Die Anmeldung betrifft Vorrichtungen und Verfahren, bei denen eine Blickrichtung eines Auges und/oder beider Augen ermittelt wird. Insbesondere betrifft die Anmeldung Vorrichtungen zum Ermitteln einer Blickrichtung, die an einer Brille angebracht sind. Die Anmeldung betrifft auch elektronische Brillen, bei denen abhängig von einer ermittelten Blickrichtung eine Steuerfunktion ausgeführt wird.The application relates to devices and methods in which a viewing direction of an eye and / or both eyes is determined. In particular, the application relates to devices for determining a viewing direction, which are attached to a pair of glasses. The application also relates to electronic glasses in which a control function is performed depending on a determined viewing direction.
In verschiedenen Bereichen findet die automatische Bestimmung der Blickrichtung mittlerweile Anwendung. Zu den Anwendungsgebieten gehören die Auswertung von Nutzerverhalten, beispielsweise wenn ein Nutzer einem Medium ausgesetzt ist, die Augensteuerung von optischen Anzeigeeinheiten, die augenbasierte Steuerung elektronischer Geräte, oder andere Anwendungen. The automatic determination of the viewing direction is now used in various areas. Applications include evaluating user behavior, such as when a user is exposed to a medium, eye control of optical display units, eye-based control of electronic devices, or other applications.
Herkömmliche Techniken zur Bestimmung und Verfolgung einer Augenposition oder einer Blickrichtung beruhen häufig auf der Verwendung eines flächigen Bildsensors. Beispielsweise können die Augen mit einem flächigen Bildsensor oder mit mehreren flächigen Bildsensoren aufgenommen werden. Durch Bildverarbeitung kann die Blickrichtung bestimmt werden. Je nach Anwendung kann sich der Bildsensor beispielsweise in einem vom Anwender entferntem Gerät oder in einer vom Anwender getragenen Brille befinden. Um eine Bilderfassung der relevanten Augenbewegungen durch den Bildsensor zu ermöglichen, weisen derartige Brillen häufig relativ große Abmessungen auf. Die Integration von Bildsensoren auf Brillengläsern kann die nötigen Abmessungen verringern, kann aber technisch komplexe und teure Komponenten erfordern, um die Sicht durch die Brillengläser nicht zu beeinträchtigen. Conventional techniques for determining and tracking an eye position or line of sight often rely on the use of a two-dimensional image sensor. For example, the eyes can be recorded with a flat image sensor or with several flat image sensors. By image processing, the viewing direction can be determined. Depending on the application, the image sensor may be located, for example, in a user-removed device or in user-worn glasses. In order to enable image acquisition of the relevant eye movements by the image sensor, such spectacles often have relatively large dimensions. The integration of image sensors on eyeglass lenses can reduce the necessary dimensions, but may require technically complex and expensive components so as not to interfere with the view through the lenses.
Es besteht somit ein Bedarf an einer Vorrichtung und an einem Verfahren zur Bestimmung einer Blickrichtung, die mit geringem Gewicht und kostengünstig realisiert werden kann.There is thus a need for a device and a method for determining a viewing direction that can be realized with low weight and cost.
Eine derartige Vorrichtung kann insbesondere an einem Brillengestell vorgesehen werden. Durch die Integration einer Blickrichtungsbestimmung in das Brillengestell werden zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten für die Blickrichtungsbestimmung im Gebiet der optischen Sehhilfen eröffnet. Brillen und Kontaktlinsen haben weite Verbreitung als optische Sehhilfen. Bei herkömmlichen Brillen ist jedoch die optische Achse des Glases fix zum Kopf und wandert nicht mit einer optischen Achse eines Auges mit, wenn sich das Auge bewegt. Bei Brillengläsern mit Astigmatismus, für die Zylinderlinsenformen eingesetzt werden können, aber auch bei Brillen mit reiner Defokus-Korrektur können sich in Abhängigkeit von der Durchblickrichtung unterschiedliche Korrekturwerte ergeben, was für den optimalen Seheindruck unerwünscht ist. Bei Bifokalbrillen oder Gleitsichtbrillen werden gezielt in Abhängigkeit des Durchblickpunkts unterschiedliche optische Wirkungen eingesetzt, um beispielsweise zwischen unterschiedlichen Fokussier-Entfernungen wählen zu können. Dazu muss jedoch das Auge so ausgerichtet sein, dass der Sehstrahl, also die optische Achse des Auges, an der dafür vorgesehenen Stelle durch das Brillenglas tritt. Bei Gleitsichtbrillen ist sogar ein nahezu nahtloser Übergang zwischen diesen beiden Korrekturwerten möglich. Sowohl bei Bifokalbrillen als auch bei Gleitsichtbrillen liegt ein Kompromiss vor, da für eine gewünschte Fokussier-Entfernung eine bestimmte Blickrichtung durch das Brillenglas gewählt werden muss. Es besteht somit Bedarf an optischen Sehhilfen, die Vorteile im Hinblick auf diese Nachteile herkömmlicher Sehhilfen bietet.Such a device can be provided in particular on a spectacle frame. By integrating a viewing direction determination into the spectacle frame, additional application possibilities for determining the direction of sight in the field of optical vision aids are opened up. Glasses and contact lenses are widely used as optical vision aids. In conventional spectacles, however, the optical axis of the lens is fixed to the head and does not move with an optical axis of an eye as the eye moves. In eyeglass lenses with astigmatism for which cylinder lens shapes can be used, but also in glasses with a pure defocus correction, different correction values can result depending on the direction of the view, which is undesirable for the optimal visual impression. In the case of bifocals or progressive spectacles, different optical effects are selectively used as a function of the viewing point, in order to be able to choose between different focusing distances, for example. For this purpose, however, the eye must be aligned so that the visual ray, so the optical axis of the eye, at the designated place passes through the lens. For progressive lenses even a nearly seamless transition between these two correction values is possible. Both in bifocals as well as progressive lenses a compromise exists because for a desired focusing distance a certain direction of view must be selected by the lens. There is thus a need for optical vision aids that offer advantages in terms of these disadvantages of conventional vision aids.
Einem ersten Aspekt der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Blickrichtung anzugeben, die mit geringem Gewicht und kostengünstig realisiert werden kann.A first aspect of the invention is based on the object of specifying a device and a method for detecting a viewing direction, which can be realized with low weight and cost.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 12 angegeben sind. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsbeispiele.The object is achieved by an apparatus and a method as indicated in the independent claims 1 and 12. The dependent claims define embodiments.
Eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung umfasst wenigstens zwei Lichtsender und eine Mehrzahl von Sensorelementen. Die wenigstens zwei Lichtsender und die Mehrzahl von Sensorelementen sind an einem Brillengestell angeordnet. Die Vorrichtung umfasst eine elektronische Auswerteeinrichtung, die mit der Mehrzahl von Sensorelementen gekoppelt ist. Die elektronische Auswerteeinrichtung ist eingerichtet, um Richtungen von Lichtstrahlen zu ermitteln, die von den wenigstens zwei Lichtsendern ausgesandt und auf eines der Sensorelemente reflektiert wurden, und um aus den ermittelten Richtungen der Lichtstrahlen die Blickrichtung zu bestimmen.A device for determining a viewing direction comprises at least two light transmitters and a plurality of sensor elements. The at least two light transmitters and the plurality of sensor elements are arranged on a spectacle frame. The device comprises an electronic evaluation device, which is coupled to the plurality of sensor elements. The electronic evaluation device is set up to detect directions of light beams emitted by the at least two light transmitters and reflected onto one of the sensor elements, and to determine the viewing direction from the determined directions of the light beams.
Bei einem Verfahren zum Ermitteln einer Blickrichtung wird Licht durch wenigstens zwei Lichtsender von unterschiedlichen Punkten aus ausgesandt. Richtungen von Lichtstrahlen werden bestimmt, die von den wenigstens zwei Lichtsendern ausgesandt und von einer Hornhaut auf ein Sensorelement reflektiert wurden. Die Blickrichtung wird aus den bestimmten Richtungen der Lichtstrahlen ermittelt.In a method for determining a viewing direction, light is emitted through at least two light emitters from different points. Directions of light rays emitted by the at least two light emitters and reflected from a cornea to a sensor element are determined. The viewing direction is determined from the specific directions of the light rays.
Die entsprechenden Sensorelemente und Lichtsender können jeweils entlang einem Rand beider Brillengläser vorgesehen sein. The corresponding sensor elements and light emitters can each be provided along one edge of both spectacle lenses.
Die wenigstens zwei Lichtsender können Licht jeweils in einer Ebene aussenden. Wenigstens zwei der Ebenen, in denen zwei unterschiedliche Lichtsender Licht aussenden, können gegeneinander geneigt sein. The at least two light emitters can emit light in each case in one plane. At least two of the levels in which two different Light emitter emit light, can be inclined against each other.
Jeder der zwei Lichtsender kann eingerichtet sein, um Licht in mehreren unterschiedlichen Richtungen auszusenden und das ausgesandte Licht richtungsabhängig zu kodieren. Die Richtungskodierung kann dadurch erfolgen, dass ein Lichtstrahl zeitabhängig umgelenkt wird. Dadurch kann über einen Zeitpunkt, an dem eine Lichtreflexion erfasst wird, auf die Emissionsrichtung zurückgeschlossen werden. Die Richtungskodierung kann dadurch erfolgen, dass Licht unterschiedlicher Wellenlängen in unterschiedliche Richtungen ausgesandt wird. Dadurch kann über die Wellenlänge eines reflektierten Lichtstrahls auf die Emissionsrichtung zurückgeschlossen werden.Each of the two light emitters may be arranged to emit light in several different directions and to code the emitted light in a directional manner. The direction coding can be effected by deflecting a light beam in a time-dependent manner. As a result, it is possible to deduce the direction of emission over a point in time at which a light reflection is detected. The direction coding can be effected by emitting light of different wavelengths in different directions. As a result, it is possible to deduce the emission direction via the wavelength of a reflected light beam.
Die wenigstens zwei Lichtsender können in einem zeitlichen Multiplexbetrieb gesteuert werden. Die wenigstens zwei Lichtsender können räumlich voneinander beabstandet sein.The at least two light transmitters can be controlled in a temporal multiplex mode. The at least two light emitters may be spatially spaced apart.
Die elektronische Auswerteeinrichtung kann aus einer ersten Blickrichtung eines ersten Auges und einer zweiten Blickrichtung eines zweiten Auges einen Konvergenzpunkt der ersten Blickrichtung und der zweiten Blickrichtung ermitteln.The electronic evaluation device can determine a convergence point of the first viewing direction and the second viewing direction from a first viewing direction of a first eye and a second viewing direction of a second eye.
Merkmale des Verfahrens nach Ausführungsbeispielen entsprechen jeweils den korrespondierenden Merkmalen der Vorrichtung nach Ausführungsbeispielen.Features of the method according to embodiments correspond respectively to the corresponding features of the device according to embodiments.
Durch die Vorrichtung und das Verfahren kann eine Erfassung der Blickrichtung mit einem mobilen Gerät in Form einer Brille erfolgen, die geringes Volumen und Gewicht aufweist.By means of the device and the method, it is possible to detect the viewing direction with a mobile device in the form of spectacles, which has a low volume and weight.
Einem zweiten Aspekt der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Sehhilfe und ein Verfahren anzugeben, bei der bzw. bei dem die optische Achse einer Sehkorrektur mit einer Blickrichtung mitgeführt werden kann, ohne dass für eine gewünschte Fokussier-Entfernung eine vorgegebene Zwangsblickrichtung erforderlich ist. A second aspect of the invention is based on the object of specifying an optical vision aid and a method in which the optical axis of a vision correction can be carried along with a viewing direction without requiring a predetermined direction of forced viewing for a desired focusing distance.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektronische Brille und ein Verfahren, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 14 und 20 angegeben sind. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsbeispiele.This object is achieved by electronic goggles and a method as indicated in independent claims 14 and 20. The dependent claims define embodiments.
Die elektronische Brille umfasst eine Detektionseinrichtung zum Detektieren einer ersten Blickrichtung eines ersten Auges und einer zweiten Blickrichtung eines zweiten Auges. Die elektronische Brille umfasst wenigstens ein steuerbares Brillenglas mit elektronisch steuerbaren optischen Eigenschaften. Die elektronische Brille umfasst eine elektronische Steuereinrichtung, die mit der Detektionseinrichtung gekoppelt und eingerichtet ist, um abhängig von der ersten Blickrichtung und der zweiten Blickrichtung einen Konvergenzpunkt zu ermitteln, und um abhängig von dem Konvergenzpunkt das wenigstens eine steuerbare Brillenglas zu steuern.The electronic spectacles comprise a detection device for detecting a first viewing direction of a first eye and a second viewing direction of a second eye. The electronic spectacles comprise at least one controllable spectacle lens with electronically controllable optical properties. The electronic goggles comprise an electronic control device, which is coupled to the detection device and arranged to determine a convergence point as a function of the first viewing direction and the second viewing direction, and to control the at least one controllable spectacle lens depending on the point of convergence.
Mit dem Begriff „Brillenglas“ wird in dieser Anmeldung allgemein die optische Einheit bezeichnet, die den Strahlengang optischer Strahlen beeinflusst, um eine Sehhilfe bereitzustellen. Der Begriff „Brillenglas“ ist nach allgemeiner Terminologie in diesem technischen Gebiet nicht auf Elemente aus Glasmaterial beschränkt, sondern kann auch Körper aus einem Kunststoff, aus mehreren Kunststofflagen und/oder aus elektrisch steuerbaren Schichten oder Hybridkomponenten dieser Materialien umfassen. The term "spectacle lens" in this application generally refers to the optical unit which influences the beam path of optical beams in order to provide visual aid. The term "spectacle lens" is generally limited in this technical field not to elements of glass material, but may also comprise bodies made of a plastic, of several plastic layers and / or of electrically controllable layers or hybrid components of these materials.
Bei einem Verfahren zum Steuern einer elektronischen Brille werden eine erste Blickrichtung eines ersten Auges und einer zweiten Blickrichtung eines zweiten Auges detektiert. Ein Konvergenzpunkt wird abhängig von der ersten Blickrichtung und der zweiten Blickrichtung bestimmt. Das wenigstens eine steuerbare Brillenglas wird abhängig von dem ermittelten Konvergenzpunkt gesteuert.In a method for controlling an electronic spectacle, a first viewing direction of a first eye and a second viewing direction of a second eye are detected. A convergence point is determined depending on the first viewing direction and the second viewing direction. The at least one controllable spectacle lens is controlled depending on the determined convergence point.
Das wenigstens eine steuerbare Brillenglas kann abhängig von einem Abstand des Konvergenzpunktes von der Brille gesteuert werden. Eine Korrekturstärke des wenigstens einen steuerbaren Brillenglases kann abhängig von dem Abstand des Konvergenzpunktes gesteuert werden. The at least one controllable spectacle lens can be controlled by the spectacles depending on a distance of the point of convergence. A correction strength of the at least one controllable spectacle lens can be controlled depending on the distance of the convergence point.
Ein Bereich des steuerbaren Brillenglases, an dem die optischen Eigenschaften beeinflusst werden, kann abhängig von einem Durchblickpunkt durch das entsprechende steuerbare Brillenglas bestimmt werden.An area of the controllable spectacle lens on which the optical properties are influenced can be determined depending on a visual point through the corresponding controllable spectacle lens.
Die elektronische Brille kann ein erstes steuerbares Brillenglas und ein zweites steuerbares Brillenglas umfassen. Das erste steuerbare Brillenglas kann abhängig von der ersten Blickrichtung und dem Konvergenzpunkt gesteuert werden. Das zweite steuerbare Brillenglas kann abhängig von der zweiten Blickrichtung und dem Konvergenzpunkt gesteuert werden.The electronic goggles may include a first controllable lens and a second controllable lens. The first controllable eyeglass lens can be controlled depending on the first viewing direction and the convergence point. The second controllable lens can be controlled depending on the second viewing direction and the convergence point.
Merkmale des Verfahrens nach Ausführungsbeispielen entsprechen jeweils den korrespondierenden Merkmalen der elektronischen Brille nach Ausführungsbeispielen.Features of the method according to embodiments correspond respectively to the corresponding features of the electronic glasses according to embodiments.
Durch die elektronische Brille und das Verfahren kann wenigstens ein steuerbares Brillenglas so gesteuert werden, dass für die entsprechende Blickrichtung die optischen Eigenschaften dynamisch an die Fokussier-Entfernung angepasst werden, in der der Konvergenzpunkt liegt. At least one controllable spectacle lens can be controlled by the electronic spectacles and the method such that, for the corresponding viewing direction, the optical properties are dynamically adapted to the focusing distance in which the convergence point lies.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings with reference to embodiments.
1 ist eine schematische Seitenansicht einer Brille mit einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. 1 is a schematic side view of a pair of glasses with a device for determining a viewing direction according to an embodiment.
2 ist eine schematische Vorderansicht der Brille von 1, wobei ein Brillengestell teilweise transparent dargestellt ist. 2 is a schematic front view of the glasses of 1 wherein a spectacle frame is shown partially transparent.
3 und 4 zeigen einen Verlauf von Lichtstrahlen im Betrieb der Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. 3 and 4 show a course of light beams during operation of the device for determining a viewing direction according to an embodiment.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. 5 FIG. 10 is a flowchart of a method of determining a viewing direction according to an embodiment. FIG.
6 zeigt eine Ausgestaltung eines Lichtsenders bei einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. 6 shows an embodiment of a light emitter in an apparatus for determining a viewing direction according to an embodiment.
7 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Lichtsenders bei einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. 7 shows a further embodiment of a light emitter in an apparatus for determining a viewing direction according to an embodiment.
8 veranschaulicht den Betrieb von Lichtsendern bei einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. 8th illustrates the operation of light emitters in a device for determining a viewing direction according to an embodiment.
9 veranschaulicht einen Abschnitt einer Anordnung von Sensorelementen einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. 9 illustrates a portion of an array of sensor elements of a device for determining a viewing direction according to an embodiment.
10 veranschaulicht eine Signalauswertung der mit einem Sensorelement erfassten Signale bei einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. 10 illustrates a signal evaluation of the signals detected by a sensor element in a device for determining a viewing direction according to an embodiment.
11 ist eine schematische Vorderansicht einer elektronischen Brille nach einem Ausführungsbeispiel. 11 is a schematic front view of an electronic glasses according to an embodiment.
12 ist eine Schnittansicht durch ein elektronisch steuerbares Brillenglas der elektronischen Brille von 11. 12 is a sectional view through an electronically controllable eyeglass lens of the electronic glasses of 11 ,
13 veranschaulicht eine Bestimmung eines Konvergenzpunktes durch eine elektronische Brille nach einem Ausführungsbeispiel. 13 FIG. 12 illustrates a determination of a point of convergence through an electronic goggle according to an embodiment. FIG.
14 bis 17 veranschaulichen schematisch Einstellmöglichkeiten einer elektronischen Brille nach einem Ausführungsbeispiel. 14 to 17 schematically illustrate settings of an electronic glasses according to an embodiment.
18 und 19 veranschaulichen eine ortsabhängige Beeinflussung optischer Eigenschaften von Brillengläsern einer elektronischen Brille abhängig von den jeweiligen Durchblickpunkten. 18 and 19 illustrate a location-dependent influencing optical properties of spectacle lenses of electronic glasses depending on the respective viewing points.
20 bis 22 veranschaulichen eine Änderung des Durchblickpunkts abhängig von einer Blickrichtung eines Auges. 20 to 22 illustrate a change of the visual point depending on a viewing direction of an eye.
23 und 24 veranschaulichen eine ortsabhängige Beeinflussung optischer Eigenschaften von Brillengläsern einer elektronischen Brille abhängig von einem Durchblickpunkt. 23 and 24 illustrate a location-dependent influencing optical properties of spectacle lenses of electronic glasses depending on a visual point.
25 veranschaulicht eine ortsabhängige Beeinflussung optischer Eigenschaften von Brillengläsern einer elektronischen Brille abhängig von einem Durchblickpunkt. 25 illustrates a location-dependent influencing optical properties of spectacle lenses of electronic glasses depending on a visual point.
26 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel. 26 is a flowchart of a method according to an embodiment.
Die im Folgenden detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele sind lediglich zur Veranschaulichung von Implementierungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung gedacht und sind nicht als den Bereich der Erfindung einschränkend auszulegen. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Merkmalen ist nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Merkmale zur Implementierung von Ausführungsbeispielen der Erfindung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele weniger Merkmale und/oder alternative Merkmale zu den dargestellten aufweisen. The embodiments described in detail below with reference to the attached figures are intended only to illustrate implementations of the present invention and are not to be construed as limiting the scope of the invention. Features of various embodiments may be combined with each other unless otherwise specified. A description of an embodiment having a plurality of features is not to be construed as requiring all of these features to implement embodiments of the invention. Rather, other embodiments may have fewer features and / or alternative features to those illustrated.
Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung angegeben, bei der wenigstens zwei Lichtsender und eine Mehrzahl von Sensorelementen an einem Brillengestell angeordnet sind. Die wenigstens zwei Lichtsender und die Mehrzahl von Sensorelementen können entlang einem Rand eines Brillenglases an dem Brillengestell angeordnet sein, um eine Blickrichtung des entsprechenden Auges zu detektieren. Wenigstens zwei weitere Lichtsender und eine weitere Mehrzahl von Sensorelementen können entlang einem Rand eines weiteren Brillenglases an dem Brillengestell angeordnet sein, um eine Blickrichtung des zweiten Auges zu detektieren. According to exemplary embodiments of the invention, a device for determining a viewing direction is specified, in which at least two light transmitters and a plurality of sensor elements are arranged on a spectacle frame. The at least two light emitters and the plurality of sensor elements may be arranged along an edge of a spectacle lens on the spectacle frame in order to detect a viewing direction of the corresponding eye. At least two further light transmitters and a further plurality of sensor elements can be arranged along an edge of another spectacle lens on the spectacle frame in order to detect a viewing direction of the second eye.
1 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum Ermitteln einer Blickrichtung. 2 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung 1, wobei ein Brillengestell teilweise transparent dargestellt ist. Die Vorrichtung 1 ist als Brille ausgestaltet. Die Vorrichtung 1 kann eingesetzt werden, um die Blickrichtungen beider Augen zu ermitteln. Dazu wird jeweils die Reflexion mehreren Lichtstrahlen an einer Hornhaut (auch als Kornea bezeichnet) des entsprechenden Auges erfasst. Aus mehreren erfassten reflektierten Lichtstrahlen wird auf die Position der Hornhaut und somit die Blickrichtung des Auges geschlossen. 1 is a schematic side view of a device 1 for determining a viewing direction. 2 is a front view of the device 1 wherein a spectacle frame is shown partially transparent. The device 1 is designed as glasses. The device 1 Can be used to To determine the directions of both eyes. For this purpose, in each case the reflection of a plurality of light rays on a cornea (also referred to as the cornea) of the corresponding eye is detected. From several detected reflected light beams is closed to the position of the cornea and thus the line of sight of the eye.
Die Vorrichtung 1 umfasst ein Brillengestell. Ein erster Abschnitt 10 des Brillengestells dient als mechanische Halterung für ein erstes Brillenglas 2. Ein zweiter Abschnitt 20 des Brillengestells dient als mechanische Halterung für ein zweites Brillenglas 3. Das Brillengestell kann vorzugsweise aus einem leichten Material wie Kunststoff oder Titan bestehen. The device 1 includes a spectacle frame. A first section 10 of the spectacle frame serves as a mechanical support for a first spectacle lens 2 , A second section 20 of the spectacle frame serves as a mechanical support for a second spectacle lens 3 , The spectacle frame may preferably be made of a lightweight material such as plastic or titanium.
An der zum Benutzer, d.h. zum Brillenträger, gewandten Seite des Brillengestells sind jeweils wenigstens zwei Lichtsender und eine Mehrzahl von Sensorelementen angeordnet. An dem ersten Abschnitt 10 des Brillengestells sind Lichtsender 11–14 angeordnet. An dem ersten Abschnitt 10 des Brillengestells ist eine Mehrzahl 16 von Sensorelementen 15 angeordnet. At least two light transmitters and a plurality of sensor elements are arranged on the side of the spectacle frame facing the user, ie the spectacle wearer. At the first section 10 of the glasses frame are light emitters 11 - 14 arranged. At the first section 10 of the spectacle frame is a plurality 16 of sensor elements 15 arranged.
Die Sensorelemente 15 können jeweils Pixelsensorelemente sein. Die Sensorelemente 15 können lückenlos oder mit diskreten Lücken an dem Brillengestell, also entlang der entsprechenden Glasfassung, angebracht sein. Die Sensorelemente 15 können eine auf sie einfallende Lichtintensität oder Lichtenergie erfassen. Die Sensorelemente 15 können jeweils wellenlängenselektiv ausgestaltet sein, um die Lichtintensität oder Lichtenergie von Licht in einem bestimmten Wellenlängenintervall zu erfassen. Die Vorrichtung 1 kann so ausgestaltet sein, dass jeweils auch in Zeitintervallen, in denen keiner der Lichtsender Licht aussendet, die Sensorelemente 15 ausgelesen werden. Dadurch kann eine Intensität von Hintergrundlicht an jedem der Sensorelemente 15 bestimmt werden. Das gemessene Hintergrundlicht kann von dem Signal subtrahiert werden, das von den Sensorelementen 15 erfasst wird, wenn die Lichtsender Licht aussenden. The sensor elements 15 each may be pixel sensor elements. The sensor elements 15 can be attached without gaps or with discrete gaps on the spectacle frame, ie along the corresponding glass frame. The sensor elements 15 can detect light intensity or light energy incident on them. The sensor elements 15 can each be wavelength selective to detect the light intensity or light energy of light in a particular wavelength interval. The device 1 can be configured so that in each case in time intervals in which none of the light emitter emits light, the sensor elements 15 be read out. This can provide an intensity of background light on each of the sensor elements 15 be determined. The measured background light can be subtracted from the signal from the sensor elements 15 is detected when the light emitters emit light.
Wenigstens zwei benachbarte Sensorelemente können in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen lichtempfindlich sein. Beispielsweise können Gruppen mit drei oder vier benachbarten Sensorelementen definiert werden, wobei diese Sensorelemente jeweils in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen lichtempfindlich sein. Die unterschiedlichen Wellenbereiche, in denen benachbarte Sensorelemente einer Gruppe lichtempfindlich sind, können überlappen. At least two adjacent sensor elements may be photosensitive in different wavelength ranges. For example, groups with three or four adjacent sensor elements can be defined, wherein these sensor elements are each photosensitive in different wavelength ranges. The different wavebands in which adjacent sensor elements of a group are photosensitive may overlap.
Die Sensorelemente 15 können jeweils in einem Wellenlängenbereichen im infraroten (IR) Teil des elektromagnetischen Spektrums lichtempfindlich sein. Die Sensorelemente 15 können so ausgestaltet sein, dass sie nur schwach empfindlich oder unempfindlich für Licht im sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums sind. The sensor elements 15 may each be photosensitive in a wavelength region in the infrared (IR) portion of the electromagnetic spectrum. The sensor elements 15 can be designed so that they are only weakly sensitive or insensitive to light in the visible part of the electromagnetic spectrum.
Die mehreren Lichtsender 11, 12, 13, 14 sind ebenfalls um die Glasfassung, d.h. den Abschnitt 10 des Brillengestells, angebracht. Eine Anzahl der Lichtsender 11, 12, 13, 14 ist kleiner als eine Anzahl der Sensorelemente. Die Lichtsender können in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen um den Rand des Brillenglases 2 angebracht sein. An dem dem Glasfassungsrand zugewandten Ende des Fassungsbügels können sich ebenfalls Sensorelemente und/oder ein oder mehrere Lichtsender befinden.The multiple light emitters 11 . 12 . 13 . 14 are also around the glass frame, ie the section 10 of the glasses frame, attached. A number of light emitters 11 . 12 . 13 . 14 is smaller than a number of the sensor elements. The light emitters may be at regular or irregular intervals around the rim of the lens 2 to be appropriate. Sensor elements and / or one or more light emitters may also be located on the end of the mounting bracket facing the glass-rim.
Die mehreren Lichtsender 11, 12, 13, 14 können jeweils so ausgestaltet sein, dass sie Licht mit einer Wellenlänge im IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums ausgeben. Insbesondere sind die Begriffe „Lichtstrahl“ und „Licht“, wie sie in dieser Anmeldung verwendet werden, so zu verstehen, dass sie nicht auf den sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums beschränkt sind. Ein „Lichtstrahl“ oder ausgesandtes „Licht“ kann eine Wellenlänge im IR-Bereich aufweisen. The multiple light emitters 11 . 12 . 13 . 14 each may be configured to output light having a wavelength in the IR region of the electromagnetic spectrum. In particular, the terms "light beam" and "light" as used in this application are understood to be not limited to the visible portion of the electromagnetic spectrum. A "light beam" or emitted "light" may have a wavelength in the IR range.
Die mehreren Lichtsender 11, 12, 13, 14 können so ausgestaltet sein, dass sie Licht jeweils in einer Ebene aussenden. Jeder der Lichtsender 11, 12, 13, 14 kann jeweils einen Lichtstrahl aussenden, der beispielsweise durch einen Mikrospiegel umgelenkt und so in der Ebene verstellt wird. Alternativ kann jeder der Lichtsender 11, 12, 13, 14 einen Lichtfächer aussenden. Die Lichtsender 11, 12, 13, 14 strahlen Licht vorteilhaft in unterschiedlichen Ebenen aus. Wenigstens zwei dieser Ebenen können gegeneinander verkippt sein, d.h. nicht parallel und nicht zusammenfallend sein. Wie noch ausführlicher beschrieben wird, können die Lichtsender 11, 12, 13, 14, die auf ein erstes Auge 4 Licht einstrahlen, so ausgestaltet sein, dass zu jedem Zeitpunkt maximal einer der Lichtsender 11, 12, 13, 14 Licht aussendet. Die Lichtsender 11, 12, 13, 14 können also in einem zeitlichen Multiplexbetrieb betrieben werden. Dadurch wird eine Zuordnung erleichtert, von welchem der Lichtsender 11, 12, 13, 14 ein Lichtsignal ausgesandt wurde, das von einem der Sensorelemente 15 nach Reflexion an der Hornhaut erfasst wird. The multiple light emitters 11 . 12 . 13 . 14 can be designed so that they emit light in each case in one plane. Each of the light emitters 11 . 12 . 13 . 14 can each emit a beam of light, which is deflected for example by a micromirror and so adjusted in the plane. Alternatively, each of the light emitters 11 . 12 . 13 . 14 Send out a light fan. The light emitter 11 . 12 . 13 . 14 emit light advantageously in different levels. At least two of these levels may be tilted against each other, ie not parallel and not coincidental. As will be described in more detail, the light emitters 11 . 12 . 13 . 14 on a first eye 4 Incorporate light, be designed so that at any one time maximum one of the light emitter 11 . 12 . 13 . 14 Emit light. The light emitter 11 . 12 . 13 . 14 can therefore be operated in a temporal multiplex mode. This facilitates an association of which the light emitter 11 . 12 . 13 . 14 a light signal was emitted from one of the sensor elements 15 is detected after reflection on the cornea.
Jeder der Lichtsender 11, 12, 13, 14 kann so ausgestaltet sein, dass ausgesandtes Licht richtungsabhängig kodiert wird. Das ausgesandte Licht kann so richtungsabhängig kodiert werden, dass jeweils bestimmt werden kann, in welcher Richtung der entsprechende Lichtsender ein Lichtsignal ausgesandt hat, das von einem der Sensorelemente 15 nach Reflexion an der Hornhaut erfasst wird. Die Kodierung kann durch zeitabhängiges Scannen erfolgen, wobei ein Lichtstrahl einen Winkelbereich in einer Ebene überstreicht. Aus der Zeit, zu der der an der Hornhaut reflektierte Lichtstrahl von einem der Sensorelemente 15 erfasst wird, kann auf die Emissionsrichtung geschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine wellenlängenabhängige Richtungskodierung erfolgen. Licht unterschiedlicher Wellenlänge kann von einem Lichtsender jeweils in unterschiedliche Richtungen ausgesandt werden. Aus der Wellenlänge des Lichtstrahls, der an der Hornhaut reflektiert und von einem oder mehreren Sensorelementen mit wellenlängenabhängiger Sensitivität erfasst wird, kann auf die Emissionsrichtung geschlossen werden.Each of the light emitters 11 . 12 . 13 . 14 can be configured so that emitted light is coded direction-dependent. The emitted light can be coded in a direction-dependent manner so that it can be determined in each case in which direction the corresponding light emitter has emitted a light signal from one of the sensor elements 15 is detected after reflection on the cornea. The coding can be done by time-dependent scanning, wherein a light beam sweeps an angular range in a plane. From the time to which the the cornea reflected light beam from one of the sensor elements 15 is detected, can be concluded on the emission direction. Alternatively or additionally, a wavelength-dependent direction coding can take place. Light of different wavelengths can be emitted by a light emitter in different directions. From the wavelength of the light beam, which is reflected at the cornea and detected by one or more sensor elements with wavelength-dependent sensitivity, can be concluded that the direction of emission.
Die Lichtsender 11, 12, 13, 14 können eine Lichtquelle umfassen. Die Lichtquelle kann beispielsweise eine Leuchtdiode, insbesondere eine im IR-Teil des Spektrums emittierende Leuchtdiode sein. Die Lichtsender 11, 12, 13, 14 können jeweils auch ein Ende eines Lichtleiters, beispielsweise einer Glasfaser umfassen. Der Lichtleiter leitet das Licht von einer oder mehreren Lichtquellen an den Ort der Lichtsender 11, 12, 13, 14, wo das Licht ausgesandt wird. Die Lichtsender 11, 12, 13, 14 können jeweils eine Mikrooptik umfassen, wie unter Bezugnahme auf 6 und 7 noch näher beschrieben wird. Die Mikrooptik kann einen Mikrospiegel, beispielsweise einen mikro-elektromechanischen Spiegel (MEMS), und/oder ein Mikroprisma umfassen. The light emitter 11 . 12 . 13 . 14 may include a light source. The light source can be, for example, a light emitting diode, in particular a light emitting diode emitting in the IR part of the spectrum. The light emitter 11 . 12 . 13 . 14 may each include an end of a light guide, such as a glass fiber. The light guide directs the light from one or more light sources to the location of the light emitter 11 . 12 . 13 . 14 where the light is emitted. The light emitter 11 . 12 . 13 . 14 may each comprise a micro-optic, as with reference to 6 and 7 will be described in more detail. The micro-optics may comprise a micromirror, for example a microelectromechanical mirror (MEMS), and / or a microprism.
Die Strahlrichtung der Lichtsender 11, 12, 13, 14 ist so ausgerichtet, dass sie für die verschiedenen Blickrichtungen möglichst lange auf die Hornhaut des Auges trifft. Dadurch wird gewährleistet, dass es immer wenigstens einen Lichtstrahl gibt, der mindestens zu einem Zeitpunkt einer Scanperiode und/oder für wenigstens eine Wellenlänge eines Lichtfächers vom Lichtsender 11, 12, 13, 14 an der Hornhaut des Auges reflektiert wird und dann auf mindesten ein Sensorelement 15 auf dem Brillenrahmen auftrifft. Aus dem Zeitpunkt, an dem der reflektierte Lichtstrahl erfasst wird, und/oder der Farbe ist bekannt, welche Richtung der ausgesandte Lichtstrahl hatte, der an dem Sensorelement 15 detektiert wurde. The beam direction of the light emitter 11 . 12 . 13 . 14 is aligned so that it strikes the cornea of the eye for as long as possible for the different directions of view. This ensures that there is always at least one light beam which is at least at one point in time of a scanning period and / or for at least one wavelength of a light fan from the light transmitter 11 . 12 . 13 . 14 is reflected on the cornea of the eye and then on at least one sensor element 15 impinges on the eyeglass frame. From the time at which the reflected light beam is detected, and / or the color is known, which direction had the emitted light beam on the sensor element 15 was detected.
Es ist nicht erforderlich, dass alle von einem Lichtsender 11, 12, 13, 14 ausgesandten Strahlen auf die Hornhaut oder das Auge treffen. Beispielsweise treffen in der Seitenansicht von 1 die äußerste Lichtstrahlen Sr und Sb eines Fächers oder eines überstrichenen Winkelbereichs nicht auf die Hornhaut. Ein Lichtstrahl S1 trifft zwar auf die Hornhaut, wird aber am Brillenrahmen vorbei reflektiert. Ein Lichtstrahl S2 wird auf der Hornhaut reflektiert und trifft auf den Brillenrahmen, wo ein Sensorelement 15 angeordnet ist und den reflektierten Lichtstrahl S2 erfasst.It does not require all of a light emitter 11 . 12 . 13 . 14 Exposing rays to the cornea or the eye. For example, in the side view of 1 the outermost beams S r and S b of a fan or a swept angle range not on the cornea. Although a light beam S 1 strikes the cornea, it is reflected past the spectacle frame. A light beam S 2 is reflected on the cornea and strikes the spectacle frame, where a sensor element 15 is arranged and detects the reflected light beam S 2 .
Eine elektronische Auswerteeinrichtung 9 ist mit der Mehrzahl 16 der Sensorelemente 15 gekoppelt. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann ebenfalls an dem Brillengestell angebracht sein. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 ist ausgestaltet, um aus den mit den Sensorelementen 15 erfassten Signalen die Blickrichtung des entsprechenden Auges zu bestimmen. Wie unter Bezugnahme auf 3 bis 5 noch ausführlicher beschrieben werden wird, kann die elektronische Auswerteeinrichtung 9 insbesondere eingerichtet sein, um die Richtungen von wenigstens zwei Lichtstrahlen zu ermitteln, die von unterschiedlichen Lichtsendern 11, 12, 13, 14 ausgesandt, an der Hornhaut des Auges 4 reflektiert und von einem der Sensorelemente 15 erfasst wurden. Die entsprechenden ausgesandten Lichtstrahlen 18 sind in 2 vor Reflexion an der Hornhaut mit gestrichelten Linien dargestellt. Die reflektierten Lichtstrahlen 19 sind in 2 mit gepunkteten Linien dargestellt. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann aus den Richtungen der wenigstens zwei Lichtstrahlen 18, die von den Sensorelementen nach Reflexion an der Hornhaut erfasst wurden, die Blickrichtung des Auges 4 rechnerisch bestimmen. An electronic evaluation device 9 is with the majority 16 the sensor elements 15 coupled. The electronic evaluation device 9 may also be attached to the spectacle frame. The electronic evaluation device 9 is designed to be made with the sensor elements 15 detected signals to determine the viewing direction of the corresponding eye. As with reference to 3 to 5 will be described in more detail, the electronic evaluation device 9 in particular, be arranged to detect the directions of at least two light beams emitted by different light emitters 11 . 12 . 13 . 14 sent out to the cornea of the eye 4 reflected and from one of the sensor elements 15 were recorded. The corresponding emitted light rays 18 are in 2 Before reflection on the cornea shown with dashed lines. The reflected light rays 19 are in 2 shown with dotted lines. The electronic evaluation device 9 can from the directions of the at least two light beams 18 , which were detected by the sensor elements after reflection on the cornea, the line of sight of the eye 4 determined by calculation.
Für die Bestimmung der Blickrichtung des Auges 4 kann die elektronische Auswerteeinrichtung 9 Daten verwenden, die für den Brillenträger spezifisch sind. Derartige Daten können bei einer Brillenanpassung für den jeweiligen Brillenträger ermittelt und in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden, der in der elektronischen Auswerteeinrichtung 9 integriert ist oder mit der elektronischen Auswerteeinrichtung 9 verbunden ist. Bei der entsprechenden Brillenanpassung kann bestimmt werden: ein Pupillenabstand des Brillenträger und/oder ein Hornhautscheitelabstand des Brillenträgers und/oder die Augenposition bei Blick in die Ferne. Aus dieser Größe bzw. diesen Größen können die Positionen der beiden Augapfelmittelpunkte relativ zur Brillenfassung ermittelt werden. Die Positionen der beiden Augapfelmittelpunkte relativ zur Brillenfassung können in der Vorrichtung 1 gespeichert werden und von der elektronischen Auswerteeinrichtung 9 zur rechnerischen Bestimmung der Blickrichtung verwendet werden. For determining the line of sight of the eye 4 can the electronic evaluation device 9 Use data that is specific to the wearer. Such data can be determined in an eyeglass adjustment for the respective wearer and stored in a non-volatile memory in the electronic evaluation device 9 is integrated or with the electronic evaluation device 9 connected is. At the appropriate eyeglass adjustment can be determined: a pupillary distance of the wearer and / or a corneal vertex distance of the wearer and / or the eye position when looking into the distance. From this size or these sizes, the positions of the two eyeball center points can be determined relative to the spectacle frame. The positions of the two eyeball centers relative to the spectacle frame can be in the device 1 be stored and from the electronic evaluation device 9 used for the mathematical determination of the viewing direction.
Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann auch Steuerfunktionen erfüllen, die zur Bestimmung der Blickrichtung erforderlich sind. Beispielsweise kann die elektronische Auswerteeinrichtung 9 die Lichtsender 11, 12, 13, 14 steuern, um diese in einem zeitlichen Multiplexbetrieb zu kontrollieren. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann eine steuerbare Ablenkoptik der Lichtsender 11, 12, 13, 14 steuern, um eine richtungsabhängige Kodierung vorzunehmen. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann so eingerichtet sein, dass sie aus dem Zeitpunkt, an dem ein reflektierter Lichtstrahl an einem bestimmten Sensorelement 15 erfasst wird, und/oder aus der Wellenlänge des erfassten Lichts den Lichtsender bestimmt, der den Lichtstrahl ausgesandt hat, und die Richtung bestimmt, mit der der Lichtstrahl ausgesandt wurde. The electronic evaluation device 9 can also perform control functions that are required to determine the viewing direction. For example, the electronic evaluation device 9 the light emitter 11 . 12 . 13 . 14 to control them in a time multiplexed operation. The electronic evaluation device 9 can be a controllable deflection optics of the light emitter 11 . 12 . 13 . 14 control to make a directional coding. The electronic evaluation device 9 may be arranged to be from the time at which a reflected light beam at a particular sensor element 15 is detected, and / or determined from the wavelength of the detected light, the light emitter, which has emitted the light beam, and determines the direction in which the light beam was emitted.
Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann als Mikrocontroller, als Mikroprozessor, als anwendungsspezifische Spezialschaltung („Application Specific Integrated Circuit“, ASIC), als integrierte Schaltung, insbesondere als FPGA („Field Programmable Gate Array“), oder als Kombination derartiger Elemente ausgestaltet sein. The electronic evaluation device 9 can be configured as a microcontroller, as a microprocessor, as an application-specific integrated circuit (ASIC), as an integrated circuit, in particular as an FPGA (Field Programmable Gate Array), or as a combination of such elements.
Die Vorrichtung 1 kann so ausgestaltet sein, dass auch die Blickrichtung eines zweiten Auges 5 bestimmt wird. Dazu kann an der entsprechenden Glasfassung, d.h. am zweiten Abschnitt 20 des Brillengestells, eine weitere Mehrzahl 26 von Sensorelementen 25 angebracht sein. Am zweiten Abschnitt 20 des Brillengestells können wenigstens zwei weitere Lichtsender 21, 22, 23, 24 angebracht sein. Die Ausgestaltung und Funktionsweise dieser Lichtsender und Sensorelemente entspricht der der Lichtsender 11, 12, 13, 14 und Sensorelemente 15, die bereits beschrieben wurde. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann eine Blickrichtungsbestimmung sowohl für das erste Auge 4 als auch das zweite Auge 5 vornehmen. Dazu kann die elektronische Auswerteeinrichtung 9 mit den weiteren Sensorelementen 25 gekoppelt sein, um Richtungen ausgesandter Lichtstrahlen 28 zu bestimmen, die nach Reflexion an der Hornhaut des zweiten Auges 5 als reflektierte Lichtstrahlen 29 auf eines der weiteren Sensorelemente 25 treffen. Bei weiteren Ausgestaltungen können separate elektronische Auswerteeinrichtungen für die Blickrichtungsbestimmung des ersten Auges 4 und die Blickrichtungsbestimmung des zweiten Auges 5 vorgesehen sein.The device 1 can be designed so that the line of sight of a second eye 5 is determined. This can be done on the appropriate glass frame, ie on the second section 20 of the spectacle frame, another plurality 26 of sensor elements 25 to be appropriate. At the second section 20 of the spectacle frame can have at least two further light emitters 21 . 22 . 23 . 24 to be appropriate. The design and operation of these light emitter and sensor elements corresponds to that of the light emitter 11 . 12 . 13 . 14 and sensor elements 15 that has already been described. The electronic evaluation device 9 can be a sighting determination for both the first eye 4 as well as the second eye 5 make. For this purpose, the electronic evaluation device 9 with the other sensor elements 25 be coupled to directions of emitted light rays 28 to determine the after reflection on the cornea of the second eye 5 as reflected light rays 29 on one of the other sensor elements 25 to meet. In further embodiments, separate electronic evaluation devices for the viewing direction determination of the first eye 4 and the sighting direction of the second eye 5 be provided.
Die Vorrichtung 1 kann eine Steuerung 10 umfassen. Die Steuerung 10 kann je nach Anwendung unterschiedliche Steuervorgänge abhängig von der Blickrichtung des ersten Auges 4 und der Blickrichtung des zweiten Auges 5 auslösen. Die Steuerung 10 kann eingerichtet sein, um Funktionen der Datenauswahl und/oder Datendarstellung zu steuern. Die Vorrichtung 1 kann in diesem Fall als Datenbrille arbeiten. Beispielsweise kann eine Dateneinspiegelung auf die Brillengläser 2, 3 abhängig von der Blickrichtung gesteuert werden. Die Dateneinspiegelung kann auch abhängig von einer Lage eines Konvergenzpunktes der Blickrichtungen beider Augen gesteuert werden. Es kann eine Position und/oder ein Inhalt eingespiegelter Daten abhängig von der Blickrichtung gesteuert werden. Die Steuerung 10 kann auch externe Geräte, beispielsweise eine von der Brille separate optische Anzeigeneinheit steuern. Die Steuerung 10 kann Steuervorgänge für eine Anwendung der virtuellen Realität (VR) abhängig von der Blickrichtung des ersten Auges 4 und der Blickrichtung des zweiten Auges 5 vornehmen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Steuerung 10 optische Eigenschaften des ersten Brillenglases 2 und optische Eigenschaften des zweiten Brillenglases 3 abhängig von der Blickrichtung des ersten Auges 4 und der Blickrichtung des zweiten Auges 5 steuern, wie unter Bezugnahme auf 11 bis 26 ausführlicher beschrieben wird.The device 1 can be a controller 10 include. The control 10 Depending on the application, different control processes can be dependent on the direction of vision of the first eye 4 and the direction of the second eye 5 trigger. The control 10 may be arranged to control functions of data selection and / or data presentation. The device 1 can work as data glasses in this case. For example, a data reflection on the lenses 2 . 3 be controlled depending on the viewing direction. The data input reflection may also be controlled depending on a location of a convergence point of the viewing directions of both eyes. A position and / or a content of mirrored data can be controlled depending on the viewing direction. The control 10 can also control external devices, such as a separate from the glasses optical display unit. The control 10 can control operations for a virtual reality (VR) application depending on the viewing direction of the first eye 4 and the direction of the second eye 5 make. In further embodiments, the controller may 10 optical properties of the first spectacle lens 2 and optical properties of the second spectacle lens 3 depending on the viewing direction of the first eye 4 and the direction of the second eye 5 Control as referring to 11 to 26 will be described in more detail.
Abhängig von der gewünschten Funktion der Vorrichtung 1 kann die Steuerung 10 unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen und/oder weitere Daten verwenden, um Steuervorgänge auszuführen. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 und/oder die Steuerung 10 können eingerichtet sein, um aus den Blickrichtungen beider Augen einen Konvergenzpunkt rechnerisch zu bestimmen. Dies wird unter Bezugnahme auf 13 ausführlicher beschrieben. Abhängig von einer Lage des Konvergenzpunktes, insbesondere abhängig von einem Abstand des Konvergenzpunktes von der Vorrichtung 1, kann eine virtuelle Ebene festgelegt werden, in der Daten oder andere Informationen dargestellt werden sollen. Die Steuerung 10 kann die Einblendung der Informationen, beispielsweise durch Einspiegeln der Informationen, so steuern, dass der Benutzer die entsprechenden Informationen als in der virtuellen Ebene positioniert wahrnimmt. Die Steuerung 10 kann so ausgestaltet sein, dass eine Einblendung von Informationen für den Brillenträger so erfolgt, dass die eingeblendeten Informationen für den Brillenträger in dem Abstand positioniert erscheinen, in dem der Konvergenzpunkt der Blickrichtungen liegt. Die Steuerung 10 kann so ausgestaltet sein, dass Informationen als Überlagerung einer Szene der realen Welt, die durch die Brillengläser 2, 3 sichtbar ist, dargestellt wird. Die Wahrnehmung der Umgebung kann dadurch im Sinne einer „erweiterten Realität“ („augmented reality“) erweitert wird. Depending on the desired function of the device 1 can the controller 10 have different configurations and / or use more data to perform control operations. The electronic evaluation device 9 and / or the controller 10 can be set up to computationally determine a point of convergence from the viewing directions of both eyes. This is by reference to 13 described in more detail. Depending on a position of the convergence point, in particular depending on a distance of the convergence point from the device 1 , you can specify a virtual level in which to display data or other information. The control 10 For example, the user can control the display of the information, for example by mirroring the information, so that the user perceives the corresponding information as being positioned in the virtual plane. The control 10 can be configured so that an overlay of information for the wearer so that the information displayed for the wearer appear to be positioned in the distance in which the point of convergence of the directions of view. The control 10 can be designed to contain information as a superposition of a scene of the real world, through the lenses 2 . 3 is visible, is displayed. The perception of the environment can thereby be extended in the sense of an "augmented reality".
Die Vorrichtung 1 kann weitere Sensoren umfassen, mit denen die Steuerung 10 gekoppelt ist. Beispielsweise kann die Vorrichtung 1 eine Kamera 7 umfassen. Die Kamera 7 kann mit einem digitalen Bildsensor Bilddaten der Umgebung erfassen. Die Steuerung 10 kann die Bilddaten beispielsweise verwenden, um eine Objekterkennung durchzuführen und Informationen abhängig von der Objekterkennung sowie abhängig von den Blickrichtungen der Augen und/oder dem Konvergenzpunkt an bestimmten Positionen im Blickfeld einzublenden. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 1 einen Lagesensor 8 zum Bestimmen der Position und/oder Orientierung der Vorrichtung 1 in einem Bezugssystem umfassen. Die Steuerung 10 kann die mit dem Lagesensor 8 erfassten Daten verwenden, um Informationen an bestimmten Positionen im Blickfeld einzublenden.The device 1 may include other sensors that control the 10 is coupled. For example, the device 1 a camera 7 include. The camera 7 can capture environmental image data with a digital image sensor. The control 10 For example, it may use the image data to perform object recognition and to display information in the field of view depending on the object recognition as well as the viewing directions of the eyes and / or the point of convergence at particular positions. Alternatively or additionally, the device 1 a position sensor 8th for determining the position and / or orientation of the device 1 in a frame of reference. The control 10 Can the with the position sensor 8th use collected data to show information at specific locations in the field of view.
Unter Bezugnahme auf 3 bis 5 wird nun die Bestimmung der Blickrichtung eines Auges ausführlicher beschrieben. Die entsprechenden Vorgänge können für jedes der zwei Augen vorgenommen werden. Die Blickrichtungsbestimmung kann automatisch unter Kontrolle der elektronischen Auswerteeinrichtung 9 erfolgen. Die Blickrichtung kann jeweils einer optischen Achse des Auges entsprechen, bevorzugt der sogenannten Sehachse, die von der Fovea durch den optischen Knotenpunkt des Auges zum Zielobjekt verläuft. Die optischen Achsen verlaufen typischerweise durch das Zentrum des Auges durch den Scheitelpunkt der Hornhaut. With reference to 3 to 5 Now, the determination of the viewing direction of an eye will be described in more detail. The corresponding operations can be performed for each of the two eyes. The viewing direction determination can be automatically controlled by the electronic evaluation 9 respectively. The viewing direction can correspond in each case to an optical axis of the eye, preferably the so-called visual axis, which runs from the fovea through the optical nodal point of the eye to the target object. The optical axes typically pass through the center of the eye through the apex of the cornea.
3 und 4 veranschaulichen, wie die Bestimmung der Richtung eines Lichtstrahls, der von einem Lichtsender 31 ausgesandt und von einem Sensorelement 32 erfasst wird, zur Bestimmung der Blickrichtung verwendet werden kann. 3 and 4 illustrate how to determine the direction of a light beam emitted by a light emitter 31 emitted and from a sensor element 32 can be used to determine the viewing direction.
3 und 4 zeigen schematisch eine Hornhaut 40. Ein Mittelpunkt 36 eines Glaskörpers 35 des Auges hat eine Position relativ zu den Lichtsendern und Sensorelementen, die bekannt ist. Die Hornhaut 40 kann in einer guten Näherung als Segment einer Kugelfläche 37 mit einem Mittelpunkt 38 beschrieben werden. Bei einer Bewegung des Auges ändert sich die Position des Mittelpunkts 38, und die Lage der Hornhaut 40 sowie der Linse des Auges ändert sich entsprechend. 3 und 4 zeigen auch einen Lichtsender 31 und ein Sensorelement 32. Bei dem Lichtsender 31 kann es sich um einen der Lichtsender 11–14 oder einen der Lichtsender 21–24 der Vorrichtung 1 von 2 handeln. Bei dem Sensorelement 32 kann es sich um eines der Sensorelemente 15 oder 25 der Vorrichtung 1 von 2 handeln. 3 and 4 show schematically a cornea 40 , A center 36 a glass body 35 of the eye has a position relative to the light emitters and sensor elements that is known. The cornea 40 can be a good approximation as a segment of a spherical surface 37 with a center 38 to be discribed. When the eye moves, the position of the center changes 38 , and the location of the cornea 40 as well as the lens of the eye changes accordingly. 3 and 4 also show a light transmitter 31 and a sensor element 32 , At the light transmitter 31 it can be one of the light emitters 11 - 14 or one of the light emitters 21 - 24 the device 1 from 2 act. In the sensor element 32 it can be one of the sensor elements 15 or 25 the device 1 from 2 act.
Der Lichtsender 31 sendet mehrere Lichtstrahlen 30 aus. Die Lichtstrahlen 30 können alle in derselben Ebene liegen. Der Lichtsender 31 sendet die Lichtstrahlen 30 so aus, dass eine richtungsabhängige Kodierung erfolgt. Bei einer zeitlichen Kodierung wird zu jedem Zeitpunkt nur ein Lichtstrahl ausgesandt, dessen Richtung zeitabhängig verstellt wird. Bei einer wellenlängenabhängigen Kodierung werden gleichzeitig mehreren Lichtstrahlen in einem Lichtfächer ausgesandt, wobei Richtungen und Wellenlängen in einer definierten Zuordnung stehen. The light transmitter 31 sends several beams of light 30 out. The rays of light 30 they can all be in the same plane. The light transmitter 31 sends the rays of light 30 in such a way that a direction-dependent coding takes place. In a temporal coding only a light beam is emitted at any time, whose direction is adjusted time-dependent. In the case of wavelength-dependent coding, a plurality of light beams are simultaneously emitted in a light fan, with directions and wavelengths being in a defined association.
Bei der in 3 dargestellten Situation weist das Auge eine erste Blickrichtung 39 auf. Bei der in 4 dargestellten Situation weist das Auge eine von der ersten Blickrichtung 39 verschiedene zweite Blickrichtung 49 auf. Die Blickrichtung kann jeweils definiert sein durch die optische Achse des Auges. Die Blickrichtung kann bestimmt werden als die Richtung, in der sich ein Scheitelpunkt der Hornhaut 40 relativ zum Zentrum 36 des Glaskörpers 35 befindet. At the in 3 illustrated situation, the eye has a first line of sight 39 on. At the in 4 illustrated situation, the eye has a view from the first 39 different second line of sight 49 on. The viewing direction can be defined in each case by the optical axis of the eye. The viewing direction can be determined as the direction in which a vertex of the cornea 40 relative to the center 36 of the vitreous 35 located.
Für die erste Blickrichtung 39 trifft ein erster Lichtstrahl 33, der von dem Lichtsender 31 ausgesandt wird, auf die Hornhaut 40, wird aber nicht auf ein Sensorelement reflektiert. Ein zweiter Lichtstrahl 34, der von dem Lichtsender 31 ausgesandt wird, trifft auf die Hornhaut 40 und wird von der Hornhaut 40 auf das Sensorelement 32 reflektiert. Für die zweite Blickrichtung 49 trifft der erste Lichtstrahl 33, der von dem Lichtsender 31 ausgesandt wird, auf die Hornhaut 40 und wird von der Hornhaut 40 auf das Sensorelement 32 reflektiert. Der zweite Lichtstrahl 34, der von dem Lichtsender 31 ausgesandt wird, trifft zwar auf die Hornhaut 40, wird aber nicht auf ein Sensorelement reflektiert. For the first line of sight 39 meets a first ray of light 33 coming from the light transmitter 31 is sent out to the cornea 40 but is not reflected on a sensor element. A second beam of light 34 coming from the light transmitter 31 is sent out, hits the cornea 40 and is from the cornea 40 on the sensor element 32 reflected. For the second line of sight 49 meets the first ray of light 33 coming from the light transmitter 31 is sent out to the cornea 40 and is from the cornea 40 on the sensor element 32 reflected. The second light beam 34 coming from the light transmitter 31 is sent, but applies to the cornea 40 but is not reflected on a sensor element.
Durch die richtungsabhängige Kodierung kann jeweils ermittelt werden, welcher der Lichtstrahlen 30 auf das Sensorelement 32 reflektiert wurde. Dazu kann beispielsweise der Winkel bestimmt werden, in dem der Lichtsender 31 den entsprechenden Lichtstrahl aussendet, der nach Reflexion an der Hornhaut auf ein bestimmtes Sensorelement 32 reflektiert wird. Die Richtung kann bei zeitabhängiger Kodierung, bei der ein Lichtstrahl über einen fächerförmigen Bereich gescannt wird, durch den Zeitpunkt festgelegt sein, zu dem das Sensorelement 32 den Lichtstrahl erfasst. Die Richtung kann bei einer wellenlängenabhängigen Kodierung, bei der in einem Strahlenfächer Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen in unterschiedliche Richtungen ausgesandt werden, durch die Wellenlänge des Lichtstrahls festgelegt sein, den das Sensorelement 32 erfasst.The direction-dependent coding can be used to determine which of the light beams 30 on the sensor element 32 was reflected. For this purpose, for example, the angle can be determined, in which the light emitter 31 emits the corresponding light beam, which after reflection on the cornea to a specific sensor element 32 is reflected. The direction may be determined by the time at which the sensor element in time-dependent coding, in which a light beam is scanned over a fan-shaped area 32 captures the light beam. The direction may be determined by the wavelength of the light beam emitted by the sensor element in a wavelength-dependent coding in which light beams with different wavelengths are emitted in different directions in a beam fan 32 detected.
Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 ermittelt die Blickrichtung. Die Hornhaut 40 kann in erster Näherung als Teiloberfläche einer Kugelfläche betrachtet. Der Kugelmittelpunkt 38, um den die Hornhaut 40 gekrümmt ist, bewegt sich im Koordinatensystem des Kopfes auf einer Kugeloberfläche um ein Zentrum 36 des Glaskörpers 35. Der Abstand zwischen dem Kugelmittelpunkt 38, um den die Hornhaut 40 gekrümmt ist, und dem Zentrum 36 des Glaskörpers 35 ist bekannt. Für eine konstante Position des Brillengestells relativ zum Kopf und damit relativ zum Zentrum 36 des Glaskörpers 35 kann aus der Position des Kugelmittelpunkt 38, um den die Hornhaut 40 gekrümmt ist, die Blickrichtung ermittelt werden. The electronic evaluation device 9 determines the viewing direction. The cornea 40 can be considered as a first approximation as a partial surface of a spherical surface. The sphere center 38 around the the cornea 40 is curved, moves in the coordinate system of the head on a spherical surface around a center 36 of the vitreous 35 , The distance between the center of the sphere 38 around the the cornea 40 curved, and the center 36 of the vitreous 35 is known. For a constant position of the spectacle frame relative to the head and thus relative to the center 36 of the vitreous 35 can be from the position of the sphere center 38 around the the cornea 40 is curved, the viewing direction are determined.
Die Bestimmung der Blickrichtung bzw. der Position des Kugelmittelpunktes 38, der die Blickrichtung definiert, ist eine Gleichung mit zwei Unbekannten. Es muss die Winkelposition des Kugelmittelpunktes 38 relativ zum Zentrum 36 bestimmt werden, d.h. die Koordinaten auf einer Oberfläche einer Kugel um das Zentrum 36. Bereits aus zwei gemessenen Lichtstrahlen, die aus zwei verschiedenen Lichtsendern stammen, kann die Blickrichtung ermittelt werden. Dies kann durch unterschiedliche Techniken erfolgen. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann das Gleichungssystem lösen, das die Blickrichtung in Beziehung setzt zu den zwei Richtungen der Lichtstrahlen, die von mindestens einem der Lichtsender ausgesandt, an der Hornhaut 40 reflektiert, und von einem oder zwei der Sensorelemente erfasst werden. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die elektronische Auswerteeinrichtung 9 in einem iterativen Verfahren für unterschiedliche hypothetische Blickrichtungen ermitteln, welche Lichtstrahlen in welche Sensorelemente reflektiert werden sollten. Dies kann mit den tatsächlich erfassten Lichtstrahlen verglichen werden. Die hypothetische Blickrichtung kann in einem iterativen Verfahren so lange angepasst werden, bis eine gute und im Idealfall sogar maximale Übereinstimmung zwischen vorhergesagten und gemessenen Reflexionen vorliegt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die elektronische Auswerteeinrichtung 9 die Blickrichtung durch eine Abfrage eines mehrdimensionalen Datenfelds ermitteln, in dem für unterschiedliche Richtungen der in ein Sensorelement reflektierten Lichtstrahlen jeweils die entsprechende Blickrichtung hinterlegt ist.The determination of the line of sight or the position of the center of the sphere 38 that defines the line of sight is an equation with two unknowns. It must be the angular position of the sphere center 38 relative to the center 36 be determined, ie the coordinates on a surface of a sphere around the center 36 , Already from two measured light rays, which originate from two different light transmitters, the viewing direction can be determined. This can be done by different techniques. The electronic evaluation device 9 can solve the system of equations, which relates the direction of view to the two directions of light rays emitted by at least one of the light emitters, on the cornea 40 reflected and detected by one or two of the sensor elements. In a further embodiment, the electronic evaluation device 9 in an iterative process for different hypothetical view directions determine which light rays should be reflected in which sensor elements. This can be compared to the actually detected light rays. The hypothetical line of sight can be adjusted in an iterative process until there is a good, and ideally even maximum, match between predicted and measured reflections. In a further embodiment, the electronic evaluation device 9 determine the viewing direction by interrogating a multi-dimensional data field in which the corresponding viewing direction is stored for different directions of the light beams reflected in a sensor element.
Bei Erfassung von mehr als zwei Lichtstrahlen kann eine ermittelte Blickrichtung auf Konsistenz geprüft werden. Beispielsweise kann eine Reflexion an der Hornhaut 40 von einer Reflexion an der Sklera unterschieden werden. Alternativ oder zusätzlich kann bei Erfassung von mehr als zwei Lichtstrahlen die Genauigkeit erhöht werden, mit der die Blickrichtung bestimmt wird.Upon detection of more than two light beams, a determined line of sight can be checked for consistency. For example, a reflection on the cornea 40 be differentiated from a reflection at the sclera. Alternatively or additionally, upon detection of more than two light beams, the accuracy with which the viewing direction is determined can be increased.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann automatisch von der Vorrichtung 1 ausgeführt werden. 5 is a flowchart of a method according to an embodiment. The procedure can be automated by the device 1 be executed.
Bei Schritt 51 wird ein erster Lichtsender aktiviert, um Licht in Richtung eines ersten Auges auszusenden. Bei Schritt 52 wird ein Lichtstrahl erfasst, der an der Hornhaut des ersten Auges reflektiert wurde. Es kann die Richtung des Lichtstrahls bestimmt werden, der von dem ersten Lichtsender ausgesandt, an der Hornhaut reflektiert und von einem Sensorelement erfasst wurde. Die Bestimmung der Richtung kann abhängig von einem Zeitpunkt, an dem der Lichtstrahl erfasst wird, und/oder abhängig von einer Wellenlänge des erfassten Lichtstrahls erfolgen.At step 51 a first light emitter is activated to emit light in the direction of a first eye. At step 52 a light beam is detected, which was reflected on the cornea of the first eye. The direction of the light beam emitted by the first light emitter, reflected by the cornea and detected by a sensor element can be determined. The determination of the direction may be effected as a function of a point in time at which the light beam is detected and / or as a function of a wavelength of the detected light beam.
Bei Schritt 53 wird ein zweiter Lichtsender aktiviert, um Licht in Richtung des ersten Auges auszusenden. Der erste Lichtsender gibt kein Licht mehr aus und wird dazu entsprechend angesteuert. Bei Schritt 54 wird ein Lichtstrahl erfasst, der an der Hornhaut des ersten Auges reflektiert wurde. Es kann die Richtung des Lichtstrahls bestimmt werden, der von dem zweiten Lichtsender ausgesandt, an der Hornhaut reflektiert und von einem Sensorelement erfasst wurde. Die Bestimmung der Richtung kann wie für Schritt 52 beschrieben erfolgen.At step 53 a second light emitter is activated to emit light in the direction of the first eye. The first light emitter no longer emits light and is activated accordingly. At step 54 a light beam is detected, which was reflected on the cornea of the first eye. The direction of the light beam emitted by the second light emitter, reflected by the cornea and detected by a sensor element can be determined. The determination of direction can be like step by step 52 described described.
Zeitlich parallel oder zeitlich überlappend zu den Schritten 51–54 können entsprechende Messungen für das zweite Auge in Schritten 61–64 vorgenommen werden. Insbesondere können selbst dann, wenn die unterschiedlichen Lichtsender für ein Auge in einem Zeit-Multiplex-Verfahren betrieben werden, jeweils ein Lichtsender für das erste Auge und ein anderer Lichtsender für das zweite Auge gleichzeitig Licht aussenden.Parallel in time or overlapping in time to the steps 51 - 54 can take appropriate measurements for the second eye in steps 61 - 64 be made. In particular, even if the different light emitters for one eye are operated in a time-multiplexing method, one light emitter for the first eye and another emitter for the second eye emit light simultaneously.
Bei Schritt 55 wird eine Blickrichtung des ersten Auges bestimmt. Die Blickrichtung des ersten Auges kann aus den Richtungen der Lichtstrahlen bestimmt werden, die von verschiedenen Lichtquellen ausgesandt, an der Hornhaut reflektiert und von Sensorelementen erfasst werden. Die Blickrichtung des ersten Auges kann wie unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben bestimmt werden. Bei Schritt 65 kann in entsprechender Weise die Blickrichtung des zweiten Auges bestimmt werden.At step 55 a viewing direction of the first eye is determined. The viewing direction of the first eye can be determined from the directions of the light rays emitted by different light sources, reflected at the cornea and detected by sensor elements. The line of sight of the first eye can be as with reference to 3 and 4 be determined described. At step 65 can be determined in a corresponding manner, the viewing direction of the second eye.
Bei Schritt 56 kann ein Steuervorgang abhängig von sowohl der Blickrichtung des ersten Auges als auch der Blickrichtung des zweiten Auges erfolgen. Der Steuervorgang kann von einem externen Gerät ausgeführt werden. Dazu können die Messwerte bezüglich der Blickrichtungen an einer definierten, nach außen geführten elektronischen Schnittstelle zur Verfügung gestellt werden. Die ermittelten Blickrichtungen beider Augen können zur Ansteuerung einer elektronischen Brille verwendet werden, wie unter Bezugnahme auf 11 bis 26 noch näher beschrieben wird. Die ermittelten Blickrichtungen können auch für andere Applikationen eingesetzt werden, beispielsweise für physiologische Tests, die Bestimmung der Wirkung von Reklame, die Steuerung von Anwendungen in einer Umgebung der virtuellen Realität oder die Steuerung elektronischer Geräte abhängig von einer Blickrichtung. At step 56 For example, a control process can be carried out depending on both the direction of view of the first eye and the direction of sight of the second eye. The control process can be performed by an external device. For this purpose, the measured values with respect to the viewing directions can be made available on a defined, outwardly guided electronic interface. The determined viewing directions of both eyes can be used to control an electronic spectacles, as with reference to 11 to 26 will be described in more detail. The determined viewing directions can also be used for other applications, for example for physiological tests, the determination of the effect of advertising, the control of applications in a virtual reality environment or the control of electronic devices depending on a viewing direction.
Die in 5 dargestellten Schritte können wiederholt werden. Dadurch kann bei Vorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen die Blickrichtung zeitabhängig verfolgt werden. Durch die zeitabhängige Verfolgung wird ein so genanntes „Eye-Tracking“ realisiert.In the 5 shown steps can be repeated. As a result, in devices and methods according to exemplary embodiments, the viewing direction can be tracked in a time-dependent manner. Due to the time-dependent tracking, a so-called "eye-tracking" is realized.
6 und 7 zeigen Implementierungen von Lichtsendern, die bei Vorrichtungen und Verfahren zum Ermitteln einer Blickrichtung verwendet werden können. 6 and 7 show implementations of light emitters that can be used in devices and methods for determining a line of sight.
6 zeigt einen Lichtsender 70, der eine Lichtquelle 71 und einen Spiegel 72 umfasst. Der Spiegel 72 kann ein Mikrospiegel sein. Der Spiegel 72 kann ein verstellbarer Mikrospiegel sein. Um einen Lichtstrahl mit kleinem Strahldurchmesser zu erhalten, kann der Spiegel 72 entsprechend gewölbt sein. Der Spiegel 72 kann beispielsweise sphärisch oder zylindrisch gewölbt sein. Bei der Auslegung des Spiegels 72 kann vorteilhaft der ganze vom Lichtstrahl zurückgelegte Pfad berücksichtigt werden, d.h. insbesondere die Reflexion an der nicht ebenen Hornhautoberfläche. Der Spiegel 72 kann unter Kontrolle der elektronischen Auswerteeinrichtung 9 verstellt werden. Die Lichtquelle 71 kann durch die elektronische Auswerteeinrichtung 9 gesteuert werden, um eine eindeutige Zuordnung zwischen erfasstem Lichtstrahl und aussendendem Lichtsender zu ermöglichen. Die zeitliche Kodierung, die mit der Verstellung des Spiegels 72 erfolgen kann, erlaubt, dass die Sensorelemente alle im selben Wellenlängenbereich oder bei derselben Wellenlänge sensitiv sind. 6 shows a light transmitter 70 that is a light source 71 and a mirror 72 includes. The mirror 72 can be a micromirror. The mirror 72 can be an adjustable micromirror. In order to obtain a light beam with a small beam diameter, the mirror 72 be correspondingly arched. The mirror 72 can be curved, for example, spherical or cylindrical. When designing the mirror 72 Advantageously, the entire path covered by the light beam can be taken into account, ie in particular the reflection at the non-planar surface of the cornea. The mirror 72 can be under the control of the electronic evaluation device 9 be adjusted. The light source 71 can through the electronic evaluation device 9 be controlled to to allow a clear association between detected light beam and emitting light emitter. The temporal coding associated with the adjustment of the mirror 72 can be done, allows the sensor elements are all sensitive in the same wavelength range or at the same wavelength.
Bei Verwendung eines Prismas zur Erzeugung eines Lichtfächers kann das Prisma so geformt sein, dass ein relativ flacher Lichtfächer resultiert. Bei der Auslegung des Prismas kann vorteilhaft der ganze von den Lichtstrahlen des Lichtfächers zurückgelegte Pfad berücksichtigt werden, d.h. insbesondere die Reflexion an der nicht ebenen Hornhautoberfläche.When using a prism to create a fan of light, the prism may be shaped to result in a relatively flat fan of light. In the design of the prism, advantageously, the entire path traveled by the light rays of the light fan can be taken into account, i. in particular the reflection on the non-planar surface of the cornea.
Der Spiegel 72 kann auch verwendet werden, wenn durch ein Prisma Lichtstrahlen wellenlängenabhängig in unterschiedliche Richtungen ausgesendet werden. Dadurch kann die Ebene verstellt werden, in der ein Lichtfächer ausgestrahlt wird. The mirror 72 can also be used if light rays are emitted in different directions by a prism depending on the wavelength. This can be used to adjust the plane in which a light fan is broadcast.
7 zeigt eine Implementierung eines Lichtsenders 74. Am Ausgang einer Lichtquelle 75 ist ein Mikroprisma angeordnet. Der Strahlenfächer weist mehrere Lichtstrahlen 77–79 auf, die voneinander verschiedenen Lichtwellenlängen entsprechen. Durch den Umlenkspiegel 76 kann die Richtung des Strahlenfächers verstellt werden. Der Fächer kann dabei entlang einer Linie auf den Spiegel 72 auftreffen, die die Drehachse des Spiegels 72 ist. Der Spiegel 72 kann über einen Rückmeldesensor verfügen, welcher die Winkelstellung repräsentiert. Somit kann eine Detektion in zwei Dimensionen gleichzeitig vorgenommen werden, zum einen über den nach Wellenlängen aufgefächerten Lichtfächer, wenn die Mehrzahl von Sensorelementen wellenlängenselektiv arbeitet, und zum zweiten über den bekannten Ablenkwinkel des Spiegels. 7 shows an implementation of a light emitter 74 , At the exit of a light source 75 is arranged a micro prism. The fan beam has several light beams 77 - 79 on, which correspond to each other different wavelengths of light. Through the deflection mirror 76 The direction of the fan beam can be adjusted. The fan can move along a line on the mirror 72 impinge, which is the axis of rotation of the mirror 72 is. The mirror 72 can have a feedback sensor, which represents the angular position. Thus, detection in two dimensions can be performed simultaneously, firstly across the wavelength-fanned light fan when the plurality of sensor elements are wavelength-selective, and second through the known deflection angle of the mirror.
Bei der Verwendung eines Prismas zum Erzeugen eines Lichtfächers wird das Licht der Lichtquelle farblich in einem Winkel innerhalb einer Ebene aufgefächert. Hierbei wird der endliche Wellenlängenbereich, in dem die Lichtquelle Licht emittiert, genutzt, so dass die Ausstrahlwinkel wellenlängenabhängig bzw. farblich kodiert sind. When using a prism for generating a light fan, the light of the light source is fanned out in color at an angle within a plane. In this case, the finite wavelength range in which the light source emits light is used, so that the emission angles are wavelength-dependent or color-coded.
Für eine Bestimmung der Blickrichtung nutzt die elektronische Auswerteeinrichtung 9 Informationen darüber, von welchem Lichtsender ein erfasster Lichtstrahl jeweils ausgesendet wurde. Dazu können unterschiedliche Lichtsender nacheinander so angesteuert werden, dass jeweils nur maximal einer der Lichtsender Licht aussendet. Dadurch wird ein Zeit-Multiplexbetrieb realisiert. Alternativ oder zusätzlich können unterschiedliche Lichtsender auch mit unterschiedlichen Wellenlängen arbeiten. Dadurch wird ein Wellenlängen-Multiplexbetrieb realisiert.For a determination of the viewing direction uses the electronic evaluation device 9 Information about which light transmitter a detected light beam was emitted from each. For this purpose, different light transmitters can be controlled in succession so that only a maximum of one of the light emitters emits light. As a result, a time multiplex operation is realized. Alternatively or additionally, different light transmitters can also work with different wavelengths. As a result, wavelength multiplexing is realized.
8 veranschaulicht die Steuerung der Lichtsender für einen Zeit-Multiplexbetrieb. Ein Sensorelement 15 empfängt einen Lichtstrahl. Der vom Sensorelement 15 empfangene Lichtstrahl könnte von einem Lichtsender 11 ausgesandt worden sein, falls die Hornhaut in einer ersten Lage 83 positioniert ist. Der vom Sensorelement 15 empfangene Lichtstrahl könnte von einem anderen Lichtsender 13 ausgesandt worden sein, falls die Hornhaut in einer zweiten Lage 84 positioniert ist. 8th illustrates the control of the light emitters for a time-multiplexed operation. A sensor element 15 receives a ray of light. The from the sensor element 15 received light beam could be from a light emitter 11 if the cornea is in a first position 83 is positioned. The from the sensor element 15 received light beam could be from another light emitter 13 if the cornea is in a second position 84 is positioned.
Bei einem Zeit-Multiplexbetrieb werden die Lichtsender 11–13 so gesteuert, dass jeweils maximal einer der Lichtsender 11–13 einen Lichtstrahl in Richtung der Hornhaut aussendet. Empfängt das Sensorelement 15 einen Lichtstrahl, während der Lichtsender 11 Licht aussendet, kann eindeutig bestimmt werden, dass der empfangene Lichtstrahl der Lichtstrahl 81 ist und sich die Hornhaut in der ersten Lage 83 befinden muss. Empfängt das Sensorelement 15 einen Lichtstrahl, während der andere Lichtsender 13 Licht aussendet, kann eindeutig bestimmt werden, dass der empfangene Lichtstrahl der Lichtstrahl 82 ist und sich die Hornhaut in der zweiten Lage 84 befinden muss. In a time-multiplexed mode, the light emitters 11 - 13 so controlled that in each case at most one of the light transmitters 11 - 13 sends a beam of light towards the cornea. Receives the sensor element 15 a ray of light, while the light emitter 11 Emits light, it can be clearly determined that the received light beam of the light beam 81 is and the cornea is in the first position 83 must be located. Receives the sensor element 15 a ray of light while the other light emitter 13 Emits light, it can be clearly determined that the received light beam of the light beam 82 is and the cornea is in the second position 84 must be located.
Das Auslesen der Sensorelemente und/oder die Detektion von Licht an den Sensorelementen kann jeweils synchronisiert mit dem Betrieb der Lichtsender 11–13 erfolgen. Beispielsweise können die Sensorelemente jeweils ausgelesen werden, nachdem einer der Lichtsender 11–13 Lichtstrahlen ausgesendet hat und bevor ein weiterer der Lichtsender 11–13 mit dem Aussenden von Lichtstrahlen beginnt.The reading out of the sensor elements and / or the detection of light at the sensor elements can each be synchronized with the operation of the light emitter 11 - 13 respectively. For example, the sensor elements can each be read after one of the light emitters 11 - 13 Has emitted light rays and before another of the light emitters 11 - 13 begins with the emission of light rays.
Der Zeit-Multiplexbetrieb kann beispielsweise durch einen steuerbaren Schalter realisiert werden, mit dem jeweils nur einer der Lichtsender 11–13 zur Lichtausgabe mit Energie versorgt wird.The time-multiplexing can be realized for example by a controllable switch, with the only one of the light emitter 11 - 13 is energized to light output.
Abhängig von der jeweiligen Implementierung einer richtungsabhängigen Kodierung von ausgesandten Lichtstrahlen können unterschiedliche Ausgestaltungen von Sensorelementen verwendet werden. Bei einer zeitlichen Kodierung können alle Sensorelemente bei derselben Wellenlänge bzw. im selben Wellenlängenbereich sensitiv sein. Bei einer Kodierung, bei der wellenlängenabhängig Lichtstrahlen in unterschiedliche Richtungen ausgesandt werden, können Sensorelemente verwendet werden, die in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen lichtempfindlich sind.Depending on the respective implementation of a direction-dependent coding of emitted light beams, different configurations of sensor elements can be used. With a temporal coding, all sensor elements can be sensitive at the same wavelength or in the same wavelength range. In a coding in which light beams are emitted in different directions depending on the wavelength, sensor elements can be used which are photosensitive in different wavelength ranges.
9 veranschaulicht eine Implementierung der Sensorelemente. Jedes von mehreren Sensorelementen 91–96 kann als Pixelsensor ausgebildet sein. Die Sensorelemente 91–93 können eine erste Gruppe von Sensorelementen bilden. Das erste Sensorelement 91 kann in einem ersten Wellenlängenbereich lichtempfindlich sein. Das zweite Sensorelement 92 kann in einem zweiten Wellenlängenbereich lichtempfindlich sein. Das dritte Sensorelement 93 kann in einem dritten Wellenlängenbereich lichtempfindlich sein. Der erste, zweite und dritte Wellenlängenbereich können überlappen. Der erste, zweite und dritte Wellenlängenbereich können jeweils im IR-Teil des elektromagnetischen Spektrums liegen. 9 illustrates an implementation of the sensor elements. Each of several sensor elements 91 - 96 can be designed as a pixel sensor. The sensor elements 91 - 93 may form a first group of sensor elements. The first sensor element 91 may be photosensitive in a first wavelength range. The second sensor element 92 may be photosensitive in a second wavelength range. The third sensor element 93 may be photosensitive in a third wavelength range. The first, second and third wavelength ranges may overlap. The first, second and third wavelength ranges can each lie in the IR part of the electromagnetic spectrum.
Die Sensorelemente 94–96 können eine zweite Gruppe von Sensorelementen bilden. Das erste Sensorelement 94 dieser Gruppe kann ebenso wie das erste Sensorelement 91 in dem ersten Wellenlängenbereich sensitiv sein. Entsprechend können das zweite Sensorelement 95 und das dritte Sensorelement 96 der zweiten Gruppe im zweiten und dritten Wellenlängenbereich sensitiv sein. The sensor elements 94 - 96 may form a second group of sensor elements. The first sensor element 94 this group can as well as the first sensor element 91 be sensitive in the first wavelength range. Accordingly, the second sensor element 95 and the third sensor element 96 be sensitive to the second group in the second and third wavelength range.
Die Sensorelemente jeder Gruppe sind ausreichend nahe beieinander positioniert, dass eine ortsaufgelöste Bestimmung desjenigen Lichtstrahls erfolgen kann, der von der Hornhaut auf die entsprechende Gruppe reflektiert wird. Ein einfallender Lichtstrahl überdeckt vorteilhaft alle Sensorelemente 91–93 oder 94–96 einer Gruppe. Die Wellenlänge des erfassten Lichtstrahls kann anhand der relativen Signalstärken der Sensorelemente der entsprechenden Gruppe bestimmt werden.The sensor elements of each group are positioned sufficiently close to each other that a spatially resolved determination of the light beam reflected from the cornea to the corresponding group can take place. An incident light beam advantageously covers all sensor elements 91 - 93 or 94 - 96 a group. The wavelength of the detected light beam can be determined from the relative signal strengths of the sensor elements of the corresponding group.
10 veranschaulicht eine weitere Implementierung eines Sensorelements 97. Dabei weist das Sensorelement 97 mehrere Pixel auf. Ein auf das Sensorelement 97 auftreffender Lichtstrahl kann einen Durchmesser aufweisen, der größer als ein Durchmesser jedes Pixels des Sensorelements 97 ist. Eine in den unterschiedlichen Pixeln erfasste Intensität ist in Graph 98 dargestellt. Durch Ermittlung des Intensitätsschwerpunkts kann die Auflösung des Auftreffpunktes sogar bis zu einer Auflösung unterhalb des Pixeldurchmessers verbessert werden, so dass die Anforderungen an einen möglichst schmal kollimierten Strahl oder einem Strahl, der auf die Sensorelemente fokussiert auftrifft, gelockert werden kann. Die Mehrzahl von Sensorelementen kann in Art einer eindimensionalen Anordnung entlang dem Rand eines Brillenglases angeordnet sein. Bei weiteren Ausgestaltungen kann auch eine geringe Zahl von nebeneinanderliegenden Zeilen, beispielsweise von drei Zeilen, von Pixelelementen verwendet werden, um eine wellenlängenaufgelöste Detektion durchzuführen. 10 illustrates another implementation of a sensor element 97 , In this case, the sensor element 97 several pixels on. One on the sensor element 97 incident light beam may have a diameter greater than a diameter of each pixel of the sensor element 97 is. An intensity detected in the different pixels is in graph 98 shown. By determining the intensity centroid, the resolution of the point of impact can even be improved to a resolution below the pixel diameter, so that the requirements for a narrowest possible collimated beam or a beam which is focused on the sensor elements, can be relaxed. The plurality of sensor elements may be arranged in the manner of a one-dimensional arrangement along the edge of a spectacle lens. In further embodiments, a small number of adjacent lines, for example of three lines, of pixel elements can also be used to perform a wavelength-resolved detection.
Der Vorrichtung 1 nach den verschiedenen Ausführungsbeispielen kann von einer transportablen Stromversorgung betrieben werden. Beispielsweise können Knopfzellen als Energiequelle verwendet werden, welche als Batterie oder als Akkumulator ausgebildet sein können. In einer weiteren Ausführungsform kann auch eine induktive Ladevorrichtung für die Akkumulatoren vorgesehen sein, so dass ohne mechanische Kontakte ein Ladevorgang durchgeführt werden kann. The device 1 According to the various embodiments can be operated by a portable power supply. For example, button cells can be used as an energy source, which can be designed as a battery or accumulator. In a further embodiment, it is also possible to provide an inductive charging device for the rechargeable batteries, so that a charging process can be carried out without mechanical contacts.
Unter Bezugnahme auf 11 bis 26 werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, die eine elektronische Brille betreffen, deren optische Eigenschaften abhängig von einer Blickrichtung gesteuert werden. Die elektronische Brille weist einen Detektionseinrichtung zum Detektieren der Blickrichtung auf. Die Detektionseinrichtung kann wie unter Bezugnahme auf 1 bis 10 beschrieben ausgestaltet sein. Die Detektionseinrichtung, mit der die Blickrichtung der Augen verfolgt wird, kann insbesondere jeweils mehrere Lichtsender und eine Mehrzahl von Sensorelementen umfassen, die an einem Brillengestell um ein Brillenglas angeordnet sind. Andere Implementierungen der Detektionseinrichtung können jedoch ebenfalls verwendet werden.With reference to 11 to 26 Further embodiments of the invention are described, which relate to an electronic glasses whose optical properties are controlled depending on a viewing direction. The electronic glasses have a detection device for detecting the viewing direction. The detection device may as described with reference to 1 to 10 be designed described. The detection device with which the viewing direction of the eyes is tracked can, in particular, each comprise a plurality of light transmitters and a plurality of sensor elements which are arranged on a spectacle frame around a spectacle lens. However, other implementations of the detection device may also be used.
11 ist eine schematische Vorderansicht einer elektronischen Brille 100. Die elektronische Brille 100 weist ein erstes Brillenglas 102 und ein zweites Brillenglas 103 auf. Wenigstens eines der Brillengläser 102, 103 ist ein elektronisch steuerbares Brillenglas. Während nachfolgend Ausführungsbeispiele beschrieben werden, bei denen beide Brillengläser 102, 103 elektronisch steuerbar sind und optische Eigenschaften beider Brillengläser 102, 103 kontrolliert werden, können bei weiteren Ausgestaltungen auch nur die optischen Eigenschaften eines der Brillengläser 102, 103 gesteuert werden. Beispielsweise kann das andere der Brillengläser ein Fensterglas sein, wenn am entsprechenden Auge gar keine Sehhilfe erforderlich ist, oder ein Einstärkenglas, wenn am entsprechenden Auge eine richtungsunabhängige Korrektur erfolgt. 11 is a schematic front view of an electronic glasses 100 , The electronic glasses 100 has a first spectacle lens 102 and a second lens 103 on. At least one of the lenses 102 . 103 is an electronically controllable lens. While embodiments are described below, in which both lenses 102 . 103 are electronically controllable and optical properties of both lenses 102 . 103 be controlled, in other embodiments, only the optical properties of the spectacle lenses 102 . 103 to be controlled. For example, the other of the lenses may be a window glass if no vision aid is required on the corresponding eye, or a single-vision lens, if a correction that is independent of the direction takes place at the corresponding eye.
Die elektronische Brille 100 weist eine Detektionseinrichtung zum Detektieren einer ersten Blickrichtung eines ersten Auges und einer zweiten Blickrichtung eines zweiten Auges auf. Die Detektionseinrichtung kann wie unter Bezugnahme auf 1 bis 10 beschrieben ausgestaltet sein. Die Detektionseinrichtung kann mehrere Lichtsender 11, 12 und mehrere Sensorelemente 15 an einem Abschnitt 10 des Brillengestells umfassen, der als Glasfassung des ersten Brillenglases 102 wirkt. Damit kann die erste Blickrichtung bestimmt werden. Die Detektionseinrichtung kann mehrere Lichtsender 21, 22 und mehrere Sensorelemente 25 an einem Abschnitt 20 des Brillengestells umfassen, der als Glasfassung des zweiten Brillenglases 103 wirkt. Damit kann die zweite Blickrichtung bestimmt werden. Die Komponenten, mit denen die erste Blickrichtung des ersten Auges erfasst wird, und die Komponenten, mit denen die zweite Blickrichtung des zweiten Auges erfasst wird, können unabhängig voneinander arbeiten. Die Blickrichtungen können jeweils definiert sein als die Richtung, in der eine optische Achse des Auges gerichtet ist. Diese kann durch Detektion der Lage der Hornhaut ermittelt werden. Andere Ausgestaltungen der Detektionseinrichtung sind möglich. Vorteilhaft wird eine Detektionseinrichtung verwendet, die kompakt und leicht ist und die baulich in die elektronische Brille 100 integriert werden kann. The electronic glasses 100 has a detection device for detecting a first viewing direction of a first eye and a second viewing direction of a second eye. The detection device may as described with reference to 1 to 10 be designed described. The detection device can have a plurality of light transmitters 11 . 12 and a plurality of sensor elements 15 at a section 10 of the spectacle frame, which serves as a glass frame of the first spectacle lens 102 acts. Thus, the first viewing direction can be determined. The detection device can have a plurality of light transmitters 21 . 22 and a plurality of sensor elements 25 at a section 20 of the spectacle frame, which serves as a glass frame of the second spectacle lens 103 acts. Thus, the second line of sight can be determined. The components with which the first viewing direction of the first eye is detected, and the components with which the second viewing direction of the second eye is detected, can work independently of one another. The viewing directions can each be defined as the direction in which an optical axis of the eye is directed. This can be determined by detecting the position of the cornea. Other embodiments of the detection device are possible. Advantageously, a detection device is used, which is compact and lightweight and structurally in the electronic glasses 100 can be integrated.
Die elektronische Brille 100 weist eine elektronische Steuereinrichtung 101 auf. Die elektronische Steuereinrichtung 101 bestimmt im Betrieb der elektronischen Brille 100 aus der ersten Blickrichtung und der zweiten Blickrichtung einen Konvergenzpunkt, an dem die erste Blickrichtung und die zweite Blickrichtung zusammenlaufen. Abhängig von dem so bestimmten Konvergenzpunkt kann die elektronische Steuereinrichtung 101 Eigenschaften, insbesondere einen lokalen Refraktion oder Diffraktion des ersten Brillenglases 102 und des zweiten Brillenglases 103 steuern. Die elektronische Steuereinrichtung 101 kann als Mikrocontroller, als Mikroprozessor, als anwendungsspezifische Spezialschaltung („Application Specific Integrated Circuit“, ASIC), als integrierte Schaltung, insbesondere als FPGA („Field Programmable Gate Array“), oder als Kombination derartiger Elemente ausgestaltet sein. The electronic glasses 100 has an electronic control device 101 on. The electronic control device 101 determined in the operation of the electronic glasses 100 from the first viewing direction and the second viewing direction, a convergence point at which the first viewing direction and the second viewing direction converge. Depending on the thus determined convergence point, the electronic control device 101 Properties, in particular a local refraction or diffraction of the first spectacle lens 102 and the second spectacle lens 103 Taxes. The electronic control device 101 can be configured as a microcontroller, as a microprocessor, as an application-specific integrated circuit (ASIC), as an integrated circuit, in particular as an FPGA (Field Programmable Gate Array), or as a combination of such elements.
Die elektronische Steuereinrichtung 101 kann die optischen Eigenschaften des ersten Brillenglases 102 und des zweiten Brillenglases 103 so steuern, dass die für den jeweiligen Abstand des Konvergenzpunktes benötigte Fokuskorrektur in dem Bereich des ersten Brillenglases 102 und des zweiten Brillenglases 103 eingestellt wird, durch den der Brillenträger gerade blickt. Die optische Achse der Korrektur, die durch die Brillengläser bereitgestellt wird, kann entsprechend der Blickrichtung nachgeführt werden. Dadurch werden die Vorteile einer Kontaktlinse, welche stets die optische Achse der Korrektionslinse mit der Blickrichtung mitführt, und die Vorteile einer veränderbaren Fokussiermöglichkeit miteinander verbunden. Darüber hinaus wird der zusätzliche Effekt erreicht, dass zur idealen Fokussierung keine Zwangsblickrichtung durch das Brillenglas erforderlich ist.The electronic control device 101 can the optical properties of the first spectacle lens 102 and the second spectacle lens 103 so that the required for the respective distance of the convergence point focus correction in the region of the first spectacle lens 102 and the second spectacle lens 103 is set through which the wearer is looking straight. The optical axis of the correction provided by the spectacle lenses can be tracked according to the viewing direction. This combines the advantages of a contact lens, which always carries the optical axis of the correction lens with the viewing direction, and the advantages of a variable focusing possibility. In addition, the additional effect is achieved that the ideal focusing no forced direction of view through the lens is required.
Das erste Brillenglas 102 und/oder das zweite Brillenglas 103 umfassen ein Material mit steuerbaren optischen Eigenschaften. Anhand der mit der Detektionseinrichtung bestimmten Blickrichtungen wird die optische Wirkung des Brillenglases 102 und/oder des Brillenglases 103 an die Blickrichtung angepasst. Die Ansteuerbarkeit des elektronisch steuerbaren Brillenglases ist in 11 schematisch durch eine Ansteuermatrix dargestellt, die sich über das Brillenglas erstrecken kann. The first spectacle lens 102 and / or the second spectacle lens 103 comprise a material with controllable optical properties. The optical effect of the spectacle lens is determined on the basis of the viewing directions determined by the detection device 102 and / or the spectacle lens 103 adapted to the viewing direction. The controllability of the electronically controllable spectacle lens is in 11 schematically represented by a drive matrix that can extend over the lens.
12 ist eine schematische Schnittansicht durch ein elektronisch steuerbares Brillenglas mit steuerbaren optischen Eigenschaften. 12 is a schematic sectional view through an electronically controllable spectacle lens with controllable optical properties.
Das Brillenglas weist eine Schicht 105 auf, welche lokal in ihrem Refraktionsindex steuerbar sein kann. Diese Ansteuerung kann über eine Ansteuermatrix 106 realisiert werden, die aus einem Indium-Zinn-Oxid(ITO)-Material, aus Graphen oder einem anderen Material besteht. Über die Ansteuermatrix 106 sind lokal unterschiedliche Refraktionswerte und/oder unterschiedliche Diffraktionen einstellbar. Durch eine derartige Struktur kann eine einheitlich optische Wirkung mit einer einstellbaren Korrekturstärke und einer einstellbaren Position der optischen Mitte auf dem Brillenglas erzielt werden. Dazu können einzelne lokale Bereiche der Schicht 105 für eine gewünschte Fokussierung gezielt angesteuert werden, so dass eine entsprechende Gesamtwirkung entsteht. The spectacle lens has a layer 105 which may be locally controllable in its refractive index. This activation can be done via a control matrix 106 can be realized, which consists of an indium tin oxide (ITO) material, graphene or other material. About the control matrix 106 locally different refraction values and / or different diffractions are adjustable. By such a structure, a uniform optical effect can be achieved with an adjustable correction strength and an adjustable position of the optical center on the spectacle lens. These can be individual local areas of the layer 105 be targeted for a desired focus, so that a corresponding overall effect arises.
Das Brillenglas kann auch eine Linse 104 umfassen, mit der eine Grundkorrektur vorgenommen wird. Mit der Einstellung der optischen Eigenschaften kann die erforderliche Restkorrektur, welche für den Unterschied zwischen Blick auf einen nahen Punkt und Blick auf einen fernen Punkt erforderlich ist, erfolgen und/oder die optische Achse kann bei Blickrichtungsänderungen verschoben werden. Die Linse 104 kann aus Glas, aus einem Kunststoff oder aus einer Kombination unterschiedlicher Materialien bestehen. Durch die Verwendung der nicht veränderlichen Linse 104 wird auch erreicht, dass die noch notwendigen restlichen, ortsabhängigen Brechkräfte geringer sind und daher technisch einfacher realisiert werden können.The spectacle lens can also be a lens 104 include, with which a basic correction is made. With the adjustment of the optical properties, the required residual correction, which is required for the difference between looking at a near point and looking at a distant point, can be made and / or the optical axis can be shifted in viewing direction changes. The Lens 104 can be made of glass, a plastic or a combination of different materials. By using the non-variable lens 104 is also achieved that the remaining necessary, location-dependent refractive powers are lower and therefore can be realized technically easier.
Verschiedene Ausgestaltungen des elektronisch steuerbaren Brillenglases können verwendet werden. Beispielsweise kann die Schicht 105, die lokal in ihrer Refraktion und/oder Diffraktion veränderbar ist, ein elektroaktives Material umfassen. Die Schicht 105 kann ein flüssigkristallines Material umfassen. Die Schicht 105 kann einen nematischen Flüssigkristall umfassen. Die Schicht 105 kann einen cholesterischen Flüssigkristall umfassen.Various embodiments of the electronically controllable spectacle lens can be used. For example, the layer 105 which is locally variable in refraction and / or diffraction, comprise an electroactive material. The layer 105 may comprise a liquid crystalline material. The layer 105 may comprise a nematic liquid crystal. The layer 105 may comprise a cholesteric liquid crystal.
Unter Bezugnahme auf 13 bis 26 wird die Funktionsweise der elektronischen Brille ausführlicher beschrieben. With reference to 13 to 26 the operation of the electronic glasses will be described in more detail.
13 ist eine schematische Schnittansicht, die die Position zweier Augen 4 und 5 zeigt. Die erste Blickrichtung des ersten Auges 4 und die zweite Blickrichtung des zweiten Auges 5 werden erfasst. 13 is a schematic sectional view showing the position of two eyes 4 and 5 shows. The first line of sight of the first eye 4 and the second direction of the second eye 5 are recorded.
Aus der ersten Blickrichtung und der zweiten Blickrichtung wird der Konvergenzwinkel der Augen bestimmt. Der Konvergenzwinkel stellt eine Information zur Verfügung, welcher Punkt gerade betrachtet wird. Dieser Punkt wird auch als Konvergenzpunkt bezeichnet. Als Maß für den Konvergenzwinkel, der den Konvergenzpunkt definiert, kann beispielsweise der AC/A-Quotient bestimmt werden, der ein Verhältnis zwischen Akkommodation und Konvergenz definiert. Dabei stellen sich die Augen so ein, dass eine stereoskopische Auswertung der beiden Bilder vom Gehirn vorgenommen werden kann, indem sich der Blickwinkel so einstellt, dass es einen korrelierten Raumbereich zwischen dem ersten Auge 4 und dem zweiten Auge 5 gibt, in dem ein dreidimensionaler Seheindruck realisiert werden kann kann.The convergence angle of the eyes is determined from the first viewing direction and the second viewing direction. The convergence angle provides information as to which point is being viewed. This point is also called the point of convergence. As a measure of the convergence angle defining the point of convergence, for example, the AC / A quotient can be determined, which is a Defined ratio between accommodation and convergence. Here, the eyes adjust so that a stereoscopic evaluation of the two images can be made by the brain by the viewing angle is adjusted so that there is a correlated space between the first eye 4 and the second eye 5 in which a three-dimensional visual impression can be realized.
Die elektronische Brille ist so ausgestaltet, dass über eine Konvergenzwinkelmessung zwischen den beiden Blickrichtungen auf den Konvergenzpunkt der Augen geschlossen werden kann. Dazu kann die elektronische Steuereinrichtung 101 den Konvergenzpunkt durch Triangulation bestimmen. Der Abstand zwischen dem ersten Auge 4 und dem zweiten Auge 5, der bei der Triangulation verwendet wird, ist bekannt. The electronic spectacles are designed in such a way that the convergence point of the eyes can be deduced by means of a convergence angle measurement between the two viewing directions. For this purpose, the electronic control device 101 determine the point of convergence by triangulation. The distance between the first eye 4 and the second eye 5 which is used in triangulation is known.
Durch die Triangulation kann der Konvergenzpunkt bestimmt werden. Daraus ergibt sich die gewünschte Fokusentfernung. Die beiden Brillengläser der elektronischen Brille werden für das jeweilige Auge individuell jeweils auf diese Fokusentfernung hin korrigiert.The convergence point can be determined by triangulation. This results in the desired focus distance. The two spectacle lenses of the electronic spectacles are individually corrected for each eye to this focus distance.
13 zeigt die Bestimmung des Konvergenzpunktes beispielhaft für drei unterschiedliche Szenarien. In einem ersten Fall sind die Blickrichtungen 111, 112 der Augen so gerichtet, dass die Augen auf einen weiter entfernt liegenden Punkt blicken. Der Konvergenzpunkt 113 kann durch Triangulation unter Verwendung des Konvergenzwinkels bestimmt werden. Die Lage des Konvergenzpunktes 113 bestimmt einen Abstand 111 bzw. 112 für die Fokusentfernung. 13 shows the determination of the convergence point as an example for three different scenarios. In a first case, the viewing directions 111 . 112 the eyes are directed so that the eyes look to a distant point. The point of convergence 113 can be determined by triangulation using the convergence angle. The location of the point of convergence 113 determines a distance 111 respectively. 112 for focus removal.
In einem zweiten Fall sind die Blickrichtungen 121, 122 der Augen so gerichtet, dass die Augen auf einen Punkt in mittlerer Entfernung blicken. Der Konvergenzpunkt 123 kann durch Triangulation unter Verwendung des Konvergenzwinkels bestimmt werden. Die Lage des Konvergenzpunktes 123 bestimmt wiederum einen Abstand 121 bzw. 122 für die Fokusentfernung.In a second case, the viewing directions 121 . 122 the eyes are directed so that the eyes look at a point in the middle distance. The point of convergence 123 can be determined by triangulation using the convergence angle. The location of the point of convergence 123 again determines a distance 121 respectively. 122 for focus removal.
In einem dritten Fall sind die Blickrichtungen 131, 132 der Augen so gerichtet, dass die Augen auf einen Punkt in naher Entfernung blicken. Der Konvergenzpunkt 133 kann durch Triangulation unter Verwendung des Konvergenzwinkels bestimmt werden. Die Lage des Konvergenzpunktes 133 bestimmt wiederum einen Abstand 131 bzw. 132 für die Fokusentfernung.In a third case, the viewing directions are 131 . 132 the eyes are directed so that the eyes look at a point in the near distance. The point of convergence 133 can be determined by triangulation using the convergence angle. The location of the point of convergence 133 again determines a distance 131 respectively. 132 for focus removal.
Für Entfernungen, die viel größer als ein Augenabstand sind, und Blickrichtungen, die nicht weit seitlich gerichtet sind, kann der Abstand des Konvergenzpunktes jeweils angenähert werden durch einen Abstand 114, 124, 134 gemessen senkrecht zur Verbindungslinie der Augen. Bei kleineren Abständen des Konvergenzpunktes können aber die für die beiden Augen unterschiedlichen Abstände berücksichtigt werden. For distances much greater than an eye relief and viewing directions that are not far sideways, the distance of the convergence point can each be approximated by a distance 114 . 124 . 134 measured perpendicular to the connecting line of the eyes. For smaller distances of the convergence point but the different distances for the two eyes can be considered.
Die elektronische Steuereinrichtung 101 steuert die optischen Eigenschaften der Brillengläser 102, 103 abhängig von dem Konvergenzpunkt. Dazu kann in dem ersten Fall, bei dem der Brillenträger auf den weiter entfernt liegenden Punk blickt, eine Stärke der optischen Korrektur jedes Brillenglases abhängig von der Lage des Konvergenzpunkt 113 gewählt werden. Die Position an jedem der Brillengläser, an der die optische Achse des Brillenglases liegt, kann abhängig von der Durchblickrichtung durch das entsprechende Brillenglas eingestellt werden. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Gleitsichtbrille muss für eine gewünschte Sehkorrektur der Blick nicht mehr durch einen fest vorgegebenen Bereich der Brillengläser erfolgen. Die Korrektur folgt durch Ansteuerung der Brillengläser abhängig von dem Konvergenzpunkt und abhängig davon, an welcher Position die Blickrichtung jeweils das Brillenglas durchstößt.The electronic control device 101 controls the optical properties of the lenses 102 . 103 depending on the point of convergence. For this purpose, in the first case where the wearer of the glasses looks at the punk further away, a strength of the optical correction of each spectacle lens depends on the position of the point of convergence 113 to get voted. The position on each of the spectacle lenses, on which the optical axis of the spectacle lens is located, can be adjusted by the corresponding spectacle lens, depending on the viewing direction. In contrast to conventional progressive lenses, the gaze no longer has to pass through a fixed area of the lenses for a desired vision correction. The correction follows by controlling the spectacle lenses depending on the point of convergence and depending on at which position the viewing direction pierces the spectacle lens in each case.
Entsprechend kann für den Fall, bei dem der Brillenträger auf den Punkt in mittlerer Entfernung blickt, eine Stärke der optischen Korrektur jedes Brillenglases abhängig von der Lage des Konvergenzpunkt 123 gewählt werden. Die Lage der so erzeugten effektiven Linse kann so eingestellt werden, dass die optische Achse der Brillengläser jeweils durch den Punkt des entsprechenden Brillenglases läuft, an dem die Blickrichtung des entsprechenden Auges das Brillenglas schneidet. Dies kann entsprechend auf für den Fall vorgenommen werden, bei dem der Brillenträger auf den Punkt 133 in naher Entfernung blickt und die Fokusentfernung entsprechend eingestellt wird. Die optische Achse des angesteuerten Brillenglases und des entsprechenden Auges können so zusammenfallen. Accordingly, in the case where the eyeglass wearer looks at the mid-point point, a degree of optical correction of each eyeglass lens may be dependent on the location of the point of convergence 123 to get voted. The position of the effective lens thus produced can be adjusted so that the optical axis of the spectacle lenses respectively passes through the point of the corresponding spectacle lens at which the viewing direction of the corresponding eye intersects the spectacle lens. This can be done accordingly in case the spectacle wearer gets to the point 133 looks at a close distance and the focus distance is adjusted accordingly. The optical axis of the driven spectacle lens and the corresponding eye can thus coincide.
Anhand von 14 bis 17 wird eine Anwendung der elektronischen Brille nach Ausführungsbeispielen ausführlicher beschrieben. Im Alter lässt häufig die Fähigkeit zur Fokussierung in den Nahbereich nach, nicht jedoch die Fähigkeit zu stereoskopischem Sehen. Somit kann durch die elektronische Brille ein automatisches Gleitsichtglas realisiert werden, welches unabhängig von der Blickrichtung im gesamtem Blickbereich stets scharfe und aberrationsreduzierte Abbildungen liefert, da die Fokusentfernung aus dem Konvergenzwinkel der Blickrichtungen abgeleitet wird.Based on 14 to 17 An application of the electronic glasses according to embodiments will be described in more detail. In old age, the ability to focus on close range often lacks the ability to stereoscopic vision. Thus, an automatic progressive lens can be realized by the electronic glasses, which always provides sharp aberrationreduzierte mappings regardless of the viewing direction in the entire field of view, since the focus distance is derived from the convergence angle of the viewing directions.
15 zeigt die typischen Durchblickrichtung F für den Fernpunkt und die Durchblickrichtung N für den Nahpunkt bei einer herkömmlichen Gleitsichtbrille. Die elektronische Brille kann auch eine entsprechende multifokale Linse realisieren. Bei Einsatz der elektronischen Brille kann jedoch der Durchblickpunkt N für die Nähe und/oder der Durchblickpunkt F für Ferne und/oder der Durchblickspunkt M für eine mittlere Entfernung an jede beliebige Stelle im Brillenglas gelegt werden. 15 bis 17 zeigen beispielhafte Lagen, die mit der elektronischen Brille zeitsequentiell realisiert werden können. Insbesondere können die jeweils dargestellten Lagen für Nahpunkt und Fernpunkt zeitlich nacheinander eingestellt werden, je nachdem, ob der Benutzer gerade in die Nähe oder Ferne blickt. Als Kriterium für die entsprechende Einstellung der optischen Eigenschaften der Brillengläser wird gezielt der Konvergenzwinkel verwendet, der den Konvergenzpunkt bestimmt. Es können unabhängig von der Durchblickrichtung durch die Brillengläser die passenden Fokussierungen vorgenommen werden. Es entsteht ein Gleitsichtglas, oder ein zeitsequentiell veränderliches Gleitsichtglas, bei dem die benötigte Fokusstärke und die Positionierung der entsprechenden Korrektur auf dem Brillenglas automatisch der Entfernung des Punktes, auf den geblickt wird, und der Durchblickrichtung durch die Brillengläser folgen. 15 shows the typical direction of view F for the far point and the direction of view N for the near point in a conventional progressive lens. The electronic glasses can also realize a corresponding multifocal lens. When using the electronic glasses, however, the visual point N for the proximity and / or the visual point F for distance and / or the point of view M for an average distance to be placed anywhere in the lens. 15 to 17 show exemplary layers that can be realized time sequentially with the electronic glasses. In particular, the respective positions shown for the near point and the far point can be set in chronological succession, depending on whether the user is currently looking into the near or far. As a criterion for the corresponding adjustment of the optical properties of the lenses, the convergence angle is used which determines the point of convergence. It can be made regardless of the direction of view through the lenses the appropriate focus. The result is a progressive lens, or a time-sequentially variable progressive lens, in which the required focus intensity and the positioning of the corresponding correction on the lens follow automatically the distance of the point is looked at, and the direction of view through the lenses.
18 und 19 illustrieren unterschiedliche Blickrichtungen in einer Vorderansicht der Brillengläser. In 18 ist der Blick aus Sicht des Brillenträgers nach links gerichtet. Der Durchtrittspunkt 144 des Sehstrahls durch das erste Brillenglas 102 ist durch ein Kreuzsymbol angedeutet. Der Durchtrittspunkt 145 des Sehstrahls durch das zweite Brillenglas 103 ist ebenfalls durch ein Kreuzsymbol angedeutet. In 19 ist der Blick aus Sicht des Brillenträgers nach rechts gerichtet. Die Korrekturstärke, die mit den Brillengläsern 102, 103 jeweils erreicht wird, wird abhängig von der Lage des Konvergenzpunktes eingestellt. Die entsprechende Einstellung erfolgt jeweils in der Umgebung des Durchblickpunkts 144 und des Durchblickpunkts 145, um eine optische Achse des Brillenglases entlang der optischen Achse des entsprechenden Auges auszurichten. Bei einer Änderung der Augenrichtung folgt die entsprechende Korrektur, die durch die Brillengläser 102, 103 erreicht wird, der sich ändernden Blickrichtung. 18 and 19 illustrate different directions of view in a front view of the lenses. In 18 the view is directed from the perspective of the wearer to the left. The passage point 144 of the line of sight through the first spectacle lens 102 is indicated by a cross symbol. The passage point 145 of the line of sight through the second spectacle lens 103 is also indicated by a cross symbol. In 19 the gaze is directed to the right from the perspective of the spectacle wearer. The correction strength with the lenses 102 . 103 is reached, is set depending on the position of the convergence point. The corresponding setting takes place in each case in the vicinity of the viewing point 144 and the point of view 145 for aligning an optical axis of the spectacle lens along the optical axis of the corresponding eye. When changing the direction of the eye follows the corresponding correction, through the lenses 102 . 103 is achieved, the changing line of sight.
20 bis 22 veranschaulichen in einer Schnittansicht die Veränderung eines Durchblickpunkts in vertikaler Richtung. In 20 ist der Blick geradeaus gerichtet. In 21 ist der Blick nach unten gerichtet. In 22 ist der Blick nach oben gerichtet. Dabei ist jeweils die optische Achse der Blickrichtung eingezeichnet. Die optische Achse geht jeweils an anderen Stellen durch das Brillenglas. Die abhängig vom Abstand des Konvergenzpunktes jeweils benötigten Refraktionsänderungen werden um einen möglichst großen Bereichen um den Punkt eingestellt, an dem die Blickrichtung das Brillenglas 102 schneidet. 20 to 22 illustrate in a sectional view the change of a view point in the vertical direction. In 20 the view is straight ahead. In 21 the view is directed downwards. In 22 the view is upwards. In each case, the optical axis of the viewing direction is shown. The optical axis in each case passes through the spectacle lens at other locations. The refraction changes required in each case depending on the distance of the convergence point are set around as large a range as possible around the point at which the line of sight is the spectacle lens 102 cuts.
Die Steuerung der Brillengläser derart, dass ein gewünschtes optisches Verhalten resultiert, ist in 23 und 24 detaillierter dargestellt. 23 und 24 zeigen jeweils nur eines der beiden Brillengläser, beispielsweise das erste Brillenglas 102. 23 zeigt beispielsweise einen Blick nach links, während 24 einen Blick nach rechts (jeweils vom Brillenträger aus gesehen) darstellt. Das Brillenglas 102 umfasst, wie unter Bezugnahme auf 11 und 12 beschrieben, wenigstens eine hinsichtlich der Refraktion und/oder Diffraktion elektrisch steuerbare Schicht. Das orthogonale Gitter in 23 und 24 repräsentiert die Ansteuermatrix. Durch elektrische Signale, die über die Ansteuermatrix an die elektrisch steuerbare Schicht angelegt werden, wird das optische Verhalten abhängig von der Lage des Konvergenzpunktes, also abhängig von der Fokusentfernung, und abhängig von dem Durchtrittspunkt 144 eingestellt. Mit den konzentrischen Ringbereichen 151–154 um den Durchtrittspunkt 144 der optischen Achsen des Auges wird die zusätzliche lokale optische Wirkung auf dem Brillenglas 102 angedeutet, die durch die Steuerung der optischen Eigenschaften erzeugt wird. Das Brillenglas 102 kann über seine gesamte Fläche, also auch außerhalb des Ringbereichs 151, über die Ansteuerung in seinen optischen Eigenschaften beeinflusst werden. Die entsprechenden Ringbereiche können sich entsprechend als Kreisringabschnitte fortsetzen, die den Rand des Brillenglases 102 schneiden. The control of the spectacle lenses such that a desired optical behavior results is in 23 and 24 shown in more detail. 23 and 24 each show only one of the two lenses, for example, the first spectacle lens 102 , 23 shows, for example, a glance to the left while 24 a look to the right (seen from the spectacle wearer) represents. The spectacle lens 102 includes, as with reference to 11 and 12 described, at least one with respect to the refraction and / or diffraction electrically controllable layer. The orthogonal grid in 23 and 24 represents the drive matrix. By electrical signals, which are applied via the drive matrix to the electrically controllable layer, the optical behavior depends on the position of the convergence point, that is dependent on the focus distance, and depending on the passage point 144 set. With the concentric ring areas 151 - 154 around the passage point 144 The optical axes of the eye becomes the additional local optical effect on the spectacle lens 102 indicated, which is generated by the control of the optical properties. The spectacle lens 102 can over its entire surface, including outside the ring area 151 , are influenced by the control in its optical properties. The corresponding ring areas can continue correspondingly as circular ring sections which form the edge of the spectacle lens 102 to cut.
Bei einer Bewegung der Blickrichtung von der in 23 gezeigten Richtung zu der in 24 gezeigten Richtung wandert die Sehkorrektur, die durch die lokalen elektronisch gesteuerten optischen Eigenschaften in den Ringbereichen 151–154 erreicht wird, mit der Blickrichtung mit. Dies gilt unabhängig davon, ob sich eine Blickrichtung von oben nach unten oder von links nach rechts ändert. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen, unveränderlichen Gleitsichtglas kann auch im gesamten Übergangsbereich an jeder beliebigen Stelle stets die richtige optische Wirkung zugeschaltet werden, so dass Verzeichnungen und/oder eine Defokussierung vermieden oder zumindest reduziert werden.When moving the line of sight from the in 23 shown direction to the in 24 The direction shown by the local electronically controlled optical properties in the annuli ranges 151 - 154 is reached, with the line of sight. This applies regardless of whether a viewing direction changes from top to bottom or from left to right. In contrast to a conventional, invariable progressive lens, the correct optical effect can always be switched on at any point in the entire transition region, so that distortions and / or defocusing are avoided or at least reduced.
25 zeigt ein weiteres Beispiel für die Anwendung der elektronischen Brille in einer Vorderansicht der Brillengläser. Es liegt eine relativ starke Konvergenzstellung der Augen vor, was der Fokussierung auf einen Nahpunkt entspricht. Die mit einem doppelten Kreuz gekennzeichneten Regionen können in ihrer optischen Wirkung so eingestellt werden, dass eine optimale Sehschärfe für den Nahpunkt erreicht wird. Wenn die Durchtrittspunkte über das Brillenglas wandern, wandert die entsprechende Sehkorrektur auf dem Brillenglas mit, wobei Verzeichnungen und/oder eine Defokussierung vermieden oder zumindest reduziert werden. 25 shows another example of the application of electronic glasses in a front view of the lenses. There is a relatively strong convergence of the eyes, which corresponds to the focus on a near point. The regions marked with a double cross can be adjusted in their optical effect so that an optimal visual acuity for the near point is achieved. When the penetration points pass over the spectacle lens, the corresponding vision correction moves on the spectacle lens, avoiding or at least reducing distortions and / or defocusing.
26 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 160 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann von der elektronischen Brille nach einem Ausführungsbeispiel automatisch ausgeführt werden. 26 is a flowchart of a method 160 according to an embodiment. The method can be performed automatically by the electronic glasses according to an embodiment.
Bei Schritt 161 wird eine erste Blickrichtung eines ersten Auges bestimmt. Bei Schritt 162 wird eine zweite Blickrichtung eines zweiten Auges bestimmt. Die Schritte 161 und 162 können wie für die Schritte 51–55 und 61–65 des Verfahrens 50 von 5 beschrieben ausgeführt werden. At step 161 a first viewing direction of a first eye is determined. At step 162 a second viewing direction of a second eye is determined. The steps 161 and 162 can as for the steps 51 - 55 and 61 - 65 of the procedure 50 from 5 be executed described.
Bei Schritt 163 wird die Lage eines Konvergenzpunktes ermittelt. Die Bestimmung der Lage des Konvergenzpunktes kann die Bestimmung eines Konvergenzwinkels abhängig von der ersten Blickrichtung und der zweiten Blickrichtung umfassen. Die Bestimmung der Lage des Konvergenzpunktes kann die Bestimmung einer Fokusentfernung umfassen. At step 163 the position of a point of convergence is determined. The determination of the position of the convergence point may include the determination of a convergence angle as a function of the first viewing direction and the second viewing direction. Determining the location of the point of convergence may include determining a focus distance.
Bei Schritt 164 wird wenigstens eine elektroaktive Linse durch ein Steuersignal abhängig von der Lage des Konvergenzpunkts und des Durchstoßpunktes angesteuert. Die Ansteuerung kann so erfolgen, dass die Korrekturstärke von dem Abstand des Konvergenzpunkts von der Brille abhängt. Die Ansteuerung kann so erfolgen, dass die optischen Achsen der Brillengläser von der Lage des mindestens einen Durchblickpunkts an dem jeweiligen Brillenglas abhängt.At step 164 At least one electroactive lens is driven by a control signal depending on the location of the convergence point and the puncture point. The control can be performed so that the correction strength depends on the distance of the convergence point of the glasses. The control can be effected such that the optical axes of the lenses depends on the position of the at least one viewing point on the respective spectacle lens.
Die Schritte 161 bis 164 können wiederholt werden, um die elektronische Brille dynamisch an die jeweiligen Blickrichtungen und die jeweilige Fokusentfernung anzupassen.The steps 161 to 164 can be repeated to dynamically adapt the electronic glasses to the respective viewing directions and the respective focus distance.
Mit der elektronischen Brille, die unter Bezugnahme auf 11 bis 26 beschrieben wurde, können verschiedene vorteilhafte Wirkungen erreicht werden. Da die optische Wirkung mit der Blickrichtung mitwandert, können auch bei einem sehr schrägen Durchtritt der Blickrichtung durch die Brillengläser, wie er etwa am Brillenrand stattfindet, optischen Fehler verringert werden. Aus der mit der Detektionseinrichtung ermittelten Konvergenzstellung der Augen kann auf die gewünschte Fokusentfernung geschlossen werden. Für jeden beliebigen Durchtrittspunkt kann die dafür erforderliche optische Zusatzwirkung eingestellt werden.With the electronic glasses referring to 11 to 26 described, various advantageous effects can be achieved. Since the optical effect mitwandert with the line of sight, optical errors can be reduced even with a very oblique passage of the viewing direction through the lenses, as it takes place approximately at the edge of the eyeglass. From the convergence position of the eyes determined with the detection device, it is possible to deduce the desired focus distance. For any passage point the required optical additional effect can be set.
Die elektronische Brille nach Ausführungsbeispielen ist so ausgestaltet, dass die optischen Achsen der elektronisch steuerbaren Brillengläser der Blickrichtung des Brillenträgers folgen. Die elektronische Brille kann so ausgestaltet sein, dass die Fokuswirkung zentriert um die Durchtrittspunkte erfolgt, also zentriert um die mit der Blickrichtung mitwandernden optischen Achsen. Die Durchtrittspunkte und die Fokusentfernung können mit Hilfe mehrerer Lichtsender und mehrerer Sensorelemente bestimmt werden. In Abhängigkeit des Blick-Konvergenzwinkels der Augen kann die erforderliche Fokussierung bestimmt werden. Die Durchtrittspunkte und damit die Mitte der optisch aktiven Zonen werden jeweils aus der Blickrichtung bestimmt. Dies kann individuell für jedes der Brillengläser erfolgen. Die optisch aktiven Zonen der Brillengläser werden so beeinflusst, dass sich die erforderliche optische Wirkung für eine optimale Fokussierung einstellt.The electronic spectacles according to exemplary embodiments is configured such that the optical axes of the electronically controllable spectacle lenses follow the viewing direction of the spectacle wearer. The electronic spectacles can be designed such that the focus effect is centered around the passage points, that is centered around the optical axes that migrate with the viewing direction. The penetration points and the focus distance can be determined with the help of several light transmitters and several sensor elements. Depending on the gaze angle of convergence of the eyes, the required focus can be determined. The passage points and thus the center of the optically active zones are each determined from the viewing direction. This can be done individually for each of the lenses. The optically active zones of the lenses are influenced in such a way that the required optical effect is set for optimum focusing.
Wie aus den obigen Beschreibungen von Varianten der Ausführungsbeispiele ersichtlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Diese sind daher nur als Veranschaulichung zu verstehen. As can be seen from the above descriptions of variants of the embodiments, the invention is not limited to the illustrated embodiments. These are therefore to be understood as illustrative only.
