用于可装配于用户头上并产生图像的显示装置的眼镜片、及具备眼镜片的显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可装配于用户头上并产生图像的显示装置的眼镜片，以及具备这种眼镜片的显示装置。
【背景技术】
[0002]对于这种眼镜片而言，原则上希望眼镜片尽可能薄以便确保期望的佩戴舒适度。然而，眼镜片的薄构造不利地导致了眼睛框或眼动范围(EyeboX)(g卩，在眼镜片中被引导的且被耦合到眼镜片以外的图像能够被感知为虚像的区域)通常是非常小的。
【发明内容】
[0003]源于此，本发明的目的因此在于提供一种用于可装配到用户头上并且产生图像的显示装置的眼镜片，其中眼镜片包括弯曲的前侧和/或弯曲的后侧并且同时可提供具有足够大视场的大眼睛框/眼动范围。
[0004]根据本发明通过一种用于可装配于用户的头部且产生图像的显示装置的眼镜片实现了此目的，其中所述眼镜片包括前侧和后侧并且所述前侧和/或所述后侧是弯曲的，并且在俯视图中对眼镜片进行观察时，眼镜片包括在眼镜片的边缘区域中的耦合输入部段、以及在眼镜片的中央区域中的耦合输出部段，其中所述眼镜片适合于将所生成的图像的像素的光束经由所述耦合输入部段而耦合进入到眼镜片中，在眼镜片中引导它们到耦合输出部段，并且经由所述耦合输出部段将它们从所述眼镜片中耦合输出，以将所生成的图像显示为虚像，其中，在耦合输入期间，所述耦合输入部段将所述光束中的至少一个光束中的每个光束分束为若干第一子光束并且将它们在第一方向上彼此偏离地親合输入到眼镜片内，使得第一子光束在眼镜片中被沿横过第一方向的第二方向引导至耦合输出部段，并且其中，在耦合输出期间，所述耦合输出部段将所述若干第一子光束中的至少一个第一子光束中的每个子光束分束为若干第二子光束并且将它们在第二方向上彼此偏离地从所述眼镜片中耦合输出。
[0005]在根据本发明的眼镜片的情况下，耦合输入部段被如此地形成为第一扩束器，其在第一方向执行扩束。耦合输出部段被形成为第二扩束器，其在第二方向执行扩束。结果，与在第一方向和第二方向上不执行所描述的扩束的眼镜片相比，眼睛框(其中用户可感知所述耦合输出虚像的区域)在第一方向和第二方向上都被放大。
[0006]第一和第二方向优选地彼此正交。
[0007]在根据本发明的眼镜片的情况下，耦合输入和/或耦合输出部段可以具有成像特性。
[0008]特别地，耦合输入和耦合输出部段可以分别包括光栅。光栅可以分别形成为反射式光栅，并且特别地，可以形成为反射式体光栅或反射性全息图。此外，光栅可以被形成于眼镜片的前侧或后侧处。
[0009]特别地，耦合输入和/或耦合输出部段的光栅可以形成为成像光栅。因而可以补偿特别是由于光束以非常平的角度击中所述耦合输入光栅(例如，由于眼镜片中的全反射进行的引导)而产生的成像误差。这特别涉及散光和斜射球面象差。
[0010]在根据本发明的眼镜片的情况下，根据相关联的像素的位置，第一子光束可能击中所述耦合输出部段的光栅(下面也称为耦合输出光栅)最多η次，其中η是大于或等于三的整数;并且其中，根据相关联的像素的位置，所述第一子光束被耦合输出I至m次并连续击中所述耦合输出部段的光栅，其中m是大约或等于I且小于η的整数并且耦合输出最迟在第(n-m+1)次击中时发生。
[0011]借助于取决于相关联像素的位置的光束或对应的第二子光束的这种耦合输出，耦合输出光栅可以适于击中第一子光束，使得可以同时实现具有预定的视场的期望的眼睛眶。由于随着第一子光束分别通过它们在不同位置以顺序击中的方式击中所述親合输出光栅，因此所必需的耦合输出光栅的对应调适是可容易地实现的。
[0012]此外，在根据本发明的眼镜片的情况下，耦合输出部段的光栅可以被设计成使得其针对第一子光束的衍射效率在从第一次至第m次耦合输出的过程中逐渐增加。
[0013]在根据本发明的眼镜片的情况下，耦合输入部段的光栅和耦合输出部段的光栅可以分别是被设计用于不同中心频率的若干单独的光栅的叠置，其中这两个光栅中的每个光栅的所述若干单独的光栅的中心频率成对地重合。
[0014]此外，在根据本发明的眼镜片的情况下，耦合输入部段可包括第一和第二耦合输入光栅，其中至少一个光束由第一親合输入光栅而偏转至第二親合输入光栅，并且第二親合输入光栅引起形成所述若干第一子光束的分束。第一和第二親合输入光栅可以分别形成为反射式光栅并且特别地，形成为反射式体光栅或反射性全息图。这两个耦合输入光栅可以按照相同的方式进一步地开发为親合输入和親合输出部段的两个光栅，用于将第一子光束耦合输入到眼镜片内以及用于耦合输出第二子光束。
[0015]特别地，第一和第二耦合输入光栅可以形成为使得依赖于波长的衍射效应被补偿。为此，例如，第一親合输入光栅的第一阶衍射可以用于朝向第二親合输入光栅的偏转。随后在第二耦合输入光栅处发生形成若干第一子光束的分束，优选地也借助于第一阶衍射实现。光束的将要再次击中所述第二耦合输入光栅的部分在第二耦合输入光栅处借助于先前的一次或多次击中期间的零阶衍射而被反射。
[0016]当然，耦合输入和/或耦合输出部段的光栅也可能形成为透射光栅。
[0017]反射表面可位于第二耦合输入光栅的相对处，可以使用该反射表面(例如反射层，反射层系统或发生全内反射的边界表面)，从而所述至少一个光束在不同位置处击中所述第二親合输入光栅若干次
[0018]此外，在根据本发明的眼镜片的情况下，耦合输入部段和/或耦合输出部段可以包括若干部分反射式面元(Facetten)以便借助于反射和透射(且非借助于衍射效应)获得形成第一和/或第二子光束的分束。
[0019]在每种情况下，反射层或反射表面(例如，用于全内反射的表面)可以布置于部分反射面元的后面，且结果是透射通过所述面元的部分在此反射层或反射表面处被反射，从后面运行通过所述部分反射面元并且被反射表面或第二反射层再次反射到相对于第一次击中时的位置有所偏离的位置处的反射面元上。
[0020]部分反射面元的反射性可以在从第一次分束到最后一次分束成相应子光束的过程中逐步增加。
[0021]耦合输出部段可以是眼镜片的一部分。然而，耦合输出部段也可以单独地制造并且连接至眼镜片的边缘区域。
[0022 ]根据本发明的眼镜片可以由玻璃和/或塑料制造。
[0023]如果眼镜片的前侧或后侧被形成为弯曲的，则这两侧中的另一侧是平坦的。优选地，前侧和后侧二者都形成为弯曲的。
[0024]特别地，耦合输入和/或耦合输出部段的光栅或面元可以形成在眼镜片的前侧。前侧是在预期使用期间面向远离用户眼睛的方向的侧面。
[0025]特别地，面元的意思是，一块表面、表面元素、或表面。所述一块表面、表面元素或表面可以提供所描述的面元的光学效果。
[0026]特别地，眼镜片可以形成为使得第一子光束和因此的所述第一子光束的若干第二子光束的若干次耦合输出在眼睛框/眼动范围中部分地重叠。
[0027]特别地，所述眼镜片和所述耦合输出部段可以被形成为使得用户可以感知到与周围环境叠加的所产生图像。
[0028]根据本发明的眼镜片也可称为二维扩束器。
[0029]所述耦合输入部段可以例如具有准直效果，使得至少一个光束首先被准直，然后才被分束为第一子光束。
[0030]此外，提供了一种显示装置，其具有可装配于用户头上的保持器、固定至保持器的用于生成图像的图像生成模块，以及固定至所述保持器的成像光学系统，所述成像光学系统包括根据本发明的眼镜片并且当保持器被装配在头上时，该成像光学系统对对所生成的图像进行成像，使得用户可以将其感知为虚像。保持器可以是呈一副眼镜形式。
[0031]成像光学系统中可以只有所述眼镜片被用作光学元件。然而，除了眼镜片以外，成像光学系统也可以包括至少一个另外的光学元件。
[0032]因而，所述另外的光学元件可以是例如准直光学系统，其布置于眼镜片与图像生成模块之间，且结果是来自图像生成模块的光束作为准直光束而被耦合输入到眼镜片内。
[0033]图像生成模块可以特别地包括二维成像系统，例如，IXD模块、LCoS模块、OLED模块或倾斜镜面矩阵。成像系统可以是自发光的或非自发光的。
[0034]图像生成模块可以特别地形成为使得其产生单色或多色图像。
[0035]另外，分度/渐变滤光镜可以布置于眼镜片与图像生成模块之间。补充地或替代地，图像生成模块可以包括辐射光强度的与位置相关的变化。由此，继而，在可以由用户感知的图像中可以实现尽可能均一的强度。
[0036]根据本发明的显示装置可以包括本领域技术人员已知的/对于其操作必需的另外的元件。
[0037]应理解到，上述特征和下面另外解释的那些特征可以不仅用于所陈述的组合中而且也用于其它组合或单独使用，而不离开本发明的框架。
【附图说明】
[0038]在下文中将参考附图以举例方式以更细节方式解释本发明，附图也披露了本发明必要的特征。所示的附图如下:
[0039]图1是根据本发明的显示装置的实施例的示意性透视图；
[0040]图2是图1的显示装置的第一眼镜片的截面视图；
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