DE102008009095A1 - Transparent display system e.g. head-up display system, for viewing image in e.g. microscope, has correction lens provided with free-forming surface, where largest distance of intermediate image and side of lens is smaller than preset value - Google Patents

Transparent display system e.g. head-up display system, for viewing image in e.g. microscope, has correction lens provided with free-forming surface, where largest distance of intermediate image and side of lens is smaller than preset value Download PDF

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Hans-Jürgen DOBSCHAL
Günter Rudolph
Karsten Lindig
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Abstract

The system has a spectacle lens (9) in which an intermediate image is injected in an edge of the lens, where the image is generated on a diffusion disk (7) by an image generator (1) e.g. backlit display. The image is transmittable within the spectacle lens, and is released from an optical surface of the spectacle lens. A correction lens is arranged between the diffusion disk and an imaging lens (3), where the correction lens is provided with a free-forming surface. A largest distance of image and a side of the correction lens turning towards the image is smaller than 20 milli meters.

Description

Die Erfindung betrifft ein Durchsicht-Display-System, bei dem das von einem Bildgeber erzeugte Bild in den Rand einer Scheibe mittels einer Optik eingekoppelbar ist, weiterhin innerhalb der Scheibe übertragbar und aus einer optischen Fläche der Scheibe auskoppelbar ist. Das Durchlicht-Display-System kann als HMD (Head-Mounted)- oder als HUD (Head-Up)-Display System ausgebildet sein. Die Anordnung ist auch für die Bildeinspieglung in anderen optischen Geräten vorgesehen.The The invention relates to a see-through display system in which the of an image generated in the edge of a disc by means of an optics can be coupled, still transferable within the disc and can be coupled out of an optical surface of the disc. The transmitted-light display system can be used as HMD (Head-Mounted) - or be designed as a HUD (Head-Up) -Display system. The order is also for picture inclusion in other optical Devices provided.

Die JP 103 19 240 A1 beschreibt eine Lösung für ein HMD, bei der das Bild über Prismen und Lichtleitfasern übertragen und in die Scheibe einkoppelbar ist. Die Herstellung einer aus Lichtleitfasern bestehenden Bildübertragungsstrecke ist aufwendig.The JP 103 19 240 A1 describes a solution for an HMD in which the image is transmitted via prisms and optical fibers and can be coupled into the pane. The production of an optical transmission image transmission path is complicated.

Eine Lösung für ein HUD aus US 4,711,512 A verwendet einen Bildschirm, dessen Bild über eine herkömmliche Kollimatoroptik in eine Scheibe eingekoppelt wird. Eine Anpassung der Abstrahlcharakteristik des Bildgebers an die realisierbare Hauptstrahlrichtung der das Bild leitenden Scheibe erfolgt nicht.A solution for a HUD US 4,711,512 A uses a screen whose image is coupled via a conventional collimator optics in a disc. An adaptation of the radiation characteristic of the imager to the realizable main beam direction of the image-conducting disc does not take place.

Die Erfindung soll das Problem lösen, die Bildübertragung bei einem Durchsicht-Display-System hinsichtlich der Bildqualität zu optimieren. Dies betrifft insbesondere die Auflösung, Verzeichnisfreiheit und die Effizienz der Lichtintensitätsübertragung von Bildgeber bis zum Auge.The Invention should solve the problem, the image transmission in a see-through display system in terms of image quality to optimize. This concerns in particular the resolution, Directory liberty and the efficiency of light intensity transmission from imager to the eye.

Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.The Solution of the problem succeeds according to the invention the characterizing features of claim 1.

Die Unteransprüche 2 bis 6 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Hauptanspruchs.The Subclaims 2 to 6 are advantageous embodiments of the main claim.

Die erfindungsgemäße Optikanordnung paßt die Abstrahlcharakteristik des Bildgebers an die realisierbare Hauptstrahlrichtung der das Bild leitenden Scheibe an. Die Scheibe kann ein Brillenglas sein oder ein Element zur Bildeinspieglung welche in anderen optischen Instrumenten Anwendung findet, wie beispielsweise in Fernrohren oder in Mikroskopen.The Optics arrangement according to the invention fits the radiation characteristic of the imager to the realizable main beam direction the image conductive disc. The disc can be a spectacle lens or an element for picture inclusion which in other optical Instruments, such as in telescopes or in microscopes.

Erfindungswesentlich ist die Korrekturlinse, welche für asymmetrisch abbildende optische Systeme, die beispielsweise Spiegel und/oder Gitter beinhalten, eingesetzt wird. Die Korrekturlinse korrigiert die durch optische Bauelemente hervorgerufenen Pupillenaberation, wodurch eine gute Abbildung der beleuchtungsseitigen Eintrittspupille in das Gebiet, in dem sich die Augenpupille bewegen kann (Eye-Box) erreicht wird. Mit der Korrekturlinse gelingt es, die Hauptstrahlrichtung so anzupassen, daß etwa 90% des Lichtes innerhalb des Bewegungsgebietes der Pupille konzentriert werden. Besonders vorteilhaft ist, daß die Korrekturlinse in unmittelbarer Nähe zum Zwischenbild angeordnet ist. Damit gelingen mit nur einem Korrekturelement eine Korrektur von Bildverzeichnungen und die Erzeugung einer gewünschten Feldverteilung im Gebiet der Augenpupille.essential to the invention is the correction lens which is for asymmetric imaging optical systems which include, for example, mirrors and / or gratings, is used. The correction lens corrects the optical Components caused pupillary ablation, creating a good Illustration of the lighting-side entrance pupil in the area, in which the eye pupil can move (eye-box) is reached. With the correction lens, it is possible to adjust the main beam direction, that about 90% of the light within the movement area the pupil to be concentrated. It is particularly advantageous that the Correction lens arranged in close proximity to the intermediate image is. This will succeed with only one correction element, a correction of Image distortions and the generation of a desired Field distribution in the area of the eye pupil.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments described. Show it:

1: Optikschema ohne Korrekturlinse zur Bildübertragung innerhalb einer durchsichtigen Scheibe 1 : Optical scheme without correction lens for image transmission within a transparent pane

2: Optikschema ohne Korrekturlinse zur Bildübertragung innerhalb einer durchsichtigen Scheibe 2 : Optical scheme without correction lens for image transmission within a transparent pane

3: Perspektifische Darstellung der Korrekturlinse 3 : Perspective representation of the correction lens

4: Vergrößerte Darstellung des Strahlenverlaufs vom Umlenkspiegel bis zur Einkoppelfläche 4 : Enlarged representation of the beam path from the deflecting mirror to the coupling surface

1 zeigt ein Optik-Schema einer Einrichtung zur Bildanzeige mit Hilfe einer Scheibe 9, die im Beispiel ein Brillenglas ist, welches mehrere Funktionen realisiert. Durch das Brillenglas 9 wird vom Betrachterauge ein reales Umgebungsbild erfaßt, wobei weiterhin ein von einem Bildgeber 1 erzeugtes Bild zusätzlich in das Pupillengebiet 13 des Betrachterauges einspiegelbar ist. Der Bildgeber 1 ist im Beispiel ein in zwei Richtungen ablenkbarer Scannspiegel 1, welcher ein Lichtbündel einer Laser-Lichtquelle 14 in zwei Richtungen ablenkt. Die abgelenkten Lichtbündel gelangen über einen ersten Umlenkspiegel 2 zu einer Abbildungslinse 3. Ein zweiter und dritter Umlenkspiegel 4, 5 falten die Lichtbündel, um einen für die Anwendung in einer Datenbrille erforderlichen kleinen Bauraum der optischen Anordnung zu erreichen. 1 shows an optics scheme of a device for image display using a disk 9 , which is a spectacle lens in the example, which realizes several functions. Through the lens 9 is captured by the observer eye, a real environment image, wherein further one of an imager 1 generated image additionally in the pupil area 13 the observer's eye is einspiegelbar. The imager 1 is in the example a deflectable in two directions scan mirror 1 , which is a light beam of a laser light source 14 deflects in two directions. The deflected light beams pass through a first deflection mirror 2 to an imaging lens 3 , A second and third deflection mirror 4 . 5 fold the light beams in order to achieve a small installation space of the optical arrangement required for use in data glasses.

Eine Streuscheibe 7 folgt im Strahlengang der Lichtbündel. Sie ist in der Zwischenbildebene angeordnet. Von dort erfolgt zur Bildabbildung eine Einkopplung der Lichtbündel in ein Einkoppelprisma 8, welches mit seiner Kontaktfläche 23 an einen Rand des Brillenglases 9 angekittet ist. Eine Einkoppelfläche des Einkoppelprismas 8 trägt ein erstes Diffraktives optisches Element (DOE) 10. Die Lichtführung im Brillenglas 9 ist so, daß zunächst an einer weiteren Fläche am Brillenrand eine Strahlformung und Strahlumlenkung erfolgt. Diese Randfläche trägt für diese Funktion ein zweites Diffraktives optisches Element 11, welches im Beispiel ein Holografisches optisches Element (HOE) ist. Weiterhin erfolgen im Strahlenverlauf eine erste Totalreflexion 24 der dem Auge zugewandten optischen Fläche des Brillenglases, eine weitere zweite Totalreflexion 25 an der dem Auge abgewandten optischen Fläche des Brillenglases 9 sowie eine Strahlauskopplung aus der dem Auge zugewandten optischen Fläche des Brillenglases 9 mittels eines dritten Diffraktiven optischen Elements 12. In 1 ist schematisch dargestellt, daß nur ein Teil der Strahlung in dem Bereich einfällt, in dem sich die Augenpupille bewegen kann. Dieser Bereich ist schematisch als Pupillengebiet 13 gekennzeichnet (Eye-Box). Ein großer Anteil der Lichtbündel geht an dem Pupillengebiet 13 vorbei und trägt somit nicht zur Bildwahrnehmung durch das Benutzerauge bei. Man sieht, daß die Bündel für die meisten Feldpunkte deutlich das Pupillengebiet 13 verfehlen.A diffuser 7 follows in the beam path of the light beam. It is arranged in the intermediate image plane. From there, a coupling of the light bundles into a coupling-in prism takes place for picture imaging 8th which with his contact surface 23 to an edge of the lens 9 is cemented. An incoupling surface of the coupling prism 8th carries a first diffractive optical element (DOE) 10 , The light guide in the lens 9 is such that initially takes place at a further surface at the edge of the spectacle beam shaping and beam deflection. This edge surface carries a second diffractive optical element for this function 11 , which in the example is a holographic optical element (HOE). Furthermore, a first total reflection takes place in the beam path 24 the optical surface of the spectacle lens facing the eye, a further second total reflection 25 on the optical surface of the spectacle lens facing away from the eye 9 and a beam extraction from the eye-facing optical surface of the spectacle lens 9 by means of a third diffractive optical element 12 , In 1 is shown schematically that only a portion of the radiation is incident in the area in which the eye pupil can move. This area is schematically as a pupil area 13 marked (Eye-Box). A large portion of the light bundles goes to the pupil area 13 over and thus does not contribute to the image perception by the user's eye. It can be seen that the bundles for most field points clearly the pupil area 13 to miss.

2 zeigt den im Prinzip gleichen Aufbau der 1, mit dem Unterschied, daß zwischen dem dritten Umlenkspiegel 5 und der Streuscheibe 7 eine Korrekturlinse 6 angeordnet ist. Die nachfolgend beschriebenen, speziell gestalteten optischen Flächen der Korrekturlinse 6 bewirken, daß sich für alle Feldpunkte die Bündel in dem Pupillengebiet 13 vereinigen, das heißt, der Bildgeber 1, im Beispiel der Scanspiegel wird in das Pupillengebiet 13 abgebildet. 2 shows the same in principle the structure of 1 , with the difference that between the third deflecting mirror 5 and the diffuser 7 a correction lens 6 is arranged. The specially designed optical surfaces of the correction lens described below 6 cause the bundles in the pupil area for all field points 13 unite, that is, the imager 1 , in the example of the scanning mirror is in the pupil area 13 displayed.

Nachfolgend wird an Hand eines Ausführungsbeispieles die optische Auslegung der Gesamtanordnung beschrieben:
Das dritte Diffraktive optische Element 12 ist das DOE auf dem Multifunktions-Brillenglas 9, auf der optischen Fläche vor dem Auge.The optical design of the overall arrangement will be described below with reference to an exemplary embodiment:
The third diffractive optical element 12 is the DOE on the multifunction spectacle lens 9 , on the optical surface in front of the eye.

XSC, YSC, ZSC sind globale Bauelementkoordinaten bezüglich des dritten DOE 12, welches als Holographisches optisches Element (HOE) ausgebildet ist, ASC, BSC, CSC sind globale Kippwinkel bezüglich des dritten DOE 12.XSC, YSC, ZSC are global component coordinates on the third DOE 12 , which is formed as a holographic optical element (HOE), ASC, BSC, CSC are global tilt angles with respect to the third DOE 12 ,

Das zweite DOE 11 ist als diffraktives optisches Element ausgebildet und außen liegend auf der Randfläche des multifunktionalen Brillenglases 9 aufgebracht.The second DOE 11 is designed as a diffractive optical element and lying outside on the edge surface of the multifunctional spectacle lens 9 applied.

3 und 4 zeigen die Korrekturlinse 6, welche eine Freiformfläche 20 und eine sphärische Fläche 21 aufweist. 3 and 4 show the correction lens 6 , which is a freeform surface 20 and a spherical surface 21 having.

Die Abbildungslinse 3 hat eine konvexe Fläche 26 und eine Planfläche 27.The imaging lens 3 has a convex surface 26 and a plane surface 27 ,

Mit ZB wird die Lage des Zwischenbildes beschrieben, in dem die Streuscheibe 7 angeordnet ist. Das Zwischenbild (ZB) entsteht auf der Streuscheibe 7.With ZB the location of the intermediate image is described, in which the lens 7 is arranged. The intermediate image (ZB) is created on the diffuser 7 ,

Die Bauelemente haben folgende Lagekoordinaten: XSC YSC ZSC ASC BSC CSC Pupillengebiet 13 –2.29963 0.00000 –21.87948 0.0000 –6.0000 0.0000 drittes DOE 12 0.00000 0.00000 0.00000 0.0000 0.0000 0.0000 Fläche erste Totalreflexion 25 (Frontglas) 0.00000 0.00000 6.50000 0.0000 0.0000 0.0000 Zweites DOE 11 –34.08558 31.27448 17.21296 –62.5893 8.9145 0.0000 erstes DOE 10 (HOE) –9.11448 10.58841 23.87150 0.0000 41.6569 –146.9869 Prismenaustritt –76.14345 –73.58115 15.49557 6.4079 –10.7407 –83.2251 Zwischenbild (Streuscheibe 7) –35.74748 0.99318 –3.90190 27.3101 –28.6305 –76.8594 Freiformfläche 20 –36.90525 –1.64755 –7.22872 38.4415 –15.2472 –78.2107 spärische Fläche 21 –37.95719 –4.04688 –10.25141 38.4415 –15.2472 –78.2107 zweiter Umlenkspiegel 4 –45.84669 –22.04182 –32.92160 89.9914 –0.0035 –70.8130 Linse 3 Konvexe Fläche 26 –48.17574 –16.72576 –39.61432 141.5397 15.2428 –78.2049 Linse 3 Planfläche 27 –48.85931 –15.16553 –41.57861 141.5397 15.2428 –78.2049 Bildgeber 1 (Scannspiegel) –53.46023 –4.66393 –54.79973 135.9053 37.1800 –75.6684 The components have the following position coordinates: XSC YSC ZSC ASC BSC CSC pupillary area 13 -2.29963 0.00000 -21.87948 0.0000 -6.0000 0.0000 third DOE 12 0.00000 0.00000 0.00000 0.0000 0.0000 0.0000 Area first total reflection 25 (Front glass) 0.00000 0.00000 6.50000 0.0000 0.0000 0.0000 Second DOE 11 -34.08558 31.27448 17.21296 -62.5893 8.9145 0.0000 first DOE 10 (HOE) -9.11448 10.58841 23.87150 0.0000 41.6569 -146.9869 prism exit -76.14345 -73.58115 15.49557 6.4079 -10.7407 -83.2251 Intermediate image (diffuser 7 ) -35.74748 0.99318 -3.90190 27.3101 -28.6305 -76.8594 Free-form surface 20 -36.90525 -1.64755 -7.22872 38.4415 -15.2472 -78.2107 spherical surface 21 -37.95719 -4.04688 -10.25141 38.4415 -15.2472 -78.2107 second deflection mirror 4 -45.84669 -22.04182 -32.92160 89.9914 -0.0035 -70.8130 lens 3 Convex surface 26 -48.17574 -16.72576 -39.61432 141.5397 15.2428 -78.2049 lens 3 plane surface 27 -48.85931 -15.16553 -41.57861 141.5397 15.2428 -78.2049 imager 1 (Scanning mirror) -53.46023 -4.66393 -54.79973 135.9053 37.1800 -75.6684

Die Belichtungsdaten (nach Code-V-Standard) für das dritte DOE 12, welches im Beispiel als holographisches Element ausgebildet ist, sind:
Hologramm, welches mittels einer Zwei-Punkt-Quelle geformt ist, mit den Koordinaten X1, Y1, Z1 und X2, Y2, Z2. X1 = –0.345679E + 02 Y1 = 0.466173E + 02 Z1 = –0.351292E + 02 zerstreuend X2 = 0.591216E + 10 Y2 = –0.409457E + 10 Z2 = 0.742229E + 11 zerstreuend, mit einer Konstruktionswellenlänge von 457,90 nm und mit einer Gitterfrequenz von 2068,84 Linien/mm.The exposure data (Code-V standard) for the third DOE 12 , which is formed in the example as a holographic element, are:
Hologram formed by a two-point source with the coordinates X1, Y1, Z1 and X2, Y2, Z2. X1 = -0.345679E + 02 Y1 = 0.466173E + 02 Z1 = -0.351292E + 02 dispersing X2 = 0.591216E + 10 Y2 = -0.409457E + 10 Z2 = 0.742229E + 11 dispersing, with a design wavelength of 457.90 nm and a grid frequency of 2068.84 lines / mm.

Das erste DOE 10 ist ein konstantes Liniengitter, daher ist es ausreichend, daß nur die Gitterkonstante angegeben wird: Ordnung L M N G-1 –1.000000 0.001388 0.000000 1.000000 0.000000 The first DOE 10 is a constant line grid, so it is sufficient to specify only the grid constant: order L M N G-1 -1.000000 0.001388 0.000000 1.000000 0.000000

Die Daten des zweiten DOE 11 beschreiben ein synthetisch belichtetes diffraktivoptisches Element H-2 bei einer Konstruktionswellenlänge von 640 nm und mit einer Gitterfrequenz von 744,96 Linien/mm.The data of the second DOE 11 describe a synthetically exposed diffractive optical element H-2 at a design wavelength of 640 nm and with a grating frequency of 744.96 lines / mm.

Die Phasenfunktion in XV-Koordinaten auf der Substatoberfläche ist beschrieben durch

Figure 00050001
und mit z als Koordinate, und Cj als Koeffizienten der Potenzreihe xmyn beschrieben ist: m n Koeffizienten Cj 1 0 –0.831994E – 01 0 1 –0.469462E + 00 2 0 0.652349E – 02 0 2 0.210811E – 02 3 0 –0.117731E – 03 2 1 0.416985E – 03 1 2 –0.652688E – 03 0 3 0.106026E – 03 4 0 0.319005E – 06 3 1 –0.179255E – 05 2 2 0.106441E – 04 1 3 –0.761400E – 05 0 4 –0.417350E – 05 5 0 0.609383E – 08 4 1 0.128414E – 07 The phase function in XV coordinates on the substrate surface is described by
Figure 00050001
and with z as the coordinate, and C j as coefficients of the power series x m y n is described: m n Coefficients C j 1 0 -0.831994E - 01 0 1 -0.469462E + 00 2 0 0.652349E - 02 0 2 0.210811E - 02 3 0 -0.117731E - 03 2 1 0.416985E - 03 1 2 -0.652688E - 03 0 3 0.106026E - 03 4 0 0.319005E - 06 3 1 -0.179255E-05 2 2 0.106441E - 04 1 3 -0.761400E - 05 0 4 -0.417350E - 05 5 0 0.609383E - 08 4 1 0.128414E - 07

Die Korrekturlinse 6 ist als Freiformlinse ausgebildet, welche eine Mittendicke von 4,0 mm aufweist und aus dem Material PMMA gefertigt ist.The correction lens 6 is formed as a free-form lens, which has a center thickness of 4.0 mm and is made of the material PMMA.

Die Daten der Freiformfläche 20 sind:
Spezial Oberfläche (SPS Typ) nach der Formel

Figure 00060001
und mit z als Koordinate, c als Krümmung im Scheitel, k als Konische Konstante und Cj als Koeffizienten der Potenzreihe xmyn beschrieben ist.
Radius C = 0.00553060The data of the freeform surface 20 are:
Special surface (PLC type) according to the formula
Figure 00060001
and with z as the coordinate, c as the curvature in the vertex, k as conic constant and C j as coefficients of the power series x m y n .
Radius C = 0.00553060

Koeffizienten für eine xmyn Polynomial-Asphäre sind: 0 0 (C1): –7.1345E + 02 1 0 (C2): –1.7491E – 05 0 1 (C3): –5.6041E – 05 2 0 (C4): 5.1788E – 03 1 1 (C5): –2.5346E – 02 0 2 (C6): –3.5634E – 03 3 0 (C7): –3.2527E – 05 2 1 (C8): 3.9322E – 06 1 2 (C9): 7.1601E – 04 0 3 (C10): –2.6369E – 04 4 0 (C11): 4.5292E – 05 3 1 (C12): 1.3234E – 06 2 2 (C13): 9.7944E – 05 1 3 (C14): –2.6637E – 05 0 4 (C15): 4.9435E – 05

  • Der Radius der sphärischen Fläche 21 ist 16.668 CX (konvex)
Coefficients for an x m y n polynomial asphere are: 0 0 (C1): -7.1345E + 02 1 0 (C2): -1.7491E - 05 0 1 (C3): -5.6041E - 05 2 0 (C4): 5.1788E - 03 1 1 (C5): -2.5346E - 02 0 2 (C6): -3.5634E - 03 3 0 (C7): -3.2527E - 05 2 1 (C8): 3.9322E - 06 1 2 (C9): 7.1601E - 04 0 3 (C10): -2.6369E - 04 4 0 (C11): 4.5292E - 05 3 1 (C12): 1.3234E - 06 2 2 (C13): 9.7944E - 05 1 3 (C14): -2.6637E - 05 0 4 (C15): 4.9435E - 05
  • The radius of the spherical surface 21 is 16,668 CX (convex)

Es folgt der plane Umlenkspiegel 4.This is followed by the plane deflecting mirror 4 ,

Die Abbildungslinse 3 ist plankonvex, mit einer konvexen Fläche 26, welche einen Radius von 24,380 mm aufweist, mit einer Dicke von 2,600 mm und die aus dem Material N-BK7 (Schott) besteht.The imaging lens 3 is plano-convex, with a convex surface 26 which has a radius of 24.380 mm, with a thickness of 2.600 mm and which consists of the material N-BK7 (bulkhead).

5 zeigt einen Ausschnitt aus 25, wobei die Figur darstellt, wie die Strahlenbündel durch die Korrekturlinse 6 abgelenkt werden. Die Korrekturlinse 6 korrigiert die durch die in Lichtausbreitungsrichtung folgenden optischen Bauelemente (wie z. B. asymmetrisch abbildende Flächen, Spiegel oder diffraktive Elemente) hervorgerufenen Abbildungsfehler der Hauptstrahlrichtung. 5 shows a section 25 The figure shows how the beams through the correction lens 6 to get distracted. The correction lens 6 corrects the aberrations of the main beam direction caused by the optical components following in the light propagation direction (such as, for example, asymmetrically imaging surfaces, mirrors or diffractive elements).

Mittels der Korrekturlinse werden die Fehler in der Feldverteilung in dem Pupillengebiet 13 minimiert.By means of the correction lens, the errors in the field distribution in the pupil area become 13 minimized.

11
Bildgeberimager
22
erster Umlenkspiegelfirst deflecting
33
Abbildungslinseimaging lens
44
zweiter Umlenkspiegelsecond deflecting
55
dritter Umlenkspiegelthird deflecting
66
Korrekturlinsecorrecting lens
77
Streuscheibediffuser
88th
Einkoppelprismacoupling prism
99
Scheibe (Brillenglas)disc (Lens)
1010
erstes Diffraktives optisches Element (DOE)first Diffractive optical element (DOE)
1111
zweites DOEsecond DOE
1212
drittes DOEthird DOE
1313
Pupillengebiet (Eye Box)pupillary area (Eye box)
1414
Laser-LichtquelleLaser light source
2020
FreiformflächeFree-form surface
2121
sphärische Flächespherical area
2222
z-Ebene Polynomz plane polynomial
2323
Kontaktfläche des Einkoppelprismas zum Glasrandcontact area of the coupling prism to the edge of the glass
2424
erste Totalreflexionfirst total reflection
2525
zweite Totalreflexionsecond total reflection
2626
konkave Flächeconcave area
2727
Planflächeplane surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - JP 10319240 A1 [0002] - JP 10319240 A1 [0002]
  • - US 4711512 A [0003] - US 4711512 A [0003]

Claims (6)

Durchsicht-Display-System, bei dem ein erstes Bild durch eine Scheibe (9) sichtbar ist, in welche ein von einem Bildgeber (1) auf einer Streuscheibe (7) erzeugtes Zwischenbild mittels einer Abbildungslinse (3) in den Rand der Scheibe (1) einkoppelbar ist, weiterhin innerhalb der Scheibe (1) übertragbar und aus einer optischen Fläche der Scheibe (1) auskoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrekturlinse (6) zwischen der Streuscheibe (7) und der Abbildungslinse (3) angeordnet ist, wobei die Korrekturlinse (6) mindestens eine Freiformfläche (20) aufweist, welche durch die Formel
Figure 00090001
und mit z als Koordinate, c als Krümmung im Scheitel, k als Konische Konstante und Cj als Koeffizienten der Potenzreihe xmyn beschrieben ist, wobei der größte Abstand der dem Zwischenbild zugewandten Seite der Korrekturlinse (6) und dem Zwischenbild kleiner als 20 mm ist.Transparent display system, in which a first image through a disc ( 9 ) into which one of an imager ( 1 ) on a diffuser ( 7 ) generated intermediate image by means of an imaging lens ( 3 ) in the edge of the disc ( 1 ) is still coupled within the disc ( 1 ) transferable and from an optical surface of the disc ( 1 ), characterized in that a correction lens ( 6 ) between the lens ( 7 ) and the imaging lens ( 3 ), the correction lens ( 6 ) at least one free-form surface ( 20 ), which is represented by the formula
Figure 00090001
and with z as the coordinate, c as the curvature in the vertex, k as conic constant and C j as coefficients of the power series x m y n , where the greatest distance of the intermediate image facing side of the correction lens ( 6 ) and the intermediate image is smaller than 20 mm. Durchlicht-Display-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Abstand der dem Zwischenbild zugewandten Seite der Korrekturlinse (1) und dem Zwischenbild kleiner als 10 mm ist.Transmitted-light display system according to claim 1, characterized in that the greatest distance of the intermediate image facing side of the correction lens ( 1 ) and the intermediate image is smaller than 10 mm. Durchlicht-Display-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Abbildungslinse (3) zugewandte Fläche der Korrekturlinse (6) eine sphärische Fläche (21) ist und deren der Streuscheibe zugewandte Fläche eine Freiformfläche (20) ist.Transmitted-light display system according to claim 1, characterized in that that of the imaging lens ( 3 ) facing surface of the correction lens ( 6 ) a spherical surface ( 21 ) and the surface facing the lens a freeform surface ( 20 ). Durchlicht-Display-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Abbildungslinse (3) zugewandte Fläche der Korrekturlinse (1) eine Freiformfläche (20) ist und deren der Streuscheibe zugewandte Fläche eine sphärische Fläche (21) ist.Transmitted-light display system according to claim 1, characterized in that that of the imaging lens ( 3 ) facing surface of the correction lens ( 1 ) a freeform surface ( 20 ) and whose surface facing the lens is a spherical surface ( 21 ). Durchlicht-Display-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Abbildungslinse (3) zugewandte Fläche der Korrekturlinse (1) eine Freiformfläche (20) ist und deren der Streuscheibe zugewande Fläche eine Freiformfläche ist.Transmitted-light display system according to claim 1, characterized in that that of the imaging lens ( 3 ) facing surface of the correction lens ( 1 ) a freeform surface ( 20 ) and whose surface facing the lens is a free-form surface. Durchlicht-Display-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildgeber (1) ein hinterleuchtetes Display, ein selbstleuchtendes Display oder ein mit einem Laserlichtbündel bestrahltes zweiachsiges Ablenkspiegelsystem ist.Transmitted-light display system according to claim 1, characterized in that the imager ( 1 ) is a backlit display, a self-luminous display or irradiated with a laser light beam biaxial deflection mirror system.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012219723A1 (en) 2012-10-29 2014-04-30 Robert Bosch Gmbh Head-up displaying device for projecting graphic information to rider of vehicle, has projection unit that is provided with volume hologram that scatters characteristic of graphical information of real image on eye area surface
WO2015075206A1 (en) * 2013-11-22 2015-05-28 Carl Zeiss Ag Imaging optical unit and display device comprising such an imaging optical unit
EP2884323A4 (en) * 2012-08-08 2016-03-23 Nikon Corp Head-mounted display optical assembly and head-mounted display
KR20160090310A (en) * 2013-11-22 2016-07-29 칼 자이스 스마트 옵틱스 게엠베하 Imaging optical unit and display device having such an imaging optical unit
WO2019038374A1 (en) 2017-08-24 2019-02-28 Carl Zeiss Ag Curved light guide, imaging optical unit and hmd
JP2019117338A (en) * 2017-12-27 2019-07-18 ホヤ レンズ タイランド リミテッドＨＯＹＡ Ｌｅｎｓ Ｔｈａｉｌａｎｄ Ｌｔｄ Spectacle lens, head mount display, lens blank and semifinished lens blank
DE102020205910A1 (en) 2020-05-12 2021-11-18 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Data glasses for virtual retinal display and method for operating the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4711512A (en) 1985-07-12 1987-12-08 Environmental Research Institute Of Michigan Compact head-up display
DE4206711A1 (en) * 1992-03-04 1993-09-09 Sel Alcatel Ag Helmet mounted video monitor - has ground glass plate between lens-and-mirror systems to produce composite image formed from prim. colour components or reproduced picture
DE19720851A1 (en) * 1997-05-17 1998-11-19 Zeiss Carl Jena Gmbh Ophthalmological examination apparatus as slit lamp or fundus camera
JPH10319240A (en) 1997-05-22 1998-12-04 Fuji Xerox Co Ltd Head-mounted display
DE102004026993A1 (en) * 2004-06-03 2005-12-29 Carl Zeiss Jena Gmbh camera
DE202005021014U1 (en) * 2005-11-14 2006-12-21 Carl Zeiss Ag Head mounted display unit is in form of spectacle frame with optical arrangements including a diffractive element

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4711512A (en) 1985-07-12 1987-12-08 Environmental Research Institute Of Michigan Compact head-up display
DE4206711A1 (en) * 1992-03-04 1993-09-09 Sel Alcatel Ag Helmet mounted video monitor - has ground glass plate between lens-and-mirror systems to produce composite image formed from prim. colour components or reproduced picture
DE19720851A1 (en) * 1997-05-17 1998-11-19 Zeiss Carl Jena Gmbh Ophthalmological examination apparatus as slit lamp or fundus camera
JPH10319240A (en) 1997-05-22 1998-12-04 Fuji Xerox Co Ltd Head-mounted display
DE102004026993A1 (en) * 2004-06-03 2005-12-29 Carl Zeiss Jena Gmbh camera
DE202005021014U1 (en) * 2005-11-14 2006-12-21 Carl Zeiss Ag Head mounted display unit is in form of spectacle frame with optical arrangements including a diffractive element

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2884323A4 (en) * 2012-08-08 2016-03-23 Nikon Corp Head-mounted display optical assembly and head-mounted display
DE102012219723A1 (en) 2012-10-29 2014-04-30 Robert Bosch Gmbh Head-up displaying device for projecting graphic information to rider of vehicle, has projection unit that is provided with volume hologram that scatters characteristic of graphical information of real image on eye area surface
US10120191B2 (en) 2013-11-22 2018-11-06 tooz technologies GmbH Imaging optical system as well as display device with such an imaging optical system
KR102291744B1 (en) 2013-11-22 2021-08-19 투즈 테크놀로지스 게임베하 Imaging optical unit and display device having such an imaging optical unit
KR20160090310A (en) * 2013-11-22 2016-07-29 칼 자이스 스마트 옵틱스 게엠베하 Imaging optical unit and display device having such an imaging optical unit
CN105874375A (en) * 2013-11-22 2016-08-17 卡尔蔡司斯马特光学有限公司 Imaging optical unit and display device comprising such an imaging optical unit
US20160306171A1 (en) * 2013-11-22 2016-10-20 Carl Zeiss Smart Optics Gmbh Imaging optical system as well as display device with such an imaging optical system
JP2016541017A (en) * 2013-11-22 2016-12-28 カール・ツァイス・スマート・オプティクス・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングＣａｒｌ Ｚｅｉｓｓ Ｓｍａｒｔ Ｏｐｔｉｃｓ ＧｍｂＨ Imaging optical system and display device having the imaging optical system
WO2015075206A1 (en) * 2013-11-22 2015-05-28 Carl Zeiss Ag Imaging optical unit and display device comprising such an imaging optical unit
KR102291745B1 (en) 2013-11-22 2021-08-19 투즈 테크놀로지스 게임베하 Imaging optical unit and display device comprising such an imaging optical unit
KR20160089392A (en) * 2013-11-22 2016-07-27 칼 자이스 스마트 옵틱스 게엠베하 Imaging optical unit and display device comprising such an imaging optical unit
DE102017119440A1 (en) * 2017-08-24 2019-02-28 Carl Zeiss Ag Curved light guide, imaging optics and HMD
WO2019038374A1 (en) 2017-08-24 2019-02-28 Carl Zeiss Ag Curved light guide, imaging optical unit and hmd
US11385465B2 (en) 2017-08-24 2022-07-12 tooz technologies GmbH Curved light guide, imaging optical unit and HMD
JP2019117338A (en) * 2017-12-27 2019-07-18 ホヤ レンズ タイランド リミテッドＨＯＹＡ Ｌｅｎｓ Ｔｈａｉｌａｎｄ Ｌｔｄ Spectacle lens, head mount display, lens blank and semifinished lens blank
JP7007184B2 (en) 2017-12-27 2022-02-10 ホヤ レンズ タイランド リミテッド Eyeglass lenses, head-mounted displays, lens blanks and semi-finished lens blanks
DE102020205910A1 (en) 2020-05-12 2021-11-18 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Data glasses for virtual retinal display and method for operating the same

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