DE102021203631A1

DE102021203631A1 - Brillen-Anzeige-System zum Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld eines Nutzers mittels einer zeilenförmigen Bildschirmeinheit

Info

Publication number: DE102021203631A1
Application number: DE102021203631.7A
Authority: DE
Inventors: Miro Taphanel; Ding Luo
Original assignee: Gixel GmbH
Current assignee: Gixel GmbH
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2022-10-13

Abstract

Die Erfindung betrifft Brillen-Anzeige-System (1) zum Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld eines Nutzers (88), mit einer Bildschirmeinheit (13) zum Abstrahlen eines Lichtes (17) als computergenerierte Bildinformation; einer Brilleneinheit (2) zum Umlenken der von der Bildschirmeinheit (13) abgestrahlten computergenerierten Bildinformation in ein Auge (10) des Nutzers (88), wobei die Brilleneinheit (2) relativ zur Bildschirmeinheit (13) beweglich angeordnet ist und die Bildschirmeinheit (13) bei bestimmungsgemäßem Gebrauch außerhalb des Sichtfeldes des Nutzers (88) angeordnet ist; wobei die Brilleneinheit (2) ein Scannerspiegel-Element (11) und ein Strahlteiler-Element (161) umfasst, wobei das Scannerspiegel-Element (11) ausgebildet ist, das von der Bildschirmeinheit (13) abgestrahlte Licht (17) auf das Strahlteiler-Element (161) zu lenken, und das Strahlteiler-Element (161) ausgebildet ist, das von dem Scannerspiegel-Element (11) auf das Strahlteiler-Element (161) gelenkte Licht (17) zum Auge (10) des Nutzers (88) umzuleiten und ein sich ausbreitendes Licht aus einem Sichtfeld des Nutzers (88) ebenfalls zu dem Auge (10) des Nutzers (88) durchzuleiten; und die Bildschirmeinheit (13) eine zeilenförmige Bildschirmeinheit (13) ist, durch welche die computergenerierte Bildinformation lediglich in Form von einer Zeilen-Bildinformation abstrahlbar ist, und welche ausgebildet ist, die Zeilen-Bildinformation in Abhängigkeit einer Ausrichtung des Scannerspiegel-Elements (11) relativ zum Strahlteiler-Element (161) abzustrahlen um ein Brillen-Anzeige-System (1) bereitzustellen, das komfortabel ist und beim Nutzen des Realität-Brillen-Anzeige-Systems (1) für eine zwischenmenschliche Kommunikation diese möglichst wenig einschränkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brillen-Anzeige-System zum Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld eines Nutzers, mit einer Bildschirmeinheit zum Abstrahlen eines Lichtes als computergenerierte Bildinformation und mit einer Brilleneinheit zum Umlenken der von der Bildschirmeinheit abgestrahlten computergenerierten Bildinformation in ein Auge des Nutzers, wobei die Brilleneinheit relativ zur Bildschirmeinheit beweglich angeordnet ist und die Bildschirmeinheit bei bestimmungsgemäßem Gebrauch außerhalb des Sichtfeldes des Nutzers angeordnet ist.
Es ist eine Reihe von Brillen-Anzeige-Systemen zum Anzeigen virtueller Bilder bekannt. Diese werden üblicherweise als Augmented-Reality-/Erweiterte-Realität-Systeme, kurz AR-/ER-Systeme bzw. AR-/ER-Brillen bezeichnet.
Beispielsweise zeigt die DE 10 2020 206 392 A1 eine AR-Brille, welche im Wesentlichen nur aus einem Strahlteiler-Element sowie einer Lageerkennungseinheit als Nachverfolgungs- oderTracking-Einheit besteht und mit einer externen, an einer Raumdecke montierten flächigen Bildschirmeinheit kombiniert wird. Die Bildschirmeinheit ist dabei ein handelsüblicher zweidimensionaler Bildschirm, mittels welchem jeder Bildpunkt der dargestellten computergenerierten Bildinformation in einer eigenen, d.h. für jeden Bildpunkt spezifischen örtlichen Position angezeigt wird. Entsprechend ist ein Bildschirm mit einer möglichst großen Fläche erforderlich. Um Irritationen des Nutzers zu vermeiden, wird der Bildschirm dabei vorteilhafterweise an einer Decke außerhalb des peripheren sichtbaren Bereichs des Nutzers, d.h. des AR-Brillenträgers positioniert. Da der periphere Sichtbereich für Menschen typischerweise nach oben in einer vertikalen Richtung auf höchstens 45° oder höchstens 50° begrenzt ist, ist auch der wahrnehmbare Winkelbereich für den Bildschirm entsprechend eingeschränkt. Somit kann das virtuelle Bild der erweiterten Realität, welches in Form der computergenerierten Bildinformation angezeigt wird, auch nur in einem Sichtfeld von 50 bzw. 45° angezeigt werden. Größere (vertikale) Sichtfelder lassen sich mit dem dortigen Ansatz nicht umsetzen.
Die PCT- EP 2020/087 706 A1 beschreibt eine AR-Brille, welche einen Projektor aufweist, welcher ein Bild auf eine Projektionsfläche oberhalb des Nutzers, des Trägers der AR-Brille, projiziert. Diese Projektionsfläche kann z.B. auf der Raumdecke gebildet sein. Damit das Bild auf der Projektionsfläche für den AR-Brillenträger nicht sichtbar ist bzw. nicht von diesem wahrgenommen wird, erfolgt die Projektion in einen Raumdeckenbereich außerhalb des peripheren Sichtbereichs. Damit ist der maximal nutzbare Winkelbereich in der Vertikalen wieder auf 45° bis 50° beschränkt. Größere Winkel sind also auch hier nicht möglich, da sie entweder durch die Stirn des Brillenträgers blockiert würden, oder in den peripheren Sichtbereich des AR-Brillenträgers ragen würden. Projizierte Bilder innerhalb des (peripheren) Sichtbereiches AR-Brillenträgers lenken diesen jedoch ab, da das Auge gerade im peripheren Sichtbereich sehr empfindlich auf Bewegungen reagiert. Des Weiteren benötigen die an der AR-Brille angebrachten Projektoren Bauraum und Energie, und produzieren entsprechend verhältnismäßig viel Abwärme, welche von dem Benutzer als unangenehm empfunden werden kann.
Die DE 10 2016 110 197 A1 schlägt zur Anzeige eines virtuellen Bildes einen eindimensionalen Bildschirm vor, bei welchem eine zugehörige Brille ein optisches Gitter als Strahlteiler beinhaltet. Diese technische Umsetzung basiert auf einer spektralen Codierung örtlicher Intensitätsinformationen. Dadurch kann der eindimensionale Bildschirm sehr klein ausgeführt werden, beispielsweise als einzelner spaghettiförmiger Lichtwellenleiter und so einen horizontalen Betrachtungswinkel von 360° realisieren. Allerdings wird dabei die spektrale Eigenschaft des Lichts nicht zur farblichen Codierung des Bildes genutzt, sondern zur örtlichen Codierung. Entsprechend ist das resultierende Bild regenbogenartig eingefärbt und Farbinformationen können nicht dargestellt werden. Des Weiteren muss zwingend ein optisches Gitter als Strahlteiler in der Brille verwendet werden, wodurch auch reale Bilder aus der Umgebung, d.h. das Licht der natürlichen Umgebung durch das optische Gitter betrachtet werden. Daher werden die realen Bilder mit regenbogenartigen Artefakten überlagert. Eine weitere Schwierigkeit des Ansatzes ist, dass eine spektral breitbandige Punktlichtquelle erforderlich ist, was, die nutzbare Lichtstärke stark begrenzt. Derartige spektral breitbandige Punktlichtquellen, beispielsweise Weißlichtlaser, sind überdies technisch vergleichsweise aufwändig zu implementieren.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die im Bereich der erweiterten Realität-Brillen-Anzeige-Systeme vorhandenen Nachteile zu überwinden, insbesondere eine Erweiterte-Realität-Brille bereitzustellen, welche komfortabel ist und beim Nutzen des Realität-Brillen-Anzeige-Systems für eine zwischenmenschliche Kommunikation diese möglichst wenig einschränkt.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Ein Aspekt betrifft ein Brillen-Anzeige-System, ein Erweiterte-Realität-Brillen-Anzeige-System, zum Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld eines Nutzers. Derartige Brillen-Anzeige-Systeme können auch als Augmented-Reality-Brillen-Anzeige-Systeme bezeichnet werden, AR-Brillen-Anzeige-Systeme, oder kurz AR-Brillen.
Das Brillen-Anzeige-System weist eine Bildschirmeinheit zum Abstrahlen eines Lichtes als computergenerierte Bildinformation auf, sowie eine Brilleneinheit zum Umlenken der von der Bildschirmeinheit abgestrahlten computergenerierten Bildinformation in ein Auge des Nutzers. Somit entspricht die computergenerierte Bildinformation einem virtuellen Bild, welches dem Nutzer angezeigt wird. Das Umlenken erfolgt dabei aus einer durch die Anordnung der Bildschirmeinheit der relativ zur Brilleneinheit bei bestimmungsgemäßem Gebrauch vorgegebenen ersten Richtung, insbesondere eine (im Wesentlichen) vertikale Richtung (Hochrichtung, im Allgemeinen senkrecht zu Boden/Decke), in eine durch die Anordnung der Brilleneinheit relativ zu dem Nutzer der Brilleneinheit bei bestimmungsgemäßem Gebrauch vorgegebene zweite Richtung, insbesondere eine (im Wesentlichen) horizontale Richtung (Quer- bzw. Tiefenrichtung, im Allgemeinen parallel zu Boden/Decke). Die erste Richtung ist dabei von der zweiten Richtung verschieden. Bei bestimmungsgemäßem Gebrauch ist die erste Richtung bevorzugt oben außerhalb des peripheren Sichtfeldes des Nutzers angeordnet, also beispielsweise zwischen 45° und 90° aus der Horizontalen orientiert.
Der Begriff der Richtung kann auch einen Richtungsbereich umfassen, welcher entsprechend durch die jeweilige (bspw. vertikale oder horizontale) Richtung als Hauptrichtung und zusätzliche Richtungen, welche von der Hauptrichtung um einen jeweils vorgegebenen Betrag, beispielsweise maximal 5°, maximal 15°, oder maximal 30° oder maximal 45°, abweichen. Dies kann auch durch die Begrifflichkeit einer „im Wesentlichen“ gerichteten, bspw. einer im Wesentlichen vertikalen oder im Wesentlichen horizontalen Richtung ausgedrückt werden.
Die Brilleneinheit ist relativ zur Bildschirmeinheit beweglich angeordnet, und die Bildschirmeinheit bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Brilleneinheit außerhalb des Sichtfeldes des Nutzers, des Trägers der Brilleneinheit, angeordnet. Die Brilleneinheit kann ein Brillengestell aufweisen, so dass sie nach Art einer Brille durch den Nutzer getragen werden kann. Der Nutzer oder Brillenträger kann somit auch als AR-Brillenträger bezeichnet werden. Die Brilleneinheit umfasst zumindest ein Scannerspiegel-Element und zumindest ein Strahlteiler-Element. Das zumindest eine Scannerspiegel-Element ist dabei ausgebildet, das von der Bildschirmeinheit abgestrahlte Licht (aus der ersten Richtung) auf das Strahlteiler-Element zu lenken. Das zumindest eine Strahlteiler-Element wiederum ist ausgebildet, das von dem Scannerspiegel-Element auf das Strahlteiler-Element gelenkte Licht (in die zweite Richtung) zum Auge des Nutzers umzuleiten. Zusätzlich ist das Strahlteiler-Element ausgebildet, ein sich (parallel zur zweiten Richtung) ausbreitendes Licht aus dem Sichtfeld des Nutzers ebenfalls zu dem Auge des Nutzers durchzuleiten. Das Licht aus dem Sichtfeld des Nutzers entspricht einem dem Nutzer angezeigten realen Bild. Durch die Überlagerung des realen Bildes mit dem virtuellen Bild wird eine erweiterte Realität, eine sog. Augmented Reality (AR) erzeugt.
Weiterhin ist die Bildschirmeinheit eine zeilenförmige Bildschirmeinheit, durch welche die computergenerierte Bildinformation lediglich in Form von einer Zeilen-Bildinformation abstrahlbar ist. Die Zeilen-Bildinformation ist dabei Teil einer Gesamt-Bildinformation, welche sich aus einer Vielzahl von Zeilen-Bildinformationen zusammensetzt. Die Gesamt-Bildinformation wird durch die Bildschirmeinheit durch aufeinanderfolgendes Anzeigen der Zeilen-Bildinformationen der Gesamt-Bildinformation dargestellt, wobei die unterschiedlichen Zeilen-Bildinformationen jeweils am gleichen Ort angezeigt werden. Die unterschiedlichen Zeilen-Bildinformationen sind innerhalb der Gesamt-Bildinformation dabei jedoch unterschiedlichen Orten zugeordnet.
Entsprechend ist die Bildschirmeinheit ausgebildet, die Zeilen-Bildinformation in Abhängigkeit einer Ausrichtung des Scannerspiegel-Elements relativ zum Strahlteiler-Element abzustrahlen. Insbesondere umfasst die Ausrichtung dabei insbesondere eine Position des Scannerspiegel-Elements relativ zu dem Strahlteiler-Element und/oder eine Orientierung des Scannerspiegel-Elements relativ zu dem Strahlteiler-Element. Die Position kann dabei unveränderlich durch die Konstruktion der Brilleneinheit vorgegeben sein, die Orientierung veränderlich durch eine entsprechende Einstellung des Scannerspiegel-Elementes. Die Ausrichtung kann durch ein zugeordnetes Sensor-Element erfasst werden. Entsprechend ist das Scannerspiegel-Element, wie der Name impliziert, ausgebildet, das von der Bildschirmeinheit abgestrahlte Licht in veränderlichen Winkeln auf das Strahlteiler-Element zu lenken, mit anderen Worten, die Bildschirmeinheit abzuscannen. Wie weiter unten noch ausgeführt, kann das Brillen-Anzeige-System zum optimierten Steuern der Bildschirmeinheit eine Lageerkennungseinheit für die Brilleneinheit aufweisen, welche die Lage der Brilleneinheit relativ zur Bildschirmeinheit erkennt. Alternativ kann in dem System vorgesehen sein, dass sich der Nutzer an einem vorgegebenen Ort und einer vorgegebenen Orientierung relativ zu der Bildschirmeinheit befindet, wie dies beispielsweise bei vielen bekannten 3D-Bildschirmen gefordert ist.
Mit dem vorgeschlagenen Ansatz wird eine Augmented-Reality-Brille realisiert, welche eine normale, (quasi-)artefaktfreie Sicht auf die natürliche Umgebung ermöglicht und zusätzlich ein virtuelles Bild in die natürliche Umgebung einspielt, d.h. ein virtuelles Bild mit dem reellen Bild der Umgebung überlagert. Zur optischen Überlagerung wird dabei ein Strahlteiler-Element verwendet, wie es dem Fachmann aus einer Vielzahl an alternativen Ansätzen bekannt ist. Der vorgeschlagene Ansatz ist dabei bezüglich des Strahlteiler-Elementes mit allen bekannten Technologien kompatibel. Neuartig ist die Verwendung eines zeilenartigen oder zeilenförmigen Bildschirms in Kombination mit einem scannenden Spiegel in Form des Scannerspiegel-Elementes, wobei der scannende Spiegel Teil der AR-Brille und damit vom Nutzer getragenen ist, sowie die zeilenartige Beleuchtung in Form der zeilenförmigen Bildschirmeinheit welche extern zur Brilleneinheit angeordnet und ortsfest montiert ist. Dabei sind Scannerspiegel-Element und zeilenförmige Bildschirmeinheit bzw. die von der zeilenförmigen Bildschirmeinheit als computergenerierte Bildinformation abgestrahlte Zeilen-Bildinformation, also das Abstrahlen des Lichtes der Bildschirmeinheit und das Umlenken des abgestrahlten Lichtes des Scannerspiegel-Elements synchronisiert. Während des Scan-Vorgangs des Scannerspiegel-Elementes werden entsprechend die Bildpunkte oder Pixel der zeilenförmigen Bildschirmeinheit in synchroner Art und Weise so geschaltet, dass dem Nutzer ein zweidimensionales virtuelles Bild angezeigt wird wie dies im Stand der Technik auch mit einem handelsüblichen flächigen Bildschirm möglich ist.
Da das Auge ein Auflösungsvermögen von ungefähr 1/60-stel Grad besitzt, kann im vorgeschlagenen Ansatz beispielsweise alle 1/120-stel Grad die Intensitäts- und/oder Farbverteilung entsprechender Bildpunkt-Zeilen der zeilenförmigen Bildinformationen mit neuer Intensitäts- und damit Farbinformation angezeigt werden. Die Intensitäts- und damit Farbverteilung der zeilenförmigen Bildschirmeinheit kann entsprechend alle 1/120-stel Grad aktualisiert werden, da reflektierte Lichtstrahlen eines scannenden Spiegels im Vergleich zur Winkelgeschwindigkeit des Spiegels selbst die doppelte Winkelgeschwindigkeit besitzen. Als Folge baut sich das virtuelle Bild im Sichtbereich des Nutzers Zeile für Zeile mit großer vertikaler Auflösung auf. Als Folge hat das dargestellte Bild, obwohl zu einem gegebenen Zeitpunkt immer nur eine Zeilen-Bildinformation angezeigt wird, zwei volle Dimensionen, so dass die Gesamt-Bildinformation als flächiges virtuelles Bild darstellbar ist. Die beiden räumlichen Dimensionen werden dabei auf unterschiedliche Art und Weise dargestellt, die erste räumliche Dimension in konventioneller Weise entlang einer Haupterstreckungsrichtung der zeilenförmigen Bildschirmeinheit, und die zweite Dimension senkrecht dazu entlang des Scanvorgangs, wie es umgekehrt beispielsweise von Projektoren oder Röhrenbildschirmen bekannt ist.
Vorteilhafterweise kann bei diesem Scannen eine Nachverfolgungsinformation („Trackinginformation“) genutzt werden, wie sie beispielsweise von der weiter unten beschriebenen Lageerkennungseinheit bereitgestellt werden kann. Als Nachverfolgungsinformation kann somit eine Positions- und Orientierungsbestimmung der AR-Brille relativ zur zeilenförmigen Bildschirmeinheit bezeichnet werden. Mit der Nachverfolgungsinformation kann in der computergenerierte Bildinformation kompensiert werden, wenn die Scannerspiegel-Einheit nicht vollständig orthogonal zum Zeilenbildschirm ausgerichtet ist. Damit sind beliebige relative Orientierungen zwischen der zeilenförmigen Bildschirmeinheit und der Brilleneinheit möglich, wobei ab einem gewissen Winkel unter Umständen das Sichtfeld des virtuellen Bildes nicht mehr komplett genutzt werden kann, da die nutzbare horizontale Breite der zeilenförmigen Bildschirmeinheit mit dem Cosinus eines horizontalen Orientierungswinkels der Brilleneinheit zur zeilenförmigen Bildschirmeinheit abnimmt. Maßgeblichen Einfluss auf die Größe des Sichtfeldes, in dem das virtuelle Bild angezeigt werden kann, hat hier auch die Größe des scannenden Winkelbereiches der Scannerspiegel-Einheit.
Das Scannerspiegel-Element bewegt sich dabei mit einer Winkelgeschwindigkeit oder Frequenz, welche hoch genug ist, um ein möglichst artefaktfreies Bewegtbild wahrnehmen zu können. Damit sind mit den üblichen Methoden vergleichsweise hohe Bildwiederholraten erforderlich, also bevorzugt zumindest eine 60 Hz-Darstellung, wobei eine Bildwiederholfrequenz von zumindest 90 Hz oder zumindest 120 Hz nochmals vorteilhafter ist. Diese wünschenswerten Wiederholraten gelten jeweils pro Auge, was eine Rolle spielt, sobald das Brillen-Anzeige-System für eine stereografische Darstellung ausgelegt wird, wie dies weiter unten noch beschrieben wird. In einer solchen stereografischen Darstellung wird jedem Auge ein separates Bild angezeigt, wodurch ein stereografisches Bildpaar genutzt werden kann, um einen dreidimensionalen Eindruck für das virtuelle Bild, d.h. die computergenerierte Bildinformation zu vermitteln.
Das vorgeschlagene Brillen-Anzeige-System bringt eine Reihe von Vorteilen gegenüber den bekannten Lösungen mit sich.
Ein großer Vorteil ist, dass sich durch die Verwendung des Scannerspiegel-Elementes größere Sichtfelder realisieren lassen, als dies mit einem herkömmlichen flächigen zweidimensionalen Bildschirm der Fall wäre. Im Fall eines flächig ausgedehnten Bildschirms ist ein nutzbarer Winkelbereich wie bereits eingangs erwähnt, einerseits durch die Stirn des Nutzers, d.h. des Trägers der Brilleneinheit begrenzt, andererseits durch den Beginn des peripheren Sichtfelds des Nutzers. Ein für die Darstellung des virtuellen Bildes genutzter Bereich des flächigen Bildschirms darf dabei nicht in das periphere Sichtfeld hineinragen, da dies aufgrund der Bewegtbilddarstellung als extrem störend wahrgenommen wird. So ergibt sich ein maximal nutzbarer Winkelbereich von ungefähr 45°. Im Gegensatz dazu erlaubt der vorgeschlagene Ansatz der zeilenförmigen Bildschirmeinheit in Kombination mit einem scannenden Spiegel in Form des Scannerspiegel-Elements vertikale Sichtfelder, welche nicht durch die Anatomie des Menschen begrenzt sind, sondern vielmehr durch die Gestalt des Scannerspiegel-Elementes innerhalb deutlich größerer Grenzen vorgegeben werden kann. Dadurch, dass der Winkelbereich des vertikalen virtuellen Bildes abgescannt wird, kann er nahezu frei gewählt werden und ohne Weiteres mehr als 90°, mehr als 120°, oder mehr als 180° betragen.
Ein weiterer Vorteil liegt in dem reduzierten Platzbedarf der zeilenförmigen Bildschirmeinheit, des „Zeilenbildschirms“. Die zeilenförmige Bildschirmeinheit hat dabei einen Formfaktor, wie er beispielsweise von Leuchtstoffröhren oder Zeilen-LED-(lichtemittierende Dioden-) Beleuchtungen bekannt ist. Entsprechend ist eine Integration in der üblichen Innenarchitektur wesentlich einfacher, als dies für die herkömmlichen ausgedehnt flächigen Bildschirmeinheiten der Fall wäre. Da eine zeilenförmige Bildschirmeinheit gewählt ist, können die einzelnen Pixel oder Bildpunkte direkt als LEDs bestückt werden, wodurch die erreichbare Helligkeit der Bildschirmeinheit erhöht wird. Prinzipiell ist dies zwar auch bei einer flächigen Bildschirmeinheit möglich, allerdings werden für die vorgeschlagene zeilenförmige Bildschirmeinheit signifikant weniger LEDs benötigt, so dass die Lösung technisch einfacher aufgebaut und günstiger zu realisieren ist. Die zeilenförmige Bildschirmeinheit ist auch wesentlich handlicher bei einer Installation.
Ein weiterer Vorteil sind die kurzen Schaltzeiten der zeilenförmigen Bildschirmeinheiten pro dargestelltem virtuellen Bildpunkt oder Pixel. Dies ist nämlich in Anwendungen der erweiterten Realität von besonderem Vorteil, da dort virtuellen Bildinhalte permanent verschoben werden müssen, wenn sich der Träger der Brilleneinheit bewegt. Nur durch dieses permanente Verschieben, welches auch als Nachführen bezeichnet werden kann, lässt sich die Illusion eines im Raum stabilen virtuellen Bildes erzeugen. Genau diese notwendige Verschiebung kann jedoch wiederum in einer wahrnehmbaren Unschärfe des virtuellen Bildes resultieren, wenn die Belichtungszeit der einzelnen Bildpunkte zu lang ist. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, werden in bekannten Erweiterte-Realität- und Virtuelle-Realität-Anwendungen die Bildpunkte „geblitzt“, d.h. nur sehr kurz angesteuert, um diesem Effekt entgegenzuwirken. Da in der beschriebenen Lösung die zeilenförmige Bildschirmeinheit und damit die Zeilen-Bildinformation, also die virtuellen Bildpunkte, mit dem Scannerspiegel-Element abgescannt werden, ergeben sich um Größenordnungen geringere Sichtzeiten pro virtuellem Bildpunkt, als dies über die bekannten Schaltzeiten bei LEDs erreicht werden kann. Dadurch kann der Effekt der Bewegungsunschärfe wie er in bekannten Erweiterte-Realität- und Virtuelle-Realität-Anwendungen auftritt nicht mehr wahrgenommen werden.
Ein weiterer ganz besonderer technologischer Vorteil liegt in der Privatheit des eigenen Bildes, d.h. der Tatsache, dass die computergenerierte Bildinformation ausschließlich mit der zugehörigen Brilleneinheit sichtbar sind, d.h. ausschließlich mit dem entsprechend in Abhängigkeit der Ausrichtung des Scannerspiegel-Elements relativ zu Strahlteiler-Element und Bildschirmeinheit gesteuerten Scannerspiegel-Element. Da die Bildinformation als Zeilen-Bildinformationen zeitsequentiell und synchron zum Scannerspiegel-Element dargestellt werden, ist die Bildinformation für den normalen Betrachter, d.h. einen Betrachter, welcher nicht über die zugeordnete Brilleneinheit mit dem entsprechend gesteuerten Scannerspiegel-Element verfügt, nicht sichtbar. Vielmehr ist nur ein Mittelwert der gezeigten Zeilen-Bildinformationen zu beobachten. Entsprechend erscheint die zeilenförmige Bildschirmeinheit als eine helle zeilenförmige Lampe. Dadurch ergibt sich auch der weitere Vorteil der geringeren Ablenkung anderer Personen, welche nicht Nutzer des Brillen-Anzeige-Systems sind und im Folgenden als „Dritte“ bezeichnet werden. Im Gegensatz zu der zeilenförmigen Bildschirmeinheit zieht ein ausgedehnter flächiger Bildschirm an einer Decke, welcher ein Bewegtbild anzeigt, unvermeidbar die Aufmerksamkeit Dritter auf sich, was bei der zeilenförmigen Bildschirmeinheit nicht der Fall ist.
Zugleich kann der Zeilenbildschirm auch als Lampe, d.h. als allgemeine Raumbeleuchtung eingesetzt werden, welche der informationsfreien Erhellung einer Räumlichkeit dient. Dies kann einerseits erfolgen, wenn die Bildschirmeinheit nicht zum Darstellen eines virtuellen Bildes genutzt wird, aber auch gleichzeitig mit einem Anzeigen des virtuellen Bildes. Da von Dritten, also Betrachtern ohne die zugeordnete Brilleneinheit, lediglich die gemittelten Zeilen-Bildinformationen wahrgenommen werden können, kann das von der zeilenförmigen Bildschirmeinheit abgestrahlte Licht bei Erzeugen des virtuellen Bildes als räumlich oder zeitlich in Farbe und/oder Intensität inhomogen wahrgenommen werden. Dies kann jedoch kompensiert werden, indem zu Zeitpunkten, in welchen das von der zeilenförmigen Bildschirmeinheit abgestrahlte Licht nicht durch Scannerspiegel-Element und Strahlteilelement in das Auge des Nutzers gelenkt wird, ein entsprechendes Kompensationslicht einer komplementären Intensitäts- und/oder Farbverteilung angezeigt wird, welche gemittelt mit dem als computergenerierte zeilenförmige Bildinformation abgestrahlten Licht ein Licht einer vorgegebenen Verteilung, beispielsweise einer Weißlichtverteilung ergibt.
Die beschriebene Lösung ist in besonderer Weise für Kommunikationsanwendungen unter Nutzung einer erweiterten Realität geeignet. In solchen Erweiterte-Realität-Kommunikationsanwendungen werden ein oder mehrere Kommunikationspartner als virtuelles Bild in die natürliche Umgebung des Nutzers integriert. Damit wird beim Nutzer das subjektive Gefühl erzeugt, einer realen Person gegenüberzusitzen, was eine intuitive und natürliche Kommunikation ermöglicht. Die Erweiterte-Realität-Brillen aus dem Stand der Technik eignen sich hierzu weniger, da sie nur für vergleichsweise geringe Sichtfelder geeignet sind. Oft ist in bekannten Lösungen auch eine abbildende Optik in der Erweiterte-Realität-Brille erforderlich, welche mit ihren optisch erforderlichen Abmessungen im technischen Kompromiss zu einer kleinen und unauffälligen Erweiterten-Realität-Brille steht. Eine solche kleine und schlanke, d.h. leichte und unauffällige Erweiterte-Realität-Brille ist jedoch wiederum der Förderung der zwischenmenschlichen Kommunikation förderlich, da so beispielsweise eine Mimik nicht durch die Erweiterte-Realität-Brille verdeckt wird. Derartige abbildende Optiken sind in der vorgeschlagenen Lösung nicht erforderlich, da die zeilenförmige Bildschirmeinheit sich bei einer Implementierung in üblicher Architektur bereits in einer Entfernung befindet, auf welche gesunde Augen ohne Hilfsmittel fokussieren können. Durch die im vorgeschlagenen Ansatz mit wenigen technischen Hilfsmitteln und damit signifikant einfacher als bisher bekannt realisierbaren großen Sichtfelder lässt sich somit ein größeres immersives Gefühl in der erweiterten Realität-Kommunikation erzielen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Scannerspiegel-Element ein Rotations-Scannerspiegel-Element und/oder ein Oszillations-Scannerspiegel-Element ist oder umfasst. Insbesondere kann das Scannerspiegel-Element ein Rotations-Scannerspiegel-Element mit zwei auf einer gemeinsamen Rotationsachse starr rotationswinkelversetzt angeordnet in PolygonSpiegeln sein. Die Nutzung von zwei rotationswinkelversetzen Polygonspiegeln auf der gemeinsamen Rotationsachse ergibt dabei den Vorteil, dass sich bei geeigneter geometrischer Ausgestaltung der einzelnen Polygonspiegel für die beiden Augen unterschiedliche Bilder erzeugen lassen, d.h. die Zeilen-Bildinformation der zeilenförmigen Bildschirmeinheit zu unterschiedlichen Zeitpunkten durch die unterschiedlichen Polygonspiegel in das jeweils zugehörige Auge geleitet wird. Jeder der beiden Polygonspiegel ist also vorteilhafterweise einem Auge zugeordnet. Die Verwendung eines durchgängigen Polygonspiegels, welcher sich um eine Rotationsachse dreht, um die zeilenförmige Bildschirmeinheit abzuscannen, bringt dabei den Vorteil einer einfacheren Ansteuerung der Bildschirmeinheit mit sich, sowie höhere erzielbare Bildwiederholfrequenzen. Der oder die Polygonspiegel können dabei jeweils als Zylinder mit mehreckiger Grundfläche, beispielsweise viereckiger, fünfeckiger, siebeneckiger, oder achteckiger Grundfläche realisiert werden, welche entsprechend eine Vielzahl an Facetten, hier vier bis acht Facetten, aufweist. Die Rotationsachse verläuft dabei in Hochrichtung des Zylinders.
In einer weitere vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Scannerspiegel-Element einen (insbesondere vertikalen) Scanbereich für das auf das Strahlteil-Element zu lenkende Licht aufweist, welcher zumindest 10° beträgt, insbesondere zumindest 20°, bevorzugt zumindest 30°, besonders bevorzugt zumindest 45° und ganz besonders bevorzugt mehr als 55°. Dieser Scanbereich bezeichnet hier den effektiv resultierenden Scanbereich oder Scanwinkel, unter dem eine Umgebung durch das Auge des Nutzers via dem Scannerspiegel-Element wahrgenommen werden kann. Das Scannerspiegel-Element selber muss sich bei Überstreichen der Scanbereiche mechanisch nur um entsprechend halb so große Winkelbereiche bewegen. Damit ergibt sich der Vorteil, dass gerade bei einem größeren Scanbereich, der durch das Scannerspiegel-Element abgedeckt wird, die Toleranz bzgl. der genauen räumlichen Relation zwischen Brilleneinheit und Zeilenbildschirm erhöht ist. Die bekannten Vorteile werden also in robusterer Weise erreicht.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Strahlteiler-Element eine oder mehrere (dann parallel zueinander angeordnete) teildurchlässige Spiegelflächen aufweist. Insbesondere kann das Strahlteiler-Element im Strahlengang des Lichtes von der Bildschirmeinheit vor der oder den Spiegelflächen eine abbildende Optik aufweisen, beispielsweise in Form einer sphärisch oder sonstigen abbildenden Prismenfläche. Die abbildende Optik hat dabei den Vorteil, dass das aufgrund der verhältnismäßig großen Entfernung der Bildschirmeinheit von der Brilleneinheit sich im Strahlteil-Element bereits weitgehend parallel ausbreitende Licht mit geringer Brechkraft und daher mit geringem baulichem Aufwand (praktisch) vollständig parallelisiert werden kann. Durch mehrere parallel zueinander angeordnete teildurchlässige Spiegelflächen wird einerseits der erforderliche Bauraum für die Brillen-einheit verringert, andererseits wird das Problem der Pupillenerweiterung bzw. der Pupillenbeweglichkeit umgangen, welches dadurch bedingt ist, dass in Abhängigkeit der Bewegung bzw. der Erweiterung der Pupillen jeweils anderes Licht zur Retina gelangt. Daher kann Pupillenerweiterung bzw. Pupillenbeweglichkeit bei Nichtberücksichtung zu visuellen Artefakten in Form von Doppelbildern führen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Länge als Haupterstreckungsrichtung der zeilenförmigen Bildschirmeinheit um zumindest eine Größenordnung, insbesondere zumindest zwei Größenordnungen, besonders bevorzugt zumindest drei Größenordnungen, größer ist als eine quer zur Länge verlaufende Breite der zeilenförmigen Bildschirmeinheit. Das hat den Vorteil, dass die zeilenförmige Bildschirmeinheit besonders schmal bzw. lang ist und die geschilderten Vorteile in besonders günstiger Weise realisiert.
Die zeilenförmige Bildschirmeinheit kann mittels lichtemittierender Dioden, LEDs, umgesetzt werden, wobei ein Bildpunkt (Pixel) technisch beispielsweise durch drei LEDs mit unterschiedlicher zentraler Wellenlänge realisiert werden kann, um eine entsprechende Farbinformation darzustellen. Da die zeilenförmige Bildschirmeinheit ungefähr die gleiche Lichtmenge emittieren muss, welche sonst von einem flächigen Bildschirm emittiert wird, müssen diese lichtemittierenden Dioden sehr hell leuchten. Damit der Nutzer nicht geblendet wird, wird vorgeschlagen, die zeilenförmige Bildschirmeinheit so anzuordnen, dass sie bei bestimmungsgemäßem Gebrauch außerhalb des peripheren Sichtbereichs des Nutzers platziert ist, vorteilhafterweise oberhalb des peripheren Sichtfeldes, beispielsweise an der (Raum-)Decke. Dabei ist zu beachten, dass in der menschlichen Wahrnehmung Licht aus einen Winkelbereich von ca. 40 bis 45° Licht (aus der Vertikalen betrachtet) nicht in die Pupille gelangt und damit nicht wahrgenommen werden kann. Entsprechend kommt es bei einer dort angeordneten Lichtquelle ähnlich einer hochstehenden Sonne nicht zu einer unangenehmen Blendung. Damit eine Blendung auch vermieden werden kann, wenn der Nutzer beispielsweise den Kopf nach oben bewegt, also nach oben blickt, kann die von der unten beschriebenen Lageerkennungseinheit bestimmte Lage der Brillen-Einheit genutzt werden, um den zeilenförmigen Bildschirm ggf. ganz oder teilweise abzuschalten oder abzublenden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann hier vorgesehen sein, dass die zeilenförmige Bildschirmeinheit eine Pixel-Zeile, insbesondere genau eine Pixel-Zeile, von Bildpunkten (Pixeln) aufweist, welche jeweils durch entlang der Zeile alternierend angeordnete unterschiedliche Farb-Sub-Bildpunkte gebildet werden. Die Farb-Sub-Bildpunkte (Subpixel) können dabei beispielsweise Rot-, Grün-, oder Blau-Sub-Bildpunkte sein oder umfassen. Beispielsweise können die Farb-Sub-Bildpunkte in einem R-G-B-R-G-B-..-Schema angeordnet sein. Damit kann eine besonders schmale zeilenförmige Bildschirmeinheit realisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die zeilenförmige Bildschirmeinheit mehrere (insbesondere parallele) Sub-pixel-Zeilen jeweiliger Farb-Sub-Bildpunkte aufweist. Dabei ist den Subpixel-Zeilen jeweils eine spezifische Farbe, beispielsweise Rot oder Grün oder Blau, zugeordnet. Die Bildpunkte einer Subpixel-Zeile haben also eine (einzige) Farbe, sind beispielsweise für eine rote Subpixel-Zeile in einem R-R-R-..-Schema angeordnet. Insbesondere kann die zeilenförmige Bildschirmeinheit von jeder dieser Subpixel-Zeilen genau eine aufweisen oder von zumindest einer dieser Subpixel-Zeilen mehr oder weniger als von den anderen Subpixel-Zeilen. Es kann somit entlang der Haupterstreckungsrichtung ein jeweiliges Farb-Subpixel-Band als einfarbige Subpixel-Zeile angeordnet sein. Die Subpixel-Zeilen (auch die Pixel-Zeilen des letzten Absatzes) können entweder direkt aneinander ausgeführt sein oder beabstandet voneinander, d.h. in einem von Null verschiedenen Abstand. Mit unterschiedlichen Anzahlen an Subpixel-Zeilen für jeweilige spezifische Farben lassen sich beispielsweise technologisch bedingte Unterschiede in der Leuchtkraft der jeweiligen Farb-Subpixel der Subpixel-Zeilen kompensieren, so dass beispielsweise weniger effiziente blaue Subpixel der blauen Subpixel-Zeile dadurch kompensiert werden können, dass eine weitere blaue Subpixel-Zeile in der zeilenförmigen Bildschirmeinheit vorhanden ist. Insgesamt können durch mehrere Pixel- oder Subpixel-Zeilen größere Intensitäten des durch die zeilenförmige Bildschirmeinheit abgestrahlten Lichtes realisiert werden. Gerade bei voneinander beabstandeten Pixel- bzw. Subpixel-Zeilen können durch eine entsprechende versetzte Ansteuerung unterschiedlicher Zeilen auch bei langsamer geschalteten Pixel- bzw. Subpixel-Zeilen visuelle Artefakte im virtuellen Bild verhindert werden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Pixel-Zeile(n) oder die Subpixel-Zeilen der zeilenförmigen Bildschirmeinheit jeweils doppelt ausgeführt sind und die doppelten Pixel- bzw. Subpixel-Zeilen mit jeweils unterschiedlichen Filtern, bevorzugt Polarisationsfiltern zum Polarisieren des von den Zeilen abgestrahlten Lichtes ausgeführt oder versehen sind. Beispielhafterweise können die Polarisationsfilter zirkuläre Polarisationsfilter umfassen oder sein. Jede Pixel-Zeile oder Subpixel-Zeile ist also zweifach ausgeführt, wobei jede Ausführung einem Auge zugeordnet ist. Werden derartige Polarisationsfilter eingesetzt, ist es vorteilhaft und für das Erzeugen eines dreidimensionalen virtuellen Bildes erforderlich, an der Brilleneinheit für jedes Auge einen entsprechenden komplementäre Polarisationsfilter anzuordnen. Alternativ zu den Polarisationsfiltern können auch zeitliche Filter eingesetzt werden, beispielsweise in Form von auch als „Shutter“ bezeichneten zeitlichen Verschlüssen. Das hat den Vorteil, dass die bereits oben erläuterte stereografische Darstellung mit dreidimensionalen virtuellen Bildern als computergenerierte Bildinformation umgesetzt werden kann. Dadurch wird die Immersion in der Telekommunikation weiter verbessert.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Brillen-Anzeige-System eine Lageerkennungs- oder Nachverfolgungseinheit für die Brilleneinheit aufweist, und ausgebildet ist, das als Bildinformation abgestrahlte Bild in Abhängigkeit einer von der Lageerkennungseinheit oder Nachverfolgungs-Einheit erkannten oder verfolgten Lage der Brillen-Einheit relativ zur zeilenförmigen Bildschirmeinheit abzustrahlen. Die Lage umfasst eine Position und/oder Orientierung der Brillen-Einheit relativ zur zeilenförmigen Bildschirmeinheit. Hierfür kann das Brillen-Anzeige-System einen oder mehrere geeignete Sensoren sowie eine geeignete Recheneinheit aufweisen. Das hat den Vorteil, dass die dargestellte Bildinformation optimiert werden kann, d.h. beispielsweise ortsfeste virtuelle Bilder auch bei sich relativ zur Bildschirmeinheit bewegenden Brillen-Einheit, d.h. bei sich bewegendem Nutzer dargestellt werden können. Außerdem können damit auch Artefakte oder Blendungen verhindert werden, beispielsweise indem von der Bildschirmeinheit kein Licht abgestrahlt wird, wenn der Nutzer direkt auf diese blickt oder diese sich in dem Sichtfeld des Nutzers befindet.
In besonders vorteilhafter Weise weist die Lageerkennungseinheit dabei ein erstes Teilsystem für ein absolutes Bestimmen einer (relativen) Lage der Brillen-Einheit und ein zweites Teilsystem für ein relatives Bestimmen der (relativen) Lage der Brillen-Einheit relativ zu einer vorher bestimmten odererkannten Lage der Brilleneinheit auf. Das erste Teilsystem ist somit für eine initiale Lagererkennung ausgebildet, wohingegen das zweite Teilsystem dem Erkennen einer Lageveränderung dient. Das hat den Vorteil, dass, sobald die Lage der Brillen-einheit initial bestimmt oder erkannt ist, ein Bestimmen oder Erfassen der Lageveränderung, d.h. der einer veränderten Lage relativ zur zuvor bestimmten Lage unabhängig von der initialen Lageerkennung vorgenommen werden kann, und somit unterschiedliche technische Systeme genutzt werden können. Dies ist daher vorteilhaft, da es Teilsysteme gibt, welche eine Lageveränderung mit einer besonders geringen Latenz bestimmen können, so dass eine Bewegung des Nutzers und damit der Brilleneinheit durch eine Ansteuerung der Bildschirmeinheit besonders gut kompensiert bzw. berücksichtigt werden kann. Typischerweise sind verfügbare System für das Bestimmen einer Lage unabhängig von einer vorhergehenden Lage hier wesentlich aufwändiger bzw. langsamer, weswegen eine zweigeteilte Lageerkennungseinheit der Immersion in die Telekommunikation mit dem Brillen-Anzeige-System zuträglich ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zeilenförmige Bildschirmeinheit geradlinig oder gekrümmt ausgeführt ist. Bevorzugt ist die geradlinige oder gekrümmte Ausführung dabei in einer horizontalen Ebene, also beispielsweise parallel zu einer (Raum-)Decke vorgesehen. Die Hauptabstrahlrichtung der Bildschirmeinheit für das als computergenerierte Bildinformation abgestrahlte Licht verläuft somit bevorzugt orthogonal, oder zumindest im Wesentlichen orthogonal, d.h. bis auf eine vorgegebene Abweichung von beispielsweise weniger als 5° oder weniger als 15° oder weniger als 30° orthogonal, zu der horizontalen Ebene in welcher beispielsweise die Krümmung der gekrümmt ausgeführten zeilenförmige Bildschirmeinheit liegt.
Alternativ oder ergänzend kann die zeilenförmige Bildschirmeinheit beweglich, insbesondere rotierbar, an einer Halteeinheit angebracht sein, welche zum Halten der Bildschirmeinheit an einem ortsfesten Infrastruktur-Element wie beispielsweise der Decke ausgebildet ist. Hier kann auch vorgesehen sein die auch rotierbare Bildschirmeinheit in Abhängigkeit der durch die Lageerkennungseinheit bestimmten Lage mittels eines zugehörigen Antriebs zu dem Nutzer bzw. der Brilleneinheit hin zu orientieren, beispielsweise derart, dass die zeilenförmige Bildschirmeinheit in ihrer Haupterstreckungsrichtung quer zu einer Blickrichtung des Nutzers steht. Diese Ausführungsformen bringen den Vorteil, dass mit einer einzigen Bildschirmeinheit die Abhängigkeit des für das virtuelle Bild nutzbaren horizontalen Blickwinkels von der Blickrichtung des Nutzers verringert wird. Dadurch lassen sich beispielsweise Artefakte verringern und ein verbessertes virtuelles Bild darstellen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Brillen-Anzeige-System mehrere zeilenförmige Bildschirmeinheiten aufweist welche in einer Ebene in einem von Null verschiedenen Winkel zueinander angeordnet sind. Insbesondere können sich die zeilenförmigen Bildschirmeinheiten auch kreuzen, beispielsweise in Form eines Sterns angeordnet sein. Vorteilhafterweise beträgt der Winkel, in dem die Bildschirmeinheiten zueinander angeordnet sind, zumindest 10°, bevorzugt einem Winkel von 30° oder 45° oder 60° oder 90°. Bevorzugt sind die zeilenförmigen Bildschirmeinheiten dabei in der Horizontalebene als gemeinsame Ebene angeordnet. Beispielsweise können die Bildschirmeinheiten in einer Sternform oder in einem Linienraster angeordnet sein. In besonders bevorzugter Weise können die zeilenförmigen Bildschirmeinheiten auch ausgebildet sein, das jeweilige Licht in Abhängigkeit der von der Lageerkennungseinheit erkannten Lage der Brilleneinheit abzustrahlen. Insbesondere wird nur eine der verschiedenen Bildschirmeinheiten für das Abstrahlen des Lichtes zum Darstellen des virtuellen Bildes ausgewählt, beispielsweise die Bildschirmeinheit, welche im größten Winkel zur Blickrichtung des Nutzers steht und damit den größten horizontalen Blickwinkelbereich bietet. Die anderen Bildschirmeinheiten können abgestellt oder in einen Beleuchtungsmodus geschalten werden, wobei in beiden Fällen kein Licht als computergenerierte Bildinformation abgestrahlt wird. Auch dies führt zu dem Vorteil, dass wie auch im letzten Absatz beschrieben, die Darstellung des virtuellen Bildes in der genannten Weise optimiert werden kann. Gerade, wenn eine Vielzahl von zeilenförmigen Bildschirmeinheiten, beispielsweise in Form eines Musters auf der Decke, vorhanden ist, kann so auch gewährleistet werden, dass ein Blenden des Nutzers oder anderer Personen verhindert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Fokussiereinheit vorgesehen, welche ausgebildet ist einen Raumbereich, in den das von der Bildschirmeinheit abgestrahlte Licht gelangen kann, statisch oder dynamisch zu begrenzen oder einzustellen. Der Raumbereich, in den das von der Bildschirmeinheit abgestrahlte Licht gelangen kann, ist also mit der Fokussiereinheit grundsätzlich oder bei entsprechender Ansteuerung kleiner als ohne die Fokussiereinheit. Das hat den Hintergrund, dass Dritte, welche zusammen mit dem Nutzer im Raum des Brillen-Anzeige-Systems sind, grundsätzlich durch die Bildschirmeinheit geblendet werden können. Durch ein Einschränken der Winkel-Abstrahl-Charakteristik des zeilenförmigen Bildschirms mittels fokussierender Teile, beispielsweise Blenden und/oder Linsen und/oder dergleichen als Teile der Fokussiereinheit, wird erreicht, dass das vom zeilenförmigen Bildschirm abgestrahlte Licht nur in einem gewissen Bereich des genutzten Raumes für den Nutzer gesehen werden kann.
Ist vorgesehen diesen Raumbereich dynamisch einzustellen, so kann dies insbesondere in Abhängigkeit von der durch die Lageerkennungseinheit bestimmte Lage der Brilleneinheit eingestellt werden. Dies ist auch vorteilhaft, wenn sich mehrere Nutzer unterschiedlicher Brillen-Anzeige-Systeme mit jeweiligen Bildschirmeinheiten in dem gleichen Raum befinden. In diesem Fall kann es nämlich vorkommen, dass über das Scannerspiegel-Element eines Nutzers der Zeilenbildschirm eines Nutzers eines anderen Brillen-Anzeige-Systems sichtbar. In diesem Falle werden die computergenerierten Bildinformationen des anderen Brillen-Anzeige-Systems in verzerrter Art und Weise dargestellt, was zu vermeiden ist. Entsprechend ist in vorteilhafter Weise die Winkel-Abstrahl-Charakteristik der zeilenförmigen Bildschirmeinheit dahingehend eingeschränkt, dass die entsprechenden Bildpunkte der Bildschirmeinheit und damit das virtuelle Bild nur von einem gewissen vorgegebenen Raumvolumen aus sichtbar sind. Für dieses Raumvolumen wird eine Größe gewählt, in welcher sich der Nutzer mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit aufhält, sodass er sich beispielsweise ungezwungen bewegen kann, jedoch klein genug, sodass ein nächstbenachbarter Nutzer eines weiteren Brillen-Anzeige-Systems mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht in dieses Volumen eindringen wird, da er sonst dem ersten Nutzer unangenehm nahe käme. Es können hier auch die Nachverfolgungsinformationen bzw. die erkannte Lage der Lageerkennungseinheit der beiden Nutzer dynamisch genutzt werden, so dass entsprechend jeweilige störende Bereiche der zeilenförmigen Bildschirmeinheit abgeschaltet werden können. Damit wird zwar das verfügbare virtuelle Sichtfeld kleiner, jedoch auch verhindert, dass die virtuellen Bilder der unterschiedlichen Bildschirmeinheiten den Nutzern überlagert dargestellt werden.
Entsprechend kann auch ein Brillen-Anzeige-System vorgesehen sein, welches mehrere der beschriebenen zeilenförmigen Bildschirmeinheiten und mehrere der beschriebenen Brilleneinheiten aufweist. Dabei weist das Brillen-Anzeige-System eine oder mehrere Lageerkennungseinheiten auf, welche die Lagen sämtlicher Brillen-Einheiten erkennen können und die jeweiligen zeilenförmigen Bildschirmeinheiten derart ansteuert, dass ein der jeweiligen Brilleneinheit zugeordnetes virtuelles Bild bzw. eine der jeweiligen Brilleneinheit zugeordnete computergenerierte Bildinformation nur durch die zugeordnete Brilleneinheit als das bestimmungsgemäße virtuelle Bild erkannt werden kann. Ein derartiges Brillen-Anzeige-System kann auch als Mehrnutzer-Brillen-Anzeige-System oder Multi-User-Brillen-Anzeige-System bezeichnet werden, in welchem bevorzugter Weise die Brilleneinheiten dynamisch mit den jeweiligen Bildschirmeinheiten assoziiert werden können. Dadurch lassen sich beispielsweise Konferenzräume mit mehreren realen und mehreren virtuellen Gesprächspartnern/Kommunikationspartnern realisieren.
Weitere Aspekte betreffen eine Brillen-Einheit bzw. eine Bildschirmeinheit für ein Brillen-Anzeige-System nach einer der beschriebenen Ausführungsformen.
Die Vorteile entsprechen dabei den für die jeweiligen Brillen-Anzeige-Systeme geschilderten Vorteilen.
Ein weiterer Aspekt betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld eines Nutzers durch ein Brillen-Anzeige-System. Das Verfahren weist dabei folgende Verfahrensschritte auf: Abstrahlen eines Lichtes als computergenerierte Zeilen-Bildinformationen; Umlenken der abgestrahlten computergenerierten Zeilen-Bildinformationen von außerhalb eines Sichtfeldes des Nutzers in ein Auge des Nutzers durch eine relativ zur das Licht abstrahlende Bildschirmeinheit beweglich angeordneten Brillen-Einheit, welche ein Scannerspiegel-Element und ein Strahlteiler-Element umfasst, wobei das Umlenken enthält: Ein Lenken des von der Bildschirmeinheit abgestrahlten Lichtes auf das Strahlteiler-Element durch das Scannerspiegel-Element und ein Umleiten des auf das Strahlteil-Element gelenkten Lichtes zum Auge des Nutzers sowie ein Durchleiten eines Lichts aus dem Sichtfeld des Nutzers ebenfalls zu dem Auge des Nutzers, wobei das Abstrahlen des Lichtes in Abhängigkeit einer Ausrichtung des Scannerspiegel-Elements relativ zum Strahlteiler-Element erfolgt.
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens entsprechen für das Brillen-Anzeige-System beschriebenen Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen.
Die vorstehend in der Beschreibung, auch im einleitenden Teil, genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Anhand der in den nachfolgenden Figuren gezeigten schematischen Zeichnungen soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen. Dabei zeigen:

1 eine beispielhafte Ausführungsform eines Brillen-Anzeige-Systems;
2 beispielhafte Konfigurationen von Pixel-Zeilen bzw. Subpixel-Zeilen für eine zeilenförmige Bildschirmeinheit;
3 beispielhafte Ausführungsformen des Scannerspiegel-Elements;
4 beispielhafte Ausführungsformen der Brilleneinheit;
5 beispielhafte Ausführungsformen der zeilenförmigen Bildschirmeinheit;
6 eine beispielhafte Ausführungsform einer Lageerkennungseinheit;
7 eine beispielhafte Situation, in welcher ein Blenden eines Nutzers durch eine Steuerung der Bildschirmeinheit verhindert wird; und
8 beispielhafte Möglichkeiten, ein Blenden unterschiedlicher Nutzer mehrerer Bildschirmeinheiten zu vermeiden.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Überblick über ein beispielhaftes Brillen-Anzeige-System dargestellt. Das Brillen-Anzeige-System 1 weist dabei eine zeilenförmige Bildschirmeinheit 13 zum Abstrahlen eines Lichts 17 als computergenerierte Bildinformationen auf, sowie eine Brillen-Einheit 2 zum Umlenken der von der Bildschirmeinheit 13 abgestrahlten computergenerierten Bildinformation in ein Auge 10 eines Nutzers 88 (8), wobei die Brilleneinheit 2 relativ zur Bildschirmeinheit 13 beweglich angeordnet ist und die Bildschirmeinheit 13 bei bestimmungsgemäßem Gebrauch außerhalb eines Sichtfeldes des Nutzers 88 angeordnet ist.
Die Brillen-Einheit 2 weist ein Scannerspiegel-Element 11 und ein Strahlteiler-Element 161 auf, wobei das Scannerspiegel-Element 11, vorliegend ein Polygon-Spiegel in Form eines Zylinders mit hier fünfeckiger Grundfläche, um eine Rotationsachse A rotierbar gelagert ausgebildet ist, das von der Bildschirmeinheit 13 abgestrahlte Licht 17 auf das Strahlteiler-Element 161 zu lenken. Das Strahlteiler-Element 161 wiederum weist im gezeigten Beispiel mehrere parallel verlaufende teildurchlässige Spiegelflächen 16 auf, um das Licht 17 gemeinsam mit einem weiteren Licht aus der im Sichtfeld des Nutzers 88 gelegenen Umgebung in das Auge 10 einzukoppeln. Im gezeigten Beispiel weist das Strahlteiler-Element 161 auch eine Prismenfläche 15 auf, welche dazu dient, das von dem Scannerspiegel-Element 11 reflektierte Licht 17 in die teildurchlässigen Spiegel 16 einzukoppeln und dabei hier auch zu parallelisieren.
Insgesamt wird der zeilenförmige Bildschirm 13 somit über das Strahlteiler-Element 161 als Strahlteiler-Optik und das Scannerspiegel-Element 11 als scannenden Spiegel betrachtet. Das beispielhafte eingezeichnete Licht 17 wird dabei von einem Pixel oder Bildpunkt 14 emittiert, trifft auf das Scannerspiegel-Element 11 und wird mittels der Prismenfläche 15 in das Strahlteiler-Element 161 eingekoppelt. Auf das menschliche Auge 10 bzw. die Pupille des menschlichen Auges 10 trifft das Licht 17, nachdem es über einen der teildurchlässigen Spiegel 16 wieder aus dem Strahlteiler-Element 161 ausgekoppelt wurde. Die Brillen-Einheit 2 mit dem Scannerspiegel-Element 11 und dem Strahlteiler-Element 161 wird somit am Kopf des Nutzers 88, des Erweiterte-Realität-Brillenträgers oder AR-Nutzers getragen.
Zur Generierung von einem virtuellen Bild aus der computergenerierten Bildinformation wird die Ausrichtung des Scannerspiegel-Elements 11 durch eine zugehörige Sensorik 18 erfasst und an eine entsprechende Recheneinheit 181 weitergegeben. Dies erfolgt über eine Datenverbindung 101, welche kabelgebunden oder auch über Funk realisiert werden kann. Die Ausrichtung umfasst bei vorgegebener Position des Scannerspiegel-Elements 11 relativ Strahlteiler-Element 161 dessen Orientierung, ebenfalls relativ zum Strahlteiler-Element 161. Im gezeigten Beispiel erfasst eine Lageerkennungseinheit 19 die relative Lage der Erweiterten-Realität-Brille, d. h. der Brillen-Einheit 2 in Bezug zum im Raum fest montierten zeilenförmigen Bildschirm 13, wodurch über die Recheneinheit 181 eine Nachverfolgung, ein Tracking, umgesetzt werden kann. Die Lage umfasst Position und/oder Orientierung der Brilleneinheit 2 relativ zur Bildschirmeinheit 13. Die zu Ausrichtung und Position gehörigen Sensorinformationen werden von der Recheneinheit 181 verarbeitet, um die zeilenförmige Bildschirmeinheit 13 in synchroner Art und Weise zum Scannerspiegel-Element 11 anzusteuern. Je nach Ausrichtung und Position, und damit je nach Stellung des Scannerspiegel-Elements 11 im Raum nimmt das Auge 10 die zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 unter einem anderen Winkel wahr. Unter „synchron“ ist hier entsprechend zu verstehen, dass die von den Bildpunkten 14 dargestellten Zeilen-Bildinformation zum Winkel und damit zur wahrgenommenen Position der zum Winkel gehörigen virtuellen Bildpunkte im Raum passen.
Die Recheneinheit 181 stellt dabei sicher, dass das durch die computergenerierte Bildinformation erzeugte virtuelle Bild im Sichtfeld des Nutzers ortsfest wahrgenommen werden kann, indem die zeilenförmige Bildschirmeinheit 13 so angesteuert wird, dass die Bildinformationen unter dem Winkel wahrgenommen werden, der sich ergeben würde, wenn es sich um ein reales Bild eines Objekt im Sichtfeld des Nutzers 88 handeln würde, und nicht um ein virtuelles Bild, welches mit realen Bildern überlagert ist. Da Bewegung des Nutzers 88 wird vorliegend mitberücksichtigt und kompensiert, indem über die Lageerkennungseinheit 19 die relative Lage, d.h. Position und Orientierung zeilenförmiger Bildschirmeinheit 13 und Brillen-Einheit 2 zueinander bei der Berechnung der Ansteuerung des zeilenförmigen Bildschirms 13 beachtet wird.
Idealerweise wird der zeilenförmige Bildschirm 13 dabei so im Raum positioniert, dass im bestimmungsgemäßen Gebrauch die Rotationsachse A des Scannerspiegel-Elements 11 der Brillen-Einheit 2 möglichst parallel zur Haupterstreckungsrichtung H der zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 angeordnet ist. Da gewünscht ist, dass der Nutzer seinen Kopf frei bewegen kann, ist dies jedoch nicht immer der Fall. Es ist jedoch auch nicht zwingend erforderlich, dass die zeilenförmige Bildschirmeinheit 13 parallel zur Rotationsachse A ausgerichtet ist, solange ein relativer Winkel kleiner 90° resultiert, bevorzugt kleiner 45°. Im Falle einer orthogonalen Ausrichtung von Rotationsachse A und Haupterstreckungsrichtung H des zeilenförmigen Bildschirms 13, also wenn eine Blickrichtung des Nutzers 88 parallel zur Haupterstreckungsrichtung H des zeilenförmigen Bildschirms 13 verläuft, kann jedoch kein zweidimensionales Bild angezeigt werden. In diesem Fall kann eine zweidimensionale Bilddarstellung erreicht werden, indem mehrere zeilenförmige Bildschirmeinheiten 13 genutzt werden, welche zueinander in einem Winkel orientiert sind, oder die zeilenförmige Bildschirmeinheit rotierbar und damit stets bestmöglichst ausrichtbar ausgebildet ist. Beispielhafte Ausführungsmöglichkeiten hierfür sind in 5 dargestellt.
Damit auch in der Konstellation eines von Null verschiedenen und möglicherweise größeren Winkels zwischen Rotationsachse A und Haupterstreckungsrichtung H der zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 das Sichtfeld des Strahlteiler-Elements 161 durch den Nutzer 88 möglichst vollständig genutzt werden kann, ist es vorteilhaft, dass ein vertikaler Scanbereich des Scannerspiegel-Elements 11 größer ist als ein vertikaler Öffnungswinkel des Strahlteiler-Elements 161. Der vertikale Scanbereich des Scanspiegels sollte zumindest 10° betragen, idealerweise 45° oder mehr. Dabei ist hier der resultierende Scanwinkel gemeint, der durch das Auge 10 wahrgenommen wird. Damit kann in vielen Situationen durch Nutzen der Sensorik 18 und der Lageerkennungseinheit 19 die Ansteuerung der zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 so erfolgen, dass ein ortsfestes virtuelles Bild unter kompletter Ausnutzung des Sichtbereiches des Strahlteiler-Elements 161 dargestellt werden kann.
Die Prismenfläche 15 kann als eine sphärische oder sonstige optische abbildende Fläche ausgeführt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass das Licht 17 im Strahlteiler-Element 161 parallel verläuft, obwohl die zeilenförmige Bildschirmeinheit 13 nicht in unendlicher Ferne angeordnet ist. Dies ist besonders nützlich, wenn ein Strahlteiler-Element 16 mit mehreren teildurchlässigen Spiegeln 16 genutzt wird. Ohne den parallelen Strahlengang im Strahlteiler-Element 161 kann es ansonsten zu Doppelbildern der zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 mit einem entsprechenden Versatz kommen. In Abhängigkeit der konkreten Implementierung kann dieser Versatz jedoch auch so klein sein, dass es nicht erforderlich ist, die Prismenfläche 15 mit einer zusätzlichen optisch abbildenden Funktion zu versehen, beispielsweise, wenn der Abstand zwischen der zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 und der Brillen-Einheit 2 hinreichend groß ist, beispielsweise in großzügigen Altbauwohnungen oder Hallen.
In 2 werden mehrere Varianten einer zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 dargestellt. 2a) zeigt dabei eine zeilenförmige Bildschirmeinheit 13 mit genau einer Pixel-Zeile, bei welcher die Bildpunkte 14 jeweils durch entlang der Zeile alternierend angeordnete unterschiedliche Farb-Sub-Bildpunkte R, G, B gebildet werden. Vorteilhafterweise werden dabei lichtemittierende Dioden, LEDs, als Subpixel/Sub-Bildpunkte genutzt, da diese sehr schnell schaltbar sind.
Alternativ können auch Laserdioden als Farb-Sub-Bildpunkte R, G, B genutzt werden. In einem typischen Aufbau sind dabei Schaltfrequenzen von mehreren Hundert Kilohertz erforderlich. Zusätzlich zum reinen Schalten ist zum Darstellen virtueller Bilder als Erweiterte-Realität-Anwendung annehmbarer Qualität auch eine Intensitätsmodulation mit typischerweise 8 Bit, oft auch 12 Bit erforderlich. Dies kann beispielsweise über bekannte Modulationsverfahren wie eine Pulsbreitenmodulation oder eine Intensitätsansteuerung durch Regelung eines Betriebsstroms umgesetzt werden. Dabei kann vorteilhafterweise ein Regelkreis implementiert werden, welcher die Modulation fortlaufend überprüft und nachregelt, um beispielsweise Veränderungen der Soll-Intensität festzustellen wie sie durch Alterung oder Temperaturschwankungen auftreten können.
In 2b) bzw. 2c) ist eine jeweilige zeilenförmige Bildschirmeinheit 13 mit mehreren Subpixel-Zeilen jeweiliger Farbsubbildpunkte R, G, B gezeigt, wobei den Subpixel-Zeilen jeweils eine spezifische Farbe, vorliegend Rot, Grün und Blau mit zentralen Wellenlängen von beispielsweise 450 nm, 530 nm und 630 nm zugeordnet ist. In 2a) und 2b) ist jeweils genau eine Subpixel-Zeile pro Farbe vorgesehen, welche in der Ausführungsform von 2b) beabstandet zueinander parallel verlaufen, und in 2c) nächstbenachbart mit kleinstmöglichem Abstand zueinander angeordnet sind.
In 2d) ist eine zeilenförmige Bildschirmeinheit 13 mit jeweils zwei Subpixel-Zeilen in der entsprechenden Farben R, G, B dargestellt. Dies ist vorteilhaft, wenn die Intensität der Subpixel-Zeilen weiter erhöht werden soll. Überdies kann über die vergrößerte Fläche der Subpixel-Zeilen auch eine bessere Kühlung realisiert werden. In diesem Fall muss die redundante/mehrfache Anordnung der farbigen Subpixel-Zeilen bei der Ansteuerung der zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 mitbeachtet werden. Dabei wird die Intensitätsinformation eines Bildpunkts 14 durch die Summe der Intensitäten über alle Subpixel-Zeilen, d.h. in x-Richtung, realisiert, wobei die einzelnen Farb-Subbildpunkte R, G, B zeitlich versetzt angesteuert werden müssen, damit sie im virtuellen Bild am gleichen Ort dargestellt werden.
In 2e) wird die Variante von 2d) dahingehend variiert, dass die Anzahl der Subpixel-Zeilen pro Farbe unterschiedlich ist. Vorliegend weist die zeilenförmige Bildschirmeinheit 13 zwei rote zwei Subpixel-Zeilen, eine grüne zwei Subpixel-Zeile und drei blaue zwei Subpixel-Zeilen auf. Dies ist dann von Vorteil, wenn eine höhere Intensität einer Farbe im Verhältnis zu einer anderen erreicht werden muss und eine weitere Steigerung der Intensität mittels eines höheren Stroms nicht mehr sinnvoll möglich ist. Mit einem solchen Aufbau kann beispielsweise ein definierter Weißpunkt wie T56 realisiert werden.
In 2f) wird nun eine zeilenförmige Bildschirmeinheit 13 gezeigt, bei der die Pixel-Zeilen bzw. vorliegend Subpixel-Zeilen, wie sie beispielhaft schon in 2b) gezeigt sind, jeweils doppelt ausgeführt sind. Die unterschiedlichen Pixel bzw. vorliegend farbigen Subpixel-Zeilen sind dabei jeweils mit bzw. hinter unterschiedlichen Polarisationsfiltern 21, 22 zum Polarisieren des von den jeweiligen Zeilen abgestrahlten Lichtes ausgeführt. Die Polarisationsfilter 21, 22 erzeugen dabei vorliegend zirkular polarisiertes Licht und sind zueinander orthogonal. Dadurch kann die Brilleneinheit durch entsprechende Polarisations-Analysatoren erweitert werden, wodurch eine stereografische dreidimensionale Darstellung der virtuellen Bilder technisch realisiert werden kann. Auch hier muss der Abstand der einzelnen farbigen Subpixel-Zeilen bei der Ansteuerung der zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 berücksichtigt werden. Alternativ zu den Polarisationsfiltern 21, 22 können auch andere Filter, beispielsweise sogenannte „Shutter“, zeitliche Verschlüsse, für ein zeitliches Filtern des Lichts 17 eingesetzt werden.
In 3 sind unterschiedliche Varianten des Scannerspiegel-Elements 11 dargestellt. Grundsätzlich kann dieser als Oszillations-Scannerspiegel-Element 11 wie in 3a) oder aber als Rotations-Scannerspiegel-Element 11 wie in den 3b) und 3c) ausgeführt werden.
In 3a) wird ein resonant schwingendes Oszillations-Scannerspiegel-Element 11 mit einer hochreflektierenden Oberfläche 31 dargestellt. Das Spiegel-Element 11 ist über Federn 32 formschlüssig mit der Brilleneinheit 2 verbunden. Für den Betrieb ist dabei ferner ein nicht dargestellter Aktuator erforderlich, der die reflektierende Oberfläche 31 in Schwingung versetzt. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass keine verschleißbehafteten Lagerungen notwendig sind. Dadurch werden auch vergleichsweise geringe Vibrationen verursacht und ein besonders leiser Betrieb der Brillen-Einheit 2 ist möglich.
Das Scannerspiegel-Element von 3b) zeigt ein polygonartiges Rotations-Scannerspiegel-Element 11 mit mehreren Facetten 311, 312 und einer Rotationsachse A. Damit lässt sich vorteilhafterweise mit einer Erhöhung der Anzahl der Facetten bereits bei geringer Rotationsgeschwindigkeit eine ausreichende Scanleistung erreichen. Da der Scanwinkel mit im Vergleich zur Rotationsgeschwindigkeit doppelt so hoher Winkelgeschwindigkeit durchlaufen wird, ist beispielsweise für eine Bildwiederholrate von 120 Hz bei 8 Facetten eine Rotationsgeschwindigkeit von 15 Hz ausreichend. Entsprechend können hier resultierende Geräusche durch einen menschlichen Nutzer kaum wahrgenommen werden.
In 3c) ist ein Rotations-Scannerspiegel-Element 11 mit zwei auf der Rotationsachse A rotationswinkelversetzt angeordneten Polygonspiegeln 34, 35 gezeigt. Die beiden Polygonspiegel sind dabei gegeneinander versetzt, um zur stereografischen Darstellung mittels Zeitmultiplexing genutzt werden zu können. Dazu sind das Rotations-Scannerspiegel-Element 11 und das Strahlteiler-Element 161 derart konfiguriert, dass das rechte Auge den zeilenförmigen Bildschirm 13 über den Polygon-Spiegel 34 und das linke Auge den zeilenförmigen Bildschirm 13 über den Polygon-Spiegel 35 betrachtet. Aufgrund des begrenzten Sichtfelds des Strahlteiler-Elements 161 ist dann der zeilenförmige Bildschirm 13 nicht gleichzeitig für das rechte und linke Auge sichtbar. Damit kann für jedes Auge zeitsequentiell ein eigenes Bild dargestellt werden und eine stereografische Bilddarstellung umgesetzt werden.
In 4 sind unterschiedliche Varianten zur Erzeugung eines stereografischen Bildes gezeigt. Dazu wird ein entsprechendes Multiplexing-Verfahren eingesetzt, um dem rechten bzw. linken Auge jeweils ein eigenes Bild darzustellen. Mit einer derartigen Technologie können neben virtuellen zweidimensionalen Bildern auch virtuelle dreidimensionale Bilder dargestellt werden. Bekannte Verfahren, die auch hier eingesetzt werden können, sind Zeit-Multiplexing, Polarisations-Multiplexing, räumliches Multiplexing und Wellenlängen-Multiplexing.
In 4a) ist ein beispielhafter Aufbau für ein Zeit-Multiplexing dargestellt. In diesem Fall kommt hier ein Scannerspiegel-Element 11, wie es auch in 3c) gezeigt ist, zum Einsatz. Wie bereits im Zusammenhang mit 3c) erläutert, wird so zu einem jeweiligen Zeitpunkt nur von einem der beiden Polygon-Spiegel 34, 35 ein Licht aus dem zeilenförmigen Bildschirm 13 in das Strahlteil-Element 161 eingekoppelt, so dass nur für das jeweils eine Auge ein virtuelles Bild erzeugt eine Bildinformation angezeigt wird. Bei einem Scanvorgang kann der zeilenförmige Bildschirm 13 somit immer nur über einen der Polygon-Spiegel 34, 35 gesehen werden, ist also für jedes Auge zeitlich versetzt sichtbar. Über eine entsprechend synchronisierte Darstellung auf dem zeilenförmigen Bildschirm 13 kann jeweils ein eigenes Bild pro Auge dargestellt werden.
In 4b) ist eine Variante gezeigt, bei welcher eine stereografische Darstellung über ein Polarisations-Multiplexing erzielt wird. Dort beinhaltet der technische Aufbau zwei optische Filter 41, 42, welche, da sie vorliegend als Polarisationsfilter ausgeführt sind, ein Polarisations-Multiplexing-Verfahren realisieren. Um das Polarisations-Multiplexing unabhängig von einer Drehung des Kopfes gegenüber der zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 zu realisieren, ist die Nutzung von unterschiedlich zirkular codierter Polarisation je Auge vorteilhaft. Für ein Polarisations-Multiplexing muss entsprechend auch der zeilenförmige Bildschirm 13 angepasst werden, indem die jeweiligen Pixel eines Bildschirms durch Polarisationsfilter 21, 22 wie beispielsweise in 4f) gezeigt, codiert werden können. Wie in 4f) gezeigt, kann dies statisch umgesetzt werden, indem es Bildpunkte 14 gibt, welche nur für das rechte Auge und weitere Bildpunkte 14, welche nur für das linke Auge sichtbar sind, aber auch mittels dynamischer Verfahren. Bei den dynamischen Verfahren wird beispielsweise mittels einer schaltbaren doppelbrechenden Verzögerung der gleiche Bildpunkt 14 zeitlich nacheinander für unterschiedliche Augen sichtbar gemacht. Hier kommt üblicherweise eine Flüssigkristall-Technologie zum Einsatz.
Werden die optischen Filter 41, 42 als Wellenlängenfilter implementiert, d.h. dass der eine Filter 41 Wellenlängen transmittiert, die in dem zweiten Filter 42 fast vollständig absorbiert oder reflektiert werden, dann kann auf diese Weise ein Wellenlängen-Multiplexing umgesetzt werden. Dazu emittiert der zeilenförmige Bildschirm 13 jeweils einzelne Bilder für die unterschiedlichen Augen mit einem Licht der Wellenlänge, welche von dem zugehörigen Filter 41 bzw. 42 transmittiert wird. Um ein Überblenden der unterschiedlichen Signale zu verhindern, sollte die Brille möglichst nah am Auge sitzen.
Grundsätzlich können die Multiplexing-Verfahren auch direkt im Strahlteiler-Element 161 umgesetzt werden, beispielsweise indem die optischen Filter 41, 42 direkt in dem Strahlteiler-Element 161 integriert sind. Dies ist beispielsweise möglich, wenn die optischen Filter 41, 42 als Interferenz-Filter mit einer wellenlängen-spezifischen Reflektanz pro Auge ausgeführt werden, um Wellen-Multiplexing zu implementieren. Dabei wird jedoch nachteilhafterweise auch die natürliche Umgebung gefiltert.
Werden die optischen Filter 41, 42 als Verschlussfilter, als sogenannte „LCD-Shutter“, ausgeführt, kann eine stereographische Darstellung mittels Zeit-Multiplexing umgesetzt werden. Entsprechend werden die optischen Filter 41, 42 dann zeitsequentiell geschaltet, so dass jeweils nur ein Auge das Licht 17 des zeilenförmigen Bildschirms 13 sehen kann. Dadurch wird auch der Vorteil erreicht, dass ein Tragen der Brilleneinheit 2 in einer unkontrollierten Umgebung, also beispielsweise einer Umgebung mit nicht mit dem Brillen-Anzeige-System 1 gekoppelten Beleuchtungseinheiten 13, sicher und irritationsfrei gestaltet werden kann. In diesem Fall, beispielsweise bei einem Entfernen der Brillen-Einheit 2 von der zugeordneten zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 über einen vorgegebenen Abstand hinaus einfach beide optischen Filter 41, 42 geschlossen werden, so dass über das Strahlteiler-Element 161 kein Licht von außerhalb des Sichtfelds des Nutzers 88 in das Auge 10 des Nutzers 88 eingekoppelt wird.
In 5 sind unterschiedliche Geometrien für die zeilenförmige Bildschirmeinheit 13 dargestellt. Die in 5a) gezeigte einfachste Ausführungsform, bei welcher die zeilenförmige Bildschirmeinheit 13 als geradlinige Zeile ausgeführt ist, ist dann vorteilhaft, wenn absehbar ist, dass der Nutzer vor allem in eine (einzige) vorgegebene Richtung blicken wird, zu welcher der zeilenförmige Bildschirm 13 dann quer angebracht wird. In einem derartigen Aufbau wird das Sichtfeld für das virtuelle Bild immer kleiner, wenn der Nutzer 88 seinen Kopf um die vertikale Achse dreht. Dieser Effekt wird durch die Ausführungsform von 5b) verringert, in welcher der zeilenförmige Bildschirm 13 gebogen ist, d.h. als gebogene Zeile ausgeführt ist. Wenn die vertikale Achse des Nutzers in der Nähe des Krümmungszentrums des gebogenen zeilenförmigen Bildschirms 13 verläuft, kann der Effekt eines sich mit der Kopfdrehung verkleinernden Sichtfelds abgemildert werden.
Wie in 5c) gezeigt, können auch mehrere, insbesondere geradlinige, zeilenförmige Bildschirmeinheiten 13, 13', 13" zum Einsatz kommen, welche zueinander in einem Winkel orientiert sind, vorliegend sternförmig überkreuzend in einem Winkel von 60°. Im Falle einer Kopfdrehung des Nutzers 88 kann dann auf den jeweiligen passenden zeilenförmigen Bildschirm 13, 13', 13" umgeschaltet werden, d.h. den zeilenförmigen Bildschirm 13, 13', 13", welcher die beste Ausrichtung quer zur Brilleneinheit 2 des Nutzers 88 besitzt.
Wie in 5d) gezeigt, kann auch eine Vielzahl von Zeilenbildschirmen in einem Muster angeordnet sein, beispielsweise in dem gezeigten Karomuster in rechten Winkeln und parallel zueinander, welches sich als ausgedehnte Installation beispielsweise über eine komplette Raumdecke erstrecken kann. In einem derart ausgestatteten Raum kann man sich als Nutzer mit einer Brilleneinheit dann frei bewegen, wobei über eine entsprechende Steuerung dann jeweils der am besten geeignete zeilenförmige Bildschirm 13 zur Darstellung des virtuellen Bildes genutzt werden kann. Mit den anderen, nicht zur Darstellung des virtuellen Bildes genutzten zeilenförmigen Bildschirmen kann beispielsweise zwischenzeitlich eine allgemeine, d.h. unspezifische und keine Bildinformation übermittelnde Raumbeleuchtung implementiert werden.
In 6 ist eine beispielhafte Ausführungsform der Lageerkennungseinheit 19 zur Bestimmung der Lage der Brilleneinheit 2 relativ zum zeilenförmigen Bildschirm 13 dargestellt. Die Lageerkennungseinheit 19 beinhaltet dabei Komponenten 61, 62, die an der Brilleneinheit 2 befestigt sind, und Komponenten 63, 64, die raumfest in bekannter örtlicher Relation zum zeilenförmigen Bildschirm 13 angeordnet sind. Mit dieser Aufteilung sind weniger Komponenten an der Brilleneinheit 2 befestigt, wodurch Gewicht und Energieverbrauch der Brilleneinheit 2 minimiert werden.
In der gezeigten Ausführungsform weist die Lageerkennungseinheit oder Nachverfolgungseinheit 19 zwei Teilsysteme auf: Ein langsames erstes Teilsystem mit den Komponenten 61 und 64 für eine absolute Messung der Lage und ein schnelles zweites Teilsystem mit den Komponenten 62 und 63 für eine schnelle relative Messung der Lage, d.h. für eine (schnelle) Messung einer Lageveränderung.
Im gezeigten Beispiel ist das erste Teilsystem 61, 64 mit einem Projektor als Komponente 61 realisiert, der ein Muster 613 in die Umgebung projiziert. Dazu wird hier eine Lichtquelle 611, ein Laser oder ein LED, durch ein optisches Element 612, beispielsweise ein diffraktives optisches Element oder eine Chrommaske, in seiner Intensität moduliert, so dass sich ein winkelstabiles Intensitätsmuster ergibt. Dieses Intensitätsmuster wird auf einen Schirm 67 und über eine Optik 66 auf einen Bildsensor 65 abgebildet. Das Muster 613 ist dabei so gewählt, dass ein kleiner Ausschnitt des Musters eine eindeutige Identifizierung des Musterausschnittes erlaubt. Dadurch ist eine relative Winkelorientierung von zwei Freiheitsgraden des Projektors 61 zum Sensor 64 bekannt. Da sechs Freiheitsgrade bestimmt werden müssen, sind mehrere Sensoren 64 erforderlich, welche in 6 nicht gezeigt sind. Dabei sind mindestens drei Sensoren 64 erforderlich, welche nicht auf einer Linie angeordnet sind. Die absolute Lage mit Position und Orientierung des Projektors 61 kann dann aus dem Signal der drei Sensoren bestimmt werden. Aufgrund der notwendigen Rechenzeit ist dieses Verfahren mit einer vergleichsweise hohen Latenz behaftet.
Um diese Latenz zu reduzieren, wird zusätzlich ein schnelleres Teilsystem 62, 63 mit einem eine reine Lageveränderungen messenden Verfahren implementiert. Bei ausreichend geringer Latenz genügt jedoch auch das erste Teilsystem 61, 64. Das zweite Teilsystem weist dabei einen Projektor als Komponente 62 mit einer Lichtquelle 621 und einem optischen Element 622 auf, welches ein hochfrequentes winkelstabiles Intensitätsmuster 623 erzeugt. In einer beispielhaften Umsetzung wird dazu ein Laser mit einem Diffusor genutzt, um ein sog. Speckle-Muster zu erzeugen. Dieses Intensitätsmuster 623 wird mit einem Kamerasensor 63 erfasst. Ausgewertet wird nun nur die relative Verschiebung des Musters, wie das beispielsweise in optischen Mäusen als Computer-Bediengerät umgesetzt ist. Auch hier sind, um die relative Bewegung des Projektors 62 in 6 Freiheitsgraden erfassen zu können, mehrere Kamerasensoren 63 notwendig, welche nicht in einer Linie angeordnet sein dürfen (nicht in 6 gezeigt).
Damit die Intensitätsverteilungen der beiden unterschiedlichen Systeme, insbesondere der Komponenten 61 und 62, sich nicht gegenseitig überlagern, kann beispielsweise ein Wellenlängen-Multiplexing genutzt werden. Dazu kann ein optischer Filter 68 genutzt werden, der für die Wellenlänge des Projektors 62 transparent ist, und die Wellenlänge des Projektors 61 blockiert oder umgekehrt. Geeignete Wellenlängen sind z. B. 850 nm für Projektor 61 und 940 nm für Projektor 62, da beide Wellenlängen für das menschliche Auge nicht mehr sichtbar sind und somit Irritationen vermieden werden. Somit können Lichtstrahlen 682 von Komponente 61 des ersten Teilsystems nicht auf den Sensor 63 treffen, jedoch sind Beobachtungen gemäß Lichtstrahlen 681 von Komponente 62 des zweiten Teilsystems möglich. Ein vergleichbares optisches Filterelement vor Sensor-Einheit 64 ist nur dann notwendig, wenn die Intensität von Projektor 62 so hoch wäre, dass das Intensitätsmuster 623 als Überlagerung auf Projektionsfläche 67 sichtbar wäre. In der dargestellten Variante ist das nicht notwendig, da der Komponente 61 als Projektor wesentlich heller als Komponente 62 als Projektor umgesetzt wird.
Anhand von 7 wird das Blenden bzw. Vermeiden von Blenden erläutert. Wie in 7a) dargestellt, ist bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Brillen-Anzeige-Systems 1 der vorliegend im Schnitt senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung H dargestellte zeilenförmige Bildschirm 13 außerhalb des peripheren Blickfeldes des Auges 10 angeordnet. Der periphere Sichtbereich des Auges 10 ist dabei mit einem maximalen Winkel 71 nach oben limitiert. Blickt nun, wie in 7b) gezeigt, das Auge 10 nach oben, so befindet sich entsprechend dem Sichtstrahl 72 der zeilenförmige Bildschirm 13 mit dem Bildpunkt 14 innerhalb des Sichtbereiches. Ist die Lage der Brillen-Einheit 2 relativ zur zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 bekannt, kann eine solche Situation erkannt werden und der Bildpunkt 14 wie in 7b) gezeigt, ausgeschaltet oder gedimmt werden, um ein Blenden zu vermeiden. Dafür muss eine Annahme im peripheren Sichtbereich getroffen werden, beispielsweise dass der maximale Winkel 71 nach oben aus der Horizontalen 45° oder 50° beträgt. Alternativ kann der maximale Winkel 71 individuell gemessen oder kalibriert werden.
In 8 werden Möglichkeiten gezeigt, um eine Winkel-Abstrahl-Charakteristik des zeilenförmigen Bildschirms 13 mit einer Fokussiereinheit 84, 85 zu begrenzen oder einzustellen. Dadurch kann das Licht 17 der zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 effizienter genutzt werden, indem es auf ein vorgegebenes der (jeweiligen) zeilenförmigen Bildschirmeinheit 13 zugeordnetes Raumvolumen 87 gebündelt wird. Nur in diesem Raumvolumen 87 kann dann der Nutzer 88 den zeilenförmigen Bildschirm 13 sehen. Dies hat zusätzlich den Vorteil, dass Personen außerhalb des Raumvolumens 87 („Dritte“) nicht durch Licht 17 des zeilenförmigen Bildschirms 13 geblendet werden können.
8a) zeigt zunächst eine einfache LED als Bildpunkt 14, welche entsprechend einer Lambert'schen Abstrahlcharakteristik über einen uneingeschränkten Winkelbereich 81 Licht abstrahlt. Dieser Winkelbereich wird in 8b) durch eine Fokussiereinheit 85 mit Blende auf einen kleineren Winkelbereich 82 begrenzt. Dies kann statisch oder dynamisch erfolgen, indem eine oder mehrere statische oder bewegliche Blenden genutzt werden. Die Blende kann auch verspiegelt sein, um die Lichteffizienz weiter zu steigern. In 8c) ist eine Fokussiereinheit 84 mit einer Optik gezeigt, welche den Winkelbereich begrenzt bzw. einstellt, indem sie das abgestrahlte Licht auf einen kleineren Winkelbereich 83 fokussiert. Gezeigt sind die Winkelbereiche 81, 82, 83 hier jeweils als zweidimensionale Winkelbereiche, ohne Weiteres lässt sich dies jedoch auf drei Dimensionen verallgemeinern.
In 8d) sind zwei zeilenförmige Bildschirme 13, 13' dargestellt, die so nah aneinander angeordnet sind, dass ein Überlappungsbereich 86 resultiert. Ohne eine Einschränkung des Winkelbereichs bei der Abstrahlcharakteristik, d.h. des Raumbereichs, in den das von der jeweiligen Bildschirmeinheit 13, 13' abgestrahlte Licht gelangen kann, wären wegen dieses Überlappungsbereichs 86 für jeden der beiden Nutzer 88, 88' beide Zeilenbildschirme 13, 13' sichtbar. Somit würde es zu einem Übersprechen der Bildinhalte kommen. Um dies zu vermeiden, kann die Abstrahlcharakteristik der zeilenförmigen Bildschirmeinheiten 13, 13' statisch oder dynamisch so ausgelegt werden, dass diese jeweils nur in dem zugeordneten Volumen 87, 87' sichtbar sind, welche jeweils das andere Volumen 87', 87 des benachbarten zeilenförmigen Bildschirms 13, 13' nicht überlappen.
Insgesamt können mit dem vorgeschlagenen Brillen-Anzeige-System somit Erweiterte-Realitäts-Anwendungen realisiert werden, bei welchen die Brillen-Einheit selbst im Wesentlichen nur aus einem Strahlteiler-Element und Scannerspiegel-Element sowie ggf. einer Messeinheit zur Lageerkennung der Brillen-Einheit besteht. Damit wird eine Erweiterte-Realität-Brille mit einer minimalen Anzahl an technischen Komponenten realisiert. Die von der Brillen-Einheit entkoppelte Bildschirmeinheit muss dabei nicht als flächiger zweidimensionaler Bildschirm ausgeführt werden, vielmehr ist eine einzelne Pixel-Zeile bereits ausreichend. Durch das in der Brille enthaltenen Strahlteiler-Element in Verbindung mit dem Scannerspiegel-Element kann dem Nutzer ein virtuelles zweidimensionales oder stereografisches dreidimensionales Bild angezeigt werden. Dabei wird die entsprechende Pixel-Zeile des zeilenförmigen Bildschirms über das Scannerspiegel-Element beobachtet und abgetastet. Die Bildinhalte auf der Pixel-Zeile werden in Abhängigkeit der Position des Scannerspiegel-Elements auf synchronisierte Weise dargestellt. Für den Nutzer ergibt sich dadurch ein raumfestes horizontal und vertikal ausgedehntes virtuelles Bild.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020206392 A1 [0003]
EP 2020/087706 A1 [0004]
DE 102016110197 A1 [0005]

Claims

Brillen-Anzeige-System (1) zum Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld eines Nutzers (88), mit - einer Bildschirmeinheit (13) zum Abstrahlen eines Lichtes (17) als computergenerierte Bildinformation; - einer Brilleneinheit (2) zum Umlenken der von der Bildschirmeinheit (13) abgestrahlten computergenerierten Bildinformation in ein Auge (10) des Nutzers (88), wobei die Brilleneinheit (2) relativ zur Bildschirmeinheit (13) beweglich angeordnet ist und die Bildschirmeinheit (13) bei bestimmungsgemäßem Gebrauch außerhalb des Sichtfeldes des Nutzers (88) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass - die Brilleneinheit (2) ein Scannerspiegel-Element (11) und ein Strahlteiler-Element (161) umfasst, wobei - das Scannerspiegel-Element (11) ausgebildet ist, das von der Bildschirmeinheit (13) abgestrahlte Licht (17) auf das Strahlteiler-Element (161) zu lenken, und - das Strahlteiler-Element (161) ausgebildet ist, das von dem Scannerspiegel-Element (11) auf das Strahlteiler-Element (161) gelenkte Licht (17) zum Auge (10) des Nutzers (88) umzuleiten und ein sich ausbreitendes Licht aus einem Sichtfeld des Nutzers (88) ebenfalls zu dem Auge (10) des Nutzers (88) durchzuleiten; und dadurch, dass - die Bildschirmeinheit (13) eine zeilenförmige Bildschirmeinheit (13) ist, durch welche die computergenerierte Bildinformation lediglich in Form von einer Zeilen-Bildinformation abstrahlbar ist, und welche ausgebildet ist, die Zeilen-Bildinformation in Abhängigkeit einer Ausrichtung des Scannerspiegel-Elements (11) relativ zum Strahlteiler-Element (161) abzustrahlen.
Brillen-Anzeige-System (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Scannerspiegel-Element (11) ein Rotations- oder Oszillations-Scannerspiegel-Element umfasst, insbesondere ein Rotations-Scannerspiegel-Element mit zwei auf einer gemeinsamen Rotationsachse (A) rotationswinkelversetzt angeordneten Polygonspiegeln (34, 35).
Brillen-Anzeige-System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlteiler-Element (161) eine oder mehrere parallel zueinander angeordnete teildurchlässige Spiegelflächen (16) aufweist, insbesondere im Strahlengang des Lichtes (17) von der Bildschirmeinheit (13) vor der oder den Spiegelflächen (16) eine abbildende Optik, beispielsweise in Form einer sphärisch oder sonstig abbildenden Prismenfläche (15).
Brillen-Anzeige-System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge als Haupterstreckungsrichtung (H) der zeilenförmigen Bildschirmeinheit (13) um zumindest eine Größenordnung, insbesondere zumindest zwei Größenordnungen, größer ist als eine quer zur Länge verlaufende Breite der zeilenförmigen Bildschirmeinheit (13).
Brillen-Anzeige-System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zeilenförmige Bildschirmeinheit (13) eine Pixel-Zeile, insbesondere genau eine Pixel-Zeile, von Bildpunkten (14) aufweist, welche jeweils durch entlang der Zeile alternierend angeordnete unterschiedliche Farb-Sub-Bildpunkte (R, G, B) gebildet werden.
Brillen-Anzeige-System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zeilenförmige Bildschirmeinheit (13) mehrere Subpixel-Zeilen jeweiliger Farb-Sub-Bildpunkte (R, G, B) aufweist, wobei den Subpixel-Zeilen jeweils eine spezifische Farbe zugeordnet ist, insbesondere die zeilenförmige Bildschirmeinheit (13) von jeder der Subpixel-Zeilen genau eine aufweist oder von zumindest einer der Subpixel-Zeilen mehr oder weniger als von den anderen Subpixel-Zeilen.
Brillen-Anzeige-System (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel-Zeile oder die Subpixel-Zeilen der zeilenförmige Bildschirmeinheit (13) jeweils doppelt ausgeführt sind, und die Pixel- bzw. Subpixel-Zeilen mit jeweils unterschiedlichen Polarisationsfiltern (21, 22) zum Polarisieren des von den jeweiligen Zeilen abgestrahlten Lichtes (17) ausgeführt sind.
Brillen-Anzeige-System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brillen-Anzeige-System (1) eine Lageerkennungseinheit (19) für die Brilleneinheit (2) aufweist, und ausgebildet ist, das als Bildinformation abgestrahlte Licht (17) in Abhängigkeit einer von der Lageerkennungseinheit (19) erkannten Lage der Brilleneinheit (2) abzustrahlen.
Brillen-Anzeige-System (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageerkennungseinheit (19) ein erstes Teilsystem (61, 64) für ein absolutes Bestimmen einer erkannten Lage der Brilleneinheit (2) und ein zweites Teilsystem (62, 63) für ein relatives Bestimmen einer erkannten Lage der Brilleneinheit (2) relativ zu einer vorher bestimmten oder erkannten Lage der Brilleneinheit (2) umfasst.
Brillen-Anzeige-System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zeilenförmige Bildschirmeinheit (13) geradlinig oder gekrümmt ausgeführt ist und/oder beweglich, insbesondere rotierbar, an einer Halteeinheit angebracht ist, welche zum Halten der Bildschirmeinheit (13) an einem Infrastrukturelement wie beispielsweise einer Decke ausgebildet ist.
Brillen-Anzeige-System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere zeilenförmige Bildschirmeinheiten (13, 13', 13"), welche, bevorzugt zumindest eine andere zeilenförmige Bildschirmeinheit (13, 13', 13") kreuzend, in einem von Null verschiedenen Winkel angeordnet sind, insbesondere in einem Winkel von zumindest 10°, bevorzugt in einem Winkel von 30° oder 45° oder 60°.
Brillen-Anzeige-System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Fokussiereinheit (84, 85), welche ausgebildet ist einen Raumbereich, in den das von der Bildschirmeinheit (13) abgestrahlte Licht (17) gelangen kann, statisch oder dynamisch zu begrenzen oder einzustellen.
Brilleneinheit (2) für ein Brillen-Anzeige-System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Bildschirmeinheit (13) für ein Brillen-Anzeige-System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Erzeugen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld eines Nutzers (88) durch ein Brillen-Anzeige-System (1), mit den Verfahrensschritten: - Abstrahlen eines Lichtes (17) als computergenerierte Zeilen-Bildinformation, und - Umlenken der abgestrahlten computergenerierten Zeilen-Bildinformation von außerhalb eines Sichtfelds des Nutzers (88) in ein Auge (10) des Nutzers (88) durch eine beweglich angeordneten Brilleneinheit (2), welche ein Scannerspiegel-Element (11) und ein Strahlteiler-Element (161) umfasst, mit einem: - Lenken des abgestrahlten Lichtes (17) auf das Strahlteiler-Element (161), und - Umleiten des auf das Strahlteiler-Element (161) gelenkten Lichtes (17) zum Auge (10) des Nutzers (88), sowie - Durchleiten eines Lichtes (17) aus dem Sichtfeld des Nutzers (88) ebenfalls zu dem Auge (10) des Nutzers (88), wobei das Abstrahlen in Abhängigkeit einer Ausrichtung des Scannerspiegel-Elements (11) relativ zum Strahlteiler-Element (161) erfolgt.