Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tönen einer Brille beziehungsweise eines head-mounted display (HMD) sowie entsprechende Brillen selbst.

Heutzutage sind Sonnenbrillen weit verbreitet. Solche Brillen umfassen typischer- weise Gläser (zu denen hierin auch Kunststoffgläser gezählt werden), die sowohl UV-undurchlässig, als auch getönt sind und damit einen Teil des sichtbaren Lichts filtern. Bekannt geworden sind ebenfalls adaptive Brillen mit Gläsern, deren Tönung sich automatisch abhängig vom Lichteinfall ändert. Diese adaptiven Brillen sind häufig nicht zur Verwendung in Fahrzeugen geeignet, da die für die automatische Tö- nung notwendige UV-Strahlung bereits von den Fahrzeugscheiben absorbiert wird. Darüber hinaus weisen diese adaptiven Brillen den Nachteil auf, dass sich die Tönung bei Helligkeitsänderungen nur zeitverzögert ändert. Selbst bei Ausführungen von automatisch tönenden Gläsern, die zur Verwendung in Fahrzeugen geeignet sind, ergibt sich somit der Nachteil, dass beispielsweise bei einer Fahrt im Sonnen- schein beim Ein- und Ausfahren in einen Tunnel die Tönung der Sonnenbrille erst mit Verzögerung geändert wird. So kommt es dazu, dass bei der Einfahrt in einen Tunnel die Sonnenbrille noch stark getönt ist und die Sicht für den Träger der Brille entsprechend verschlechtert wird, was die Verkehrssicherheit gefährden kann.

Ebenfalls heutzutage bekannt sind Datenbrillen (manchmal auch head-mounted display genannt), mit deren Hilfe dem Träger der Datenbrille Informationen angezeigt werden können. Die Datenbrille wird dabei wie eine gewöhnliche Brille, die als Sehhilfe verwendet wird, auf dem Kopf getragen. Gegenüber einer gewöhnlichen Brille umfasst die Datenbrille jedoch eine Anzeige, die beim Tragen der Datenbrille nahe dem oder den Augen des Benutzers angeordnet ist. Die Anzeige kann dabei zwei Teilanzeigen umfassen, eine für jedes Auge. Auf der Anzeige können dem Benutzer Informationen in Form von Text, graphischen Darstellungen oder Mischungen davon angezeigt werden. Die Anzeige kann insbesondere teildurchlässig (auch transparent genannt) sein, also so ausgestaltet sein, dass der Träger auch die Umgebung hinter der Anzeige erkennen kann. Besonders bevorzugt werden dem Träger die Informationen kontaktanalog angezeigt, was manchmal auch als augmented reality bezeichnet wird. Dabei wird dem Träger der Datenbrille die Information an einem Ort angezeigt, der an dem Ort eines Objektes in der Umgebung orientiert ist, also beispielsweise an das Objekt angrenzend oder dieses überlagernd. Die Anzeige der Datenbrille umfasst ebenfalls eine künstliche Lichtquelle, mit deren Hilfe die Darstellung für den Benutzer sichtbar gemacht wird. Im Fall von einer für den Benutzer transparenten Anzeige wird die Darstellung der Anzeige von dem Licht der Umgebung hinter der Darstellung überlagert. Wenn die Helligkeit der Umgebung im Vergleich zur Helligkeit der Anzeige vergleichsweise groß ist, kann es dazu kommen, dass die Darstellung auf der Anzeige für den Benutzer kaum oder gar nicht erkennbar ist. Der relative Kontrast der Anzeige ist somit unzureichend. Umgekehrt kann die Helligkeit der Anzeige bei einer ansonsten relativ dunklen Um- gebung zu groß sein und blenden. Bei der Benutzung einer Datenbrille im Straßenverkehr kann dies die Verkehrssicherheit gefährden.

In der Druckschrift WO 2012/039877 A1 wird eine Datenbrille offenbart, die eine LCD Anzeige, die zur Abdunkelung verwendet wird, und eine weitere Anzeige für Darstellungen umfasst. Die Abdunkelung findet abhängig von den angezeigten Dar- Stellungen statt.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, ist die Bereitstellung einer automatisch tönenden Brille, deren Tönung möglichst schnell an ein sich änderndes Umgebungslicht angepasst wird.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche ge- löst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tönen einer Brille, wobei die Brille Folgendes umfasst: Eine Verdunklungsschicht, die derart an der Brille angeordnet sind, dass sie sich bei bestimmungsgemäßem Tragen der Brille im Sichtfeld des Benutzers befindet; wobei die Verdunklungsschicht dazu eingerichtet ist, unter- schiedliche Zustände mit jeweils anderen Durchlässigkeiten für Licht im sichtbaren Bereich einzunehmen, wobei die Verdunklungsschicht dazu eingerichtet ist, durch elektrische Ansteuerung zwischen den Zuständen umzuschalten. Das Verfahren umfasst: Bestimmen der Position und Bewegung der Brille oder eines Fahrzeugs, in dem sich die Brille befindet; Bestimmen des zukünftigen Zeitpunktes, zu dem vo- raussichtlich eine vordefinierte Helligkeit der Umgebung vorliegen wird, abhängig von der bestimmten Position und Bewegung sowie einer digitalen Landkarte, in der Gebäudestrukturen verzeichnet sind; Aktivieren eines der vordefinierten Helligkeit zugeordneten Zustandes der Verdunklungsschicht abhängig von dem bestimmten Zeitpunkt. Die Verdunkelungsschicht kann beispielsweise eine elektrochromatische Schicht sein und umfasst insbesondere zwei Teilschichten; eine für jedes Auge des Benutzers der Brille. Als Aktivierung wird hierin auch die Beibehaltung eines Zustandes verstanden. Die vordefinierte Helligkeit kann als Lichtstrom oder durch die Angabe bestimmter Gebäudestrukturen definiert sein.

Hierin wird also vorgeschlagen, die Tönung der Brille zu dem Zeitpunkt zu ändern, zu dem sich die Helligkeit der Umgebung voraussichtlich ändern wird. Für die Vor- hersage des Zeitpunkts wird die Position und Bewegung der Brille beziehungsweise des Fahrzeugs, in dem sich die Brille befindet, berücksichtigt. Die Helligkeit der Umgebung bezieht sich auf die Umgebung der Brille, was die Umgebung des Fahrzeugs mit einschließt. Für das erfindungsgemäße Verfahren kann auch nur die Umgebung des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Das Verfahren kann von einer Brille selbst, insbesondere einer Datenbrille, oder einer Datenbrille zusammen mit einem Fahrzeug ausgeführt werden.

Im dem Fall, dass das Verfahren von einer Datenbrille alleine ausgeführt wird, umfasst die Datenbrille ein Positionierungsmittel (bspw. einen GPS/GLONASS/Galileo- Empfänger) und eine Navigationseinheit mit digitaler Landkarte (beispielsweise ein Navigationsprogramm). Mithilfe der über das Positionierungsmittel festgestellten Bewegung und Position der Brille werden von der Navigationseinheit zukünftige Positionen geschätzt. Befinden sich zumindest einige diese Positionen (gemäß der digitalen Landkarte) in einem Bereich, in dem eine bestimmte Umgebungshelligkeit erwartet wird, wird die Aktivierung eines der erwarteten Umgebungshelligkeit ent- sprechenden Verdunklungszustandes vorgesehen. Beispielsweise kann erkannt werden, dass ein Fußgänger mit der Brille von einer offenen Straße in eine Unterführung läuft und dementsprechend die Tönung der Brille zurückgenommen werden

Wenn das Verfahren zusammen mit einem Fahrzeug ausgeführt wird, umfasst das Fahrzeug die Positionierungsmittel und die Navigationseinheit. Diese bestimmen den Zeitpunkt, zu eine bestimmte Umgebungshelligkeit der Brille (und damit des Fahrzeugs) erwartet wird. Dieser Zeitpunkt kommuniziert die Navigationseinheit (vorzugsweise drahtlos) zur Datenbrille. Alternativ kann auch direkt zum Zeitpunkt selbst, ein Signal an die Datenbrille gesendet werden, dass der Zustand geändert werden soll bzw. welcher Zustand eingenommen werden soll.

Die Gebäudestrukturen umfassen typischerweise Tunnel und Unterführungen. In bevorzugten Weiterbildungen können auch Unterführungen, Parkhäuser, Garagen oder Häuser selbst umfasst sein.

In einer Weiterbildung benötigt das Aktivieren eines Zustandes eine vorbekannte Zeitdauer; wobei bei dem Bestimmen des zukünftigen Zeitpunkts die Zeitdauer berücksichtigt wird und ob sich die Verdunkelungsschicht bereits in dem zu aktivieren- den Zustand befindet. Hierin wird also beispielsweise vorgeschlagen, den Startzeitpunkt für die Zustandsänderung derart zu wählen, dass die Zustandsänderung beim Eintritt in den Bereich geänderter Umgebungshelligkeit bereits vollzogen ist. Alternativ kann der Startzeitpunkt auch so gewählt werden, dass die Zustandsänderung oder die Dauer der Zustandsänderung nur teilweise, beispielsweise zu 50%, vollzo- gen beziehungsweise abgelaufen ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Aktivieren des Zustandes der Brille von den Messungen eines Helligkeitssensors der Brille oder des Fahrzeugs abhängig, in dem sich die Datenbrille befindet. Die Berücksichtigung des Sensors kann auf verschiedene Arten geschehen. Beispielsweise kann das Umschalten des Zustandes nur dann vorgenommen werden, wenn die erwartete Änderung der Umgebungshelligkeit tatsächlich eintritt, also mithilfe des Sensors gemessen wird. Das Umschalten des Zustandes kann sofort vorgenommen werden, wenn die geänderte Helligkeit gemessen wird. Eine ansonsten für Ansteuerungen aufgrund der Messungen von Helligkeitssensoren typische Verzögerungszeit zur Bestätigung der Helligkeitsände- rung kann entfallen. Weiterhin kann das Umschalten des Zustandes der Brille auch davon abhängen, ob die Änderung der Umgebungshelligkeit in dem Maß eintritt, wie sie gemäß der Gebäudestruktur erwartet wird. Ist die Änderung beispielsweise unterhalb eines Schwellwertes oder erreicht die neue Umgebungshelligkeit keinen Grenzwert, kann auf das Umschalten verzichtet werden. Beispielsweise kann ein Tunnel besonders intensiv künstlich beleuchtet werden, so dass eine Verringerung der Tönung der Verdunkelungsschicht nicht notwendig ist. I n einer bevorzugten Weiterbildung ist die Brille eine Datenbrille, d. h. die Brille um- fasst eine teildurchlässige Anzeige mit Lichtquelle, deren Helligkeit abhängig von dem bestimmten Zeitpunkt geändert wird. Auf diese Weise wird eine der Umgebungshelligkeit entsprechende Anpassung der Helligkeit der Anzeigenlichtquelle

5 und damit der Darstellungen auf der Anzeige erreicht. Es wird einerseits eine Blendung des Benutzers der Datenbrille und andrerseits ein zu geringer relativer Kontrast vermieden. Gegenuber einer Steuerung der Lichtquellenhelligkeit alleine über einen Helligkeitssensor bietet das hier vorgeschlagene Verfahren den Vorteil, dass die Anpassung der Lichtquellenhelligkeit schneller vorgenommen werden kann. Es

10 müssen nicht erst weitere Messungen des Helligkeitssensors abgewartet werden, um eine Veränderung der Umgebungshelligkeit mit ausreichender Sicherheit festzustellen.

In einem anderen Aspekt umfasst eine Datenbrille: Eine Verdunklungsschicht, die derart an der Brille angeordnet sind, dass sie sich bei bestimmungsgemäßem Trai s gen der Brille im Sichtfeld des Benutzers befindet; wobei die Verdunklungsschicht dazu eingerichtet ist, unterschiedliche Zustände mit jeweils anderen

Durchlässigkeiten für Licht im sichtbaren Bereich einzunehmen, wobei die Verdunklungsschicht dazu eingerichtet ist, durch elektrische Ansteuerung zwischen den Zuständen umzuschalten; Eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit zu Folgendem 20 eingerichtet ist: Empfangen einer Angabe zu welchem Zeitpunkt oder dass die Verdunkelungsschicht in den ersten oder zweiten Zustand geschaltet werden soll, von einer entfernten Einheit; Ausgeben eines Befehls zum Umschalten der Verdunkelungsschicht zum Zeitpunkt der empfangenen Angabe. Die Steuereinheit der Datenbrille kann ferner zu den Schritten der oben genannten Verfahren eingerichtet sein.

25 KURZE BESCH REIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt schematisch eine Datenbrille und eine Navigationseinheit eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig . 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

30 DETAI LLIERTE BESCHREI BUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPI ELE Fig. 1 zeigt schematisch eine Datenbrille 1 und eine Navigationseinheit 5 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Datenbrille 1 umfasst je eine Teilanzeige 2 für jedes Auge des Trägers der Datenbrille. In Blickrichtung hinter dieser Anzeige ist vor jeder Teilanzeige 2 eine Verdunkelungsschicht 3 angeordnet. In diesem Beispiel besteht die Verdunkelungsschicht 3 aus einem elektroch romatischen Glas. Sowohl die Anzeige 2 als auch die Schicht 3 sind mit einer Steuereinheit 4 der Datenbrille verbunden, die zur drahtlosen Kommunikation mittels des WiFi- und Bluetooth-Standards eingerichtet ist. Die Datenbrille 1 ist zum Einsatz in einem Fahrzeug (in Fig. 1 nicht dargestellt) konzipiert. Das Fahrzeug um- fasst eine Navigationseinheit 5 mit Positionierungsmitteln. Die Positionierungsmittel umfassen eine Antenne 7 mit deren Hilfe GPS, GLONASS und/oder Galileo Signale empfangen werden können. Diese Signale werden von elektronischen Schaltkreisen der Positionierungsmittel ausgewertet, so dass schließlich die ermittelte Position an die Navigationseinheit 5 ausgegeben werden kann. Die Navigationseinheit 5 um- fasst weiterhin eine Datenbank 6, in der eine digitale Landkarte gespeichert ist. Die digitale Landkarte bietet Informationen zu Straßen und Gebäudestrukturen. Die Navigationseinheit ist ferner zur drahtlosen Kommunikation mittels WiFi oder Bluetooth mithilfe der Antenne 8 eingerichtet. Im Betrieb ermitteln die Positionierungsmittel fortlaufend die Position des Fahrzeugs und melden diese der Navigationseinheit 5, Schritt S1 in Fig. 2. Ferner erhält die Navigationseinheit Informationen zur Bewegung des Fahrzeugs von der Bordsensorik des Fahrzeugs. Diese Informationen werden verknüpft um die Position und Bewegung des Fahrzeugs zu ermitteln. Anhand der Informationen zu der Straße, auf der sich das Fahrzeug befindet, und der ermittelten Bewegung des Fahrzeugs werden zukünftige Positionen des Fahrzeugs errechnet. Für jede dieser Positionen wird die dort vorhandene Gebäudestruktur analysiert. Beispielsweise kann festgestellt werden, dass das Fahrzeug zukünftig in einen Tunnel fahren wird.

Jeder Gebäudestruktur ist eine vordefinierte Helligkeit zugeordnet und anhand dieser Helligkeit wird der Zustand der Verdunkelungsschicht anhand einer Zuordnung bestimmt. Die Zuordnungen sind vordefiniert und in der Navigationseinheit gespeichert. In einer Ausprägung wird die Helligkeit durch die Gebäudestruktur angegeben, bspw. Tunnel. Sofern die festgestellte Helligkeit ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt (vordefinierte Helligkeit), beispielsweise unter einem Grenzwert liegt, wird der Zeitpunkt des Eintritts in die entsprechende Gebäudestruktur und der zu aktivierende Zustand ermittelt (Schritt S2 in Fig. 1 ) und drahtlos an die Datenbrille übertragen. Das vorbe- stimmte Kriterium kann auch von der bisherigen Umgebungshelligkeit abhängig sein. Dabei kann insbesondere auch die Sensormessung eines Helligkeitssensors des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Zeigt sich durch die Messungen des Sensors, dass die aktuelle Umgebungshelligkeit bereits unter dem Grenzwert liegt, wird kein Signal an die Datenbrille übertragen. Die Datenbrille aktiviert den empfangenen Zustand zum vorgegebenen Zeitpunkt (Schritt S3 in Fig. 2).

Auf diese Weise können Änderungen der Umgebungshelligkeit antizipiert werden und ohne Zeitverzug zum Eintritt der Änderung die Tönung der Datenbrille entsprechend geändert werden. Gerade bei Fahrten in Tunnel, Unterführungen oder Park- häuser kann so vermieden werden, dass der Fahrer eines Fahrzeugs die Umgebung zumindest für eine kurze Zeitspanne schlechter wahrnimmt.