[发明专利]镜片以及具有这种镜片的显示装置

说明书

提供一种用于能够佩戴到用户头上并且产生图像的显示装置的镜片，其中，为了减小所产生的图像在经输入分段(15)输入镜片(3、4)中并且透过镜片(3、4)借助于反射传导至镜片(3、4)的输出分段(13)的过程中出现的虚光，镜片(3、4)的正面和/或背面在输入分段所处的边缘区域(10)中的曲率分布与正面和/或背面(7、8)在边缘区域(10)中相应预先确定的曲率分布以如下方式有所不同，使得边缘区域(10)中镜片(3、4)的厚度比边缘区域(10)中根据预先确定的曲率分布所得的厚度更大。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的特征所述的、用于能够佩戴到用户头上并且产生图像的显示装置的镜片以及一种具有这种镜片的显示装置。

背景技术

在这种镜片和显示装置中存在的难题在于，基于反射(例如全反射)在镜片中传导的图像或相应光波例如受到弯曲的表面半径的影响，从而在反射后，传播的光波存在不同的状态。特别是当借助于全反射传导穿过以全反射为条件倾斜入射到弯曲的面(正面或背面)上时，出现例如像散和拖尾的偏差。在此，无关重要的是，光在射入镜片中之前是否准直。

另外，基本难点在于，传导穿过镜片的光束的直径从输出分段朝向输入分段的方向来看增大，从而仅受限制的光导通量被无遮暗地传导通过镜片，既而可能发生不希望的虚光。

为了避免虚光，可以给输出分段设计相对强的正的折射能力，其中，由此改变的、由显示装置的图像生成模块规定的总焦距借助于输入分段的折射能力的匹配而得到修正。但这使得光学比例关系非常受约束。特别是基于输出分段的较短焦距，聚焦的光束多次在入射角很大的全反射期间经弯曲的镜面得到传导，由此，产生了诸如像散和拖尾的图像偏差并且非常强烈地有损于成像的整体表现。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于，对开头提到类型的镜片以如下方式做出改进，使得当其应用于能够佩戴到用户头上而且产生图像的显示装置中时，实现了尽可能无遮暗的成像，以便获得很大的出瞳和很大的视野。

根据本发明，上述目的在开头所述类型的镜片中以如下方式实现，正面和/或背面在边缘区域中的曲率分布与正面和/或背面在边缘区域中相应的预先确定的曲率分布以如下方式有所不同：使得边缘区域中镜片的厚度比边缘区域中根据预先确定的曲率分布所得的厚度更大。

由此，充分利用如下事实，有针对性地“加厚的”边缘区域是所产生的图像的光具有大光束直径的区域，从而避免发生遮暗，上述区域处在用户佩戴显示装置时透过镜片透视的区域之外，从而不干涉到显示装置的用户的视场，这种干涉被视为是不利的，这是因为由于边缘区域加厚，边缘区域不再提供预先确定的光学成像功能。

通过在边缘区域中的曲率分布的根据本发明的设计，则能够明显减少虚光并且还实现了：入射角在全反射时不太大，由此，能够避免或减少像散和拖尾。

输入分段和/或输出分段特别是可以具有成像作用。于是，输入分段例如可以具有准直作用。

输入分段和/或输出分段优选执行光路折叠。

在根据本发明的镜片中，背面在边缘区域中的曲率分布与背面在边缘区域中相应预先确定的曲率分布有所不同。这按照有利的方式使得：较厚的边缘区域从外部几乎感觉不到。

有所不同的曲率分布特别是以如下方式设计，对镜片的在所产生的图像从输入分段至输出分段传导通过镜片时出现的成像偏差加以修正。于是，例如可以对像散和拖尾加以修正。

有所不同的曲率分布可以是非球形的面。有所不同的曲率分布特别是可以为非球形且不具备旋转对称性的自由形状的面。另外，自由形状的面也还可以不具有镜面对称性。

边缘区域例如从大于20°、30°或40°的视向开始(特别是关于沿直线看出的方向而言)。

输入分段还可以包括镜片的将正面和背面相连接的端面的区域。端面的上述区域特别是可以具有成像的作用。