布置的反射折转面，镜片适用于:将来自所产生的图像的像素的、借助于镜片的耦合输入分段耦合输入到镜片中的光束在镜片中引导至耦合输出分段并且当在反射折转面上发生反射之后，透过背面从镜片中耦合输出。
【背景技术】
[0002]在这种镜片中，不希望的是，反射折转面布置在镜片中。这使得生产变得困难而且成本高昂。
【发明内容】
[0003]由此出发，对开头提到类型的镜片进行如下改进，使得镜片能够成本低廉而且精确地制造。
[0004]所述目的在开头所述类型的镜片中以如下方式实现，反射折转面构造在镜片中的面状结构上，镜片具有具备正面和背面的主体部件，在所述主体部件中，存在从背面或正面延伸至面结构的凹部，能够向所述凹部中置入插入元件，插入元件的面向面状结构的第一端部与面状结构互补地设计，其中，反射折转面处在主体部件的面状结构与插入元件的第一端部之间。
[0005]通过镜片的这种设计，主体部件和插入元件能够单独制造。为此，能够使用注塑方法。反射折转面则能够构造在主体部件的面状结构上或者插入元件的第一端部上，之后，插入元件能够被置入或者说插入主体部件的凹部中，以便制造镜片。
[0006]凹部特别是能够从背面延伸至面状结构。
[0007]镜片可以具有光导通道，光束在光导通道中从耦合输入分段引导至耦合输出分段。当凹部从背面延伸至面状结构时，光导通道延伸穿过主体部件与插入元件之间的分界面，使得光束当从耦合输入分段向耦合输出分段引导时，延伸穿过该分界面。分界面能够以如下方式定位，使得分界面与光束中的至少一个的主发射方向夹成一个处于70°至110°范围内、优选处于80°至100°范围内、特别是处于85°至95°范围内的角度。
[0008]由此，实现如下优点，使得分界面对于光学成像质量不产生干扰，或者仅产生非常小的、可以接受的像差。
[0009]插入元件特别是能够与主体部件的凹部互补地设计。在这种情况下，在插入元件与主体部件之间不可能存在空隙。特别是插入元件能够与主体部件相粘接。优选可以仅粘接当虚像成像时不被光束透射的面。当然，可替换地也可以对被光束透射的面加以粘接。
[0010]用作粘合剂的优选是具有与主体部件和/或插入元件相适配的折射率。
[0011]插入元件的背向面状结构的第二端部能够与背面或正面的环围的分段齐平地相接。由此，针对使用者提供了具有非常光滑的背面或正面的镜片。
[0012]反射折转面优选以如下方式布置在镜片中，使得反射折转面被埋入镜片中。反射折转面由此优选不延伸达到正面或背面。
[0013]插入元件和主体部件能够由同种材料形成。这是特别有利的，因为这样在热学上产生的伸展是相同的并且在光学上具有相同的折射率。
[0014]反射折转面特别是可以除了单纯的光线折转作用外，还一并具有成像特性。
[0015]反射折转面特别是以如下方式设计，使得反射折转面在其面上具有恒定的反射率。反射折转面在这种情况下则不具有反射率不同的分段。
[0016]主体部件能够单件式地或多件式地设计。插入部件同样可以单件式地或多件式地设计。
[0017]插入元件的横截面可以沿从背向第一端部的端部朝向第一端部的方向缩小。由此，插入元件朝向上述方向变细。插入元件特别是可以基本上呈金字塔形或截锥形地设计。
[0018]反射折转面可以是部分反射性或完全反射性(镜面)的。
[0019]另外，提供了一种显示装置，其具有能够佩戴在头上的保持装置;固定在保持装置上的、产生图像的图像产生模块；以及固定在保持装置上的成像光学器件，成像光学器件具有根据本发明的镜片并且将所产生的图像当保持装置佩戴于头上的状态下，以如下方式成像，使得图像对于使用者而言能够作为虚像被感知。
[0020]成像光学器件的镜片特别是可以具有根据本发明的改进方案。
[0021]根据本发明的显示装置可以具有其他对于本领域技术人员已知的元件，所述元件对于使显示装置运行是必需的。
[0022]另外，提供了一种用于制造根据本发明的镜片的方法，按照所述方法，主体部件和插入元件得以制造，在主体部件的面状结构和/或插入元件的第一端部上，产生用于形成反射折转面的反射涂层，之后将插入元件置入主体部件的凹部中。
[0023]主体部件和插入元件特别是能够单独制造。主体部件和插入元件例如通过注塑方法制造。当然也可行的是，应用单独但同时制造出两个部件的注塑模具。
[0024]插入元件能够与主体部件在置入时相粘接。为此，例如可以使用已知的光学器件粘合剂。特别是能够使用能热硬化或借助于紫外光硬化的粘合剂。
[0025]不言而喻的是，前面提到的以及后面还要阐释的特征能够不仅以给出的组合应用，而且也能够以其他组合或者单独应用，而不离开本发明的范围
【附图说明】
[0026]下面，借助于附图示例性地详细阐述本发明，附图同样公开了对于本发明关键的特征。其中:
[0027]图1示出按照本发明的显示装置的示意透视图；
[0028]图2示出第一镜片3的放大局剖图，包括图像产生模块的示意图；
[0029]图3示出第一镜片3的正面11的视图；
[0030]图4以第一镜片3的分解图示出放大局剖图；
[0031 ]图5示出第一镜片3的放大局剖图。
【具体实施方式】
[0032]在图1中所示的实施方式中，按照本发明的显示装置I包括:能够佩戴到使用者头上的保持装置2，该保持装置例如能够按照常规镜架的类型来设计；以及第一和第二镜片3、4，该第一和第二镜片固定在保持装置2上。保持装置2连同镜片3、4例如可以设计为运动眼镜、太阳镜和/或用于矫正缺陷视力的眼镜，其中，能够借助于第一镜片3为使用者将虚像映入其视场中，如在下面介绍那样。
[0033]为此，显示装置I包括图像产生模块5，图像产生模块能够布置在保持装置2的右侧镜腿的区域中，正如在图1中示意示出那样。图像产生模块5可以具有平面的图像产生元件6，例如OLED(有机发光二极管)芯片、CMOS(互补金属氧化物半导体)芯片、LcoS(液晶附硅)芯片或倾斜镜阵，具有大量例如成列和成行布置的像素。
[0034]镜片3和4以及特别是第一镜片3仅示例地连同根据本发明的显示装置I一起介绍。镜片3、4或者至少一个第一镜片3本身分别设计为根据本发明的镜片3、4或者设计为根据本发明的光学元件。根据本发明的光学元件也可以在其他关联意义上设计为具有这里介绍的显示装置I。另外，当光学元件设计为镜片时，光学元件当然也可以设计为第二镜片4。
[0035]正如最佳地由图2中的放大局剖图可见，显示装置I具有成像光学器件7，成像光学器件包括布置在图像产生元件6或图像生成器6与第一镜片3之间的光学元器件8。另外，第一镜片3本身用作成像光学器件7的部件。
[0036]从图像生成器6的每个像素都能够发出光束9。通过借助于控制单元19(其可以作为图像产生模块5的部件)对图像生成器6的像素的相应操控，能够产生所希望的图像。在图2中，针对光束9代表性地绘出光线的光路，从而在下面也说成光线9。
[0037]从图像生成器6发出的光线9延伸穿过光学元器件8，并且经第一镜片3的端面10射入第一镜片中。于是，光线9打到第一镜片3的正面11上，其中，入射角以发生内部全反射的方式来设定。当在第一镜片3的背面12上又发生内部全反射之后，光线9打到第一镜片3的耦合输出分段14的多个反射折转面13中的一个上，并且从该反射折转面13以如下方式反射到背面12上，使得光线经背面12从第一镜片3中射出。
[0038]由此，当使用者将根据本发明的显示装置I按照一定方式戴在头上时，如果使用者朝向耦合输出分段14看视的话，借助于图像生成器6产生的图像作为虚像被感知，在这里介绍的实施方式中，使用者必须就以直线看出的视向G而言，朝右一些看视。图2示出了使用者的眼睛的转动点15以及成像光学器件7的眼动区域18或出瞳18。眼动区域18是由显示装置I提供的、在其中使用者的眼睛能够运动的而且使用者始终还能够感知到所产生的虚像形式的图像的区域。
[0039]第一镜片3的、光束9经其親合输入到镜片3中的分段能够称为親合输入分段16。虽然在所介绍的实施方式中介绍了经端面10的耦合输入，但同样可行的是，经第一镜片3的背面12实现耦合输入。
[0040]第一镜片的正面11和背面12的在其中光线9借助于内部全反射从耦合输入分段16引导至耦合输出分段14的区域形成了光导通道17，在光导通道中，光束9从耦合输入分段16引导至耦合输出分段14。
[0041]在图2中的图示中，仅示出在正面11以及在背面12上的仅一个内部全反射。但也可以理解为纯示意的图示。当然也可以发生多个内部全反射。另外，同样可行的是，给正面和/或背面在光导通道17的区域中设有反射或部分反射的涂层，从而在光导通道17中的光线引导通过在相应的反射面上的常规反射来实现。另外，可行的是，在第一镜片3中布置在一个或两个反射层，所述反射层分别与正面11和背面12隔开并且用于引导光，从而(至少部分地)形成光导通道17。
[0042]在正面11的图3中所示的视图中，示意地示出耦合输入分段16、光导通道17以及耦合输出分段14，具有反射折转面13(或反射磨面13)。
[0043]如在图2中所示那样，第一镜片3具有带凹部21的主体部件20，插入元件22置入凹部中。通过这种设计方案的第一镜片3，使得第一镜片能够简便地制造，这与图4相联系地在下面得到介绍。
[0044]在图4中，以放大局剖图示出主体部件20和插入元件22，状态是插入元件22置入主体部件20的凹部21中之前。
[0045]如从图示中能够获悉地，凹部21从第一镜片的背面12朝向正面11的方向延伸，其中，凹部终止于面状结构23中，面状结构23具有弯曲设计的主壁面24，主壁面分别与副壁面2