DE102023132297A1

DE102023132297A1 - Spectacle lens for a display device that can be placed on the head of a user and generates an image, display device with such a spectacle lens and method for producing such a spectacle lens

Info

Publication number: DE102023132297A1
Application number: DE102023132297.4A
Authority: DE
Inventors: Georg Michels; Michael POLLMANN
Original assignee: Tooz Technologies GmbH
Current assignee: Tooz Technologies GmbH
Priority date: 2023-11-20
Filing date: 2023-11-20
Publication date: 2025-05-22
Also published as: WO2025108822A1

Abstract

Es wird ein Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung (1) bereitgestellt,
wobei das Brillenglas (3) einen Lichtführungskanal (21) aufweist, der Lichtbündel (L1) des erzeugten Bildes, die in das Brillenglas (3) eingekoppelt sind, im Brillenglas (3) durch mindestens eine Reflexion bis zu einem Umlenkabschnitt (18) führt, von dem sie umgelenkt werden, um über die Rückseite des Brillenglases (3) aus dem Brillenglas (3) auszutreten,
wobei der Lichtführungskanal (21) einen Grundkörper (13) und eine erste Kanalgrenzschicht (16) aufweist,
wobei die erste Kanalgrenzschicht (16) direkt auf der ersten Grenzfläche (14) des Grundkörpers (13) aufgebracht und aus einem zweiten Material mit einem zweiten Brechungsindex (n₂) gebildet ist,
wobei der zweite Brechungsindex (n₂) kleiner ist als ein erster Brechungsindex (n₁) des Materials des Grundkörpers (13), so dass Reflexionen der Lichtbündel (L1) an der Grenze zwischen der ersten Kanalgrenzschicht (16) und der ersten Grenzfläche (14) Totalreflexionen sind,
und wobei die erste Kanalgrenzschicht (16) als farbige Schicht ausgebildet ist.

A spectacle lens is provided for a display device (1) which can be placed on the head of a user and generates an image,
wherein the spectacle lens (3) has a light guide channel (21) which guides light beams (L1) of the generated image, which are coupled into the spectacle lens (3), in the spectacle lens (3) through at least one reflection to a deflection section (18), from which they are deflected to exit the spectacle lens (3) via the back of the spectacle lens (3),
wherein the light guide channel (21) has a base body (13) and a first channel boundary layer (16),
wherein the first channel boundary layer (16) is applied directly to the first boundary surface (14) of the base body (13) and is formed from a second material having a second refractive index (n ₂ ),
wherein the second refractive index (n ₂ ) is smaller than a first refractive index (n ₁ ) of the material of the base body (13), so that reflections of the light beams (L1) at the boundary between the first channel boundary layer (16) and the first interface (14) are total reflections,
and wherein the first channel boundary layer (16) is formed as a colored layer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brillenglas mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1, eine Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Brillenglases.The present invention relates to a spectacle lens having the features of the preamble of claim 1, a display device having such a spectacle lens and a method for producing such a spectacle lens.

Ein Brillenglas der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2016 105 060 B3 bekannt. Solche Brillengläser können z.B. in einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung eingesetzt werden, um sogenannte Datenbrillen bereitzustellen. Solche Datenbrillen sollen z.B. eine Sonnenschutzfunktion aufweisen oder aus modischen Gründen als kolorierte Datenbrillen ausgebildet sein. Gemäß der DE 10 2016 105 060 B3 kann dies dadurch realisiert werden, dass mittels einer Klebstoffschicht eine Folie mit dem Grundkörper verklebt wird, wobei die Folie eine absorbierende, reflektierende oder polarisierende Beschichtung oder eine Färbung zum Reduzieren der Transmission durch das Brillenglas aufweist. Der Brechungsindex der Klebstoffschicht ist kleiner als der Brechungsindex des Grundkörpers, so dass das Licht des erzeugten Bildes im Grundkörper durch innere Totalreflexionen geführt wird.A spectacle lens of the type mentioned above is known from DE 10 2016 105 060 B3 Such lenses can be used, for example, in a display device that can be placed on the user's head and generates an image, to provide so-called data glasses. Such data glasses should, for example, have a sun protection function or be designed as colored data glasses for fashion reasons. According to the DE 10 2016 105 060 B3 This can be achieved by bonding a film to the base body using an adhesive layer. The film has an absorbing, reflective, or polarizing coating, or a tint to reduce transmission through the lens. The refractive index of the adhesive layer is lower than the refractive index of the base body, so that the light of the generated image is guided in the base body by total internal reflection.

Obwohl das Licht des abbildenden Strahlengangs bzw. des erzeugten Bildes beim Brillenglas der eingangs genannten Art einen deutlich längeren Weg durch den Grundkörper zurücklegt als das einfallende Umgebungslicht bzw. das einfallende Sonnenlicht, kann die gewünschte Sonnenschutzfunktion oder die gewünschte kolorierte Datenbrille bereitgestellt werden, da dies durch die auf den Grundkörper geklebte Folie verwirklicht wird.Although the light of the imaging beam path or the generated image in the spectacle lens of the type mentioned above travels a significantly longer path through the base body than the incident ambient light or the incident sunlight, the desired sun protection function or the desired colored data glasses can be provided, since this is realized by the film glued to the base body.

Ein voll durchgefärbtes Material - wie bei Standartsonnenbrillen üblich - wäre beim Brillenglas der eingangs genannten Art nicht zielführend, denn die das virtuelle Bild erzeugenden Lichtstrahlen würden deutlich stärker in ihrer Helligkeit reduziert als das einfallende Sonnenlicht. Gleiches gilt für viele weitere Designansätze, bei denen das das virtuelle Bild erzeugende Licht durch einen Lichtleiter/Waveguide geführt wird.A fully tinted material—as is common in standard sunglasses—would not be suitable for the lens type mentioned above, as the light rays creating the virtual image would be significantly reduced in brightness than the incoming sunlight. The same applies to many other design approaches in which the light creating the virtual image is guided through a light guide/waveguide.

Diese technische Lösung der DE 10 2016 105 060 B3 erfordert jedoch für jede Farbvariante eine eigens in dieser Farbvariante kolorierte Folie.This technical solution of DE 10 2016 105 060 B3 However, each color variant requires a film specifically colored in that color variant.

Kosteneffizient erfolgt die Herstellung solcher Folien aus gefärbtem Granulatmaterial, was jedoch gewisse Mindestmengen erfordert, die eine differenzierte Farbpalette unwirtschaftlich erscheinen lassen. Unterschiedlich eingefärbte Folien zu kombinieren ist denkbar, führt aber zu dickeren Gläsern, was aus ästhetischen Gründen unerwünscht ist. Alternativ können klare oder vorkolorierte Folien nachgefärbt werden bevor oder nachdem diese auf das Grundglas appliziert werden, was jedoch aufwändig und schwierig reproduzierbar ist.Such films can be cost-effectively manufactured from colored granulate material, but this requires certain minimum quantities, making a differentiated color palette uneconomical. Combining differently colored films is conceivable, but this results in thicker glass, which is undesirable for aesthetic reasons. Alternatively, clear or pre-colored films can be recolored before or after they are applied to the base glass, but this is complex and difficult to reproduce.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Brillenglas der eingangs genannten Art bereitzustellen, das kostengünstig herstellbar ist und eine gewünschte Sonnenschutzfunktion oder eine aus modischen Gründen gewünschte Ausbildung als koloriertes Brillenglas aufweist. Ferner soll eine Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Brillenglases bereitgestellt werden.Based on this, the object of the invention is to provide a spectacle lens of the type mentioned above that can be produced cost-effectively and has a desired sun protection function or a design as a colored spectacle lens that is desirable for fashion reasons. Furthermore, a display device with such a spectacle lens and a method for producing such a spectacle lens are to be provided.

Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen 1, 8 und 9 definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The invention is defined in independent claims 1, 8 and 9. Advantageous further developments are specified in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung weist eine Vorderseite und eine Rückseite, einen Eintrittsabschnitt, einen vom Eintrittsabschnitt beabstandeten Umlenkabschnitt sowie einen Lichtführungskanal auf, der Lichtbündel des erzeugten Bildes, die über den Eintrittsabschnitt des Brillenglases in das Brillenglas eingekoppelt sind, im Brillenglas durch mindestens eine Reflexion bis zum Umlenkabschnitt führt, von dem sie umgelenkt werden, um über die Rückseite aus dem Brillenglas auszutreten. Der Lichtführungskanal umfasst einen Grundkörper und eine erste Kanalgrenzschicht, wobei der Grundkörper aus einem ersten Material mit einem ersten Brechungsindex (n₁) gebildet ist sowie eine erste Grenzfläche und eine zweite Grenzfläche, von denen eine von der Vorderseite weg und die andere von der Rückseite weg weist, umfasst. Die erste Kanalgrenzschicht ist direkt auf der ersten Grenzfläche aufgebracht und aus einem zweiten Material mit einem zweiten Brechungsindex (n₂) gebildet, wobei der zweite Brechungsindex (n₂) kleiner ist als der erste Brechungsindex (n₁), so dass Reflexionen der Lichtbündel an der Grenze zwischen der ersten Kanalgrenzschicht und der ersten Grenzfläche Totalreflexionen sind. Die erste Kanalgrenzschicht ist als farbige Schicht ausgebildet.The spectacle lens according to the invention for a display device that can be placed on the head of a user and generates an image has a front side and a back side, an entrance section, a deflection section spaced from the entrance section, and a light guide channel that guides light beams of the generated image, which are coupled into the spectacle lens via the entrance section of the spectacle lens, through at least one reflection in the spectacle lens to the deflection section, from which they are deflected to exit the spectacle lens via the back side. The light guide channel comprises a base body and a first channel boundary layer, wherein the base body is formed from a first material with a first refractive index (n ₁ ) and comprises a first boundary surface and a second boundary surface, one of which faces away from the front side and the other away from the back side. The first channel boundary layer is applied directly to the first interface and is formed from a second material with a second refractive index (n ₂ ), wherein the second refractive index (n ₂ ) is smaller than the first refractive index (n ₁ ), so that reflections of the light beams at the boundary between the first channel boundary layer and the first interface are total reflections. The first channel boundary layer is formed as a colored layer.

Somit kann durch Einfärben der ersten Kanalgrenzschicht z.B. die gewünschte kolorierte Ausbildung des Brillenglases und/oder die gewünschte Sonnenschutzfunktion realisiert werden.Thus, by coloring the first channel boundary layer, for example, the desired colored design of the spectacle lens and/or the desired sun protection function can be realized.

Die farbige Kanalgrenzschicht ist bevorzugt monochrom. Als Farbmittel zur Ausbildung der ersten Kanalgrenzschicht als farbige Schicht kann z.B. ein Farbstoff und/oder Pigmente verwendet werden. Es liegt somit eine mit einem Farbmittel versehene erste Kanalgrenzschicht vor.The colored channel boundary layer is preferably monochrome. A dye and/or pigments, for example, can be used as a colorant to form the first channel boundary layer as a colored layer. There is thus a first channel boundary layer provided with a colorant.

Als Farbstoff werden chemische Verbindungen bezeichnet, die die Eigenschaft haben, andere Materialien zu färben und in ihrem Anwendungsmedium (hier die erste Kanalgrenzschicht) löslich sind. Pigmente sind hingegen unlöslich in ihrem Anwendungsmedium (hier die erste Kanalgrenzschicht).Dyes are chemical compounds that have the property of coloring other materials and are soluble in their application medium (here, the first channel boundary layer). Pigments, on the other hand, are insoluble in their application medium (here, the first channel boundary layer).

Auf der ersten Kanalgrenzschicht kann mindestens eine weitere Schicht aufgebracht sein. Die mindestens eine weitere Schicht kann einen polarisationsabhängigen Filtereffekt bereitstellen, kann als farbige Schicht und/oder kann als phototrope Schicht ausgebildet sein. Die mindestens eine weitere Schicht kann als Folie ausgebildet sein.At least one further layer can be applied to the first channel boundary layer. The at least one further layer can provide a polarization-dependent filter effect and can be formed as a colored layer and/or as a phototropic layer. The at least one further layer can be formed as a film.

Die erste Kanalgrenzschicht kann als viskose oder feste Zwischenschicht, als viskose oder feste Schicht und/oder als Klebstoffschicht ausgebildet sein.The first channel boundary layer can be formed as a viscous or solid intermediate layer, as a viscous or solid layer and/or as an adhesive layer.

Das Einfärben der ersten Kanalgrenzschicht ist einfach und Brillenglas individuell umsetzbar. Besonders einfach ist das Einfärben, wenn die erste Kanalgrenzschicht als Klebstoffschicht ausgebildet istColoring the first channel boundary layer is simple and can be customized for individual lenses. Coloring is particularly easy when the first channel boundary layer is designed as an adhesive layer.

In allen genannten Fällen schließt der Begriff „Farbmittel“ auch phototrope Farbmittel mit ein.In all cases mentioned, the term “colorant” also includes photochromic colorants.

In Kombination mit z.B. einer klaren Polarisationsfolie als mindestens eine weitere Schicht können so auch Sonnenbrillen mit Polarisationseffekt hergestellt werden. Ist diese Polarisationsfolie vorgefärbt, kann durch die farbige Ausbildung der ersten Kanalgrenzschicht Farbe und Intensität der Tönung des Brillenglases weiter variiert werden.In combination with, for example, a clear polarizing film as at least one additional layer, sunglasses with a polarizing effect can also be produced. If this polarizing film is pre-colored, the color and intensity of the lens tint can be further varied by coloring the first channel boundary layer.

Bei dem Brillenglas kann eine zweite Kanalgrenzschicht direkt auf der zweiten Grenzfläche aufgebracht und aus einem dritten Material mit einem dritten Brechungsindex (n₃) gebildet sein, wobei der dritte Brechungsindex (n₃) kleiner ist als der erste Brechungsindex (n₁), so dass Reflexionen der Lichtbündel an der Grenze zwischen der zweiten Kanalgrenzschicht und der zweiten Grenzfläche Totalreflexionen sind. Die zweite Kanalgrenzschicht kann als farbige Schicht ausgebildet sein.In the spectacle lens, a second channel boundary layer can be applied directly to the second interface and formed from a third material with a third refractive index (n ₃ ), wherein the third refractive index (n ₃ ) is smaller than the first refractive index (n ₁ ), so that reflections of the light beams at the boundary between the second channel boundary layer and the second interface are total reflections. The second channel boundary layer can be formed as a colored layer.

Mit der zweiten Kanalgrenzschicht liegt ein weiterer Freiheitsgrad zur Einstellung von z.B. Farbe des Brillenglases und/oder z.B. Intensität der Tönung des Brillenglases vor. Insbesondere kann die zweite Kanalgrenzschicht in gleicher Weise weitergebildet werden wie die erste Kanalgrenzschicht. So kann die zweite Kanalgrenzschicht z.B. als zweite Klebstoffschicht ausgebildet sein, mit der eine weitere Schicht, eine weitere Folie oder ein Korrekturglas mit dem Grundkörper dauerhaft verbunden werden kann. Bei dem Korrekturglas kann es sich z.B. um ein Glas zur Korrektur der Fehlsichtigkeit eines Benutzers handeln.The second channel boundary layer provides a further degree of freedom for adjusting, for example, the color of the lens and/or the intensity of the tint. In particular, the second channel boundary layer can be developed in the same way as the first channel boundary layer. For example, the second channel boundary layer can be designed as a second adhesive layer, with which a further layer, a further film, or a corrective lens can be permanently bonded to the base body. The corrective lens can, for example, be a lens for correcting a user's vision impairment.

Der Grundkörper kann aus Glas oder Kunststoff hergestellt sein. Gleiches gilt z.B. für das Korrekturglas und die beschriebenen Folien.The base body can be made of glass or plastic. The same applies, for example, to the corrective lens and the described foils.

Das Brillenglas kann einen Austrittsabschnitt in der Rückseite aufweisen, durch den die umgelenkten Lichtbündel aus dem Brillenglas austreten. Ferner kann der Umlenkabschnitt die bis zu ihm geführten Lichtbündel in Richtung zum Austrittsabschnitt hin so umlenken, dass sie durch den Austrittsabschnitt aus dem Brillenglas austreten und somit aus dem Brillenglas ausgekoppelt werden.The spectacle lens can have an exit section on the rear side through which the deflected light beams exit the lens. Furthermore, the deflection section can deflect the light beams guided to it toward the exit section in such a way that they exit the lens through the exit section and are thus decoupled from the lens.

Der Umlenkabschnitt und der Austrittsabschnitt können räumliche getrennte Abschnitte sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der Umlenkabschnitt und der Austrittsabschnitt räumlich zusammenfallen, z.B. wenn der Umlenkabschnitt als Oberflächengitter ausgebildet ist.The deflection section and the exit section can be spatially separate sections. However, it is also possible for the deflection section and the exit section to coincide spatially, e.g., if the deflection section is designed as a surface grating.

Es wird ferner eine Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung (z.B. in Art einer Brille), einem an der Haltevorrichtung befestigten Bilderzeugungsmodul, das ein Bild erzeugt, und einem an der Haltevorrichtung befestigten erfindungsgemäßen Brillenglas bereitgestellt. Das erzeugte Bild kann über den Eintrittsabschnitt in das Brillenglas eingekoppelt, im Brillenglas durch mindestens eine innere Totalreflexion bis zum Umlenkabschnitt geführt und durch Umlenkung am ersten Umlenkabschnitt über den Austrittsabschnitt aus dem Brillenglas so ausgekoppelt werden, dass es der Benutzer im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung als virtuelles Bild wahrnehmen kann.Furthermore, a display device is provided with a holding device (e.g., in the manner of glasses) that can be placed on the head of a user, an image generation module attached to the holding device that generates an image, and a spectacle lens according to the invention attached to the holding device. The generated image can be coupled into the spectacle lens via the entry section, guided in the spectacle lens by at least one total internal reflection to the deflection section, and decoupled from the spectacle lens via the exit section by deflection at the first deflection section such that the user can perceive it as a virtual image when the holding device is placed on the head.

Es wird ferner ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Brillenglases bereitgestellt, bei dem ein Grundkörper, der aus einem ersten Material mit einem ersten Brechungsindex (n₁) gebildet ist sowie eine erste Grenzfläche, eine zweite Grenzfläche und einen Umlenkabschnitt aufweist, bereitgestellt wird,
und eine erste Kanalgrenzschicht, die aus einem zweiten Material mit einem zweiten Brechungsindex (n₂), der kleiner als der erste Brechungsindex (n₁) ist, gebildet ist, (bevorzugt direkt) auf die erste Grenzfläche aufgebracht wird, wobei die erste Kanalgrenzschicht als farbige Schicht ausgebildet wird.Furthermore, a method for producing a spectacle lens according to the invention is provided, in which a base body is provided which is formed from a first material with a first refractive index (n ₁ ) and has a first interface, a second interface and a deflection section,
and a first channel boundary layer formed from a second material having a second refractive index (n ₂ ) which is smaller than the first refractive index (n ₁ ) is applied (preferably directly) to the first interface, wherein the first channel boundary layer is formed as a colored layer.

Bei dem Herstellungsverfahren kann die erste Kanalgrenzschicht eine erste Klebstoffschicht sein, mit der eine weitere Schicht dauerhaft mit dem Grundkörper verbunden wird.In the manufacturing method, the first channel boundary layer may be a first adhesive layer with which a further layer is permanently bonded to the base body.

Das Einfärben der ersten Kanalgrenzschicht mit einem Farbmittel wird im Regelfall vor dem Aufbringen auf den Grundkörper und/oder auf die (beispielsweise vorgeformte) weitere Schicht (z.B. Abdeckfolie) und vor dem Zusammenfügen beider Teile erfolgen. Eine Variante besteht aber auch darin, dass die weitere Schicht (z.B. Abdeckfolie) lediglich während des Aushärteprozesses der ersten Kanalgrenzschicht auf der Kanalgrenzschicht verbleibt und anschließend, nachdem die Kanalgrenzschicht die gewünschte Festigkeit erreicht hat, wieder entfernt wird. Die weitere Schicht (z.B. Abdeckfolie) dient hierbei als Form für das Aufbringen der Zwischenschicht. Ein Einfärben kann dann auch im Nachhinein erfolgen.The first channel boundary layer is usually colored with a colorant before it is applied to the base body and/or to the (preformed) additional layer (e.g., cover film), and before the two parts are joined. A variant, however, is that the additional layer (e.g., cover film) remains on the channel boundary layer only during the curing process of the first channel boundary layer and is then removed again once the channel boundary layer has reached the desired strength. The additional layer (e.g., cover film) serves as a mold for applying the intermediate layer. Coloring can then also be done afterward.

Ferner ist es möglich, dass es sich bei dieser Form für die erste Kanalgrenzschicht um eine dauerhafte bzw. wiederverwendbare Form handelt, die beispielsweise aus Kunststoff, Glas, Keramik und/oder Metall hergestellt ist.Furthermore, it is possible that this mold for the first channel boundary layer is a permanent or reusable mold made of, for example, plastic, glass, ceramic and/or metal.

Wird die erste Kanalgrenzschicht in einem nass-chemischen Prozess aufgebracht, ist auch hier die wirtschaftliche Fertigung kleiner Losgrößen realisierbar. Das eingefärbte Materialsystem, welches die erste Kanalgrenzschicht ausbildet, kann im Spincoatingverfahren oder als Sprüh- oder Tauchbeschichtung aufgebracht werden. Ein Einfärben der nass-chemischen Schicht nach ihrem Aufbringen auf dem Grundkörper und vor dem Applizieren der weiteren Schicht (z.B. Abdeckfolie) ist ebenfalls möglich.If the first channel boundary layer is applied using a wet-chemical process, economical production of small batch sizes is also possible. The colored material system that forms the first channel boundary layer can be applied using a spin coating process or as a spray or dip coating. Coloring the wet-chemical layer after it has been applied to the base body and before applying the next layer (e.g., cover film) is also possible.

Die so aufgebrachte niedrigbrechende und eingefärbte erste Kanalgrenzschicht kann Härtegrade aufweisen, wie sie für Hartlacke in Fertigung von Kunststoffbrillengläsern üblich sind, so dass diese erste Kanalgrenzschicht auch die Funktion der üblichen Hartlacke übernehmen kann. Insbesondere kann die erste Kanalgrenzschicht als Lackschicht oder als Hartlackschicht ausgebildet sein. Die erste Kanalgrenzschicht kann somit z.B. eine Abschlussschicht oder das Interface für Anti-Reflexbeschichtungen, Mirror- und/oder Cleancoatings bilden.The low-refractive-index and colored first channel boundary layer applied in this way can have degrees of hardness typical for hard coatings used in the production of plastic ophthalmic lenses, so that this first channel boundary layer can also assume the function of conventional hard coatings. In particular, the first channel boundary layer can be designed as a lacquer layer or a hard lacquer layer. The first channel boundary layer can thus form, for example, a finishing layer or the interface for anti-reflective coatings, mirror coatings, and/or clean coatings.

Bei dem ersten Brillenglas kann der Umlenkabschnitt ein einziges reflektives Umlenkelement oder mehrere nebeneinander angeordnete reflektive Umlenkelemente aufweisen. Mit mehreren nebeneinander angeordneten reflektiven Umlenkelementen kann z.B. in einer fresnelartigen Weise eine gewünschte Umlenkfunktion und gegebenenfalls eine gewisse Abbildungsfunktion des Umlenkabschnitts realisiert werden (dies kann natürlich auch mit einem einzigen reflektiven Umlenkelement realisiert werden). Die reflektiven Umlenkelemente können reflektive Flächenstücke sein, die auch als reflektive Facetten bezeichnet werden können. Die reflektiven Flächenstücke können jeweils plan ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die reflektiven Flächenstücke selbst gekrümmt (beispielsweise sphärisch, oder asphärisch gekrümmt oder freiformgeformt) ausgebildet sind. In gleicher Weise kann das einzige reflektive Umlenkelement plan oder gekrümmt (beispielsweise sphärisch, oder asphärisch gekrümmt oder freiformgeformt) ausgebildet sein.In the first spectacle lens, the deflecting section can have a single reflective deflecting element or several reflective deflecting elements arranged next to one another. With several reflective deflecting elements arranged next to one another, a desired deflecting function and, if appropriate, a certain imaging function of the deflecting section can be realized, for example, in a Fresnel-like manner (this can of course also be realized with a single reflective deflecting element). The reflective deflecting elements can be reflective surface pieces, which can also be referred to as reflective facets. The reflective surface pieces can each be flat. However, it is also possible for the reflective surface pieces themselves to be curved (for example, spherically, aspherically, or free-form). Similarly, the single reflective deflecting element can be flat or curved (for example, spherically, aspherically, or free-form).

Die Reflektivität der jeweiligen reflektiven Umlenkelemente (bzw. des einzigen reflektiven Umlenkelementes) kann beispielsweise im Bereich von 2 - 100 % (einschließlich der Grenzen des Bereiches) liegen. Somit können die reflektiven Umlenkelemente teilreflektiv oder reflektiv ausgebildet sein.The reflectivity of the respective reflective deflection elements (or of the single reflective deflection element) can, for example, be in the range of 2 - 100% (including the range limits). Thus, the reflective deflection elements can be partially reflective or reflective.

Das erste Brillenglas kann insbesondere eine gekrümmte Rückseite und/oder eine gekrümmte Vorderseite aufweisen. Der Eintrittsabschnitt kann in der Rückseite ausgebildet sein.The first spectacle lens may, in particular, have a curved rear side and/or a curved front side. The entrance portion may be formed in the rear side.

Die Lichtbündel der entsprechenden Bildgebereinheit werden bevorzugt durch eine oder mehrere Reflexionen (insbesondere innere Totalreflexionen) bis zum Umlenkabschnitt geführt.The light beams of the corresponding imaging unit are preferably guided to the deflection section by one or more reflections (in particular total internal reflections).

Das Bilderzeugungsmodul kann ein einfarbiges Bild oder ein mehrfarbiges Bild erzeugen.The image generation module can generate a monochrome image or a multi-color image.

Die Anzeigevorrichtung kann eine Steuereinheit aufweisen, die das Bilderzeugungsmodul ansteuert. Insbesondere kann die Steuereinheit basierend auf zugeführten Bilddaten das Bilderzeugungsmodul ansteuern.The display device may include a control unit that controls the image generation module. In particular, the control unit may control the image generation module based on supplied image data.

Das Bilderzeugungsmodul bzw. die entsprechende Bildgebereinheit kann insbesondere einen flächigen Bildgeber aufweisen, wie z.B. ein LCD-Modul, ein LCoS-Modul, ein OLED-Modul, ein µLED oder eine Kippspiegelmatrix. Jeder Bildgeber kann eine Mehrzahl von Pixeln aufweisen, die z.B. in Zeilen und Spalten angeordnet sein können. Jeder Bildgeber kann beispielsweise selbstleuchtend oder nicht selbstleuchtend sein.The image generation module or the corresponding image generator unit can, in particular, comprise a planar image generator, such as an LCD module, an LCoS module, an OLED module, a µLED, or a tilting mirror array. Each image generator can comprise a plurality of pixels, which can be arranged, for example, in rows and columns. Each image generator can, for example, be self-luminous or non-self-luminous.

Jeder Bildgeber kann bevorzugt ein monochromatisches Bild erzeugen, wobei unterschiedliche Bildgeber monochromatische Bilder mit unterschiedlichen Wellenlängen erzeugen.Each imager can preferably produce a monochromatic image, with different imagers producing monochromatic images at different wavelengths.

Das Bilderzeugungsmodul kann z.B. einen polychromatischen Bildgeber, eine Kombination von zwei oder mehr monochromatischen Bildgebern oder kann eine Kombination aus einem duochromatischen Bildgeber und einem monochromatischen Bildgeber aufweisen. Typische Konfigurationen solcher Bilderzeugungsmodule mit mehreren Bildgebern weisen eine Überlagerungseinheit auf, die die Lichtbündel der mehreren Bildgeber zu einem gemeinsamen Lichtbündel überlagern. Eine solche Überlagerungseinheit kann z.B. als Strahlteilerwürfel (auch X-Cube genannt) oder als ein sogenannter Stabcombiner realisiert sein, die dem Fachmann bekannt sind.The imaging module may, for example, comprise a polychromatic imager, a combination of two or more monochromatic imagers, or a combination of a duochromatic imager and a monochromatic imager. Typical configurations of such imaging modules with multiple imagers comprise an overlay unit that combines the light beams of the multiple imagers into one common light beam. Such an overlay unit can be implemented, for example, as a beam splitter cube (also called an X-Cube) or as a so-called rod combiner, which are known to those skilled in the art.

Da der auskoppelnde Umlenkabschnitt möglichst unsichtbar und das von der Umgebung zum Auge des Betrachters kommende Licht auch möglichst wenig beeinträchtigen soll, werden im Allgemeinen Umlenkabschnitte bevorzugt, die eine hohe Transmission in Durchsicht und damit verbunden einen geringen Reflektivität für das oder die auszukoppelnden Lichtbündel des mindestens zweifarbigen Bildes aufweisen. Üblich für das Verhältnis von Reflexion zu Transmission sind Werte von 50%, 30%, 10% oder 2%, gleichmäßig über den sichtbaren Wellenlängenbereich.Since the outcoupling deflection section should be as invisible as possible and also interfere with the light arriving from the surroundings to the viewer's eye as little as possible, deflection sections are generally preferred that have high transmission in the transparent state and thus low reflectivity for the light beam(s) to be coupled out of the at least two-color image. Typical values for the ratio of reflection to transmission are 50%, 30%, 10%, or 2%, uniformly across the visible wavelength range.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combinations indicated, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:

1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
2 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases einschließlich einer schematischen Darstellung des ersten Bilderzeugungsmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform;
3 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases einschließlich einer schematischen Darstellung des ersten Bilderzeugungsmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases einschließlich einer schematischen Darstellung des ersten Bilderzeugungsmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform, und
5 eine vergrößerte Teilschnittansicht des ersten Brillenglases einschließlich einer schematischen Darstellung des ersten Bilderzeugungsmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform.

The invention will now be explained in more detail using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, which also disclose features essential to the invention. These exemplary embodiments are for illustrative purposes only and are not to be interpreted as limiting. For example, a description of an exemplary embodiment with a plurality of elements or components should not be interpreted as meaning that all of these elements or components are necessary for implementation. Rather, other exemplary embodiments may also contain alternative elements and components, fewer elements or components, or additional elements or components. Elements or components of different exemplary embodiments may be combined with one another unless otherwise stated. Modifications and variations described for one of the exemplary embodiments may also be applicable to other exemplary embodiments. To avoid repetition, identical or corresponding elements in different figures are designated by the same reference numerals and are not explained more than once. The figures show:

1 a schematic perspective view of an embodiment of the display device according to the invention;
2 an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens including a schematic representation of the first image generation module according to another embodiment;
3 an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens including a schematic representation of the first image generation module according to another embodiment;
4 an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens including a schematic representation of the first image generation module according to a further embodiment, and
5 an enlarged partial sectional view of the first spectacle lens including a schematic representation of the first image generation module according to another embodiment.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare Haltevorrichtung 2, die z.B. in Art eines herkömmlichen Brillengestells ausgebildet sein kann, sowie ein erstes und ein zweites Brillenglas 3, 4, die an der Haltevorrichtung 2 befestigt sind. Das erste Brillenglas 3 und/oder das zweite Brillenglas 4 können/kann für sich als erfindungsgemäße Brillengläser bzw. als erfindungsgemäßes Brillenglas ausgebildet sein. Die Haltevorrichtung 2 mit den Brillengläsern 3, 4 kann z.B. als Sportbrille, Sonnenbrille, und/oder Brille zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit ausgebildet sein, wobei dem Benutzer über das erste Brillenglas 3, das auch als Multifunktionsglas bezeichnet werden kann, ein virtuelles Bild in sein Gesichtsfeld eingespiegelt werden kann, wie nachfolgend beschrieben wird.At the 1 In the embodiment shown, the display device 1 according to the invention comprises a holding device 2 which can be placed on the head of a user and which can be designed, for example, in the manner of a conventional spectacle frame, as well as a first and a second spectacle lens 3, 4 which are fastened to the holding device 2. The first spectacle lens 3 and/or the second spectacle lens 4 can be designed as spectacle lenses according to the invention or as spectacle lenses according to the invention. The holding device 2 with the spectacle lenses 3, 4 can be designed, for example, as sports glasses, sunglasses, and/or glasses for correcting ametropia, wherein the user can have a virtual image projected into his field of vision via the first spectacle lens 3, which can also be referred to as a multifunctional lens, as described below.

Dazu umfasst die Anzeigevorrichtung 1 ein erstes Bilderzeugungsmodul 5, das im Bereich des rechten Brillenbügels der Haltevorrichtung 2 angeordnet sein kann, wie in 1 schematisch dargestellt ist.For this purpose, the display device 1 comprises a first image generation module 5, which can be arranged in the area of the right temple of the holding device 2, as shown in 1 is shown schematically.

Das erste Bilderzeugungsmodul 5 kann eine erste Bildgebereinheit 7 zum Erzeugen eines ersten Bildes aufweisen, wie in 2 schematisch dargestellt ist. Dazu umfasst die erste Bildgebereinheit 7 ein erstes flächiges Bilderzeugungselement 8, dem eine erste Bildgeberoptik 9 nachgeordnet ist. Das erste flächige Bilderzeugungselement 8 kann z.B. ein OLED-Element, ein LCD-Element, ein LCoS-Element, ein µLED oder eine Kippspiegelmatrix aufweisen, die jeweils eine Vielzahl von z.B. in Zeilen und Spalten angeordneten Pixeln umfassen. Für die vom ersten flächigen Bilderzeugungselement 8 abgegebenen Lichtbündel ist stellvertretend in schematischer Art und Weise ein einzelner Lichtstrahl L1 eingezeichnet.The first image generation module 5 may comprise a first image generator unit 7 for generating a first image, as shown in 2 is shown schematically. For this purpose, the first imaging unit 7 comprises a first planar imaging element 8, which is followed by a first imaging optics 9. The first planar imaging element 8 can have, for example, an OLED element, an LCD element, an LCoS element, a µLED or a tilting mirror matrix, each of which comprises a plurality of pixels arranged, for example, in rows and columns. A single light beam L1 is shown schematically as a representative of the light beams emitted by the first planar imaging element 8.

Wie 2 weiter entnommen werden kann, ist eine Steuereinheit 10 mit z.B. einem Prozessor P und einem Speicher M zur Ansteuerung des ersten Bilderzeugungsmoduls 5 vorgesehen. Die Steuereinheit 10, die z.B. an der Haltevorrichtung 2 angeordnet sein kann, steuert in Abhängigkeit von zugeführten Bilddaten das erste Bilderzeugungsmodul 5 und insbesondere das erste Bilderzeugungselemente 8 so an, dass ein erstes Bild gemäß den Bilddaten erzeugt wird. Die dabei vom ersten Bilderzeugungselement 8 abgegebenen Lichtbündel L1 laufen durch die erste Bildgeberoptik 9 und treten dann über eine gekrümmte Rückseite 11 des ersten Brillenglases 3 in dieses ein. Der Bereich des Eintritts an der Rückseite 11 kann auch als Eintrittsabschnitt 12 bezeichnet werden.How 2 can be further removed, is a control unit 10 with e.g. a processor P and a memory M for controlling the first image generation module 5. The control unit 10, which can be arranged, for example, on the holding device 2, controls the first image generation module 5 and in particular the first image generation element 8 as a function of supplied image data such that a first image is generated in accordance with the image data. The light beams L1 emitted by the first image generation element 8 pass through the first imaging optics 9 and then enter the first spectacle lens 3 via a curved rear side 11 of the latter. The region of the entrance on the rear side 11 can also be referred to as the entrance section 12.

Das erste Brillenglas 3 weist einen Grundkörper 13 mit einer ersten und einer zweiten Grenzfläche 14, 15, eine auf der ersten Grenzfläche 14 ausgebildete erste Klebstoffschicht 16, sowie eine auf der ersten Klebstoffschicht 16 aufgebrachte Folie 17 mit Polarisationseffekt auf, wobei die Folie 17 mittels der ersten Klebstoffschicht 16 mit dem Grundkörper 13 verbunden ist. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die beiden Grenzflächen 14, 15 des Grundkörpers 13 gekrümmt ausgebildet und bildet die zweite Grenzfläche 15 des Grundkörpers 13 die Rückseite 11 des ersten Brillenglases 3.The first spectacle lens 3 comprises a base body 13 with a first and a second interface 14, 15, a first adhesive layer 16 formed on the first interface 14, and a film 17 with a polarization effect applied to the first adhesive layer 16, wherein the film 17 is connected to the base body 13 by means of the first adhesive layer 16. In the exemplary embodiment described here, the two interfaces 14, 15 of the base body 13 are curved, and the second interface 15 of the base body 13 forms the rear side 11 of the first spectacle lens 3.

Ferner weist der Grundkörpers 13 einen vergraben ausgebildeten ersten Umlenkabschnitt 18 auf, der eine erste reflektive Umlenkstruktur 19 mit mehreren ersten reflektiven Umlenkelementen 20, die auch als erste reflektive Facetten bezeichnet werden können, umfasst.Furthermore, the base body 13 has a buried first deflection section 18, which comprises a first reflective deflection structure 19 with a plurality of first reflective deflection elements 20, which can also be referred to as first reflective facets.

Wie bereits beschrieben wurde, treten die Lichtbündel L1 über den Eintrittsabschnitt 12 in der Rückseite 11 in das erste Brillenglas 3 und somit in den Grundkörper 13 ein. Es folgt dann eine Führung der Lichtbündel L1 im Grundkörper 13 durch innere Totalreflexion an der ersten und der zweiten Grenzfläche 14, 15 bis zum ersten Umlenkabschnitt 18, so dass ein erster Lichtführungskanal 21 vom Eintrittsabschnitt 12 bis zum ersten Umlenkabschnitt 18 vorliegt. Der erste Umlenkabschnitt 18 führt dann eine Umlenkung der Lichtbündel L1 zur Rückseite 11 hin so durch, dass die umgelenkten Lichtbündel L1 über die Rückseite 11 aus dem ersten Brillenglas 3 austreten. Der Bereich, über den die Lichtbündel L1 austreten, kann auch als Austrittsabschnitt 22 bezeichnet werden.As already described, the light beams L1 enter the first spectacle lens 3 and thus the base body 13 via the entrance section 12 in the rear side 11. The light beams L1 are then guided in the base body 13 by total internal reflection at the first and second boundary surfaces 14, 15 to the first deflection section 18, so that a first light guide channel 21 is present from the entrance section 12 to the first deflection section 18. The first deflection section 18 then deflects the light beams L1 toward the rear side 11 such that the deflected light beams L1 exit the first spectacle lens 3 via the rear side 11. The area through which the light beams L1 exit can also be referred to as the exit section 22.

Damit die gewünschte innere Totalreflexion an der ersten Grenzfläche 14 auftritt, sind der Grundkörper 13 mit einem ersten Brechungsindex n₁ und die erste Klebstoffschicht 16 mit einem zweiten Brechungsindex n₂ so vorgesehen, dass der zweite Brechungsindex n₂ kleiner ist als der erste Brechungsindex n₁.In order for the desired total internal reflection to occur at the first interface 14, the base body 13 with a first refractive index n ₁ and the first adhesive layer 16 with a second refractive index n ₂ are provided such that the second refractive index n ₂ is smaller than the first refractive index n ₁ .

Insbesondere müssen die Einfallswinkel θ_E der Lichtbündel L1 bezogen auf das Flächenlot F (in 2 für die erste Reflexion an der ersten Grenzfläche 14 als gestrichelte Linie eingezeichnet) eines Flächenelementes, an dem die Totalreflexion stattfinden soll, größer als der Grenzwinkel θ_G für das Auftreten von Totalreflexion sein. Der Grenzwinkel ist dabei durch das Verhältnis des ersten Brechungsindex n₁, also des Brechungsindex des Materials des Grundkörpers 13, zum zweiten Brechungsindex n₂, also dem Brechungsindex des Materials der Klebstoffschicht 16, bestimmt und lässt sich aus der Gleichung θ_G = arcsin(n₂/n₁) berechnen. Für ein gegebenes Design des Grundkörpers 13 und des ersten Bilderzeugungsmodul 5 sind Einfallswinkel θ_E der Lichtbündel L1 auf die erste Grenzfläche 14 bekannt. Damit Totalreflexion auftreten kann, werden die Materialen des Grundkörpers 13 und der ersten Klebstoffschicht 16 so gewählt, dass an der ersten Grenzfläche 14 die Ungleichung n₂ < n₁ * sin(θ_E) erfüllt ist. Da sin(θ_E) immer kleiner oder gleich 1 ist, muss der zweite Brechungsindex n₂ also kleiner als der erste Brechungsindex n₁ sein. Nachdem die zweite Grenzfläche 15 die Rückseite 11 des ersten Brillenglases 3 bildet, besteht eine Grenzfläche zu Luft und somit zu einem Medium mit dem Brechungsindex von 1. Das Design des Grundkörpers 13 und des ersten Bilderzeugungsmodul 5 ist so gewählt, dass an der zweiten Grenzfläche ebenfalls innere Totalreflexion auftritt.In particular, the angles of incidence θ _E of the light beams L1 must be determined with respect to the surface normal F (in 2 for the first reflection at the first interface 14 (shown as a dashed line) of a surface element at which total reflection is to occur must be greater than the critical angle θ _G for the occurrence of total reflection. The critical angle is determined by the ratio of the first refractive index n ₁ , i.e. the refractive index of the material of the base body 13, to the second refractive index n ₂ , i.e. the refractive index of the material of the adhesive layer 16, and can be calculated from the equation θ _G = arcsin(n ₂ /n ₁ ). For a given design of the base body 13 and the first image generation module 5, the angle of incidence θ _E of the light beams L1 onto the first interface 14 is known. In order for total internal reflection to occur, the materials of the base body 13 and the first adhesive layer 16 are selected such that the inequality n ₂ < n ₁ * sin(θ _E ) is satisfied at the first interface 14. Since sin(θ _E ) is always less than or equal to 1, the second refractive index n ₂ must therefore be less than the first refractive index n _1. Since the second interface 15 forms the back side 11 of the first spectacle lens 3, there is an interface to air and thus to a medium with a refractive index of 1. The design of the base body 13 and the first image generation module 5 is selected such that total internal reflection also occurs at the second interface.

Die erste Klebstoffschicht 16 begrenzt somit den Lichtführungskanal 21 und kann daher auch als erste Kanalgrenzschicht 16 bezeichnet werden. Ferner dient die erste Klebstoffschicht 16 dazu, die Folie 17 mit Polarisationseffekt mit dem Grundkörper 13 zu verbinden, so dass durch die polarisationsabhängige Filterwirkung der Folie 17 ein gewünschter Sonnenbrilleneffekt bereitgestellt ist. Die Folie 17 ist bevorzugt transparent. Die vom Grundkörper 13 weg weisende Seite der Folie 17 bildet eine Vorderseite 23 des ersten Brillenglases 3.The first adhesive layer 16 thus delimits the light-guiding channel 21 and can therefore also be referred to as the first channel boundary layer 16. Furthermore, the first adhesive layer 16 serves to bond the film 17 with a polarization effect to the base body 13, so that the polarization-dependent filtering effect of the film 17 provides a desired sunglasses effect. The film 17 is preferably transparent. The side of the film 17 facing away from the base body 13 forms a front side 23 of the first spectacle lens 3.

Um nun ein z.B. aus modischen Gründen gewünschtes farbiges erstes Brillenglas 3 realisieren zu können, ist die erste Klebstoffschicht 16 als Farbschicht ausgebildet. Dazu kann die erste Klebstoffschicht 16 eingefärbt sein. Da es sich bei der Schicht 16 um eine Klebstoffschicht handelt, ist dies recht einfach und brillenglasindividuell umsetzbar.In order to be able to realize a colored first spectacle lens 3, for example, desired for fashion reasons, the first adhesive layer 16 is designed as a colored layer. For this purpose, the first adhesive layer 16 can be colored. Since layer 16 is an adhesive layer, this is quite simple and can be implemented individually for each spectacle lens.

Bei der ersten Klebstoffschicht 16 kann es sich insbesondere um eine viskose oder feste Zwischenschicht handeln.The first adhesive layer 16 may in particular be a viscous or solid intermediate layer.

Das Einfärben der ersten Klebstoffschicht 16 mit einem Farbmittel wird im Regelfall vor dem Aufbringen auf den Grundkörper 13 und/oder auf die (vorgeformte) Abdeckfolie 17 und vor dem Zusammenfügen beider Teile erfolgen. Eine Variante besteht aber auch darin, dass die Abdeckfolie 17 lediglich während des Aushärteprozesses auf dem Grundkörper 13 verbleibt und anschließend, nachdem die erste Klebstoffschicht 16 die gewünschte Festigkeit erreicht hat, wieder entfernt wird. Ein gemäß dieser Alternative ausgebildetes erstes Brillenglas ist in 3 dargestellt.The first adhesive layer 16 is usually colored with a colorant before being applied to the base body 13 and/or to the (preformed) cover film 17 and before the two parts are joined together. A variant However, another alternative is that the cover film 17 remains on the base body 13 only during the curing process and is subsequently removed again after the first adhesive layer 16 has reached the desired strength. A first spectacle lens designed according to this alternative is shown in 3 shown.

Die Folie 17 dient hierbei als Form für das Aufbringen der Zwischenschicht. Anstatt der Folie 17 kann es sich bei dieser Form um eine dauerhafte bzw. wiederverwendbare Form handeln, die z.B. aus Kunststoff, Glas, Keramik und/oder Metall hergestellt ist. Ein Einfärben kann dann auch im Nachhinein erfolgen.The film 17 serves as a mold for applying the intermediate layer. Instead of the film 17, this mold can be a permanent or reusable mold made of, for example, plastic, glass, ceramic, and/or metal. Coloring can then also be done afterward.

Wird die erste Klebstoffschicht 16 in einem nass-chemischen Prozess aufgebracht, ist die wirtschaftliche Fertigung kleiner Losgrößen gut realisierbar. Das eingefärbte Materialsystem, welches die erste Klebstoffschicht 16 ausbildet, kann im Spincoatingverfahren oder als Sprüh- oder Tauchbeschichtung aufgebracht werden. Ein Einfärben der nass-chemischen Schicht nach ihrem Aufbringen auf dem Grundkörper 13 und vor dem Applizieren einer Deckfolie 17 ist ebenfalls möglich.If the first adhesive layer 16 is applied using a wet-chemical process, economical production of small batch sizes is easily feasible. The colored material system forming the first adhesive layer 16 can be applied using a spin-coating process or as a spray or dip coating. Coloring the wet-chemical layer after its application to the base body 13 and before applying a cover film 17 is also possible.

Die so aufgebrachte erste Klebstoffschicht 16 kann Härtegrade erreichen, wie sie für Hartlacke in Fertigung von Kunststoffbrillengläsern üblich sind, so dass die erste Klebstoffschicht 16 auch die Funktion der üblichen Hartlacke übernimmt. In diesem Fall wird die erste Klebstoffschicht 16 die Abschlussschicht oder das Interface für Anti-Reflexbeschichtungen, Mirror- und/oder Cleancoatings.The first adhesive layer 16 applied in this way can achieve degrees of hardness typical for hard coatings used in the manufacture of plastic ophthalmic lenses, so that the first adhesive layer 16 also assumes the function of conventional hard coatings. In this case, the first adhesive layer 16 becomes the final layer or interface for anti-reflective coatings, mirror coatings, and/or clean coatings.

In 4 ist eine Abwandlung des ersten Brillenglases 3 gemäß 2 gezeigt. Bei dieser Abwandlung ist auf der zweiten Grenzfläche 15 des Grundkörpers 13 eine zweite Klebstoffschicht 24 aufgebracht, die ein Korrekturglas 25 mit dem Grundkörper 13 verbindet. Die von der zweiten Klebstoffschicht 24 weg weisende Seite des Korrekturglases 25 bildet dann die Rückseite 11 des ersten Brillenglases 3. Das Korrekturglas 25 dient zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit eines Benutzers und kann beispielsweise benutzerindividuell angepasst sein.In 4 is a modification of the first spectacle lens 3 according to 2 shown. In this modification, a second adhesive layer 24 is applied to the second interface 15 of the base body 13, which adhesive layer connects a corrective lens 25 to the base body 13. The side of the corrective lens 25 facing away from the second adhesive layer 24 then forms the back side 11 of the first spectacle lens 3. The corrective lens 25 serves to correct a user's visual impairment and can, for example, be individually adapted to the user.

Die zweite Klebstoffschicht 24 kann in gleicher Weise wie die erste Klebstoffschicht 16 ausgebildet sein. Insbesondere kann der dritte Brechungsindex n₃ der zweiten Klebstoffschicht 24 kleiner als der erste Brechungsindex n₁ sein, so dass die Lichtbündel an der zweiten Grenzfläche 15 durch innere Totalreflexion geführt werden.The second adhesive layer 24 can be formed in the same way as the first adhesive layer 16. In particular, the third refractive index n ₃ of the second adhesive layer 24 can be smaller than the first refractive index n ₁ , so that the light beams are guided at the second interface 15 by total internal reflection.

Das erste Bilderzeugungsmodul 5 und das erste Brillenglas 3 sind so ausgelegt, dass ein Benutzer, der die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 auf dem Kopf trägt, das mittels des ersten Bilderzeugungsmoduls 5 erzeugte erste Bild als erstes virtuelles Bild mit seinem ersten Auge (hier das rechte Auge) wahrnehmen kann.The first image generation module 5 and the first spectacle lens 3 are designed such that a user wearing the display device 1 according to the invention on his head can perceive the first image generated by means of the first image generation module 5 as a first virtual image with his first eye (here the right eye).

Die erste Bildgebereinheit 7 kann so ausgebildet sein, dass sie ein monochromatisches (und somit einfarbiges) Bild erzeugt und abgibt. Sie kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass sie ein mehrfarbiges Bild erzeugt und abgibt.The first imaging unit 7 may be configured to generate and output a monochromatic (and thus single-color) image. However, it may also be configured to generate and output a multicolor image.

Ferner ist es möglich, mehrere Bildgebereinheiten 7, 7' und 7" (5) vorzusehen, die beispielsweise ein rotes, grünes und blaues Teilbild erzeugen und abgeben, dass dann mittels einer Überlagerungseinheit 35 (beispielsweise ein Farbgeberwürfel) zu einem gemeinsamen Strahlenbündel L1 überlagert wird, wie für das erste Bilderzeugungsmodul 5 in 5 dargestellt ist.Furthermore, it is possible to use several imaging units 7, 7' and 7" ( 5 ) which generate and emit, for example, a red, green and blue partial image, which is then superimposed by means of a superposition unit 35 (for example a color donor cube) to form a common beam L1, as for the first image generation module 5 in 5 is shown.

Je nach Reflektivität der ersten Umlenkelemente 20 kann das erste virtuelle Bild vom Benutzer in Überlagerung mit der Umgebung wahrgenommen werden. Bei einer sehr hohen Reflektivität und insbesondere bei einer Reflektivität von 100 % kann der Benutzer mindestens im Bereich des ersten Umlenkabschnitts 18 nur das erste virtuelle Bild und nicht die Umgebung wahrnehmen, wenn ein gewisser Abstand der ersten Umlenkelemente 20 nicht überschritten ist. Wenn der gewisse Abstand zwischen benachbarten Umlenkelemente 20 überschritten ist, kann zwischen diesen Umgebungslicht ungehindert zum Auge gelangen, so dass auch bei 100% Reflektivität der Umlenkelemente 20 ein Durchblick auf die Umgebung möglich ist, so dass quasi ein löchriger/segmentierter 100%-Spiegel vorliegt.Depending on the reflectivity of the first deflecting elements 20, the first virtual image can be perceived by the user in superimposition with the surroundings. With very high reflectivity, and in particular with a reflectivity of 100%, the user can only perceive the first virtual image and not the surroundings, at least in the area of the first deflecting section 18, if a certain distance between the first deflecting elements 20 is not exceeded. If the certain distance between adjacent deflecting elements 20 is exceeded, ambient light can reach the eye unhindered between them, so that even with 100% reflectivity of the deflecting elements 20, a view of the surroundings is possible, resulting in a quasi-perforated/segmented 100% mirror.

Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 erfolgt die Einspiegelung des virtuellen Bildes in das Gesichtsfeld des Benutzers über das erste Brillenglas 3. Natürlich ist auch eine Einspiegelung über das zweite Brillenglas 4 möglich. Des Weiteren kann die Anzeigevorrichtung 1 so ausgebildet sein, dass Informationen bzw. virtuelle Bilder über beide Brillengläser 3, 4 eingespiegelt werden. Dabei kann die Einspiegelung so erfolgen, dass ein dreidimensionaler Bildeindruck entsteht. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig.In the display device 1 according to the invention, the virtual image is projected into the user's field of vision via the first spectacle lens 3. Of course, it is also possible to project it via the second spectacle lens 4. Furthermore, the display device 1 can be configured such that information or virtual images are projected via both spectacle lenses 3, 4. The projecting can be configured to create a three-dimensional image impression. However, this is not absolutely necessary.

Die Brillengläser 3, 4 können eine Brechkraft von Null oder eine von Null verschiedene Brechkraft (insbesondere zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit) aufweisen. Insbesondere kann sowohl die Vorderseite 23 als auch die Rückseite 11 gekrümmt ausgebildet sein. Die Vorderseite 23 ist insbesondere sphärisch gekrümmt. Wenn das Brillenglas 3, 4 eine von Null verschiedene Brechkraft aufweist, um eine Fehlsichtigkeit zu korrigieren, ist in der Regel die Krümmung der Rückseite 11 entsprechend gewählt, um die entsprechende Korrektur zu erreichen. Die Rückseite 11 kann eine von der sphärischen Form abweichende Krümmung aufweisen.The spectacle lenses 3, 4 can have a refractive power of zero or a refractive power other than zero (in particular for correcting a visual impairment). In particular, both the front side 23 and the rear side 11 can be curved. The front side 23 is in particular spherically curved. If the spectacle lens 3, 4 has a refractive power other than zero in order to correct a visual impairment, the curvature of the rear side 11 is generally selected accordingly in order to achieve the corresponding correction. page 11 may have a curvature that deviates from the spherical shape.

Die Haltevorrichtung 2 muss nicht als brillenartige Haltevorrichtung ausgebildet sein. Es ist auch jede andere Art der Haltevorrichtung möglich, mit der ein Aufsetzen und Tragen der Anzeigevorrichtung 1 auf dem Kopf erfolgen kann.The holding device 2 does not have to be designed as a glasses-like holding device. Any other type of holding device is also possible, allowing the display device 1 to be placed and worn on the head.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10 2016 105 060 B3 [0002, 0005]

Claims

Spectacle lens for a display device (1) that can be placed on the head of a user and generates an image, wherein the spectacle lens (3) has a front side (23) and a rear side (11), an entrance section (12) and a deflection section (18) spaced from the entrance section (12), as well as a light guide channel (21) that guides light beams (L1) of the generated image, which are coupled into the spectacle lens (3) via the entrance section (12) of the spectacle lens (3), in the spectacle lens (3) through at least one reflection to the deflection section (18), from which they are deflected to exit the spectacle lens (3) via the rear side (11), wherein the light guide channel (21) has a base body (13) and a first channel boundary layer (16), wherein the base body (13) is formed from a first material with a first refractive index (n ₁ ) and has a first boundary surface (14) and a second boundary surface (15), one of which points away from the front side (23) and the other away from the back side (11), wherein the first channel boundary layer (16) is applied directly to the first interface (14) and is formed from a second material with a second refractive index (n ₂ ), the second refractive index (n ₂ ) being smaller than the first refractive index (n ₁ ), so that reflections of the light beams (L1) at the boundary between the first channel boundary layer (16) and the first interface (14) are total reflections, characterized in that the first channel boundary layer (16) is designed as a colored layer.

Lens after Claim 1 , wherein at least one further layer is applied to the first channel boundary layer (16).

Lens after Claim 2 , wherein the at least one further layer (17) provides a polarization-dependent filter effect, is designed as a colored layer (17) and/or as a phototropic layer.

Lens after Claim 2 or 3 , wherein the at least one further layer (17) is formed as a film.

Lens after Claim 1 or 2 , wherein the first channel boundary layer (16) is formed as a viscous or solid layer.

Spectacle lens according to one of the above claims, wherein the first channel boundary layer (16) is formed as an adhesive layer.

Spectacle lens according to one of the above claims, wherein a second channel boundary layer (24) is applied directly to the second interface (15) and is formed from a third material having a third refractive index (n ₃ ), wherein the third refractive index (n ₃ ) is smaller than the first refractive index (n ₁ ), so that reflections of the light beams (L1) at the boundary between the second channel boundary layer (24) and the second interface (15) are total reflections, and wherein the second channel boundary layer (24) is formed as a colored layer.

A display device comprising: a holding device (2) that can be placed on a user's head, an image generation module (5) attached to the holding device (2) that generates an image, a spectacle lens (3) attached to the holding device (2) according to one of the above claims, wherein the generated image is coupled into the spectacle lens (3) via the entry section (12), guided in the spectacle lens (3) by at least one reflection to the deflection section (18), and deflected at the first deflection section (18) to exit the spectacle lens (3) via the rear side, so that the user can perceive it as a virtual image when the holding device (2) is placed on the head.

Method for producing a spectacle lens according to one of the Claims 1 until 7 , in which a base body (13) which is formed from a first material with a first refractive index (n ₁ ) and has a first interface (14), a second interface (15) and a deflection section (18) is provided, a first channel boundary layer (16) which is formed from a second material with a second refractive index (n ₂ ) which is smaller than the first refractive index (n ₁ ) is applied to the first interface, the first channel boundary layer being formed as a colored layer.

Procedure according to Claim 9 , in which a further layer (17) is applied to the first channel boundary layer (16), which further layer is connected to the base body (13) by means of the first channel boundary layer (16).

Procedure according to Claim 9 or 10 , in which the first channel boundary layer (16) is applied directly to the first interface.