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GEBIET DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen Vorrichtungen zum Ermöglichen des Betrachtens von Bildern durch Benutzer, Verfahren und computerlesbare Speichermedien. Insbesondere betreffen sie Vorrichtungen zum Ermöglichen des Betrachtens von Bildern durch Benutzer, Verfahren und computerlesbare Speichermedien in tragbaren Geräten.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Vorrichtungen, z.B. tragbare Geräte, können Anzeigevorrichtungen umfassen, die dafür konfiguriert sind, sehr nah an den Augen eines Benutzers angeordnet zu sein. Solche Anzeigevorrichtungen werden gewöhnlich als „Near-to-Eye-Displays“ bezeichnet. Aus verschiedenen Gründen kann es jedoch sein, dass die von den Anzeigevorrichtungen dargestellten Bilder nicht ausgerichtet sind. Zum Beispiel sind die Anzeigevorrichtungen bei der Herstellung möglicherweise nicht kalibriert worden, oder die Kalibrierung kann durch einen Stoß während der Benutzung der Vorrichtung verändert: worden sein. Bei Verwendung einer solchen Vorrichtung kann sich bei einem Benutzer eine Überanstrengung der Augen entwickeln.
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Es wäre daher wünschenswert, eine alternative Vorrichtung bereitzustellen.
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Die
WO 2007/102144 A1 sieht eine binokulare Vorrichtung vor, die einen starren mechanischen Körper, der zwei Bildquellen, eine für jedes Auge, und zwei Linsenvorrichtungen, eine für jedes Auge, trägt, wobei die Linsenvorrichtungen eine erste, an die Bildquellen angrenzende Oberfläche und eine gegenüberliegende, zweite Oberfläche aufweisen, wobei jede der Linsenvorrichtungen ein Bild einer Bildquelle auf eine unendliche Brennebene projiziert, und elektronische Mittel aufweist, die eine Modifikation eines für ein Auge erzeugten Bildes zur Einstellung der binokularen Ausrichtung der Bilder ermöglichen. Ein Verfahren zum Ausrichten einer binokularen Vorrichtung ist ebenfalls vorgesehen.
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Die
US 6,191,809 B1 sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur der optischen Fehlausrichtung der von einem elektronischen Stereo-Endoskop erzeugten Doppelbilder (links und rechts) oder der entsprechenden Doppelbilder vor, die durch Kopplung elektronischer Abbildungsvorrichtungen an jeden von zwei monokularen Lehranschlüssen eines optischen Stereo-Endoskops erzeugt werden. Die Technik zur Ausrichtung von Stereobildern umfasst die elektronische Erfassung der Videobilddaten der Doppelbilder und die anschließende elektronische Verarbeitung dieser Daten zur Korrektur von optischen Ausrichtungsfehlern. Die Methode beinhaltet die Digitalisierung der elektronischen Daten und die digitale Durchführung des Äquivalents der vertikalen Bildverschiebung und/oder der Bildgrößenänderung und/oder der Bilddrehung, um jegliche visuelle Bildfehlstellung zu korrigieren.
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KURZE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, welche das Folgende umfasst: einen ersten Expander (Expander werden in dieser Spezifikation auch als „Strahlaufweiter“ bezeichnet), der dafür konfiguriert ist, ein erstes Bild bereitzustellen, und der einen ersten Teil umfasst, der dafür konfiguriert ist, ein erstes Kalibrierungsbild bereitzustellen; einen zweiten Expander, der dafür konfiguriert ist, ein zweites Bild bereitzustellen, und der einen zweiten Teil umfasst, der dafür konfiguriert ist, ein zweites Kalibrierungsbild bereitzustellen; und eine Steuerungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die Ausrichtung des ersten Bildes und des zweiten Bildes zu steuern, wobei eine Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild und dem zweiten Kalibrierungsbild dafür verwendbar ist, die Ausrichtung des ersten Bildes und des zweiten Bildes zu steuern, wobei das erste Kalibrierungsbild und das zweite Kalibrierungsbild zu dem ersten Bild und dem zweiten Bild in einer unterschiedlichen Richtung orientiert sind.
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Ferner offenbart wird eine Vorrichtung, welche ein Mittel zum Steuern der Ausrichtung eines ersten Bildes aus einem ersten Expander und eines zweiten Bildes aus einem zweiten Expander umfasst, wobei eine Kombination aus einem ersten Kalibrierungsbild aus einem ersten Teil des ersten Expanders und einem zweiten Kalibrierungsbild aus einem zweiten Teil des zweiten Expanders verwendet wird.
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Ferner offenbartwird eine Vorrichtung, welche das Folgende umfasst: einen ersten Expander, der dafür konfiguriert ist, ein erstes Bild bereitzustellen, und der einen ersten Teil umfasst, der dafür konfiguriert ist, ein erstes Kalibrierungsbild bereitzustellen; einen zweiten Expander, der dafür konfiguriert ist, ein zweites Bild bereitzustellen, und der einen zweiten Teil umfasst, der dafür konfiguriert ist, ein zweites Kalibrierungsbild bereitzustellen; wobei es sich bei dem ersten Bild und dem zweiten Bild um nicht überlappende Bilder handelt und bei dem ersten Kalibrierungsbild und dem zweiten Kalibrierungsbild um überlappende Bilder handelt, wobei das erste Kalibrierungsbild und das zweite Kalibrierungsbild eine vorgegebene Beziehung zu dem ersten Bild und dem zweiten Bild aufweisen; und eine Steuerungseinheit, die dafür konfiguriert ist, für die Ausrichtung einen Winkel zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild und/oder den Inhalt derselben zu steuern, wobei das erste Kalibrierungsbild und das zweite Kalibrierungsbild dafür verwendbar sind, den Winkel zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild und/oder den Inhalt derselben zu steuern.
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Die Vorrichtung kann dafür vorgesehen sein, einem Benutzer die Betrachtung von Bildern zu ermöglichen.
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Gemäß verschiedenen, allerdings nicht notwendigerweise allen, Ausführungsformen der Erfindung wird eine tragbare Vorrichtung bereitgestellt, welche eine Vorrichtung umfasst, wie sie in einem der vorhergehenden Absätze beschrieben ist.
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Gemäß verschiedenen, allerdings nicht notwendigerweise allen, Ausführungsformen der Erfindung wird ein Modul bereitgestellt, welches eine Vorrichtung umfasst, wie sie in einem der vorhergehenden Absätze beschrieben ist.
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Gemäß der Erfindung wird ferner ein Verfahren bereitgestellt, welches das Folgende umfasst: Bereitstellen eines ersten Expanders, der dafür konfiguriert ist, ein erstes Bild bereitzustellen, und der einen ersten Teil umfasst, der dafür konfiguriert ist, ein erstes Kalibrierungsbild bereitzustellen; Bereitstellen eines zweiten Expanders, der dafür konfiguriert ist, ein zweites Bild bereitzustellen, und der einen zweiten Teil umfasst, der dafür konfiguriert ist, ein zweites Kalibrierungsbild bereitzustellen; und Bereitstellen einer Steuerungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die Ausrichtung des ersten Bildes und des zweiten Bildes zu steuern, wobei eine Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild und dem zweiten Kalibrierungsbild dafür verwendbar ist, die Ausrichtung des ersten Bildes und des zweiten Bildes zu steuern, wobei das erste Kalibrierungsbild und das zweite Kalibrierungsbild zu dem ersten Bild und dem zweiten Bild in einer unterschiedlichen Richtung orientiert sind.
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Gemäß der Erfindung wird ferner ein Verfahren bereitgestellt, welches das Folgende umfasst: Steuern der Ausrichtung eines ersten Bildes aus einem ersten Expander und eines zweiten Bildes aus einem zweiten Expander, wobei eine Kombination aus einem ersten Kalibrierungsbild aus einem ersten Teil des ersten Expanders und einem zweiten Kalibrierungsbild aus einem zweiten Teil des zweiten Expanders verwendet wird, wobei das Verfahren vorzugsweise das Empfangen der Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild und dem zweiten Kalibrierungsbild von einem Sensor umfasst, und wobei das erste Kalibrierungsbild und das zweite Kalibrierungsbild zu dem ersten Bild und dem zweiten Bild in einer unterschiedlichen Richtung orientiert sind.
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Gemäß der Erfindung wird ferner ein computerlesbares Speichermedium bereitgestellt, welches mit Befehlen codiert ist, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, zur Ausführung des Folgenden führen: Steuern der Ausrichtung eines ersten Bildes aus einem ersten Expander und eines zweiten Bildes aus einem zweiten Expander, wobei eine Kombination aus einem ersten Kalibrierungsbild aus einem ersten Teil des ersten Expanders und einem zweiten Kalibrierungsbild aus einem zweiten Teil des zweiten Expanders verwendet wird, wobei das erste Kalibrierungsbild und das zweite Kalibrierungsbild zu dem ersten Bild und dem zweiten Bild in einer unterschiedlichen Richtung orientiert sind.
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Ferner offenbartwird ein Computerprogramm, welches, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zur Ausführung des Folgenden führt: Steuern der Ausrichtung eines ersten Bildes aus einem ersten Expander und eines zweiten Bildes aus einem zweiten Expander, wobei eine Kombination aus einem ersten Kalibrierungsbild aus einem ersten Teil des ersten Expanders und einem zweiten Kalibrierungsbild aus einem zweiten Teil des zweiten Expanders verwendet wird.
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Figurenliste
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Um ein besseres Verständnis verschiedener Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, wird nun lediglich beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zeigt;
- 2A eine erste Darstellung einer Kombination aus einem ersten Kalibrierungsbild und einem zweiten Kalibrierungsbild gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zeigt;
- 2B eine zweite Darstellung einer Kombination aus einem ersten Kalibrierungsbild und einem zweiten Kalibrierungsbild .gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zeigt;
- 2C eine dritte Darstellung einer Kombination aus einem ersten Kalibrierungsbild und einem zweiten Kalibrierungsbild gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zeigt;
- 3 eine schematische Darstellung einer anderen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zeigt;
- 4 ein Ablaufdiagramm eines ferner offenbarten Verfahrens zum Steuern der Ausrichtung eines ersten Bildes und eines zweiten Bildes zeigt; und
- 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 und 3 veranschaulichen eine Vorrichtung 10, welche das Folgende umfasst: einen ersten Expander 22, der dafür konfiguriert ist, ein erstes Bild 44 bereitzustellen, und der einen ersten Teil 54 umfasst, der dafür konfiguriert ist, ein erstes Kalibrierungsbild 56 bereitzustellen; einen zweiten Expander 28, der dafür konfiguriert ist, ein zweites Bild 60 bereitzustellen, und der einen zweiten Teil 70 umfasst, der dafür konfiguriert ist, ein zweites Kalibrierungsbild 72 bereitzustellen; und eine Steuerungseinheit 32, die dafür konfiguriert ist, die Ausrichtung des ersten Bildes 44 und des zweiten Bildes 60 zu steuern, wobei eine Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild 56 und dem zweiten Kalibrierungsbild 72 dafür verwendbar ist, die Ausrichtung des ersten Bildes 44 und des zweiten Bildes 60 zu steuern.
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In der folgenden Beschreibung bedeuten die Begriffe „verbinden“ und „koppeln“ und die von diesen abgeleiteten Begriffe „für den Betrieb verbunden/gekoppelt“. Es versteht sich, dass jede Anzahl oder Kombination eingreifender Komponenten vorliegen kann (einschließlich keiner eingreifender Komponenten).
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Detaillierter ist in 1 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Prozessor 12, einen Speicher 14, eine Benutzereingabevorrichtung 16, eine erste Anzeigevorrichtung 18, eine erste Optik 20, einen ersten Expander 22, eine zweite Anzeigevorrichtung 24, eine zweite Optik 26, einen zweiten Expander 28 und ein Gehäuse 30. der Prozessor 12, der Speicher 14 und die Benutzereingabevorrichtung 16 bilden zusammen eine Steuerungseinheit 32.
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Bei der Vorrichtung 10 kann es sich um irgendeine Vorrichtung handeln, und es kann sich um eine tragbare Vorrichtung handeln. Bei der Vorrichtung 10 kann es sich zum Beispiel um ein Mobiltelefon, einen Persönlichen Digitalen Assistenten (PDA), ein tragbares Internetgerät, einen Handcomputer, eine digitale Video- oder Fotokamera, einen als oder an der Bekleidung tragbaren Computer, ein Computerspielgerät, ein spezialisiertes Produkt zum Betrachten mit dem Auge oder ein Modul für solche Vorrichtungen handeln. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Modul“ auf eine Einheit oder Vorrichtung, welche bestimmte Teile/Komponenten ausschließt, die von einem Endhersteller oder Benutzer hinzugefügt würden.
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Bei dem Prozessor 12 kann es sich um irgendeinen geeigneten Prozessor, zum Beispiel um einen Mikroprozessor handeln. Der Prozessor 12 kann allein aus Hardware realisiert sein (zum Beispiel durch eine Schaltung), es können bestimmte Erscheinungsformen allein als Software einschließlich Firmware vorliegen, oder er kann aus einer Kombination von Hardware und Software (einschließlich Firmware) realisiert sein.
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Der Prozessor 12 kann unter Verwendung von Befehlen realisiert sein, die eine Hardware-Funktionalität ermöglichen, zum Beispiel durch Anwendung ausführbarer Computerprogrammbefehle in einem Universal- oder Spezialprozessor, die auf einem computerlesbaren Medium (Platte, Speicher usw.) zur Ausführung durch solch einen Prozessor gespeichert sein können.
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Der Prozessor 12 ist dafür konfiguriert, aus dem Speicher 14 auszulesen und in diesen zu schreiben. Der Prozessor 12 kann auch eine Ausgangsschnittstelle 34, über welche Daten und/oder Befehle von dem Prozessor 12 ausgegeben werden, und eine Eingangsschnittstelle 36 umfassen, über welche Daten und/oder Befehle in den Prozessor 12 eingegeben werden.
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Bei dem Speicher 14 kann es sich um irgendeinen geeigneten Speicher handeln, zum Beispiel um einen eingebauten Permanentspeicher, wie z.B. einen Flash-Speicher, oder es kann sich um einen entfernbaren Speicher handeln, wie z.B. eine Hartplatte, eine Secure-Digital(SD)-Karte oder ein Mikrolaufwerk. Der Speicher 14 speichert ein Computerprogramm 38, welches Computerprogrammbefehle umfasst, die den Betrieb der Vorrichtung 10 steuern, wenn sie in den Prozessor 12 geladen werden. Die Computerprogrammbefehle 38 stellen die Logik und Routinen bereit, welche ermöglichen, dass die Vorrichtung 10 das Verfahren durchführt, das unten in Bezug auf 1, 2A, 2B, 2C beschrieben ist. Für die Vorrichtung 10, die in 3 dargestellt ist, ermöglichen die Computerprogrammbefehle 38, dass die Vorrichtung 10 das Verfahren durchführt, das in 4 veranschaulicht ist. Der Prozessor 12 kann durch Lesen des Speichers 14 das Computerprogramm 38 laden und ausführen.
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Die Computerprogrammbefehle 38 stellen ein Mittel zum Steuern der Ausrichtung eines ersten Bildes aus dem ersten Expander 22 und eines zweiten Bildes aus dem zweiten Expander 28 bereit, wobei eine Kombination aus einem ersten Kalibrierungsbild aus einem ersten Teil des ersten Expanders 22 und einem zweiten Kalibrierungsbild aus einem zweiten Teil des zweiten Expanders 28 verwendet wird.
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Das Computerprogramm 38 kann die Vorrichtung über irgendeinen geeigneten Übermittlungsmechanismus 40 erreichen. Bei dem Übermittlungsmechanismus 40 kann es sich zum Beispiel um ein computerlesbares Speichermedium, ein Computerprogrammprodukt, eine Speichervorrichtung, ein Speichermedium wie z.B. eine Blu-ray-Disk, CD-ROM oder DVD oder einen Herstellungsgegenstand handeln, der das Computerprogramm 38 materiell verkörpert. Bei dem Übermittlungsmechanismus 40 kann es sich um ein Signal handeln, das dafür konfiguriert ist, das Computerprogramm 38 zuverlässig zu übertragen. Die Vorrichtung 10 kann das Computerprogramm 38 als Computerdatensignal weiterleiten oder übertragen.
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Obwohl der Speicher 14 als einzelne Komponente dargestellt ist, kann er als eine oder mehrere separate Komponenten realisiert werden, von denen einige oder alle integriert/entfernbar sein können und/oder für eine permanente/semipermanente/dynamische/Cache-Speicherung sorgen können.
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Die Begriffe „computerlesbares Speichermedium“, „Computerprogrammprodukt“, „materiell verkörpertes Computerprogramm“ usw. oder „Steuerungseinheit“, „Computer“, „Prozessor“ usw. sollten so verstanden werden, dass sie nicht nur Computer verschiedener Architekturen wie z.B. Ein-/Mehrprozessorarchitekturen und sequentielle(Von-Neumann-)/parallele Architekturen umfassen, sondern auch spezialisierte Schaltungen, wie z.B. Feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGA), Anwendungsspezifische Schaltungen (ASIC), Signalverarbeitungsvorrichtungen und andere Vorrichtungen. Bezugnahmen auf Computerprogramm, Befehle, Code usw. sollten so verstanden werden, dass sie Software für einen programmierbaren Prozessor oder Firmware umfassen, wie zum Beispiel den programmierbaren Inhalt einer Hardware-Vorrichtung, ob Befehle für einen Prozessor oder Konfigurationseinstellungen für eine Vorrichtung mit fester Funktion, ein Gate-Array oder eine programmierbare Logikvorrichtung usw.
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Die Benutzereingabevorrichtung 16 ist dafür konfiguriert, eine Eingabe von einem Benutzer zu empfangen und die Eingabe dem Prozessor 12 zur Verarbeitung bereitzustellen. Bei der Benutzereingabevorrichtung 16 kann es sich um irgendeine geeignete Benutzereingabevorrichtung handeln, zum Beispiel um eine Tastatur, einen Joystick, einen Steuerknüppel, einen Trackball oder ein Touchpad.
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Bei der ersten Anzeigevorrichtung 18 kann es sich um irgendeine geeignete Anzeigevorrichtung handeln, z.B. um eine Mikroanzeige, die vollfarbfähige Pixel in mehr als fünfzig Reihen je Millimeter bereitstellen kann. Bei der ersten Anzeigevorrichtung 18 kann es sich zum Beispiel um eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (LCD) oder eine Anzeigevorrichtung mit organischer Leuchtdiode (OLED) handeln. Die erste Anzeigevorrichtung 18 ist dafür konfiguriert, der ersten Optik 20 ein erstes Bild 42 bereitzustellen. Das erste Bild 42 umfasst elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge, die für das menschliche Auge sichtbar ist (ungefähr 400 nm bis 700 nm).
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Bei der ersten Optik 20 kann es sich um irgendeine geeignete optische Vorrichtung zum Führen des ersten Bildes 42 zu dem ersten Expander 22 handeln. Die erste Optik 20 kann zum Beispiel eine oder mehrere Linsen umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung umfasst die Vorrichtung 10 nicht die erste Optik 20, und das erste Bild 42 kann dem ersten Expander 22 direkt bereitgestellt werden.
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Der erste Expander 22 ist dafür konfiguriert, das erste Bild 42 zu empfangen und einem ersten Auge 46 eines Benutzers (zum Beispiel dem linken Auge des Benutzers) ein erstes Bild 44 bereitzustellen. Die Breite des Lichtstrahls, der dem ersten Bild 44 entspricht, ist größer als die desjenigen, der dem Bild 42 entspricht. Bei dem ersten Expander kann es sich um irgendeine geeignete Vorrichtung zum Verbreitern des Strahls des ersten Bildes 42 handeln, zum Beispiel um einen beugenden Ausgangs-Pupillenexpander (Exit Pupil Expander, EPE).
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Der erste Expander 22 umfasst ein lichtdurchlässiges Substrat 48, ein erstes einkoppelndes Element 50, welches beugend sein kann, und ein erstes auskoppelndes Element 52, welches ebenfalls beugend sein kann. Das erste auskoppelnde Element 52 umfasst einen ersten Teil 54, der dafür konfiguriert ist, ein erstes Kalibrierungsbild 56 bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen kann der erste Teil 54 von dem ersten auskoppelnden Element 52 getrennt sein. Der erste Teil 54 ist an einem Ende des ersten Expanders 22 bereitgestellt, und das erste einkoppelnde Element 50 ist am gegenüberliegenden Ende des ersten Expanders 22 bereitgestellt. Das erste einkoppelnde Element 50, das erste auskoppelnde Element 52 und der erste Teil 54 können zum Beispiel Gitter umfassen, die dafür konfiguriert sind, elektromagnetische Strahlung sichtbarer Wellenlängen zu beugen.
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Im Betrieb wird das erste Bild 42 empfangen und durch das erste einkoppelnde Element 50 in das lichtdurchlässige Substrat eingekoppelt. Das Licht von dem ersten Bild 42 wird somit durch innere Totalreflexion innerhalb des lichtdurchlässigen Substrats 48 von dem ersten einkoppelnden Element 50 in Richtung des ersten auskoppelnden Elements 52 geführt. Das Licht von dem ersten Bild 42 wird ferner an dem ersten auskoppelnden Element 52 ausgekoppelt und wird als erstes Bild 44 und erstes Kalibrierungsbild 56 aus dem Substrat 48 herausgeführt.
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Bei der zweiten Anzeigevorrichtung 24 kann es sich um irgendeine geeignete Anzeigevorrichtung handeln, z.B. um eine Mikroanzeige, die vollfarbfähige Pixel in mehr als fünfzig Reihen je Millimeter bereitstellen kann. Bei der zweiten Anzeigevorrichtung 24 kann es sich zum Beispiel um eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (LCD) oder eine Anzeigevorrichtung mit organischer Leuchtdiode (OLED) handeln. Die zweite Anzeigevorrichtung 24 ist dafür konfiguriert, der zweiten Optik 26 ein zweites Bild 58 bereitzustellen. Das zweite Bild 58 umfasst elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge, die für das menschliche Auge sichtbar ist (ungefähr 400 nm bis 700 nm), und weist im Wesentlichen denselben Inhalt wie das erste Bild 42 auf.
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Bei der zweiten Optik 26 kann es sich um irgendeine geeignete optische Vorrichtung zum Führen des zweiten Bildes 58 zu dem zweiten Expander 28 handeln. Die zweite Optik 26 kann zum Beispiel eine oder mehrere Linsen umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung umfasst die Vorrichtung 10 nicht die zweite Optik 26, und das zweite Bild 58 kann dem zweiten Expander 28 direkt bereitgestellt werden.
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Der zweite Expander 28 ist dafür konfiguriert, das zweite Bild 58 zu empfangen und einem zweiten Auge 62 eines Benutzers (zum Beispiel dem rechten Auge des Benutzers) ein zweites Bild 60 bereitzustellen. Die Breite des Lichtstrahls, der dem zweiten Bild 60 entspricht, ist größer als die Breite des Lichtstrahls, der dem zweiten Bild 58 entspricht, und erscheint dem Benutzer demzufolge größer. Bei dem zweiten Expander 28 kann es sich um irgendeine geeignete Vorrichtung zum Verbreitern des Lichtstrahls des zweiten Bildes 58 handeln, zum Beispiel um einen beugenden Ausgangs-Pupillenexpander (Exit Pupil Expander, EPE).
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Der zweite Expander 28 umfasst ein lichtdurchlässiges Substrat 64, ein zweites einkoppelndes Element 66, welches beugend sein kann, und ein zweites auskoppelndes Element 68, welches ebenfalls beugend sein kann. Das zweite auskoppelnde Element 68 umfasst einen zweiten Teil 70, der dafür konfiguriert ist, ein zweites Kalibrierungsbild 72 bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen kann der zweite Teil 70 von dem auskoppelnden Element 68 getrennt sein. Der zweite Teil 70 ist an einem Ende des zweiten Expanders 28 bereitgestellt, und das zweite einkoppelnde Element 66 ist am gegenüberliegenden Ende des zweiten Expanders 28 bereitgestellt. Das zweite einkoppelnde Element 66, das zweite auskoppelnde Element 68 und der zweite Teil 70 können zum Beispiel Gitter umfassen, die dafür konfiguriert sind, elektromagnetische Strahlung sichtbarer Wellenlängen zu beugen.
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Im Betrieb wird das zweite Bild 58 empfangen und durch das zweite einkoppelnde Element 66 eingekoppelt. Das zweite Bild 58 wird somit durch innere Totalreflexion innerhalb des lichtdurchlässigen Substrats 64 von dem zweiten einkoppelnden Element 66 in Richtung des zweiten auskoppelnden Elements 68 geführt. Das zweite Bild 58 wird ferner an dem zweiten auskoppelnden Element 68 ausgekoppelt und wird als zweites Bild 60 und zweites Kalibrierungsbild 72 aus dem Substrat 64 herausgeführt.
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Das erste Bild 44 und das zweite Bild 60 werden durch eine erste und zweite Öffnung 74 bzw. 76 in dem Gehäuse 30 der Vorrichtung 10 bereitgestellt. Ein Benutzer kann seine Augen an der ersten und zweiten Öffnung 74, 76 platzieren und mit seinem ersten Auge 46 das erste Bild 44 betrachten und mit seinem zweiten Auge 62 das zweite Bild 60 betrachten. Es versteht sich, dass sich das erste Bild 44 und das zweite Bild 60 an der ersten und zweiten Öffnung 74, 76 nicht überlappen.
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Das erste Kalibrierungsbild 56 und das zweite Kalibrierungsbild 72 werden durch eine dritte Öffnung 78 in dem Gehäuse 30 der Vorrichtung 10 bereitgestellt. Wie in 1 dargestellt, ist die Betrachtungsrichtung des ersten und zweiten Kalibrierungsbildes 56, 72 derjenigen des ersten und zweiten Bildes 44, 60 entgegengesetzt (Einhundertachtzig Grad Unterschied der Orientierungen in dieser Ausführungsform). Da der erste Teil 54 und der zweite Teil 70 benachbart zueinander angeordnet sind, mit nur einer geringen oder gar keiner Lücke dazwischen, überdecken sich das erste Kalibrierungsbild 56 und das zweite Kalibrierungsbild 72 im Wesentlichen und bilden ein Einzelbild. Demzufolge kann ein Benutzer die Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild 56 und dem zweiten Kalibrierungsbild 72 durch die dritte Öffnung 78 entweder mit seinem ersten Auge 46 oder mit seinem zweiten Auge 62 betrachten.
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Der erste Expander 22 und der zweite Expander 28 sind so konfiguriert, dass, wenn das erste Kalibrierungsbild 56 und das zweite Kalibrierungsbild 72 ausgerichtet sind, das erste Bild 44 und das zweite Bild 60 dem Benutzer ebenfalls ausgerichtet erscheinen. Wenn das erste und zweite Kalibrierungsbild 56, 72 ausgerichtet sind, liegen das erste und zweite Kalibrierungsbild 56, 72 in der Betrachtungsposition übereinander, so dass sie dem Benutzer als ein einziges Bild erscheinen.
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Demzufolge kann ein Benutzer durch die dritte Öffnung 78 die Kombination aus dem das ersten Kalibrierungsbild 56 und dem zweiten Kalibrierungsbild 72 betrachten, um zu ermitteln, ob das erste Bild 44 und das zweite Bild 60 ausgerichtet sind. Wenn die Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild 56 und dem zweiten Kalibrierungsbild 72 nicht ausgerichtet ist (d.h., der Benutzer sieht durch die dritte Öffnung 78 zwei Bilder), kann der Benutzer die Benutzereingabevorrichtung 16 bedienen, um die Ausrichtung des ersten und zweiten Kalibrierungsbildes 56, 72 (und somit die Ausrichtung des ersten und zweiten Bildes 44, 60) derart zu steuern, dass diese ausgerichtet sind.
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Im Betrieb empfängt der Prozessor 12 ein Eingangssignal von der Benutzereingabevorrichtung 16, welches anzeigt, wie das erste Kalibrierungsbild 56 und das zweite Kalibrierungsbild 72 zueinander bewegt werden sollten, damit sie sich überdecken, wenn sie durch die dritte Öffnung 78 betrachtet werden. Der Prozessor 12 kann die Position und/oder Orientierung der ersten Anzeigevorrichtung 18 und der zweiten Anzeigevorrichtung 24 steuern, um die Ausrichtung des ersten Kalibrierungsbildes 56 und des zweiten Kalibrierungsbildes 72 zu steuern. Der Prozessor 12 kann alternativ/zusätzlich den Inhalt der ersten Anzeigevorrichtung 18 und der zweiten Anzeigevorrichtung 24 steuern (d.h., das Bild 42, 58 kann in der ersten Anzeigevorrichtung 18 und/oder der zweiten Anzeigevorrichtung 24 verschoben werden), um die Ausrichtung zu steuern. Der Prozessor 12 kann alternativ/zusätzlich die Position und/oder Orientierung der ersten Optik 20 und/oder der zweiten Optik 26 steuern, um die Ausrichtung zu steuern.
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Ferner wird offenbart, dass die Benutzereingabevorrichtung 16 durch einen Benutzer bedient werden kann, um die Ausrichtung des ersten Kalibrierungsbildes 56 und des zweiten Kalibrierungsbildes 72 mechanisch zu steuern. Die Benutzereingabevorrichtung 16 kann mechanisch mit der ersten Anzeigevorrichtung 18 und/oder der zweiten Anzeigevorrichtung 24 und/oder der ersten Optik 20 und/oder der zweiten Optik 26 verbunden sein, um einem Benutzer zu ermöglichen, die Position und/oder Orientierung der ersten Anzeigevorrichtung 18 und/oder der zweiten Anzeigevorrichtung 24 und/oder der ersten Optik 20 und/oder der zweiten Optik 26 mechanisch zu steuern.
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2A zeigt die Ansicht der Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild 56 und dem zweiten Kalibrierungsbild 72 durch die dritte Öffnung 78 für den Benutzer. In dieser Ausführungsform umfasst das erste Kalibrierungsbild 56 ein erstes Kreuz 80, und das zweite Kalibrierungsbild 72 umfasst ein zweites Kreuz 82, welche dem Benutzer bei der Kalibrierung eine Hilfe sein können. Das erste Kreuz 80 ist in der Betrachtung des Benutzers oben links angeordnet, und das zweite Kreuz 82 ist in der Betrachtung des Benutzers unten rechts angeordnet. Da die Ausrichtung erreicht ist, wenn der Benutzer in der Mitte der dritten Öffnung 78 ein einziges Kreuz sieht, sind das erste Kalibrierungsbild 56 und das zweite Kalibrierungsbild 72 in 2A nicht ausgerichtet.
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Der Benutzer kann dann die Benutzereingabevorrichtung 16 so steuern, dass das erste Kreuz 80 und das zweite Kreuz 82 zueinander gebracht werden, sich aber nicht überdecken (wie in 2B dargestellt). Der Benutzer kann weitere Eingaben in die Benutzereingabevorrichtung 16 vornehmen, so dass sich das erste Kreuz 80 und das zweite Kreuz 82 in der Mitte der dritten Öffnung im Wesentlichen überdecken (wie in 2C dargestellt), wodurch angezeigt wird, dass das erste und zweite Kalibrierungsbild 56, 72 (und somit das erste und zweite Bild 44, 60) ausgerichtet sind.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bieten dadurch einen Vorteil, dass sie einem Benutzer ermöglichen, die Ausrichtung des ersten und zweiten Bildes 44, 60 zu steuern, wobei die Kombination aus dem ersten und zweiten Kalibrierungsbild 56, 72 verwendet wird. Da die Vorrichtung 10 während ihres Gebrauchs Stößen ausgesetzt sein kann (zum Beispiel von dem Benutzer), welche dazu führen können, dass das erste und zweite Bild 44, 60 nicht ausgerichtet sind, können Ausführungsformen der Erfindung dem Benutzer ermöglichen, die Vorrichtung 10 nach jedem solcher Stöße zu kalibrieren.
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3 zeigt ein schematisches Diagramm einer anderen Vorrichtung 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Die in 3 dargestellte Vorrichtung 10 ähnelt der in 1 dargestellten Vorrichtung, und wo die Merkmale ähnlich sind, werden dieselben Bezugszahlen verwendet. Die in 3 dargestellte Vorrichtung 10 unterscheidet sich darin von der in 1 dargestellten Vorrichtung, dass die Vorrichtung 10 ferner einen Sensor 84 umfasst und möglicherweise nicht die Benutzereingabevorrichtung 16 oder die dritte Öffnung 78 umfasst.
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Bei dem Sensor 84 kann es sich um irgendeine geeignete Vorrichtung zum Erfassen von elektromagnetischer Strahlung handeln, zum Beispiel um eine CCD-Kamera (Charge Coupled Device, Ladungsgekoppelte Vorrichtung) oder eine CMOS-Kamera (Complementary Metal Oxid Semiconductor, Komplementärer Metalloxid-Halbleiter).
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In 4 empfängt und erfasst der Sensor 84 in Block 86 das erste Kalibrierungsbild 56 und das zweite Kalibrierungsbild 72 und stellt dem Prozessor 12 die Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild 56 und dem zweiten Kalibrierungsbild 72 zur Verarbeitung bereit.
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Im Block 88 empfängt der Prozessor die Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild 56 und dem zweiten Kalibrierungsbild 72.
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Im Block 90 steuert der Prozessor 12 die Ausrichtung des ersten Bildes 44 und des zweiten Bildes 60 unter Verwendung der Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild 56 und dem zweiten Kalibrierungsbild 72. Der Prozessor 12 kann die Ausrichtung des ersten Bildes 44 und des zweiten Bildes 60 in Reaktion auf den Empfang der Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild 56 und dem zweiten Kalibrierungsbild 72 automatisch steuern. In anderen offenbarten Verfahren kann der Prozessor 12 ermitteln, dass das erste und zweite Bild 44, 60 nicht ausgerichtet sind, und von dem Benutzer Befehle zur Bestätigung anfordern, dass die Ausrichtung durchgeführt werden soll.
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In verschiedenen Ausführungsformen können das erste und zweite Kalibrierungsbild 56, 72 Kreuze 80, 82 umfassen, wie in 2A, 2B, 2B dargestellt, und der Prozessor 12 kann eine Bilderkennung anwenden, um die Positionen der Kreuze 80, 82 zu ermitteln. Der Prozessor 12 kann dann für jedes Kreuz 80, 82 einen Vektor ermitteln, der zum Beispiel die Bewegung anzeigt, die für jedes Kreuz 80, 82 erforderlich ist, um die Mitte zu erreichen. Der Prozessor 12 kann dann eine (im Speicher 14 gespeicherte) Verweistabelle benutzen, um zu ermitteln, wie die Anzeigevorrichtungen 18, 24 und/oder die Optiken 20, 26 und/oder die Expander 22, 28 gesteuert werden müssen. Der Prozessor. 12 kann das Ergebnis der Abfrage der Verweistabelle verwenden, um die Anzeigevorrichtungen 18, 24 und/oder die Optiken 20, 26 zu steuern, um eine Ausrichtung des ersten und zweiten Bildes 44, 60 zu erreichen.
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Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in 3 dargestellt ist, können darin einen Vorteil bieten, dass die Ausrichtung des ersten und zweiten Bildes 44, 60 durch den Prozessor 12 durchgeführt werden kann, ohne dass umfangreiche Eingaben durch den Benutzer der Vorrichtung 10 erforderlich sind. Dies kann dazu führen, dass die Vorrichtung 10 für den Benutzer einfacher zu bedienen ist.
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In einer Ausführungsform können das erste Kreuz 80 und das zweite Kreuz 82 des ersten und zweiten Kalibrierungsbildes 56, 72 eine Wellenlänge aufweisen, die für das menschliche Auge nicht sichtbar ist (zum Beispiel Infrarot). Der Sensor 84 kann dafür konfiguriert sein, die Wellenlänge des ersten und zweiten Kalibrierungsbildes 56, 72 (Infrarot) zu erfassen und dem Prozessor 12 die Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild 56 und dem zweiten Kalibrierungsbild 72 bereitstellen. Diese Ausführungsform kann darin einen Vorteil bieten, dass die Kreuze 80, 82 für den Benutzer weitgehend unsichtbar sind und das Kalibrierungsverfahren für den Benutzer transparent sein kann.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Vorrichtung 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Im Block 92 umfasst das Verfahren das Bereitstellen, Positionieren und Orientieren des ersten Expanders 22. Im Block 94 umfasst das Verfahren das Bereitstellen, Positionieren und Orientieren des zweiten Expanders 28. Im Block 96 umfasst das Verfahren das Bereitstellen einer Steuerungseinheit 32 und das Konfigurieren der Steuerungseinheit 32 dafür, dass sie die Ausrichtung des ersten Bildes 44 und des zweiten Bildes 60 unter Verwendung der Kombination aus dem ersten Kalibrierungsbild 56 und dem zweiten Kalibrierungsbild 72 steuern kann. Um eine Vorrichtung 10 bereitzustellen, wie sie in 1 dargestellt ist, umfasst das Verfahren dann das Bereitstellen eines Gehäuses 30, welches eine dritte Öffnung 78 definiert, zur Aufnahme des ersten Expanders 22, des zweiten Expanders 28 und der Steuerungseinheit 32. Um eine Vorrichtung 10 bereitzustellen, wie sie in 3 dargestellt ist, umfasst das Verfahren dann das Bereitstellen eines Sensors 84 zum Empfang des ersten Kalibrierungsbildes 56 und des zweiten Kalibrierungsbildes 72.
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Die in 4 und 5 dargestellten Blöcke können Schritte eines Verfahrens und/oder Code-Abschnitte des Computerprogramms 38 darstellen. Die Darstellung einer speziellen Reihenfolge für die Blöcke bedeutet nicht notwendigerweise, dass es eine notwendige oder bevorzugte Reihenfolge für die Blöcke gibt, und die Reihenfolge und Anordnung der Blöcke kann variiert werden. Ferner kann es möglich sein, dass einige Schritte ausgelassen werden.
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Obwohl in den vorstehenden Absätzen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf verschiedene Beispiele beschrieben worden sind, versteht es sich, dass Modifikationen der gegebenen Beispiele vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er beansprucht ist. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 10 die Merkmale der in 1 dargestellten Vorrichtung und Merkmale der in 3 dargestellten Vorrichtung umfassen. In dieser Ausführungsform kann die Vorrichtung 10 einem Benutzer ermöglichen, das erste und zweite Bild 44, 60 unter Verwendung der Benutzereingabevorrichtung 16 auszurichten, und kann einen Sensor umfassen, um zu ermöglichen, dass der Prozessor 12 die Ausrichtung ohne Benutzerausgaben durchführt.
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In anderen Ausführungsformen der Erfindung sind der erste Expander 22 und der zweite Expander 28 möglicherweise nicht beugend, wie oben beschrieben, sondern brechend oder reflektierend.
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In der vorstehenden Beschreibung beschriebene Merkmale können in anderen Kombinationen als den ausdrücklich beschriebenen benutzt werden.
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Obwohl Funktionen in Bezug auf bestimmte Merkmale beschrieben worden sind, können jene Funktionen über andere Merkmale durchführbar sein, über beschriebene oder nicht beschriebene.
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Obwohl Merkmale in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden sind, können jene Merkmale auch in anderen Ausführungsformen vorliegen, in beschriebenen oder nicht beschriebenen.
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Obwohl in der vorstehenden Beschreibung angestrebt wird, jene Merkmale der Erfindung hervorzuheben, von denen angenommen wird, dass sie von besonderer Wichtigkeit sind, versteht es sich, dass der Anmelder Schutz in Bezug auf jedes patentierbare Merkmal oder jede Merkmalskombination beansprucht, die hierin beschrieben sind und/oder in den Zeichnungen dargestellt sind, ob darauf eine besondere Betonung lag oder nicht.
