WO2019001626A1

WO2019001626A1 - Spiegelvorrichtung

Info

Publication number: WO2019001626A1
Application number: PCT/DE2018/100531
Authority: WO
Inventors: Jan Werschnik
Original assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Current assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2019-01-03
Anticipated expiration: 2019-12-29
Also published as: DE102017114502B3; US20200218067A1; CN110573934A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spiegelvorrichtung zur zeitgleichen Betrachtung des eigenen Spiegelbildes und zusätzlicher Informationen. Die Spiegelvorrichtung enthält einen für sichtbares Licht teildurchlässigen Spiegel (2) und ein auf einer dem Betrachter (1) abgewandten Seite des teildurchlässigen Spiegels (2) angeordnetes optisches System (3), das eine elektronische Anzeige (3.1) über eine Optik (3.2) vergrößert in eine Zwischenbildebene (ZBE) abbildet, die zum Betrachter in einer scheinbar gleichen Entfernung steht wie dessen Spiegelbild.

Description

Spiegelvorrichtung

Die visuelle Bereitstellung digitaler Informationen erfolgt gegenwärtig auf verschiedensten elektronischen Anzeigen, z.B. auf Laptops, Tablets, Mobiltelefonen oder stationär fest angeordneten Bildschirmen. Um die dargestellten Informationen zu erfassen, akkommodieren die Augen des Betrachtes auf die Oberfläche der Anzeige.

Aus dem Stand der Technik sind inzwischen auch sogenannte Spiegelanzeigen bekannt, in denen der Betrachter (nachfolgend auch Benutzer) zum einen sich selbst betrachten kann und zum anderen digitale Informationen ablesen kann.

Aus der US 2014/0085178 A1 ist eine Spiegelanzeige mit steuerbaren Informationsanzeigebereichen bekannt. Sie umfasst einen Spiegel mit einer reflektierenden Betrachterseite und einer von der reflektierenden Betrachterseite abgewandten Rückseite, an der eine LCD-Anzeige angeordnet ist. Die auf der LCD- Anzeige ansteuerbaren Informationsanzeigebereiche sind für den Betrachter durch den Spiegel hindurch sichtbar.

In der US 2016/0080527 A1 wird ein vergleichbares Gerät vorgeschlagen, welches eine Kombination von Spiegel und elektronischer Anzeige darstellt.

Aus der WO 2013/075082 A1 ist die Idee eines interaktiven, Daten tragenden Spiegel- Interface beschrieben. Diese Idee geht davon aus, dass die Anzeigen der üblichen Mobilgeräte, über die digitale Daten trendgemäß zur Verfügung gestellt werden, eher kleiner werden, weshalb die zeitgleich darstellbare Information begrenzt ist. Auch seien die Möglichkeiten der Interaktion des Benutzers mit derartigen Geräten begrenzt.

Das hier vorgeschlagene Spiegel-Interface umfasst eine sogenannte Spiegelanzeige, einen Sensor, der so ausgelegt ist, dass er einen Input vom Benutzer erhält, und einen Prozessor, der datentechnisch mit dem Sensor verbunden ist. Der Prozessor ist dazu ausgelegt, den Benutzer zu identifizieren, benutzerspezifische Informationen abzurufen und Interaktionen mit dem Benutzer zu realisieren. Dazu weist der Prozessor einen Sprach- und einen Videoprozessor auf sowie einen Ausgang, der so ausgelegt ist, dass der Inhalt verbunden mit der Benutzer-Identifikation und im Ergebnis den Interaktionen auf der Spiegeloberfläche der Spiegelanzeige angezeigt wird. In verschiedenen Ausführungen soll die Spiegelanzeige eine teiltransparente Glasoberfläche aufweisen, um die normale Reflektion ebenso wie überlagernd kontrastreiche Grafiken betrachten zu können. Das Spiegelbild kann in den Bereichen, in denen die Anzeige, z.B. ein LCD- Panel, dunkel ist, bzw. wenn die Anzeige ausgeschalten ist, betrachtet werden. Die vorbenannte WO 2013/075082 A1 offenbart eine Vielzahl von möglichen Interaktionen, womit das Spiegel-Interface mit dem Benutzer z.B. über Sprachkommandos, Gestikulation und Gesichtserkennung interagieren kann. Auch werden alle denkbaren einen Benutzer interessierenden Informationen, die benutzerspezifisch oder auch unspezifisch zur Anzeige gebracht werden können, aufgezählt.

Alle sogenannten Spiegelanzeigen haben den Nachteil, dass der Benutzer sein eigenes Spiegelbild und die angezeigten Daten nicht in einer gleichen Entfernung sieht, weshalb die Augen ständig im Wechsel auf die Entfernung zum Spiegel zur Betrachtung der angezeigten Informationen und auf die doppelte Entfernung zur Betrachtung des eigenen Spiegelbildes akkommodieren müssen. Sowohl die auf der Spiegeloberfläche dargestellten Informationen als auch das eigene Spiegelbild kann der Betrachter nur dann zeitgleich annähernd scharf sehen, wenn er in einer großen Entfernung vor dem Spiegel steht, in der er zumindest das Spiegelbild nicht mehr als angenehm groß genug empfindet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Spiegelvorrichtung zu schaffen, mit der ein Betrachter zeitgleich sein Spiegelbild und zusätzliche Informationen scharf betrachten kann.

Diese Aufgabe wird mit einer Spiegelvorrichtung zur zeitgleichen Betrachtung eines eigenen Spiegelbildes und zusätzlicher Informationen mit den Augen eines vor der Spiegelvorrichtung positionierten Betrachters, enthaltend einen Spiegel, der für sichtbares Licht teildurchlässig ist, und eine elektronische Anzeige, die auf einer dem Betrachter abgewandten Seite des Spiegels angeordnet ist, gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die elektronische Anzeige zu einem optischen System gehört, das vollständig auf der dem Betrachter abgewandten Seite des Spiegels angeordnet ist und des Weiteren eine Optik enthält, die entlang einer optischen Achse angeordnet ist und ein erstes Objektiv, ein zweites Objektiv, eine Aperturblende und ein Umlenkelement aufweist. Die elektronische Anzeige wird über das erste Objektiv in eine Zwischenbildebene angebildet, die über das zweite Objektiv, das Umlenkelement und die Augenlinsen der Augen oder nur über das Umlenkelement und die Augenlinsen der Augen auf deren Netzhaut abgebildet wird. Die Zwischenbildebene kann in Richtung zum Betrachter vor, in oder hinter dem zweiten Objektiv stehen und steht in einer konjugierten Ebene zu einer Ebene, in der das virtuelle Spiegelbild des Betrachters entsteht. Dem Betrachter scheint somit das Spiegelbild und die Information in einer gleichen Entfernung zu stehen, auf die die Augen akkommodiert werden. Das zweite Objektiv bildet insbesondere die Aperturblende vergrößert in eine Ebene vor, in oder hinter den Augen ab.

Vorzugsweise liegen die Augenpupillen der Augen in dieser Ebene, sodass die Information ohne einen Randlichtabfall auf der Netzhaut der Augen abgebildet wird. Die Abbildung der Aperturblende ist dabei mindestens so groß, dass die Augenpupillen der Augen innerhalb eines Bildes der Aperturblende liegen. Die Größe des Bildes der Aperturblende ist dafür bestimmend, wie groß der Bereich ist innerhalb dem der Betrachter abweichend von der eigentlichen Betrachterposition die Information noch mit einer gleichen Helligkeit wahrnehmen kann.

Vorteilhaft ist die Betrachterposition durch drei Positionsgrößen bestimmt, nämlich den senkrechten Abstand der Augen zum Spiegel sowie einen vertikalen Abstand und einen horizontalen Abstand der Augen gegenüber einem gedachten Fixpunkt am teildurchlässigen Spiegel.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die elektronische Anzeige innerhalb der Brennweite des ersten Objektivs angeordnet ist, sodass die Zwischenbildebene eine virtuelle Zwischenbildebene ist.

Vorzugsweise ist eine mit dem ersten Objektiv und dem zweiten Objektiv verbundene erste Verstelleinheit vorhanden und vorzugsweise sind das erste Objektiv und das zweite Objektiv verstellbar, sodass die Zwischenbildebene und die Aperturblende entlang der optischen Achse verschiebbar sind, um die Lage der Zwischenbildebene und der Aperturblende an eine Änderung des senkrechten Abstandes der Betrachterposition anzupassen. Es ist ferner vorteilhaft, wenn eine mit dem Umlenkelement verbundene zweite Verstelleinheit vorhanden ist und das Umlenkelement verstellbar ist, um die Lage eines Durchstoßpunktes der optischen Achse durch den Spiegel und / oder eine Winkellage der optischen Achse zu einem Lot auf den teildurchlässigen Spiegel an eine Änderung des horizontalen Abstandes und / oder des vertikalen Abstandes der Betrachterposition anzupassen.

Vorteilhaft ist wenigstens ein Sensor zur Ermittlung des senkrechten Abstandes und eine Rechen- und Steuereinheit vorhanden, die mit dem wenigstens einen Sensor und der ersten Verstelleinheit in Verbindung stehen, um in Abhängigkeit von den detektierten Signalen des wenigstens einen Sensors die erste Verstelleinheit anzusteuern.

Es ist von Vorteil, wenn wenigstens ein weiterer Sensor zur Ermittlung des vertikalen Abstandes und / oder des horizontalen Abstandes vorhanden ist, der mit der Rechen- und Steuereinheit und der zweiten Verstelleinheit in Verbindung steht, um in Abhängigkeit von den detektierten Signalen des wenigstens einen weiteren Sensors die zweite Verstelleinheit anzusteuern.

Vorzugsweise ist das optische System mittig zum Spiegel so angeordnet, dass die optische Achse bis zum Umlenkelement vertikal verläuft.

Vorzugsweise ist das Umlenkelement vertikal verschiebbar und / oder um eine horizontale Achse kippbar, um den Durchstoßpunkt der optischen Achse vertikal zu verschieben und / oder die Winkellage der optischen Achse vertikal zu verstellen.

Es ist des Weiteren vorteilhaft, wenn der Spiegel wenigstens eine dessen Mitte kennzeichnende Markierung aufweist, sodass sich der Betrachter und damit die Augen des Betrachters geführt durch die wenigstens eine Markierung vor dem Spiegel bezogen auf den horizontalen Abstand mittig vor dem Spiegel positionieren.

Es ist von Vorteil, wenn die Spiegelvorrichtung senkrecht hängend montiert ist und eine dritte Verstelleinheit vorhanden ist, über die die Spiegelvorrichtung vertikal verschiebbar ist. Vorzugsweise weist der Spiegel wenigstens eine einen festen Höhenabstand zu einem oberen oder einem unteren Rand des Spiegels kennzeichnende Markierung auf, sodass der Betrachter, geführt durch die wenigstens eine Markierung, die Spiegelvorrichtung in ihrer Höhe verstellen kann, um unabhängig von der Größe des Betrachters seine Augen in dem vertikalen Abstand vor dem Spiegel zu positionieren.

Es ist vorteilhaft, wenn ein Helligkeitssensor vorhanden ist, der die Helligkeit des Umgebungslichtes detektiert und mit der elektronischen Anzeige verbunden ist, um deren Strahlungsintensität zu steuern.

Zudem ist es von Vorteil, wenn ein zweites gleiches optisches System vorhanden ist und das Zwischenbild gemeinsam mit einem zweiten Zwischenbild in den Augen abgebildet eine 3D-Abbildung der Information vermittelt.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert werden.

Hierzu zeigen:

Fig. 1 a und 1 b eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Spiegelvorrichtung und einen davor positionierten Betrachter in zwei verschiedenen Ansichten,

Fig. 2a das optische System mit einer reellen Zwischenbildebene und

Fig. 2b das optische System mit einer virtuellen Zwischenbildebene.

Eine erfindungsgemäße Spiegelvorrichtung wird, wie in Fig. 1 a und 1 b prinzipiell dargestellt, wenigstens durch einen Spiegel 2, der für sichtbares Licht teildurchlässig ist, und ein hinter dem Spiegel 2 angeordnetes optisches System 3 gebildet, das im Wesentlichen eine elektronische Anzeige 3.1 und eine Optik 3.2 enthält. Die Optik 3.2 weist entlang einer optischen Achse 3.0 angeordnet ein erstes Objektiv 3.2.1 , ein zweites Objektiv 3.2.2, eine Aperturblende AP und ein Umlenkelement 3.2.3 auf. Jeweils auf der Netzhaut 1 .3 der Augen 1 eines Betrachters, der vor der Spiegelvorrichtung steht, werden beim Blick in den Spiegel 2 zeitgleich das Spiegelbild des Betrachters und Informationen, die auf der elektronischen Anzeige 3.1 dargestellt sind, scharf abgebildet. Dies wird ermöglicht, indem über das erste Objektiv 3.2.1 von der elektronischen Anzeige 3.1 ein Zwischenbild 3.1 ' in einer scheinbaren Entfernung zu den Augen 1 des Betrachters erstellt wird, in der auch das virtuelle Spiegelbild des Betrachters entsteht, und jeweils auf der Netzhaut 1 .3 der Augen 1 abgebildet wird. Das Spiegelbild und das Zwischenbild 3.1 ' stehen in zueinander konjugierten Ebenen. Das virtuelle Spiegelbild des Betrachters 1 entsteht in einer Entfernung zu den Augen 1 gleich dem doppelten Abstand a der Augen 1 zum Spiegel 2 in Blickrichtung. Für eine klare Beschreibung der Erfindung soll davon ausgegangen werden, dass der Betrachter die Informationen beim Geradeausblick sieht und somit der Abstand a gleich einem senkrechten Abstand der Augen 1 zum Spiegel 2 entspricht. Auch wird der Abstand zu den Augen 1 hier vereinfacht dem Abstand zum Betrachter und dem Abstand zur Netzhaut 1 .3 der Augen 1 gleichgesetzt. Über das zweite Objektiv 3.2.2 wird die Aperturblende AP vergrößert in eine Ebene abgebildet, in der sich die Augen 1 in einer Betrachterposition BP befinden. Das heißt die Augen 1 , genauer die Augenpupillen 1 .2, befinden sich in einer konjugierten Ebene zu der Ebene, in der die Aperturblende AP steht. Der Abbildungsmaßstab des zweiten Objektives 3.2.2 ist größer 1 :1 und führt zu einem vergrößerten Bild der Aperturblende AP', innerhalb dessen wenigstens beide Augenpupillen 1 .2 angeordnet werden können. Bevorzugt ist die Vergrößerung so stark, dass sich die Augen 1 und damit der Betrachter innerhalb eines Bewegungsbereiches vor dem Spiegel 2 hin und her bewegen kann, wie dieser bei einer Selbstbetrachtung in einem Spiegel üblich ist.

Indem die elektronische Anzeige 3.1 nicht direkt betrachtet wird, sondern ein Bild von ihr, wird sie den Augen 1 entsprechend dem Abbildungsmaßstab der Optik 3.2 bevorzugt vergrößert angeboten. Dadurch kann die elektronische Anzeige 3.1 selbst klein gehalten werden, was sich auf ihren Preis und den für sie erforderlichen Platzbedarf positiv auswirkt.

Das Zwischenbild 3.1 ' kann in einer reellen Zwischenbildebene ZBE abgebildet werden - siehe hierzu Fig. 2a - oder in einer virtuellen Zwischenbildebene ZBE - siehe hierzu Fig. 2b. Indem das Zwischenbild 3.1 ' vorteilhaft in einer virtuellen Zwischenbildebene ZBE als ein virtuelles Zwischenbild 3.1 ' abgebildet wird, kann die Baulänge des optischen Systems 3 kurz gehalten werden, so dass es keiner den Abbildungsstrahlengang des optischen Systems 3 faltenden Elemente bedarf, um das optische System 3 vollständig hinter dem teildurchlässigen Spiegel 2 unterzubringen, sofern dieser übliche Abmaße, z.B. für einen typischen Wandspiegel, nicht unterschreitet.

Um überhaupt ein Spiegelbild und Informationen sehen zu können, ist der Spiegel 2 für sichtbares Licht teildurchlässig, das heißt er ist für sichtbares Licht teilweise reflektierend und teilweise transmittierend. Somit kann ein Spiegelbild reflektiert und ein Zwischenbild 3.1 ' der elektronischen Anzeige 3.1 transmittiert werden. Der Spiegel 2 muss nicht über seine gesamte Ausdehnung teildurchlässig sein, sondern grundsätzlich nur mindestens über eine freie Apertur 2.1 , die eine Abbildung der Aperturblende AP nicht beschneidet. Der Spiegel 2 könnte z.B. auch auf einer Spiegelhälfte voll verspiegelt sein, sodass der Betrachter, wie vor einem konventionellen Spiegel, sein Spiegelbild mit einem vergleichsweise hohen Kontrast betrachten kann. Er muss sich dann vor die andere Spiegelhälfte stellen, um zeitgleich mit dem dann kontrastärmeren Spiegelbild die Informationen sehen zu können.

Eine erfindungsgemäße Spiegelvorrichtung kann so ausgeführt sein, dass sie für eine bestimmte Betrachterposition BP ausgelegt ist, das heißt die Augen 1 des Betrachters müssen in eine bestimmte Position zum Spiegel 2 gebracht werden, um die Information optimal sehen zu können.

Diese einfachste Ausführung einer Spiegelvorrichtung ist für einen Handspiegel oder einen höhenverstellbaren Wandspiegel geeignet, wenn man davon ausgehen kann, dass der Betrachter seine Augen 1 mittig vor dem Spiegel 2 positioniert.

Soll es dem Betrachter möglich sein, in unterschiedlicher Entfernung vor dem Spiegel 2 zu stehen, ist das optische System 3 auf die Änderung der Betrachterposition BP anpassbar.

Die relative Betachterposition BP ist durch drei Positionsgrößen bestimmt, nämlich den senkrechten Abstand a der Augen 1 zum Spiegel 2 sowie einen vertikalen Abstand h und einen horizontalen Abstand s der Augen 1 gegenüber einem Fixpunkt FP am Spiegel 2.

Die Augen 1 befinden sich dann exakt in der Betrachterposition BP und liegen wie nachfolgend vereinfacht angegeben auf der optischen Achse 3.0, wenn die optische Achse 3.0 in einer Ebene der Augenpupillen 1 .2, mittig zwischen den Augenpupillen 1 .2 verläuft oder, anders formuliert, die Augenlinie mittig kreuzt. Praktisch kann die Lage der Augen 1 innerhalb eines gegebenen Bewegungsbereiches von der Betrachterposition BP abweichen. Dieser Bewegungsbereich ist durch die Größe des Bildes der Aperturblende AP' begrenzt.

Die Betrachterposition BP ist dann eine fixe Position, wenn der Betrachter unabhängig von der Person in einem gleichen senkrechten Abstand a vor dem Spiegel 2 positioniert ist und sich die Augen 1 in einem gleichen vertikalen Abstand h und in einem gleichen horizontalen Abstand s zum Fixpunkt FP am Spiegel 2 befindet.

Bezüglich eines gleichen senkrechten Abstandes a und eines gleichen horizontalen Abstandes s können dem Betrachter Vorgaben gemacht werden, an die er sich halten muss. Um stets einen gleichen vertikalen Abstand h für den Betrachter einzustellen, unabhängig von der Körpergröße der Person des Betrachters, ist die Spiegelvorrichtung, sofern sie ortsfest montiert ist, bevorzugt höhenverstellbar.

Grundsätzlich muss die Spiegelvorrichtung nicht ortsfest montiert sein.

Bei einer Ausführung der Spiegelvorrichtung, bei der der Betrachter nicht zwingend immer in einem gleichen senkrechten Abstand a vor der Spiegelvorrichtung stehen muss - verschiedene Personen haben hier als Betrachter verschiedene Gewohnheiten - ist die Optik 3.2 verstellbar. Verstellbar heißt, dass die Brennweite des ersten Objektives 3.2.1 und / oder die Brennweite des zweiten Objektives 3.2.2 veränderbar ist, indem die Optik 3.2 jeweils als ein Mehrlinsensystem mit zueinander verschiebbaren Linsen ausgeführt ist und / oder das erste Objektiv 3.2.1 und / oder das zweite Objektiv 3.2.2 entlang der optischen Achse 3.0 des optischen Systems 3 verschiebbar ist. Damit ist entlang der optischen Achse 3.0 die scheinbare Entfernung der Zwischenbildebene ZBE, in der das Zwischenbild 3.1 ' von der elektronischen Anzeige 3.1 entsteht, zu den Augen 1 des Betrachters hin veränderbar, wobei die Aperturblende AP stets in die Ebene der Augenpupillen 1 .2 abgebildet wird. Die hierfür erforderlichen Verschiebewege werden in Kenntnis des senkrechten Abstandes a zum Spiegel 2 durch eine Rechen- und Steuereinheit 5 ermittelt.

Bei einem veränderbaren senkrechten Abstand a durch den Betrachter ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Sensor 4.1 vorhanden ist, aus dessen Messwerten der senkrechte Abstand a des Betrachters zum Spiegel 2 ermittelt wird. Die Messwerte werden an die Rechen- und Steuereinheit 5 geleitet, die mit einer mit der Optik 3.2 verbundenen ersten Verstelleinheit 7.1 in Verbindung steht. Die Rechen- und Steuereinheit 5 rechnet die zum senkrechten Abstand a korrelierenden Messwerte in einen Verstellweg für die Optik 3.2 um und steuert die erste Verstelleinheit 7.1 an, um die verschiebbare Zwischenbildebene ZBE in den doppelten senkrechten Abstand a zu den Augen 1 des Betrachters zu verschieben, bei Beibehaltung der Aperturblende AP in einer zu den Augenpupillen 1 .2 konjugierten Ebene.

Genau genommen entspricht der senkrechte Abstand a der Augen 1 zum Spiegel 2 nur dann exakt der halben Entfernung, in der dem Betrachter sein Spiegelbild erscheint, wenn seine Blickrichtung lotrecht im Geradeausblick auf die Oberfläche des Spiegels 2 gerichtet ist. Abweichungen der Entfernung des Spiegelbildes vom doppelten senkrechten Abstand a, die entstehen, wenn ein Bild 3.1 " in den Augen 1 bei einer Abweichung der Blickrichtung von der Geradeausblickrichtung entsteht, sollen hier vernachlässigt werden, zumal sie gering sind im Vergleich zur Entfernung.

Die relative Ausrichtung der optischen Achse 3.0 zu den Augen 1 , durch die gezielte Positionierung des Betrachters vor dem Spiegel 2 oder durch die Verstellung des Umlenkelementes 3.2.3 und die Anpassung des optischen Abstandes zwischen dem Zwischenbild 3.1 ' und den Augen 1 , muss umso genauer sein, je kürzer der senkrechte Abstand a ist. Denn das heißt im Umkehrschluss, je weiter weg sich der Betrachter vor dem Spiegel 2 befindet, desto mehr darf der optische Abstand zwischen dem Zwischenbild 3.1 ' und den Augen 1 von dem Abstand des virtuellen Spiegelbildes zu den Augen 1 abweichen, ohne dass der Betrachter akkommodieren muss, weshalb praktisch auch von einem senkrechten Abstand a ausgegangen werden kann, auch wenn die Information nicht mittig bei Geradeausblickrichtung gesehen wird und die Blickrichtung einen kleinen spitzen Winkel mit dem Lot auf den Spiegel 2 einschließt. Damit die Augen 1 und die aus dem Spiegel 2 heraustretende optische Achse 3.0 die erforderliche Relativlage zueinander einnehmen, das heißt die Augen 1 die Betrachterposition BP einnehmen, gibt es die Möglichkeit, entweder dem Betrachter Vorgaben zu machen, um sich entsprechend zu positionieren, oder das optische System 3 auf eine willkürliche Betrachterposition BP vor dem Spiegel 2 einzustellen.

Die technisch einfachere und damit kostengünstigere Lösung für eine Spiegelvorrichtung besteht darin, dass die Spiegelvorrichtung auf eine bestimmte Betrachterposition BP voreingestellt ist und der Betrachter eine Vorgabe bekommt, wo er sich vor der Spiegelvorrichtung zu positionieren hat.

Davon ausgehend, dass der Betrachter sich bevorzugt mittig vor den Spiegel 2 stellt und stehend bzw. sitzend sein Spiegelbild beginnend vom Scheitel abwärts betrachten möchte, sind das optische System 3 und insbesondere das Umlenkelement 3.2.3 hinter dem statisch fixierten Spiegel 2 bevorzugt so angeordnet, dass ein Durchstoßpunkt 3.0.1 der optischen Achse 3.0 in horizontaler Richtung mittig und in vertikaler Richtung in der oberen Hälfte des Spiegels 2 liegt, wobei die optische Achse 3.0 lotrecht durch den Spiegel 2 tritt. Die Augen 1 liegen dann, unabhängig vom Abstand des Betrachters zum Spiegel 2, auf der optischen Achse 3.0, wenn das Spiegelbild der Augen 1 den Durchstoßpunkt 3.0.1 überdeckt. Um diese Relativlage herzustellen, sind am Spiegel 2 bevorzugt Markierungen vorgesehen. Das können z.B. Richtungspfeile sein, deren Richtungen sich im vertikalen Abstand h und horizontalen Abstand s vom Fixpunkt FP schneiden, oder beliebige Symbole oder Zeichen, die den gedachten Schnittpunkt überdecken oder einfassen. Der Betrachter positioniert sich dann so vor dem Spiegel 2, dass z.B. ein Pfeil auf die Längsachse des Körpers im Spiegelbild des Betrachters gerichtet ist bzw. das Symbol auf der Längsachse des Körpers im Spiegelbild des Betrachters 1 liegt, womit eine bestimmte Betrachterposition BP bezogen auf den horizontalen Abstand s eingenommen wird. Um die Augen 1 in die Höhe des Durchstoßpunktes 3.0.1 zu bringen, ist die Spiegelvorrichtung in ihrer Höhe verstellbar, so dass der Betrachter, unabhängig von seiner Größe bei Geradeausblickrichtung, z.B. den Pfeil am seitlichen Rand oder das Symbol in Höhe der Augenlinie wahrnimmt und die Betrachterposition BP bezogen auf den vorgegebenen vertikalen Abstand h einnimmt. In einer bevorzugt einfachen Lösung ist die Spiegelvorrichtung an der Wand an vertikal ausgerichteten Führungsschienen verschieb- und fixierbar. Die Augen 1 des Betrachters nehmen dann unabhängig von der Person des Betrachters und dem Moment des Betrachtens jeweils eine gleiche relative Position zum Spiegel 2, bestimmt durch den Durchstoßpunkt 3.0.1 , ein, ohne dass dadurch Einschränkungen für Personen unterschiedlicher Größe hingenommen werden müssen.

Später, wenn der Betrachter sein Spiegelbild und die Informationen betrachtet, wird er die Markierungen auf dem Spiegel 2 nicht mehr wahrnehmen, da sie sich nicht im Tiefenschärfebereich der auf das Spiegelbild akkommodierten Augen 1 befinden.

Die technisch aufwendigere Lösung für eine Spiegelvorrichtung, damit die optische Achse 3.0 in die Augen 1 trifft, besteht in der Umlenkung der optischen Achse 3.0 in die Augen 1 über die Verschiebung und / oder Kippung des Umlenkelementes 3.2.3.

Der Betrachter kann sich bei einer solchen Lösung willkürlich vor dem Spiegel 2 positionieren. Zwar kann man in Annäherung davon ausgehen, dass er sich mittig vor den Spiegel 2 stellt, so dass der Durchstoßpunkt 3.0.1 auf einer Mittellinie des Spiegels 2 richtig liegt, jedoch ist die relative Höhe der Augen 1 völlig unbekannt. In diesem Fall weist die Spiegelvorrichtung wenigstens einen weiteren Sensor 4.2 auf, z.B. eine Kamera, um die Position der Augen 1 festzustellen. Das Umlenkelement 3.2.3 ist verschieb- und / oder kippbar, um die optische Achse 3.0 und damit den vom Zwischenbild 3.1 ' kommenden Abbildungsstrahlengang in die Augen 1 umzulenken.

Damit die Intensität, mit der die elektronische Anzeige 3.1 sichtbares Licht abstrahlt, an das jeweils herrschende Umgebungslicht angepasst werden kann, weist die Spiegelvorrichtung vorteilhaft einen Helligkeitssensor 4.3 auf, mit dessen Ausgangssignalen die Leistungsaufnahme der elektronischen Anzeige 3.1 und damit die Intensität des Lichtes gesteuert wird.

Die erfindungsgemäße Spiegelvorrichtung ermöglicht eine dreidimensionale Darstellung von Informationen. Indem das beschriebene optische System 3 und gegebenenfalls die erste und zweite Verstelleinheit 7.1 , 7.2 doppelt vorhanden sind, wobei die gegebenenfalls vorhandene Rechen- und Steuereinheit 5 und die Sensoren 4.1 , 4.2 nur einfach vorhanden sein müssen, können über die dann zwei elektronischen Anzeigen 3.1 unterschiedliche Darstellungen einer gleichen Information erzeugt werden, die vom Gehirn zu einem 3D-Bild verknüpft werden, so dass die Information als 3D-Bilder erscheint.

Eine erfindungsgemäße Spiegelvorrichtung ist vor allem dann von Interesse, wenn die digitalen Informationen, die der Betrachter zeitgleich mit seinem Spiegelbild betrachten will, sein Erscheinungsbild verändern. Das könnte z.B. die Überlagerung seiner realen Frisur von einer Abbildung einer ausgewählten Wunschfrisur oder die Abbildung von Hüten, Brillen oder Bekleidungsstücken auf seinem Körper sein. Über die Beeinflussung der Helligkeit der Abbildung kann diese dem Spiegelbild so überlagert werden, dass diese dominiert. Auch könnte z.B. neben dem Spiegelbild eine Abbildung des Hinterkopfes eingeblendet werden. Dazu wäre gegebenenfalls eine Kamera vorhanden, die verbunden mit der elektronischen Anzeige 3.1 während der Betrachtung im Spiegel vom Hinterkopf des Betrachtes Aufnahmen erzeugt. Selbstverständlich können die digitalen Informationen auch jegliche nicht bildhaften Informationen betreffen, die betrachterbezogen, wie Termine des Tages, oder auch nicht betrachterbezogen, wie die Wetterprognose, angeboten werden.

Bezugszeichenliste

1 Augen (des Betrachters)

1 .1 Augenlinse

1 .2 Augenpupille

1 .3 Netzhaut

2 Spiegel

2.1 freie Apertur des Spiegels 2

3 optisches System

3.0 optische Achse

3.0.1 Durchstoßpunkt

3.1 elektronische Anzeige

3.1 ' Zwischenbild

3.1 " Bild in den Augen 1

3.2 Optik

3.2.1 erstes Objektiv

3.2.2 zweites Objektiv

3.2.3 Umlenkelement

4.1 Sensor

4.2 weiterer Sensor

4.3 Helligkeitssensor

5 Rechen- und Steuereinheit

6.1 eine Mitte kennzeichnende Markierung

6.2 einen Höhenabstand kennzeichnende Markierung

7.1 erste Verstelleinheit

7.2 zweite Verstelleinheit

7.3 dritte Verstelleinheit

BP Betrachterposition

a senkrechter Abstand (der Betrachterposition BP vom Spiegel 2)

h vertikaler Abstand (der Betrachterposition BP bezogen auf den Fixpunkt FP) s horizontaler Abstand (der Betrachterposition BP bezogen auf den Fixpunkt FP)

FP Fixpunkt (am Spiegel 2) ZBE Zwischenbildebene

H3.2.1 , H₃.₂.r Hauptebenen des ersten Objektivs 3.2.1

H3.2.2, H3.2.2' Hauptebenen des zweiten Objektivs 3.2.2

F3.2.1 objektseitiger Brennpunkt des ersten Objektivs 3.2.1

F3.2.1' bildseitiger Brennpunkt des ersten Objektivs 3.2.1

F3.2.2 objektseitiger Brennpunkt des zweiten Objektivs 3.2.2

F3.2.2' bildseitiger Brennpunkt des zweiten Objektivs 3.2.2

H-1.1 , H-i .r Hauptebenen der Augenlinse 1 .1

F-1.1 objektseitiger Brennpunkt der Augenlinse 1 .1

F-i .r bildseitiger Brennpunkt der Augenlinse 1 .1

AP Aperturblende

AP' Bild der Aperturblende

Claims

Patentansprüche

1 . Spiegelvorrichtung zur zeitgleichen Betrachtung eines eigenen Spiegelbildes und zusätzlicher, auf einer elektronischen Anzeige (3.1 ) dargestellten Informationen mit den Augen (1 ) eines vor der Spiegelvorrichtung positionierten Betrachters, enthaltend einen Spiegel (2), der für sichtbares Licht teildurchlässig ist, und die elektronische Anzeige (3.1 ), die auf einer dem Betrachter abgewandten Seite des Spiegels (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

dass die elektronische Anzeige (3.1 ) zu einem optischen System (3) gehört, das vollständig auf der dem Betrachter abgewandten Seite des Spiegels (2) angeordnet ist und des Weiteren eine Optik (3.2) enthält, die entlang einer optischen Achse (3.0) angeordnet ist und ein erstes Objektiv (3.2.1 ), ein zweites Objektiv (3.2.2), eine Aperturblende (AP) und ein Umlenkelement (3.2.3) aufweist,

dass die elektronische Anzeige (3.1 ) über das erste Objektiv (3.2.1 ) in eine Zwischenbildebene (ZBE) und über das zweite Objektiv (3.2.2), das Umlenkelement (3.2.3) und die Augenlinsen (1 .1 ) der Augen (1 ) oder nur über das Umlenkelement (3.2.3) und die Augenlinsen (1 .1 ) auf deren Netzhaut (1 .3) abgebildet wird und die Zwischenbildebene (ZBE) in einer konjugierten Ebene zu einer Ebene angeordnet ist, in der das virtuelle Spiegelbild des Betrachters entsteht und wobei über das zweite Objektiv (3.2.2) die Aperturblende (AP) vergrößert in eine Ebene (E) vor, in oder hinter den Augen (1 ) des Betrachters in einer Betrachterposition (BP) abbildet wird.

2. Spiegelvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Augenpupillen (1 .2) der Augen (1 ) in der Ebene (E) liegen und die Aperturblende (AP) so vergrößert abgebildet wird, dass die Augenpupillen (1 .2) der Augen (1 ) innerhalb eines Bildes der Aperturblende (ΑΡ') liegen.

3. Spiegelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betrachterposition (BP) durch drei Positionsgrößen bestimmt ist, nämlich den senkrechten Abstand (a) der Augen (1 ) zum Spiegel (2) sowie einen vertikalen Abstand (h) und einen horizontalen Abstand (s) der Augen (1 ) gegenüber einem gedachten Fixpunkt (FP) am teildurchlässigen Spiegel (2).

4. Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Anzeige (3.1 ) innerhalb der Brennweite des ersten Objektivs (3.2.1 ) angeordnet ist, sodass die Zwischenbildebene (ZBE) eine virtuelle Zwischenbildebene (ZBE) ist.

5. Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem ersten Objektiv (3.2.1 ) und dem zweiten Objektiv (3.2.2) verbundene erste Verstelleinheit (7.1 ) vorhanden ist und das erste Objektiv (3.2.1 ) und das zweite Objektiv (3.2.2) verstellbar sind, sodass die Zwischenbildebene (ZBE) und die Aperturblende (AP) entlang der optischen Achse (3.0) verschiebbar sind, um die Lage der Zwischenbildebene (ZBE) und der Aperturblende (AP) an eine Änderung des senkrechten Abstandes (a) der Betrachterposition (BP) anzupassen.

6. Spiegelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Umlenkelement (3.2.3) verbundene zweite Verstelleinheit (7.2) vorhanden ist und das Umlenkelement (3.2.3) verstellbar ist, um die Lage eines Durchstoßpunktes (3.0.1 ) der optischen Achse (3.0) durch den Spiegel (2) und / oder eine Winkellage der optischen Achse (3.0) zu einem Lot auf den teildurchlässigen Spiegel (2) an eine Änderung des horizontalen Abstandes (s) und / oder des vertikalen Abstandes (h) der Betrachterposition (BP) anzupassen.

7. Spiegelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (4.1 ) zur Ermittlung des senkrechten Abstandes (a) und eine Rechen- und Steuereinheit (5) vorhanden sind, die mit dem wenigstens einen Sensor (4.1 ) und der ersten Verstelleinheit (7.1 ) in Verbindung stehen, um in Abhängigkeit von den detektierten Signalen des wenigstens einen Sensors (4.1 ) die erste Verstelleinheit (7.1 ) anzusteuern.

8. Spiegelvorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer Sensor (4.2) zur Ermittlung des vertikalen Abstandes (h) und / oder des horizontalen Abstandes (s) vorhanden ist, der mit der Rechen- und Steuereinheit (5) und der zweiten Verstelleinheit (7.2) in Verbindung steht, um in Abhängigkeit von den detektierten Signalen des wenigstens einen weiteren Sensors

(4.2) die zweite Verstelleinheit (7.2) anzusteuern.

9. Spiegelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (3) mittig zum Spiegel (2) so angeordnet ist, dass die optische Achse (3.0) bis zum Umlenkelement (3.2.3) vertikal verläuft.

10. Spiegelvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (3.2.3) vertikal verschiebbar und / oder um eine horizontale Achse kippbar ist, um den Durchstoßpunkt (3.0.1 ) der optischen Achse (3.0) vertikal zu verschieben und / oder die Winkellage der optischen Achse (3.0) vertikal zu verstellen.

1 1 . Spiegelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (2) wenigstens eine dessen Mitte kennzeichnende Markierung (6.1 ) aufweist, sodass sich der Betrachter und damit die Augen (1 ) des Betrachters geführt durch die wenigstens eine Markierung (6.1 ) vor dem Spiegel (2) bezogen auf den horizontalen Abstand (s) mittig vor dem Spiegel (2) positionieren.

12. Spiegelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelvorrichtung senkrecht hängend montiert ist und eine dritte Verstelleinheit

(7.3) vorhanden ist, über die die Spiegelvorrichtung vertikal verschiebbar ist.

13. Spiegelvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (2) wenigstens eine einen festen Höhenabstand zu einem oberen oder einem unteren Rand des Spiegels (2) kennzeichnende Markierung (6.2) aufweist, sodass der Betrachter, geführt durch die wenigstens eine Markierung (6.2), die Spiegelvorrichtung in ihrer Höhe verstellen kann, um unabhängig von der Größe des Betrachters seine Augen (1 ) in dem vertikalen Abstand (h) vor dem Spiegel (2) zu positionieren.

14. Spiegelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Helligkeitssensor (4.3) vorhanden ist, der die Helligkeit des Umgebungslichtes detektiert und mit der elektronischen Anzeige (3.1 ) verbunden ist, um deren Strahlungsintensität zu steuern.

15. Spiegelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites gleiches optisches System vorhanden ist und das Zwischenbild (3.1 ') gemeinsam mit einem zweiten Zwischenbild (3.1 ') in den Augen (1 ) abgebildet eine 3D-Abbildung der Information vermittelt.