DE10306578A1 - Anzeigevorrichtung mit elektrooptischer Fokussierung - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Anzeigevorrichtung zum Erzeugen eines Bildes, das für einen Betrachter (M) eines in einer Objektebene (O) befindlichen Objekts in Überlagerung mit dem Objekt wahrnehmbar ist, mit einer Bilderzeugungseinrichtung (1) zum Erzeugen des Bildes in einer Bildebene (B) und einer Überlagerungseinheit (7) an einer auf dem Kopf des Betrachters (M) aufsetzbaren Tragevorrichtung (12) befestigt sind und die Bilderzeugungseinrichtung (1) eine Fokussiereinheit (3) umfaßt, mit der der Abstand der Bildebene (B) zur Tragevorrichtung (12) veränderbar ist und die eine eine veränderbare Brechzahl aufweisende Linse (4) sowie eine Ansteuereinheit (6) zur Einstellung der Brechzahl der Linse (4) enthält, wobei bei auf dem Kopf des Betrachters (M) aufgesetzter Tragevorrichtung (12) die Überlagerungseinheit (7) für den Betrachter (M) eine Überlagerung des erzeugten Bildes mit dem Objekt bewirkt und die Ansteuereinheit (6) die Brechzahl der Linse (4) so einstellt, daß die Objektebene (O) mit der Bildebene (B) zusammenfällt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zum Erzeugen eines Bildes, das für einen Betrachter eines einer Objektebene befindlichen Objekts in der Überlagerung mit dem Objekt wahrnehmbar ist.
  • Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise eine HMD-Vorrichtung (Head Mounted Display-Vorrichtung), wobei bei einer Überlagerung des erzeugten Bildes mit dem Objekt häufig von einer augmentierten Darstellung gesprochen wird.
  • Es gibt HMD-Vorrichtungen, bei denen keine Fokussiereinheit vorgesehen ist, um den Abstand des erzeugten Bildes vom Betrachter ändern zu können. Solche Vorrichtungen sind insbesondere für ältere Betrachter mit reduziertem Akkomodationsvermögen nicht einsetzbar.
  • Weiterhin sind HMD-Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Fokussiereinheit vorgesehen ist, um den Abstand des erzeugten Bildes zum Betrachter einstellen zu können. Dazu ist jedoch zumindest ein Drehgriff ausreichender Größe bei der HMD-Vorrichtung vorzusehen, um Linsen und/oder ein Bilderzeugungselement manuell zu verschieben. Wenn die HMD-Vorrichtung autofokusfähig sein soll, ist zusätzlich noch zwingend ein Motorantrieb erforderlich. Dies macht die HMD-Vorrichtung schwer und unhandlich.
  • Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anzeigevorrichtung zum Erzeugen eines Bildes, das für einen Betrachter eines in einer Objektebene befindlichen Objekts in Überlagerung mit dem Objekt wahrnehmbar ist, vorzusehen, die leichter und kleiner ausgebildet sein kann.
  • Die Aufgabe wird durch eine Anzeigevorrichtung zum Erzeugen eines Bildes, das für einen Betrachter eines in einer Objektebene befindlichen Objekts in Überlagerung mit dem Objekt wahrnehmbar ist, gelöst, die eine Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen des Bildes in einer Bildebene und eine Überlagerungseinheit aufweist, wobei die Bilderzeugungseinrichtung und die Überlagerungseinheit an einer auf den Kopf des Betrachters aufsetzbaren Tragevorrichtung befestigt sind und die Bilderzeugungseinrichtung eine Fokussiereinheit umfaßt, mit der der Abstand der Bildebene zur Tragevorrichtung veränderbar ist und die eine eine veränderbare Brechzahl aufweisende Linse sowie eine Ansteuereinheit zur Einstellung der Brechzahl der Linse enthält, wobei bei auf den Kopf des Betrachters aufgesetzter Tragevorrichtung die Überlagerungseinheit für den Betrachter eine Überlagerung des erzeugten Bildes mit dem Objekt bewirkt und die Ansteuereinheit die Brechzahl der Linse so einstellt, daß die Objektebene mit der Bildebene zusammenfällt.
  • Da bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung eine Linse mit veränderbarer bzw. einstellbarer Brechzahl vorgesehen ist, kann die Lage der Bildebene verändert und eingestellt werden, ohne daß dazu mechanische Bewegungen von Linsen oder sonstigen Elementen notwendig sind. Dadurch muß weder ein Drehgriff noch ein Motorantrieb zum mechanischen Bewegen der Linse vorgesehen werden, so daß die Anzeigevorrichtung insgesamt kleiner und leichter ausgebildet werden kann. Die eingestellte Brechzahl kann für die ganze Linse die gleiche sein oder auch verschieden (dann liegt eine gewünschte Brechzahlverteilung vor).
  • Als Linse wird hier ein optisches Element verstanden, mit dem eine optische Abbildung durchgeführt werden kann (d.h. die von einem Gegenstandspunkt ausgehenden Strahlen werden mittels der Linse in ihrem Verlauf so verändert, daß sie durch einen anderen Punkt, den Bildpunkt, gehen). Die Linse kann insbesondere als Fresnel-Linse oder als diffraktives optisches Element ausgebildet sein. Beispiele solcher Linsen sind in den Artikeln „Modal Liquid Crystal Lenses" der Firma Okotech Delft, Niederlande, und „Modally Addressed Liquid Crystals" der University of Durham zu entnehmen. Unter dem Zusammenfallen von Objekt- und Bildebene wird hier verstanden, daß die beiden Ebenen maximal so weit voneinander beabstandet sind, daß für den Betrachter das Objekt und das Bild gleichzeitig scharf wahrgenommen werden können. Bevorzugt fallen die beiden Ebenen tatsächlich zusammen.
  • Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung ein an der Tragevorrichtung befestigtes Meßmodul aufweisen, das den Abstand der Objektebene zur Tragevorrichtung erfaßt, wobei die Brechzahl der Linse in Abhängigkeit des mittels des Meßmoduls erfaßten Abstands eingestellt ist. Die Abstandserfassung mittels dem Meßmodul kann direkt oder indirekt durchgeführt werden. D.h., daß man entweder direkt den Abstand ermittelt, oder eine Größe ermittelt, aus der man den Abstand ableiten könnte. Dabei muß bei der indirekten Abstandsermittlung gar kein konkreter Abstandswert selbst ermittelt werden, sondern es langt, daß aufgrund der erfaßten Größe eine Einstellung der Brechzahl der Linse möglich ist, so daß die Objektebene mit der Bildebene zusammenfällt.
  • Mit dieser Weiterbildung kann leicht ein automatisches „Scharfstellen" des erzeugten Bildes in der Objektebene erfolgen.
  • Insbesondere kann die Fokussiereinheit als Autofokussiereinheit ausgebildet sein, die bei Änderung des Abstands zwischen der Objektebene und der Tragevorrichtung die Brechzahl der Linse so ändert, daß die Bildebene weiterhin mit der Objektebene zusammenfällt. Damit wird sichergestellt, daß der Betrachter stets das erzeugte Bild in der Objektebene sieht (auch wenn es sich beispielsweise bewegt), so daß eine sehr gute Nutzbarkeit der Vorrichtung gegeben ist.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung besteht darin, daß die Linse zumindest teilweise aus einem elektrooptischen Material, insbesondere Flüssigkristall, gebildet ist. Solche Linsen sind kostengünstig zu fertigen, so daß eine preiswerte Anzeigevorrichtung zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann die Ansteuereinheit zur Einstellung der Brechzahl der Linse eine bestimmte elektrische Spannung an die Linse anlegen. Dies läßt sich leicht und genau realisieren.
  • Besonders vorteilhaft ist dies bei der Verwendung von Flüssigkristallinsen, wobei beispielsweise nematische Flüssigkristalle (verdrehte und nicht-verdrehte Form) und auch ferroelektrische Flüssigkristalle verwendet werden können. Bei diesen Flüssigkristallen läßt sich schon bei geringen Spannungen (beispielsweise 2 bis 10 Volt) und sehr geringem Energiebedarf eine Brechzahländerung von bis zu 0,2 erreichen. Diese geringen Spannungen (und auch der geringe Energiebedarf) lassen sich einfach und mit geringem Gewicht realisieren (z.B. mit einer oder mehreren Batterien oder mittels zumindest einer Solarzelle), so daß das Gewicht der Anzeigevorrichtung gering gehalten werden kann.
  • Die nematischen Flüssigkristallinsen haben den Vorteil, daß sie gerade im Temperaturbereich von 20 bis 50°C gute Eigenschaften aufweisen. Bei den ferroelektrischen Flüssigkristallen ist insbesondere die sehr schnelle Schaltzeit und somit die sehr kurzfristige Änderung der Brechzahl von Vorteil.
  • Des weiteren kann bei der Anzeigevorrichtung die Überlagerungseinheit einen Spiegel, einen Teilerspiegel oder ein Teilergitter aufweisen. Wenn sie einen Spiegel aufweist, findet für den Betrachter eine derartige Überlagerung statt, daß das erzeugte Bild und das Objekt nebeneinander bzw. unmittelbar aneinander angrenzend wahrnehmbar sind. Bei der Überlagerung mittels des Teilerspiegels kann man das erzeugte Bild und das Objekt für den Betrachter aufeinander legen. Natürlich ist es auch möglich, daß die Überlagerungseinheit eine Kombination aus einem Spiegel und einem Teilerspiegel aufweist, so daß teilweise ein Aufeinanderlegen und teilweise eine Darstellung, bei der Objekt und Bild nebeneinander liegen, für den Betrachter wahrnehmbar ist.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung liegt darin, daß eine stufenlose Einstellung möglich ist und daß auch keine sich bewegenden Teile zur Verschiebung der Bildebene notwendig sind.
  • Bevorzugt ist es, wenn bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung das Meßmodul bei auf dem Kopf aufgesetzter Tragevorrichtung anhand des Auges des Betrachters den Abstand zwischen Tragevorrichtung und Objektebene erfaßt. Dies läßt sich beispielsweise durch die Vermessung des Augenhintergrunds des Betrachters realisieren. Bei dieser Art der Abstandserfassung kann man schnell und genau den notwendigen Abstand ermitteln, ohne das Objekt bzw. den entsprechenden Teil des Objekts, den der Betrachter gerade wahrnimmt, erfassen zu müssen. Ferner kann bei dieser Variante der Benutzer sogar eine Gleitsichtbrille tragen.
  • Alternativ ist es möglich, daß bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung das Meßmodul bei auf dem Kopf aufgesetzter Tragevorrichtung anhand des Objekts selbst den Abstand zwischen der Objektebene und der Tragevorrichtung erfaßt. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß unabhängig von kurzfristigen Augen- und/oder Lidbewegungen immer der korrekte Abstand zwischen dem Betrachter und dem Objekt ermittelt werden kann. Weiterhin kann bei der Erfassung des Abstands das Objekt aufgenommen und auch noch hinsichtlich des zu erzeugenden Bildes ausgewertet werden. So ist beispielsweise bei der Wartung von Geräten die Möglichkeit gegeben, anhand des Bereichs des Geräts (bzw. des Objekts), den der Betrachter gerade wahrnimmt, entsprechend geeignete Informationen mittels dem erzeugten Bild dem Betrachter darzubieten. Dabei kann es sich um die Montageanweisungen oder um Mitteilungen hinsichtlich von zu überprüfenden Werten handeln.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung umfaßt die Bilderzeugungseinrichtung eine Bildmodul zur Bilderzeugung sowie, bei auf den Kopf aufgesetzter Tragevorrichtung, einen Projektionsstrahlengang vom Bildmodul über die Fokussiereinheit bis zum Auge des Betrachters und das Meßmodul weist einen Sensor sowie im Projektionsstrahlengang zwischen dem Bildmodul und der Linse eine Strahlteilereinheit auf, die vom Objekt ausgehendes Licht, das durch die Linse läuft, auf den Sensor lenkt, der in Abhängigkeit der Schärfe der Abbildung des Objekts auf den Sensor ein Signal an die Ansteuereinheit abgibt, wobei die Bilderzeugungseinrichtung und das Meßmodul so ausgebildet sind, daß bei Scharfstellung des Objekts für den Sensor mittels der Einstellung der Brechzahl der Linse gleichzeitig die Bildebene mit der Objektebene zusammenfällt. Damit wird eine kompakte und leichte Anzeigevorrichtung bereitgestellt, bei der die Scharfstellung des Bildes in der Objektebene (Bildebene fällt mit der Objektebene zusammen) unkompliziert durchführbar ist.
  • Als Bildmodul kann eine selbstleuchtende Anzeige, wie z.B. eine hintergrundbeleuchtete LCD-Anzeige oder eine LED-Anzeige verwendet werden. Natürlich sind auch nicht-selbstleuchtende Anzeigen verwendbar. In diesem Fall kann das Bildmodul ein sogenanntes (räumliches) Lichtventil (beispielsweise eine Kippspiegelmatrix mit einer Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten und einzeln ansteuerbaren Kippspiegeln) sein, das beleuchtet wird und selektiv (in Abhängigkeit der Stellung der einzelnen Kippspiegel) Licht reflektiert, das zusammen dann das erzeugte Bild ergibt. Das Bildmodul kann einfarbige oder auch mehrfarbige Bilder erzeugen.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung umfaßt die Fokussiereinheit zwei oder mehr Linsen mit veränderbarer Brechzahl, wobei die Brechzahlen mittels der Ansteuereinheit ein- bzw. verstellbar sind.
  • Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie für ein oder für beide Augen des Betrachters ausgebildet ist. Wenn sie für beide Augen des Betrachters ausgebildet ist, können die Bilder für beide Augen gleich oder auch unterschiedlich sein. Insbesondere ist eine räumliche Darstellung des Bildes möglich.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielhalber noch näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 schematisch eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, die auf dem Kopf eines Betrachters aufgesetzt ist, und
  • 2 schematisch eine vergrößerte Darstellung der Anzeigevorrichtung von 1.
  • Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, umfaßt die Anzeigevorrichtung in der beschriebenen Ausführungsform eine Bilderzeugungseinheit 1 mit einem Bildmodul 2 (was hier eine selbstleuchtende Anzeige ist) und einer Fokussiereinheit 3.
  • Die Fokussiereinheit 3 umfaßt eine Flüssigkristallinse 4 sowie eine weitere Linse 5, wobei mittels einer Ansteuereinheit 6 der Anzeigevorrichtung die Flüssigkristallinse 4 mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar ist. In Abhängigkeit der Größe der beaufschlagten Spannung wird eine bestimmte Brechzahl bzw. eine Brechzahlerteilung der Flüssigkristallinse 4 eingestellt.
  • Weiterhin enthält die Anzeigevorrichtung eine Überlagerungseinheit 7, die einen ersten und einen zweiten Teilerwürfel 8, 9 umfaßt. Die Teilerwürfel 8, 9 sind so angeordnet, daß das von dem Bildmodul 2 kommende Licht am ersten Teilerwürfel um 90° umgelenkt wird und auf den zweiten Teilerwürfel 9 trifft, der wiederum eine Umlenkung um 90° bewirkt. Das am zweiten Teilerwürfel 9 umgelenkte Licht trifft dann auf das Auge A des Betrachters M. Durch den zweiten Teilerwürfel 9 hindurch kann der Betrachter M die Umwelt wahrnehmen. In dem hier beschriebenen Beispiel betrachtet er ein Objekt (nicht gezeigt), das sich in der Objektebene O befindet. Statt der Teilerwürfel 8, 9 können natürlich auch andere, dem Fachmann bekannte Strahlteiler verwendet werden.
  • Ferner umfaßt die Anzeigevorrichtung noch ein Meßmodul mit einem Strahlteiler 10, der zwischen dem Bildmodul 2 und der Fokussiereinheit 3 angeordnet ist, und einem Autofokussensor 11. Der Strahlteiler 10 ist so angeordnet, daß Licht vom Objekt, das durch den ersten Teilerwürfel 8 und die Fokussiereinheit 3 läuft, am Strahlteiler 10 auf den Autofokussensor 11 umgelenkt wird. Der Autofokussensor 11 gibt in Abhängigkeit der Schärfe des auf ihn abgebildeten Objekts ein Signal ab, das an die Ansteuereinheit 6 angelegt wird.
  • Die Bilderzeugungseinrichtung 1, die Fokussiereinheit 3 sowie die Überlagerungseinheit 7 sind alle an einer Tragevorrichtung 12 (nur in 1 gezeigt) befestigt, die in Art einer Brille auf dem Kopf so aufsetzbar ist, daß im aufgesetzten Zustand der Betrachter durch den zweiten Teilerwürfel 9 die Umgebung wahrnimmt.
  • Die Ansteuereinheit 6 kann an der Tragevorrichtung 12 befestigt sein. Sie kann jedoch auch getrennt von dieser vorgesehen werden. Das gleiche gilt für eine Bildsteuereinheit 13, die zur Ansteuerung des Bildmoduls 2 verwendet wird. Daher sind die Ansteuereinheit 6 sowie die Bildsteuereinheit 13 in 1 nicht eingezeichnet, da sie im beschriebenen Beispiel nicht an der Tragevorrichtung 12 befestigt sind. Die Verbindungen zwischen der Bildsteuereinheit 13 und dem Bildmodul 2 sowie zwischen der Ansteuereinheit 6 und der Linse 4 sowie dem Autofokussensor 11 können drahtlos (z.B. Funkverbindungen) und mit Leitungen realisiert werden.
  • Der Optikaufbau der Anzeigevorrichtung ist so gewählt, daß, wenn mittels des Autofokussensors 11 festgestellt wird, daß der Betrachter M das Objekt in der Objektebene O schart wahrnimmt, die Bildebene B, in der das erzeugte Bild für den Betrachter M wahrnehmbar ist, mit der Objektebene O zusammenfällt. Das Scharfstellen auf die Objektebene O wird durch entsprechendes Einstellen der Brechzahl der Flüssigkristallinse 4 erreicht, wobei dies in Abhängigkeit des vom Autofokussensor 11 abgegebenen Signals bzw. dessen Wert erfolgt. Es liegt somit ein Regelkreis vor, mit dem der Abstand vom Objekt zur Tragevorrichtung 12 erfaßt wird. Diese Abstandserfassung ist so ausgelegt, daß damit auch gleich die Bildebene B in die Objektebene O gelegt wird. Die Ermittlung des Abstands vom Objekt zur Tragevorrichtung 12 (bzw. zum Betrachter M) mittels gezielter Einstellung der Brechzahl der Flüssigkristallinse 4 wird damit auch gleich dazu genutzt, daß die Bildebene B mit der Objektebene O zusammenfällt.
  • Die Ansteuereinheit 6 und das Meßmodul sind insbesondere so ausgebildet, daß sie laufend den Abstand zwischen Objektebene O und dem Betrachter M ermitteln und die Brechzahl der Flüssigkristallinse 4 entsprechend nachregeln bzw. einstellen. Dadurch wird eine Autofokussierung bereitgestellt, mit der der Betrachter M das erzeugte Bild immer scharf in der Objektebene O wahrnehmen kann. Diese Autofokus-Funktion benötigt in vorteilhafter Weise keine mechanisch zu bewegenden Teile.
  • In einer Weiterbildung (nicht gezeigt) der Anzeigevorrichtung umfaßt die Fokussiereinheit zwei oder mehr Flüssigkristallinsen, deren Brechzahlen mittels der Ansteuereinheit einstellbar sind.
  • Anstatt des zweiten Teilerwürfels 9 kann auch ein Umlenkspiegel (nicht gezeigt) verwendet werden. Der Umlenkspiegel ist dabei so dimensioniert, daß nur ein Teil des Sehfeldes durch den Umlenkspiegel abgedeckt ist. In diesem Fall findet die Überlagerung von dem erzeugten Bild mit dem wahrnehmbaren Objekt nebeneinander statt.
  • Die in Verbindung mit 1 und 2 beschriebene Anzeigevorrichtung ist nur für ein Auge A des Betrachters M ausgebildet. Natürlich kann sie auch für beide Augen ausgebildet werden. Dies läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß die Überlagerungseinheit 7 entsprechend erweitert wird. Natürlich kann auch für das zweite Auge eine eigene Bilderzeugungseinheit, eine eigene Fokussiereinheit mit Meßmodul und eine eigene Überlagerungseinheit vorgesehen werden.

Claims (9)

  1. Anzeigevorrichtung zum Erzeugen eines Bildes, das für einen Betrachter (M) eines in einer Objektebene (O) befindlichen Objekts in Überlagerung mit dem Objekt wahrnehmbar ist, mit einer Bilderzeugungseinrichtung (1) zum Erzeugen des Bildes in einer Bildebene (B) und einer Überlagerungseinheit (7), wobei die Bilderzeugungseinrichtung (1) und die Überlagerungseinheit (7) an einer auf dem Kopf des Betrachters (M) aufsetzbaren Tragevorrichtung (12) befestigt sind und die Bilderzeugungseinrichtung (1) eine Fokussiereinheit (3) umfaßt, mit der der Abstand der Bildebene (B) zur Tragevorrichtung (12) veränderbar ist und die eine eine veränderbare Brechzahl aufweisende Linse (4) sowie eine Ansteuereinheit (6) zur Einstellung der Brechzahl der Linse (4) enthält, wobei bei auf dem Kopf des Betrachters (M) aufgesetzter Tragevorrichtung (12) die Überlagerungseinheit (7) für den Betrachter (M) eine Überlagerung des erzeugten Bildes mit dem Objekt bewirkt und die Ansteuereinheit (6) die Brechzahl der Linse (4) so einstellt, daß die Objektebene (O) mit der Bildebene (B) zusammenfällt.
  2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei dem ein an der Tragevorrichtung (12) befestigtes Meßmodul (10, 11) vorgesehen ist, das den Abstand der Objektebene (O) zur Tragevorrichtung (12) erfaßt, wobei die Brechzahl der Linse (4) in Abhängigkeit des mittels des Meßmoduls (10, 11) erfaßten Abstands eingestellt ist.
  3. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Fokussiereinheit (3) als Autofokussiereinheit ausgebildet ist, die bei Änderung des Abstands zwischen der Objektebene (O) und der Tragevorrichtung (12) die Brechzahl der Linse (4) so ändert, daß die Bildebene (B) weiterhin mit der Objektebene (O) zusammenfällt.
  4. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Linse (4) zumindest teilweise aus einem elektrooptischen Material, insbesondere Flüssigkristall, gebildet ist.
  5. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Ansteuereinheit (6) zur Einstellung der Brechzahl der Linse (4) eine elektrische Spannung an die Linse (4) anlegt.
  6. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Überlagerungseinheit (7) einen Spiegel, einen Teilerspiegel (9) oder ein Teilgitter aufweist.
  7. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der das Meßmodul bei auf den Kopf aufgesetzter Tragevorrichtung (12) anhand des Auges des Betrachters (B) den Abstand zwischen der Tragevorrichtung (12) und der Objektebene (O) erfaßt.
  8. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der das Meßmodul bei auf den Kopf aufgesetzter Tragevorrichtung (12) anhand des Objekts selbst den Abstand zwischen Objektebene (O) und Tragevorrichtung (12) erfaßt.
  9. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Bilderzeugungseinrichtung (1) ein Bildmodul (2) zur Bilderzeugung sowie, bei auf den Kopf aufgesetzter Tragevorrichtung (12), einen Projektionsstrahlengang vom Bildmodul (2) über die Fokussiereinheit (3) bis zum Auge des Betrachters (M) umfaßt und bei der das Meßmodul (10, 11) einen Sensor (11) sowie im Projektionsstrahlengang zwischen dem Bildmodul (2) und der Linse (4) eine Strahlteilereinheit (10) aufweist, die vom Objekt ausgehendes Licht, das durch die Linse (4) läuft, auf den Sensor (11) lenkt, der in Abhängigkeit der Schärfe der Abbildung des Objekts auf den Sensor (11) ein Signal an die Ansteuereinheit (6) abgibt, wobei die Bilderzeugungseinrichtung (1) und das Meßmodul (10, 11) so ausgebildet sind, daß bei scharfer Abbildung des Objekts auf den Sensor (11) mittels der Einstellung der Brechzahl der Linse (4) die Bildebene (B) mit der Objektebene (O) zusammenfällt.
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JP2004013343A JP2004252429A (ja) 2003-02-17 2004-01-21 電気光学的な焦点調節機能を有する表示装置
US10/779,963 US7177083B2 (en) 2003-02-17 2004-02-17 Display device with electrooptical focussing

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018222788B3 (de) * 2018-12-21 2020-02-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Kontaktlinsenanordnung mit erweiterter-Realität-Fähigkeit für einen Fahrzeugfahrer und Verfahren zum Betreiben einer solchen Kontaktlinsenanordnung

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4747575B2 (ja) * 2003-12-26 2011-08-17 株式会社ニコン 情報表示装置
US7375894B2 (en) * 2006-03-07 2008-05-20 Gentex Corporation Common lens helmet mounted display
CA2712059A1 (en) 2008-01-22 2009-07-30 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted projection display using reflective microdisplays
US20100110311A1 (en) * 2008-10-30 2010-05-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for adjusting a presentation of image data
WO2010123934A1 (en) 2009-04-20 2010-10-28 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Optical see-through free-form head-mounted display
US20110075257A1 (en) 2009-09-14 2011-03-31 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona 3-Dimensional electro-optical see-through displays
EP2564259B1 (de) 2010-04-30 2015-01-21 Beijing Institute Of Technology Kopfmontierte hochauflösende weitwinkel- und mosaikanzeigevorrichtung
US8988463B2 (en) * 2010-12-08 2015-03-24 Microsoft Technology Licensing, Llc Sympathetic optic adaptation for see-through display
US8666212B1 (en) * 2011-04-28 2014-03-04 Google Inc. Head mounted display using a fused fiber bundle
US8508851B2 (en) * 2011-07-20 2013-08-13 Google Inc. Compact see-through display system
US9046683B2 (en) * 2011-12-29 2015-06-02 Elwha Llc Adjustable optics for ongoing viewing correction
US9033497B2 (en) 2011-12-29 2015-05-19 Elwha Llc Optical device with interchangeable corrective elements
US20130169928A1 (en) 2011-12-29 2013-07-04 Elwha LLC, a limited liability company of the State of Delaware Fabrication technique for replaceable optical corrective elements
JP6141584B2 (ja) 2012-01-24 2017-06-07 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ 小型視線追従型ヘッドマウントディスプレイ
JP6007712B2 (ja) * 2012-09-28 2016-10-12 ブラザー工業株式会社 ヘッドマウントディスプレイ、それを作動させる方法およびプログラム
CN110022472B (zh) 2012-10-18 2022-07-26 亚利桑那大学评议会 具有可寻址焦点提示的立体显示器
WO2015117043A1 (en) 2014-01-31 2015-08-06 Magic Leap, Inc. Multi-focal display system and method
WO2015134738A1 (en) 2014-03-05 2015-09-11 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wearable 3d augmented reality display
EP4235252A1 (de) 2014-05-30 2023-08-30 Magic Leap, Inc. Verfahren und system zur erzeugung von fokalebenen in virtueller und erweiterter realität
AU2015266670B2 (en) 2014-05-30 2019-05-09 Magic Leap, Inc. Methods and systems for displaying stereoscopy with a freeform optical system with addressable focus for virtual and augmented reality
US9924143B2 (en) 2014-09-23 2018-03-20 Intel Corporation Wearable mediated reality system and method
JP6746590B2 (ja) 2015-01-26 2020-08-26 マジック リープ, インコーポレイテッドMagic Leap,Inc. 改良された回折格子構造を有する仮想および拡張現実システムおよび方法
US10176961B2 (en) 2015-02-09 2019-01-08 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Small portable night vision system
EP3405828A1 (de) 2016-01-22 2018-11-28 Corning Incorporated Persönliche anzeige mit breitem feld
US9726896B2 (en) * 2016-04-21 2017-08-08 Maximilian Ralph Peter von und zu Liechtenstein Virtual monitor display technique for augmented reality environments
JP2019521330A (ja) * 2016-05-24 2019-07-25 ライカート インコーポレイテッドReichert,Inc. マッピングレンズメータ
US10739578B2 (en) 2016-08-12 2020-08-11 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona High-resolution freeform eyepiece design with a large exit pupil
JP6587254B2 (ja) * 2016-09-16 2019-10-09 株式会社東海理化電機製作所 輝度制御装置、輝度制御システム及び輝度制御方法
US10976551B2 (en) 2017-08-30 2021-04-13 Corning Incorporated Wide field personal display device
US20190187471A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-20 Flex Ltd. Dynamically controlled focal plane for optical waveguide-based displays
US11546575B2 (en) 2018-03-22 2023-01-03 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Methods of rendering light field images for integral-imaging-based light field display

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4802746A (en) * 1985-02-26 1989-02-07 Canon Kabushiki Kaisha Variable-focus optical element and focus detecting device utilizing the same
JP2998233B2 (ja) 1991-02-28 2000-01-11 トヨタ自動車株式会社 可変焦点眼鏡
US5359444A (en) * 1992-12-24 1994-10-25 Motorola, Inc. Auto-focusing optical apparatus
JPH07333552A (ja) 1994-06-03 1995-12-22 Canon Inc ヘッドマウントディスプレイ
JP3298081B2 (ja) 1994-12-06 2002-07-02 日本電信電話株式会社 ヘッドマウントディスプレイ装置
JPH09274144A (ja) * 1996-04-02 1997-10-21 Canon Inc 画像表示装置
US6379009B1 (en) * 1996-04-24 2002-04-30 James L. Fergason Conjugate optics projection display with image enhancement
JPH09331552A (ja) 1996-06-10 1997-12-22 Atr Tsushin Syst Kenkyusho:Kk 多焦点式頭部搭載型ディスプレイ
US5886822A (en) * 1996-10-08 1999-03-23 The Microoptical Corporation Image combining system for eyeglasses and face masks
GB9622083D0 (en) 1996-10-23 1996-12-18 Isis Innovation 3-D image display
JP2000249974A (ja) * 1999-03-02 2000-09-14 Canon Inc 表示装置及び立体表示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018222788B3 (de) * 2018-12-21 2020-02-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Kontaktlinsenanordnung mit erweiterter-Realität-Fähigkeit für einen Fahrzeugfahrer und Verfahren zum Betreiben einer solchen Kontaktlinsenanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004252429A (ja) 2004-09-09
US7177083B2 (en) 2007-02-13
US20040165284A1 (en) 2004-08-26

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