DE102019126906A1 - Dual waveguide display - Google Patents

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Brian Mok
Mark Riebe
Daniel Grein
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein duales Waveguide-Display, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend:
- einen flächigen, insbesondere planaren, optischen Wellenleiter, der zum Leiten von Displaylicht ausgebildet ist und hierzu ein flächiges, vor Benutzeraugen anzuordnendes Displaylicht-Auskoppelelement sowie ein seitlich davon ausgebildetes Displaylicht-Einkoppelelement aufweist,
- eine Bilderzeugungseinheit, die so zum Erzeugen und Einkoppeln von Displaylicht in den Wellenleiter über das Displaylicht-Einkoppelelement ausgebildet und angeordnet ist, dass ein am Displaylicht-Auskoppelelement ausgekoppeltes Displaylicht-Strahlenbündel ein Anzeigebild im Blickfeld des Benutzers erzeugt,
- wobei der Wellenleiter ferner zum Leiten von Eye-Tracking-Licht, insbesondere Infrarotlicht, in einer zu Displaylicht entgegengesetzten Richtung ausgebildet ist und hierzu displayauskopplungsseitig ein Eye-Tracking-Einkoppelelement aufweist, das zum Einkoppeln von den Benutzeraugen reflektierten Eye-Tracking-Lichts in den Wellenleiter ausgebildet und angeordnet ist, und displayeinkopplungsseitig ein Eye-Tracking-Auskoppelelement aufweist.

Figure DE102019126906A1_0000
The invention relates to a dual waveguide display, in particular for a motor vehicle, comprising:
- a flat, in particular planar, optical waveguide which is designed to guide display light and for this purpose has a flat display light decoupling element to be arranged in front of the user's eyes and a display light coupling element formed to the side thereof,
- An image generation unit which is designed and arranged to generate and couple display light into the waveguide via the display light coupling element that a display light beam bundle coupled out at the display light output element creates a display image in the user's field of vision,
- wherein the waveguide is further designed for guiding eye tracking light, in particular infrared light, in a direction opposite to display light and for this purpose has an eye tracking coupling element on the display coupling-out side which, for coupling in eye-tracking light reflected by the user's eyes into the Waveguide is formed and arranged, and has an eye-tracking decoupling element on the display coupling-in side.
Figure DE102019126906A1_0000

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Waveguide-Display, das zum Anordnen im Blickfeld eines Benutzers, beispielsweise für eine AR- oder VR-Anzeige in einem Kraftfahrzeug, ausgebildet ist. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf Maßnahmen zur präzisen Displaypositionierung und/oder Displaysteuerung eines solchen Waveguide-Displays.The invention relates to a waveguide display which is designed to be arranged in the field of view of a user, for example for an AR or VR display in a motor vehicle. In particular, the invention is directed to measures for precise display positioning and / or display control of such a waveguide display.

Technischer HintergrundTechnical background

Es sind AR-Anzeigevorrichtungen (Augmented-Reality-Displays) bekannt, die entweder einen sogenannten Combinerspiegel oder ein Waveguide-Display nutzen, welche vor Benutzeraugen positioniert werden und zumindest teilweise transparent sind, um ein virtuelles Anzeigebild einer realen Umgebung im Blickfeld des Benutzers zu überlagern. Es sind ferner VR-Anzeigevorrichtungen (Virtual-Reality-Displays) in ähnlicher Bauweise bekannt, die typischerweise stereoskopische virtuelle Anzeigebilder darstellen und bei denen der Combinerspiegel oder das Waveguide-Display von außen auch undurchsichtig sein können.AR display devices (augmented reality displays) are known that use either a so-called combiner mirror or a waveguide display, which are positioned in front of the user's eyes and are at least partially transparent in order to superimpose a virtual display image of a real environment in the user's field of vision . There are also VR display devices (virtual reality displays) of a similar design known which typically display stereoscopic virtual display images and in which the combiner mirror or the waveguide display can also be opaque from the outside.

Zum Gewährleisten einer festen und für die optische Darstellung geeigneten Positionierung vor den Benutzeraugen sind derartige AR- und VR-Anzeigevorrichtungen in der Regel als kopfgetragene Anzeigevorrichtungen (Head-Mounted-Displays) ausgebildet, beispielsweise als AR- oder VR-Brillen. To ensure a fixed positioning in front of the user's eyes that is suitable for visual representation, such AR and VR display devices are usually designed as head-mounted display devices (head-mounted displays), for example as AR or VR glasses.

Allerdings können die Benutzer derartige Anzeigevorrichtungen als schwer, lästig und/oder störend empfinden, besonders wenn diese über eine längere Zeit getragen werden. Andererseits sind beispielsweise für Kraftfahrzeuge Head-Up-Displays (HUDs) bekannt, die etwa für eine AR-Anzeige einen ortsfest im Kraftfahrzeug verbauten Combinerspiegel nutzen, was allerdings eine entsprechend fahrzeuggebundene Eye-Box ergibt, d. h. einen in der Regel stark eingeschränkten Raum- und Blickwinkelbereich, aus dem das virtuelle Anzeigebild für den Benutzer sichtbar ist.However, the users can find such display devices to be heavy, annoying and / or annoying, especially if they are worn over a long period of time. On the other hand, head-up displays (HUDs) are known for motor vehicles, for example, which use a combiner mirror installed in a fixed location in the motor vehicle for an AR display, but this results in a correspondingly vehicle-specific eye box, i.e. H. a generally very limited spatial and viewing angle range from which the virtual display image is visible to the user.

Zur Lösung dieser Probleme schlägt beispielsweise DE 10 2017 214 627 A1 ein Head-Up-System für Fahrzeuge vor, das wie ein Roboter zum berührungslosen Positionieren eines Combinerspiegels vor den Benutzeraugen ausgebildet ist. Hierzu weist das System eine durch Ansteuerung bewegbare Haltevorrichtung auf, die eine Anzeige und den Combinerspiegel hält, und ist dazu eingerichtet, fortlaufend eine Kopfpose des Benutzers zu erfassen und den Combinerspiegel und die Anzeige mittels Ansteuerung der Haltevorrichtung in eine derart bestimmte Head-Up-Pose zu verbringen, dass dem Benutzer ein das Umfeld überlagerndes Bild angezeigt wird.To solve these problems, for example, suggests DE 10 2017 214 627 A1 proposed a head-up system for vehicles, which is designed like a robot for the contactless positioning of a combiner mirror in front of the user's eyes. For this purpose, the system has a holding device that can be moved by activation, which holds a display and the combiner mirror, and is set up to continuously record a head pose of the user and the combiner mirror and the display in such a determined head-up pose by controlling the holding device to spend that the user is shown an image overlaying the environment.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein im Lichte der beschriebenen Probleme verbessertes Waveguide-Display anzugeben, das zum Anordnen im Blickfeld eines Benutzers, insbesondere für eine AR- oder VR-Anzeige in einem Kraftfahrzeug oder in einer beliebigen anderen Anwendung, ausgebildet ist.The object of the present invention is to provide a waveguide display which is improved in the light of the problems described and which is designed to be arranged in the field of view of a user, in particular for an AR or VR display in a motor vehicle or in any other application.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch ein duales Waveguide-Display gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Alle in den Ansprüchen und der Beschreibung für das duale Waveguide-Display genannten weiterführenden Merkmale und Wirkungen gelten auch in Bezug auf dessen Betriebsverfahren, wie auch umgekehrt.This object is achieved by a dual waveguide display according to claim 1 and a method for its operation according to the independent claims. Further refinements are given in the dependent claims. All of the additional features and effects mentioned in the claims and the description for the dual waveguide display also apply in relation to its operating method, and vice versa.

Gemäß einem ersten Aspekt ist ein duales Waveguide-Display vorgesehen, das zum Anordnen im Blickfeld eines Benutzers, insbesondere für eine AR- oder VR-Anzeige (Augmented Reality bzw. Virtual Reality), ausgebildet ist. Es kann sich dabei beispielsweise um ein in Kraftfahrzeugen oder anderen übergeordneten beweglichen oder unbeweglichen Systemen, wie Luft- oder Wasserfahrzeugen, Bahnen, Gebäuden etc., ortsfest, d. h. ohne Berührung des Benutzers montierbares duales Waveguide-Display handeln. Alternativ kann das duale Waveguide-Display aber auch als eine kopfgetragene Anzeigevorrichtung (Head-Mounted-Display, HMD), etwa als eine AR- oder VR-Brille, ausgebildet sein.According to a first aspect, a dual waveguide display is provided which is designed to be arranged in the field of view of a user, in particular for an AR or VR display (augmented reality or virtual reality). It can be, for example, a stationary system in motor vehicles or other higher-level mobile or immobile systems, such as aircraft or watercraft, trains, buildings, etc. H. act without touching the user mountable dual waveguide display. Alternatively, the dual waveguide display can also be designed as a head-mounted display device (head-mounted display, HMD), for example as AR or VR glasses.

Das duale Waveguide-Display umfasst dabei einen flächigen, insbesondere planaren, optischen Wellenleiter, der zum Leiten eines Displaylichtstrahlenbündels ausgebildet ist und hierzu ein flächiges, vor Benutzeraugen anzuordnendes Displaylicht-Auskoppelelement sowie ein seitlich davon ausgebildetes Displaylicht-Einkoppelelement aufweist. Bei einer vorbestimmten Positionierung des Displaylicht-Auskoppelelements im vor den Benutzeraugen liegenden Blickfeld kann das seitlich davon ausgebildete Displaylicht-Einkoppelelement insbesondere in einem durch den Benutzer visuell kaum bis gar nicht wahrnehmbaren Bereich des Wellenleiters liegen, auf den sich der hierin nachfolgend verwendete Begriff „displayeinkopplungsseitig“ bezieht. Entsprechend bezieht sich der hierin nachfolgend verwendete Begriff „displayauskopplungsseitig“ auf einen im Betrieb vor den Benutzeraugen zu positionierenden Bereich des Wellenleiters, der auch das Displaylicht-Auskoppelelement umfasst.The dual waveguide display comprises a flat, in particular planar, optical waveguide, which is designed to guide a display light beam and for this purpose has a flat display light decoupling element to be arranged in front of the user's eyes and a display light coupling element formed on the side thereof. With a predetermined positioning of the display light coupling-out element in the field of vision lying in front of the user's eyes, the display light coupling-in element formed to the side can lie in particular in an area of the waveguide that is barely or not at all visually perceptible to the user, on which the term "display coupling-in side" as used hereinafter applies. relates. Correspondingly, the term “display coupling-out side” used hereinafter refers to a region of the waveguide which is to be positioned in front of the user's eyes during operation and which also includes the display light coupling-out element.

Ferner umfasst das duale Waveguide-Display eine Bilderzeugungseinheit, die derart zum Erzeugen eines Displaylicht-Strahlenbündels mit einem gewünschten Anzeigebildinhalt und zu dessen Einkopplung in den Wellenleiter über das Displaylicht-Einkoppelelement ausgebildet und angeordnet ist, dass durch ein am Displaylicht-Auskoppelelement ausgekoppeltes Displaylicht-Strahlenbündel ein insbesondere virtuelles Anzeigebild im Blickfeld des Benutzers erzeugt wird. Auch wenn die Erfindung in erster Linie die Erzeugung eines für den Benutzer sichtbaren virtuellen Anzeigebilds in einer vorbestimmten Entfernung hinter dem Wellenleiter betrifft, kann das hierin dargelegte duale Waveguide-Display alternativ auch mit geeigneten optischen Mitteln zur Erzeugung eines realen Anzeigebilds im Blickfeld des Benutzers ausgebildet sein.Furthermore, the dual waveguide display comprises an image generation unit which is designed and arranged to generate a display light beam with a desired display image content and to couple it into the waveguide via the display light coupling element, that by a display light beam bundle decoupled from the display light output element an in particular virtual display image is generated in the user's field of vision. Even if the invention primarily relates to the generation of a virtual display image visible to the user at a predetermined distance behind the waveguide, the dual waveguide display set out herein can alternatively also be designed with suitable optical means for generating a real display image in the user's field of vision .

Eine Idee des dualen Waveguide-Displays der hierin dargelegten Art besteht darin, dass dessen optischer Wellenleiter neben dem Bringen des Displaylichtstrahlenbündels zum Benutzer zusätzlich auch zum Leiten eines Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels in einer anderen, insbesondere etwa entgegengesetzten oder antiparallelen Richtung ausgebildet ist. Hierzu umfasst der Wellenleiter displayauskopplungsseitig ein Eye-Tracking-Einkoppelelement, das zum Einkoppeln eines von den Benutzeraugen reflektierten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels in den Wellenleiter ausgebildet und angeordnet ist, und displayeinkopplungsseitig ein Eye-Tracking-Auskoppelelement zum Auskoppeln des Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels in Richtung eines geeigneten, idealerweise außerhalb des Benutzerblickfelds angeordneten Eye-Tracking-Sensors.One idea of the dual waveguide display of the type set out here is that its optical waveguide, in addition to bringing the display light beam to the user, is also designed to guide an eye-tracking light beam in a different, in particular approximately opposite or anti-parallel, direction. For this purpose, the waveguide comprises an eye-tracking coupling-in element on the display coupling-out side, which is designed and arranged to couple an eye-tracking light beam reflected from the user's eyes into the waveguide, and on the display coupling-out side an eye-tracking coupling-out element for coupling out the eye-tracking light beam in Direction of a suitable eye tracking sensor, ideally arranged outside the user's field of vision.

Die vom Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündel transportierte Benutzeraugeninformation kann in an sich bekannter Weise zum Ermitteln einer aktuellen Benutzeraugen-Position oder Benutzeraugen-Bewegung genutzt werden. Diese kann wiederum beispielsweise zu einer präzisen Nachführung der vorbestimmten optimalen Display-Ausrichtung bei Benutzerkopfbewegungen und/oder als blickgesteuertes User-Interface weiterverwendet werden. Einige Beispiele folgen weiter unten.The user eye information transported by the eye tracking light beam can be used in a manner known per se to determine a current user eye position or user eye movement. This can in turn be used, for example, for precise tracking of the predetermined optimal display alignment in the event of user head movements and / or as a gaze-controlled user interface. Some examples follow below.

Indem das Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündel durch das duale Waveguide-Display aus dem Blickfeld des Benutzers gebracht wird, können sämtliche zur Erzeugung und/oder Erfassung des Eye-Tracking-Lichts erforderlichen optischen und elektronischen Komponenten, wie z. B. Kameras oder Energiequellen, abseits des Benutzerblickfelds untergebracht werden. Dadurch kann das duale Waveguide-Display im Bereich vor den Benutzeraugen weiterhin möglichst leicht vom Gewicht her und/oder transparent für eine ungestörte Sicht auf das vor dem Benutzer liegende Umfeld bleiben.By bringing the eye-tracking light beam out of the user's field of vision through the dual waveguide display, all optical and electronic components required for generating and / or capturing the eye-tracking light, such as B. cameras or energy sources can be accommodated away from the user's field of vision. As a result, the dual waveguide display in the area in front of the user's eyes can continue to be as light as possible in terms of weight and / or transparent for an undisturbed view of the surroundings in front of the user.

Um Störung oder Wahrnehmung durch den Benutzer zu vermeiden, kann das verwendete Eye-Tracking-Licht insbesondere in einem vorbestimmten unsichtbaren Spektralbereich liegen. Insbesondere kann Infrarotlicht verwendet werden. In modernen Kraftfahrzeugen sind oftmals bereits diverse Infrarotlichtquellen zur Ausleuchtung des Insassenraums und Infrarotlichtsensoren zur Erfassung des von darin befindlichen Objekten reflektierten Infrarotlichts vorgesehen.In order to avoid disturbance or perception by the user, the eye tracking light used can in particular lie in a predetermined invisible spectral range. In particular, infrared light can be used. In modern motor vehicles, various infrared light sources for illuminating the passenger compartment and infrared light sensors for detecting the infrared light reflected by objects located therein are often already provided.

Eine, mehrere oder alle der hierin beschriebenen Komponenten des dualen Waveguide-Displays können mit der beschriebenen Funktionalität jeweils nur für ein Benutzerauge oder aber gleichzeitig für beide Benutzeraugen ausgebildet sein. Im Falle der Funktionalität nur für ein Benutzerauge kann die jeweilige Komponente insbesondere doppelt, beispielsweise in einer bezüglich einer vorbestimmten Gesichtsmittenebene symmetrischen Anordnung, vorgesehen sein. Nur der Einfachheit halber wird hierin meist von „den Benutzeraugen“ die Rede sein.One, several or all of the components of the dual waveguide display described herein can be designed with the described functionality for only one user eye or at the same time for both user eyes. In the case of functionality for only one user eye, the respective component can in particular be provided twice, for example in an arrangement which is symmetrical with respect to a predetermined face center plane. For the sake of simplicity, the term “the user's eyes” is usually used here.

Die hierin genannten „Einkoppel- und Auskoppelelemente“ des optischen Wellenleiters für das jeweils verwendete Licht können in jeder geeigneten, insbesondere an sich bekannten Weise ausgebildet sein, beispielsweise als optische Gitter oder als holografische optische Elemente.The “coupling-in and coupling-out elements” of the optical waveguide for the light used in each case can be designed in any suitable manner, in particular known per se, for example as optical grids or as holographic optical elements.

Insbesondere kann das duale Waveguide-Display auch einen geeigneten Eye-Tracking-Sensor, beispielsweise einen CCD- oder CMOS-Sensor (charge-coupled device; complementary metal-oxide-semiconductor), umfassen, der zum Erfassen des ausgekoppelten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels ausgebildet und hierzu vor oder am Wellenleiter, insbesondere gegenüber dem Eye-Tracking-Auskoppelelement in einem vorbestimmten Abstand von diesem, befestigt oder befestigbar ist. Der Eye-Tracking-Sensor kann, muss aber nicht am Wellenleiter befestigt sein. Er kann insbesondere in an sich bekannter Weise zum Erzeugen, Aufnehmen und/oder Weitergeben eines auf dem erfassten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündel basierenden elektrischen Eye-Tracking-Signals an eine geeignete Steuerungseinheit zum Ermitteln und Weiterverwenden einer aktuellen Benutzeraugenposition und/oder Benutzeraugenbewegung ausgebildet sein.In particular, the dual waveguide display can also include a suitable eye tracking sensor, for example a CCD or CMOS sensor (charge-coupled device; complementary metal-oxide-semiconductor), which is used to detect the coupled-out eye-tracking light beam designed and for this purpose in front of or on the waveguide, in particular opposite the eye tracking decoupling element at a predetermined distance therefrom, or can be fastened. The eye tracking sensor can, but does not have to be, attached to the waveguide. In particular, it can be designed in a manner known per se to generate, record and / or forward an electrical eye tracking signal based on the detected eye tracking light beam to a suitable control unit for determining and further using a current user eye position and / or user eye movement.

Insbesondere kann das duale Waveguide-Display ferner ein im Strahlengang des ausgekoppelten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels, d. h. zwischen dem Eye-Tracking-Auskoppelelement und dem Eye-Tracking-Sensor, angeordnetes erstes optisches Element zum Fokussieren des Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels und/oder zum Abbilden eines damit transportierten Benutzeraugenbilds auf den Eye-Tracking-Sensor umfassen. Das erste optische Element kann insbesondere als ein geeignetes Linsensystem mit einer oder mehreren Linsen, beispielsweise aus Kunststoff oder Glas, ausgebildet sein.In particular, the dual waveguide display can also have a first optical element for focusing the eye-tracking light beam and / or arranged in the beam path of the uncoupled eye-tracking light beam, ie between the eye-tracking decoupling element and the eye-tracking sensor for mapping a user eye image transported therewith onto the eye tracking sensor. The first optical one Element can in particular be designed as a suitable lens system with one or more lenses, for example made of plastic or glass.

Das erste optische Element kann insbesondere direkt am Wellenleiter befestigt, beispielsweise auf dem Eye-Tracking-Auskoppelelement angeklebt oder daran angeformt, oder darin integriert sein. Alternativ kann es beispielsweise auch am Eye-Tracking-Sensor befestigt sein. Um ein kollimiertes ausgekoppeltes Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündel auf den Eye-Tracking-Sensor zu fokussieren, kann das erste optische Element beispielsweise etwa in dessen Brennweitenabstand vom Eye-Tracking-Sensor angeordnet sein.The first optical element can in particular be fastened directly to the waveguide, for example glued to or molded onto the eye-tracking decoupling element, or integrated therein. Alternatively, it can also be attached to the eye tracking sensor, for example. In order to focus a collimated, uncoupled eye-tracking light beam onto the eye-tracking sensor, the first optical element can, for example, be arranged approximately at its focal length from the eye-tracking sensor.

Insbesondere kann das duale Waveguide-Display ferner ein im Strahlengang des einzukoppelnden Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels, d. h. zwischen dem Eye-Tracking-Einkoppelelement und den Benutzeraugen, angeordnetes zweites optisches Element zum Kollimieren des Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels und/oder zum Abbilden eines damit transportierten Benutzeraugenbilds auf den Eye-Tracking-Sensor umfassen. Das zweite optische Element kann insbesondere als ein geeignetes, insbesondere plankonvexes, Linsensystem mit einer oder mehreren Linsen, beispielsweise aus Kunststoff oder Glas, ausgebildet sein.In particular, the dual waveguide display can also have a beam path of the eye-tracking light beam to be coupled in, ie. H. between the eye-tracking coupling element and the user eyes, arranged second optical element for collimating the eye-tracking light beam and / or for mapping a user eye image transported therewith on the eye-tracking sensor. The second optical element can in particular be designed as a suitable, in particular plano-convex, lens system with one or more lenses, for example made of plastic or glass.

Das zweite optische Element kann insbesondere direkt am Wellenleiter befestigt, beispielsweise auf dem Eye-Tracking-Einkoppelelement angeklebt oder daran angeformt, oder darin integriert sein. Um das von den Benutzeraugen reflektierte Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündel zum ordnungsgemäßen Passieren des Wellenleiters zu kollimieren, kann das zweite optische Element beispielsweise etwa in dessen Brennweitenabstand vor den Benutzeraugen angeordnet sein.The second optical element can in particular be fastened directly to the waveguide, for example glued or molded onto the eye tracking coupling element, or integrated therein. In order to collimate the eye tracking light beam reflected by the user's eyes in order to properly pass the waveguide, the second optical element can, for example, be arranged approximately at its focal length in front of the user's eyes.

Insbesondere kann das duale Waveguide-Display ferner ein Ausleuchtungselement umfassen, das displayauskopplungsseitig im oder am Wellenleiter zum Ausleuchten der Benutzeraugen mit dem zum Eye-Tracking dienenden Ausleuchtungslicht ausgebildet und angeordnet ist. Mit anderen Worten wird mit den Begriffen „Ausleuchtungslicht“ und „Eye-Tracking-Licht“ zur Vermeidung einer Verwechslung das gleiche Licht in dessen unterschiedlichen Ausbreitungsstadien und mit entsprechend unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen in Bezug auf das duale Waveguide-Display bezeichnet: Das Ausleuchtungslicht ist dieses Licht vor der Reflexion an den Benutzeraugen, und das Eye-Tracking-Licht - nach dessen Reflexion an den Benutzeraugen.In particular, the dual waveguide display can furthermore comprise an illumination element which, on the display coupling-out side, is designed and arranged in or on the waveguide for illuminating the user's eyes with the illumination light used for eye tracking. In other words, the terms “illuminating light” and “eye tracking light” are used to denote the same light in its different propagation stages and with correspondingly different directions of propagation in relation to the dual waveguide display to avoid confusion: the illumination light is this light the reflection on the user's eyes, and the eye tracking light - after its reflection on the user's eyes.

Dabei kann der Wellenleiter ferner auch zum Leiten von Ausleuchtungslicht ausgebildet sein, um auch damit verbundene Energiequellen und/oder Elektronik aus dem Blickfeld des Benutzers zu bringen. Hierzu kann das Ausleuchtungselement als ein Ausleuchtungs-Auskoppelelement ausgebildet sein, aus dem ein von einer displayeinkopplungsseitig im oder am Wellenleiter angeordneten Ausleuchtungs-Lichtquelle, beispielsweise einer Leuchtdiode (LED), erzeugtes und durch den Wellenleiter übertragenes Ausleuchtungslicht-Strahlenbündel in Richtung zu den Benutzeraugen hin ausgekoppelt wird. Dabei kann die Ausleuchtungs-Lichtquelle insbesondere außerhalb des Wellenleiters vorgesehen sein und zum Einkoppeln des von ihr erzeugten Ausleuchtungslichts in den Wellenleiter über ein ebenfalls displayeinkopplungsseitig ausgebildetes Ausleuchtungs-Einkoppelelement des Wellenleiters ausgebildet und angeordnet sein.In this case, the waveguide can furthermore also be designed for guiding illumination light in order to also bring energy sources and / or electronics connected therewith out of the user's field of vision. For this purpose, the illumination element can be designed as an illumination decoupling element from which an illumination light source, for example a light-emitting diode (LED), generated by a display coupling-in side in or on the waveguide and transmitted through the waveguide, is decoupled in the direction of the user's eyes becomes. The illumination light source can in particular be provided outside the waveguide and designed and arranged for coupling the illumination light it generates into the waveguide via an illumination coupling element of the waveguide which is also formed on the display coupling side.

Alternativ dazu kann das den Benutzeraugen zugewandte Ausleuchtungselement selbst eine Ausleuchtungs-Lichtquelle sein, beispielsweise eine Leuchtdiode (LED). Bei dieser Variante kann der Wellenleiter insbesondere zum Transportieren elektrischer Energie von einer displayeinkopplungsseitig im oder am Wellenleiter angeordneten Energiequelle zur Ausleuchtungs-Lichtquelle, beispielsweise durch im Wellenleiter verlaufende elektrische Leitungen, ausgebildet sein.Alternatively, the illumination element facing the user's eyes can itself be an illumination light source, for example a light-emitting diode (LED). In this variant, the waveguide can be designed in particular to transport electrical energy from an energy source arranged in or on the waveguide on the display coupling side to the illumination light source, for example through electrical lines running in the waveguide.

Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst das duale Waveguide-Display neben dem oben genannten Eye-Tracking-Sensor ferner auch

  • - eine Auswerteeinheit, die zum Ermitteln einer aktuellen Benutzeraugenposition und/oder einer aktuellen Benutzeraugenbewegung anhand des vom Eye-Tracking-Sensor erfassten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels ausgebildet ist; und
  • - einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator, der zum linearen und/oder rotatorischen Bewegen des Wellenleiters zu einer vorbestimmten Positionierung des Displaylicht-Auskoppelelements vor den Benutzeraugen abhängig von der ermittelten aktuellen Benutzeraugenposition und/oder - Bewegung ausgebildet ist.
According to a first embodiment, the dual waveguide display also comprises the above-mentioned eye tracking sensor
  • an evaluation unit which is designed to determine a current user eye position and / or a current user eye movement on the basis of the eye tracking light beam captured by the eye tracking sensor; and
  • - An electrically controllable actuator which is designed for linear and / or rotary movement of the waveguide for a predetermined positioning of the display light decoupling element in front of the user eyes depending on the determined current user eye position and / or movement.

Dadurch kann eine in Bezug auf die Benutzeraugenposition vorbestimmte, beispielsweise im Hinblick auf die Bilderzeugung und/oder die Ergonomie optimierte, Position und/oder Ausrichtung des Wellenleiters und damit auch des Displaylicht-Auskoppelelements im Raum der aktuellen Benutzeraugenposition bei deren Änderung nachgeführt werden. Die vorbestimmte Positionierung kann beispielsweise eine Zentrierung und/oder orthogonale Ausrichtung des Displaylicht-Auskoppelelements um die bzw. zu der aktuelle(n) Blickrichtung des Benutzers umfassen, damit das Anzeigebild stets an einer beabsichtigten Position, z. B. mittig, in seinem Blickfeld erzeugt wird. Die Auswerteeinheit und eine geeignete Aktuator-Ansteuerungselektronik können beispielsweise in der weiter oben erwähnten Steuerungseinheit implementiert sein, die zum Erhalten elektrischer Signale vom Eye-Tracking-Sensor ausgebildet ist.As a result, a position and / or alignment of the waveguide and / or alignment of the waveguide and thus also of the display light decoupling element in the space of the current user eye position can be tracked in the space of the current user eye position when it is changed. The predetermined positioning can include, for example, a centering and / or orthogonal alignment of the display light decoupling element around or to the current viewing direction of the user, so that the display image is always at an intended position, e.g. B. in the middle, is generated in his field of view. The evaluation unit and a suitable one Actuator control electronics can be implemented, for example, in the control unit mentioned above, which is designed to receive electrical signals from the eye tracking sensor.

Ein derart unter Verwendung des Eye-Tracking räumlich positionierbares und/oder nachführbares duales Waveguide-Display benötigt keine mechanische Verbindungen zum Benutzer oder seinem Kopf, um stets eine im Grunde beliebig präzise vorbestimmte Positionierung im Hinblick auf die optische Darstellung und auf komfortable und gefahrfreie Abstände des Wellenleiters zum Benutzer zu gewährleisten. Das duale Waveguide-Display der hierin dargelegten Art ist daher ideal zu einem ortsfesten Einbinden in einem übergeordneten System, wie z. B. einem Kraftfahrzeug oder einem Gebäude, geeignet, und weist keine der aus dem Stand der Technik für ortsfeste Anzeigevorrichtungen bekannten Einschränkungen für das abdeckbare Blickfeld etc. auf.A dual waveguide display that can be spatially positioned and / or tracked in this way using eye tracking does not require any mechanical connections to the user or his head in order to always achieve an essentially arbitrarily precise, predetermined positioning with regard to the visual display and comfortable and safe distances of the Waveguide to ensure the user. The dual waveguide display of the type set out here is therefore ideal for a fixed integration in a higher-level system, such as e.g. B. a motor vehicle or a building, and does not have any of the restrictions known from the prior art for stationary display devices for the field of view, etc. which can be covered.

Alternativ kann das duale Waveguide-Display der hierin dargelegten Art aber auch eine kopfgetragene oder in sonstiger Weise am Benutzer oder seinem Sitz befestigte Anzeigevorrichtung sein, und die genannte vorbestimmte Positionierung unter Verwendung des Eye-Tracking zum (beispielsweise auf wenige Centimeter, Millimeter oder sogar Millimeterbruchteile präzise definierten) Nachjustieren/Korrigieren des zuvor mit einfacheren Mitteln, beispielsweise manuell, vor den Benutzeraugen vorpositionierten Wellenleiters verwendet werden.Alternatively, the dual waveguide display of the type set out here can also be a head-mounted display device or a display device attached in some other way to the user or his seat, and the aforementioned predetermined positioning using eye tracking to (for example, to a few centimeters, millimeters or even fractions of a millimeter precisely defined) readjustment / correction of the waveguide previously pre-positioned in front of the user's eyes with simpler means, for example manually.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform, die mit der obigen ersten Ausführungsform insbesondere kombiniert sein kann, umfasst das duale Waveguide-Display neben dem oben genannten Eye-Tracking-Sensor ferner auch

  • - eine Auswerteeinheit, die zum Ermitteln einer aktuellen Benutzeraugenposition und/oder einer aktuellen Benutzeraugenbewegung anhand des vom Eye-Tracking-Sensor erfassten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels ausgebildet ist; und
  • - eine Benutzerschnittstelle, die zum Erzeugen von Steuerungsbefehlen, insbesondere zum Ansteuern der Bilderzeugungseinheit oder anderer Geräte beispielsweise an Bord eines Kraftfahrzeugs, abhängig von der ermittelten aktuellen Benutzeraugenposition und/oder Benutzeraugenbewegung ausgebildet ist.
According to a second embodiment, which can in particular be combined with the above first embodiment, the dual waveguide display also comprises, in addition to the above-mentioned eye tracking sensor
  • an evaluation unit which is designed to determine a current user eye position and / or a current user eye movement on the basis of the eye tracking light beam captured by the eye tracking sensor; and
  • - A user interface that is designed to generate control commands, in particular to control the image generation unit or other devices, for example on board a motor vehicle, depending on the determined current user eye position and / or user eye movement.

Dadurch kann beispielsweise eine blickgesteuerte Kursorbewegung und/oder eine andersartige blickgesteuerte Displaysteuerung zum Ändern des zu erzeugenden Anzeigebilds implementiert sein. Die Auswerteeinheit und die Benutzerschnittstelle können beispielsweise in der weiter oben erwähnten Steuerungseinheit implementiert sein, die zum Erhalten elektrischer Signale vom Eye-Tracking-Sensor ausgebildet ist.In this way, for example, a gaze-controlled cursor movement and / or a different type of gaze-controlled display control can be implemented for changing the display image to be generated. The evaluation unit and the user interface can be implemented, for example, in the control unit mentioned above, which is designed to receive electrical signals from the eye tracking sensor.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines dualen Waveguide-Displays der hierin dargelegten Art umfassend einen oben genannten Eye-Tracking-Sensor vorgesehen. Das Betriebsverfahren umfasst dabei folgende Schritte, wobei das weiter oben für die erste Ausführungsform des dualen Waveguide-Displays Gesagte entsprechend gelten kann:

  • - Ermitteln einer aktuellen Benutzeraugenposition und/oder einer aktuellen Benutzeraugenbewegung anhand des vom Eye-Tracking-Sensor erfassten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels; und
  • - lineares und/oder rotatorisches Bewegen des Wellenleiters zur vorbestimmten Positionierung des Displaylicht-Auskoppelelements vor den Benutzeraugen abhängig von der ermittelten aktuellen Benutzeraugenposition und/oder Benutzeraugenbewegung.
According to a further aspect, a method for operating a dual waveguide display of the type set out herein, comprising an above-mentioned eye tracking sensor, is provided. The operating method comprises the following steps, whereby what was said above for the first embodiment of the dual waveguide display can apply accordingly:
  • - Determination of a current user eye position and / or a current user eye movement on the basis of the eye tracking light beam detected by the eye tracking sensor; and
  • linear and / or rotary movement of the waveguide for the predetermined positioning of the display light decoupling element in front of the user eyes depending on the determined current user eye position and / or user eye movement.

Alternativ oder zusätzlich kann das Betriebsverfahren folgende Schritte umfassen, wobei das weiter oben für die zweite Ausführungsform des dualen Waveguide-Displays Gesagte entsprechend gelten kann:

  • - Ermitteln einer aktuellen Benutzeraugenposition und/oder einer aktuellen Benutzeraugenbewegung anhand des vom Eye-Tracking-Sensor erfassten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels; und
  • - Erzeugen von Steuerungsbefehlen, insbesondere zum Ansteuern der Bilderzeugungseinheit, abhängig von der ermittelten aktuellen Benutzeraugenposition und/oder Benutzeraugenbewegung. Dadurch kann beispielsweise eine blickgesteuerte Kursorbewegung und/oder eine andersartige blickgesteuerte Displaysteuerung zum Ändern des zu erzeugenden Anzeigebilds implementiert sein.
As an alternative or in addition, the operating method can include the following steps, whereby what was said above for the second embodiment of the dual waveguide display can apply accordingly:
  • - Determination of a current user eye position and / or a current user eye movement on the basis of the eye tracking light beam detected by the eye tracking sensor; and
  • - Generation of control commands, in particular for controlling the image generation unit, depending on the determined current user eye position and / or user eye movement. In this way, for example, a gaze-controlled cursor movement and / or a different type of gaze-controlled display control can be implemented for changing the display image to be generated.

FigurenlisteFigure list

Die obigen Aspekte der Erfindung und deren Ausführungsformen und spezifische Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert. Die Zeichnung ist rein schematisch, sie ist insbesondere nicht als maßstabsgetreu zu lesen. Es zeigt die

  • Figur eine perspektivische Ansicht eines dualen Waveguide-Displays gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung mit einem vor Benutzeraugen angeordneten flächigen Displaylicht-Auskoppelelement eines planaren Wellenleiters und einem in einiger Entfernung dahinter erzeugten virtuellen Anzeigebild.
The above aspects of the invention and its embodiments and specific configurations are explained in more detail below with reference to the example shown in the accompanying drawing. The drawing is purely schematic; in particular, it should not be read as being true to scale. It shows the
  • FIG. 1 shows a perspective view of a dual waveguide display according to the first aspect of the invention with a flat display light decoupling element of a planar waveguide arranged in front of the user's eyes and a virtual display image generated some distance behind it.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Alle weiter oben in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen erwähnten verschiedenen Ausführungsformen, Varianten und spezifischen Ausgestaltungsmerkmale des dualen Waveguide-Displays gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie von dessen Betriebsverfahren gemäß den weiteren Aspekten können bei dem in der Figur gezeigten Beispiel implementiert sein. Das Gleiche gilt entsprechend für die weiter oben bereits angegebenen Begriffsdefinitionen und Wirkungen in Bezug auf einzelne Merkmale, die in der Figur gezeigt sind.All of the various embodiments, variants and specific design features of the dual waveguide display according to the first aspect of the invention mentioned above in the description and in the following claims and of its operating method according to the further aspects can be implemented in the example shown in the figure. The same applies accordingly to the definitions of terms and effects already given above in relation to individual features that are shown in the figure.

Die einzige Figur zeigt in einer stark vereinfachten schematischen perspektivischen Ansicht ein duales Waveguide-Display 1 der hierin dargelegten Art, das zum Anordnen im Blickfeld eines Benutzers, insbesondere für eine AR- oder VR-Anzeige (Augmented Reality bzw. Virtual Reality), ausgebildet ist. Neben der Display-Anzeigefunktion ist der optische Wellenleiter 2 des dualen Waveguide-Displays 1 in der hierin beschriebenen Weise auch zum Eye-Tracking zur Ermittlung einer aktuellen Benutzeraugenposition oder - Bewegung ausgebildet.The single figure shows a dual waveguide display in a greatly simplified schematic perspective view 1 of the type set out herein, which is designed to be arranged in the field of vision of a user, in particular for an AR or VR display (augmented reality or virtual reality). In addition to the display function, there is also the optical waveguide 2 of the dual waveguide display 1 also designed in the manner described herein for eye tracking to determine a current user eye position or movement.

Es kann sich dabei beispielsweise um ein in Kraftfahrzeugen oder anderen übergeordneten beweglichen oder unbeweglichen Systemen, wie Luft- oder Wasserfahrzeugen, Bahnen, Gebäuden etc., ortsfest, d. h. ohne Berührung des Benutzers montierbares duales Waveguide-Display 1 handeln. Alternativ kann das duale Waveguide-Display 1 aber auch als eine kopfgetragene Anzeigevorrichtung (Head-Mounted-Display, HMD), etwa als eine AR- oder VR-Brille, ausgebildet sein. Aus Darstellungsgründen sind in der Figur jegliche Halterungselemente weggelassen, die zur Befestigung des dualen Waveguide-Displays 1 am übergeordneten System oder am Kopf des Benutzers dienen und in jeder für die hierin dargelegte Funktionalität geeigneten Weise ausgebildet sein können.It can be, for example, a stationary dual waveguide display that can be mounted in motor vehicles or other higher-level mobile or immobile systems, such as aircraft or watercraft, railways, buildings, etc., ie without touching the user 1 act. Alternatively, the dual waveguide display 1 but also be designed as a head-mounted display device (head-mounted display, HMD), such as AR or VR glasses. For reasons of illustration, any mounting elements that are used to attach the dual waveguide display are omitted in the figure 1 serve on the higher-level system or on the user's head and can be designed in any way suitable for the functionality set out herein.

Das duale Waveguide-Display 1 umfasst in diesem Beispiel einen planaren optischen Wellenleiter 2, der zum Leiten eines Displaylichtstrahlenbündels L1 ausgebildet ist und hierzu ein flächiges, vor einem Benutzerauge 3 angeordnetes Displaylicht-Auskoppelelement 4 sowie ein seitlich davon ausgebildetes Displaylicht-Einkoppelelement 5 aufweist. Bei der in der Figur schematisch angedeuteten vorbestimmten Positionierung des Displaylicht-Auskoppelelements 4 im vor dem Benutzerauge 3 liegenden Blickfeld liegt das seitlich davon ausgebildete Displaylicht-Einkoppelelement 5 in einem durch den Benutzer visuell nicht wahrnehmbaren Bereich 6 des Wellenleiters 2, auf den sich der hierin verwendete Begriff „displayeinkopplungsseitig“ bezieht. Entsprechend bezieht sich der hierin verwendete Begriff „displayauskopplungsseitig“ auf einen vor dem Benutzerauge 3, d. h. in seinem Blickfeld, liegenden Bereich 7 des Wellenleiters 2, der auch das Displaylicht-Auskoppelelement 4 umfasst. In diesem Beispiel ist der Wellenleiter 2 zumindest displayauskopplungsseitig transparent im sichtbaren Spektralbereich ausgebildet, um dem Benutzer einen Blick auf die vor ihm hinter dem Wellenleiter 2 liegende Umwelt zu ermöglichen.The dual waveguide display 1 comprises, in this example, a planar optical waveguide 2 used to guide a display light beam L1 is formed and for this purpose a flat, in front of a user eye 3 arranged display light decoupling element 4th and a display light coupling element formed on the side thereof 5 having. With the predetermined positioning of the display light decoupling element indicated schematically in the figure 4th im in front of the user's eye 3 The display light coupling element formed to the side lies in the field of vision 5 in an area that cannot be visually perceived by the user 6th of the waveguide 2 , to which the term “display coupling-in side” as used herein refers. Correspondingly, the term “display extraction side” used herein refers to one in front of the user's eye 3 , ie area lying in his field of vision 7th of the waveguide 2 , which is also the display light decoupling element 4th includes. In this example is the waveguide 2 At least the display coupling-out side is designed to be transparent in the visible spectral range in order to give the user a view of the waveguide in front of him 2 to enable the lying environment.

Ferner umfasst das duale Waveguide-Display 1 eine Bilderzeugungseinheit 8, die zum Erzeugen des Displaylicht-Strahlenbündels L1 mit einem gewünschten Anzeigebildinhalt und zu dessen Einkopplung in den Wellenleiter 2 über das Displaylicht-Einkoppelelement 5 ausgebildet und angeordnet ist, so dass durch das am Displaylicht-Auskoppelelement 4 ausgekoppelte Displaylicht-Strahlenbündel L1 ein beispielsweise einige Meter oder noch weiter vom Benutzerauge 3 entferntes virtuelles Anzeigebild 9 (das in der Figur einen Kaktus zeigt) im Blickfeld des Benutzers erzeugt wird. Auch wenn dieses Beispiel in erster Linie die Erzeugung eines für den Benutzer sichtbaren virtuellen Anzeigebilds in einer vorbestimmten Entfernung hinter dem Wellenleiter 2 betrifft, kann das duale Waveguide-Display 1 alternativ auch mit geeigneten optischen Mitteln (nicht gezeigt) zur Erzeugung eines realen Anzeigebilds ausgebildet sein.It also includes the dual waveguide display 1 an image forming unit 8th that are used to generate the display light beam L1 with a desired display image content and for its coupling into the waveguide 2 via the display light coupling element 5 is designed and arranged so that by the display light decoupling element 4th Decoupled display light beam L1 one, for example, a few meters or even further from the user's eye 3 remote virtual display image 9 (which shows a cactus in the figure) is generated in the field of view of the user. Even if this example is primarily the generation of a user-visible virtual display image at a predetermined distance behind the waveguide 2 is concerned, the dual waveguide display 1 alternatively, it can also be designed with suitable optical means (not shown) for generating a real display image.

Zusätzlich zum beschriebenen Bringen des Displaylichtstrahlenbündels L1 zum Benutzer ist der optische Wellenleiter 2 des dualen Waveguide-Displays 1 auch zum Leiten eines Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels L2 in einer in diesem Beispiel entgegengesetzten oder antiparallelen Richtung ausgebildet (die jeweiligen Ausbreitungsrichtungen der verschiedenen Strahlenbündel L1-L3 sind in der Figur durch Pfeile angedeutet). Hierzu umfasst der Wellenleiter 2 displayauskopplungsseitig ein Eye-Tracking-Einkoppelelement 10, das zum Einkoppeln eines von dem Benutzerauge 3 reflektierten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels L2 in den Wellenleiter 2 ausgebildet und angeordnet ist, und displayeinkopplungsseitig ein Eye-Tracking-Auskoppelelement 11 zum Auskoppeln des Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels L2 in Richtung eines geeigneten, in diesem Beispiel außerhalb des Benutzerblickfelds angeordneten Eye-Tracking-Sensors 12.In addition to bringing the display light beam as described L1 to the user is the optical waveguide 2 of the dual waveguide display 1 also for guiding an eye-tracking light beam L2 formed in an opposite or anti-parallel direction in this example (the respective directions of propagation of the various bundles of rays L1-L3 are indicated in the figure by arrows). To this end, the waveguide includes 2 An eye tracking coupling element on the display coupling-out side 10 that is used to couple one of the user's eye 3 reflected eye-tracking light beam L2 into the waveguide 2 is formed and arranged, and an eye tracking decoupling element on the display coupling-in side 11 for decoupling the eye tracking light beam L2 in the direction of a suitable eye tracking sensor, which in this example is arranged outside the user's field of vision 12th .

Indem das Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündel L2 mittels des optischen Wellenleiters 2 des dualen Waveguide-Displays 1 aus dem Blickfeld des Benutzers gebracht wird, können sämtliche zur Erzeugung und/oder Erfassung des Eye-Tracking-Lichts erforderlichen optischen und elektronischen Komponenten, wie z. B. Kameras oder Energiequellen, abseits des Benutzerblickfelds untergebracht werden. Dadurch kann das duale Waveguide-Display 1 displayauskopplungsseitig, d. h. in dessen vor dem Benutzerauge 3 liegenden Bereich 7, sowohl leicht vom Gewicht her als auch weitgehend transparent für den Benutzer bleiben.By tracking the eye beam of light L2 by means of the optical waveguide 2 of the dual waveguide display 1 from the field of view of the User is brought, all of the optical and electronic components required to generate and / or record the eye tracking light, such as B. cameras or energy sources can be accommodated away from the user's field of vision. This allows the dual waveguide display 1 display decoupling side, ie in front of the user's eye 3 lying area 7th , both light in weight and largely transparent to the user.

Als Eye-Tracking-Licht wird in diesem Beispiel Infrarotlicht (IR) in einem für den Benutzer unsichtbaren Spektralbereich verwendet.In this example, infrared light (IR) in a spectral range that is invisible to the user is used as eye tracking light.

Eine, mehrere oder alle der hierin beschriebenen Komponenten des dualen Waveguide-Displays 1 können mit der in der Figur skizzierten Funktionalität jeweils nur für ein Benutzerauge 3 oder aber gleichzeitig für beide Benutzeraugen (nicht gezeigt) ausgebildet sein. Im Falle der Funktionalität nur für ein Benutzerauge 3 kann die jeweilige Komponente insbesondere doppelt, beispielsweise in einer bezüglich einer vorbestimmten Gesichtsmittenebene symmetrischen Anordnung, vorgesehen sein. Nur zur Vereinfachung der Darstellung ist in der Figur schematisch ein einziges Benutzerauge 3 angedeutet.One, more, or all of the dual waveguide display components described herein 1 can with the functionality sketched in the figure only for one user eye at a time 3 or at the same time for both user eyes (not shown). In the case of functionality, only for one user's eye 3 For example, the respective component can in particular be provided twice, for example in an arrangement which is symmetrical with respect to a predetermined face center plane. A single user eye is shown schematically in the figure only to simplify the illustration 3 indicated.

Der Eye-Tracking-Sensor 12, beispielsweise eine Kamera mit einem CCD- oder CMOS-Sensor (charge-coupled device; complementary metal-oxide-semiconductor), ist zum Erfassen des ausgekoppelten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels L2 ausgebildet und hierzu in diesem Beispiel vor dem Wellenleiter 2 gegenüber seinem Eye-Tracking-Auskoppelelement 11 in einem vorbestimmten Abstand von diesem angeordnet. Der Eye-Tracking-Sensor 12 kann, muss aber nicht am Wellenleiter 2 befestigt sein. Er kann insbesondere in an sich bekannter Weise zum Erzeugen, Aufnehmen und/oder Weitergeben eines auf dem erfassten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündel L2 basierenden elektrischen Eye-Tracking-Signals an eine geeignete Steuerungseinheit (nicht gezeigt) zum Ermitteln und Weiterverwenden einer aktuellen Benutzeraugenposition und/oder Benutzeraugenbewegung ausgebildet sein.The eye tracking sensor 12th , for example a camera with a CCD or CMOS sensor (charge-coupled device; complementary metal-oxide-semiconductor) is used to detect the coupled-out eye-tracking light beam L2 formed and this in this example in front of the waveguide 2 compared to its eye-tracking decoupling element 11 arranged at a predetermined distance therefrom. The eye tracking sensor 12th can, but does not have to be on the waveguide 2 be attached. In particular, it can be used in a manner known per se to generate, record and / or pass on an eye-tracking light beam on the detected eye-tracking light beam L2 based electrical eye tracking signals to a suitable control unit (not shown) for determining and further using a current user eye position and / or user eye movement.

Ferner umfasst das duale Waveguide-Display 1 ein im Strahlengang des ausgekoppelten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels L2 zwischen dem Eye-Tracking-Auskoppelelement 11 und dem Eye-Tracking-Sensor 12 angeordnetes erstes optisches Element 13 zum Fokussieren des Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels L2 und/oder zum Abbilden eines damit transportierten Bilds des Benutzerauges 3 auf den Eye-Tracking-Sensor 12. Das erste optische Element 13 kann insbesondere als ein geeignetes Linsensystem mit einer oder mehreren, beispielsweise konvexen oder plankonvexen, Linsen ausgebildet sein.It also includes the dual waveguide display 1 one in the beam path of the uncoupled eye-tracking light beam L2 between the eye tracking decoupling element 11 and the eye tracking sensor 12th arranged first optical element 13th for focusing the eye tracking light beam L2 and / or for mapping an image of the user's eye transported therewith 3 on the eye tracking sensor 12th . The first optical element 13th can in particular be designed as a suitable lens system with one or more, for example convex or plano-convex, lenses.

Das erste optische Element 13 kann insbesondere direkt am Wellenleiter 2 befestigt, beispielsweise auf dem Eye-Tracking-Auskoppelelement 11 angeklebt oder daran angeformt, oder darin integriert sein. Alternativ kann es beispielsweise auch am Eye-Tracking-Sensor 12 befestigt sein. Um ein in diesem Beispiel kollimiertes (s. u.) Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündel L2 auf den Eye-Tracking-Sensor 12 zu fokussieren, ist das erste optische Element 13 hier etwa in dessen Brennweitenabstand vom Eye-Tracking-Sensor 12 angeordnet.The first optical element 13th can in particular directly on the waveguide 2 attached, for example on the eye-tracking decoupling element 11 be glued or molded on, or integrated therein. Alternatively, it can also be done on the eye tracking sensor, for example 12th be attached. Around an eye-tracking light beam collimated in this example (see below) L2 on the eye tracking sensor 12th to focus is the first optical element 13th here roughly in its focal length from the eye tracking sensor 12th arranged.

Zum Kollimieren des vom Benutzerauge 3 reflektierten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels L2 weist das duale Waveguide-Display 1 in diesem Beispiel ferner ein im Strahlengang des einzukoppelnden Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels L2 zwischen dem Eye-Tracking-Einkoppelelement 10 und dem Benutzerauge 3 angeordnetes zweites optisches Element 14, in diesem Beispiel eine plankonvexe Linse, auf. Diese kann insbesondere direkt am Wellenleiter 2 befestigt, beispielsweise über oder auf dem Eye-Tracking-Einkoppelelement 10 angeklebt oder daran angeformt, oder darin integriert sein. Um das vom Benutzerauge 3 reflektierte Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündel L2 zum ordnungsgemäßen Passieren des Wellenleiters 2 zu kollimieren, kann das zweite optische Element 14 beispielsweise etwa in dessen Brennweitenabstand vor dem Benutzerauge 3 angeordnet sein.Used to collimate the user's eye 3 reflected eye-tracking light beam L2 has the dual waveguide display 1 in this example also one in the beam path of the eye tracking light beam to be coupled L2 between the eye tracking coupling element 10 and the user's eye 3 arranged second optical element 14th , in this example a plano-convex lens. This can in particular directly on the waveguide 2 attached, for example over or on the eye tracking coupling element 10 be glued or molded on, or integrated therein. To that from the user's eye 3 reflected eye-tracking light beams L2 to properly pass the waveguide 2 to collimate, the second optical element can 14th for example, approximately in the focal length distance from the user's eye 3 be arranged.

Des Weiteren weist das duale Waveguide-Display 1 in diesem Beispiel ein Ausleuchtungselement 15 auf, das displayauskopplungsseitig am Wellenleiter 2 zum Ausleuchten des Benutzeraugen 3 mit dem zum Eye-Tracking dienenden Ausleuchtungslicht, hier Infrarotlicht, ausgebildet und angeordnet ist. Alternativ hierzu könnten beispielsweise in einem Kraftfahrzeug meist ohnehin vorhandene IR-Quellen zur Ausleuchtung der Benutzeraugen 3 mitverwendet werden. Wie weiter oben bereits erläutert, wird mit den Begriffen „Ausleuchtungslicht“ und „Eye-Tracking-Licht“ zur Vermeidung einer Verwechslung der jeweils verschiedenen Strahlenbündel L2 und L3 das gleiche Licht, jedoch in dessen unterschiedlichen Ausbreitungsstadien bezeichnet: Ausleuchtungslicht (Strahlenbündel L3) ist dieses Licht vor der Reflexion am Benutzerauge 3, und das Eye-Tracking-Licht (Strahlenbündel L2) - nach dessen Reflexion am Benutzerauge 3.Furthermore, the dual waveguide display 1 in this example a lighting element 15th on the display coupling-out side on the waveguide 2 to illuminate the user's eyes 3 is formed and arranged with the illumination light used for eye tracking, here infrared light. As an alternative to this, for example, IR sources which are usually already present in a motor vehicle could be used to illuminate the user's eyes 3 can also be used. As already explained above, the terms “illumination light” and “eye tracking light” are used to avoid confusing the different bundles of rays L2 and L3 the same light, but designated in its different stages of propagation: illuminating light (bundle of rays L3 ) is this light before reflection on the user's eye 3 , and the eye-tracking light (bundle of rays L2 ) - after its reflection on the user's eye 3 .

Dabei ist der Wellenleiter 2 in diesem Beispiel auch zum Leiten des Ausleuchtungslicht-Strahlenbündels L3 ausgebildet, um damit verbundene Energiequellen und/oder Elektronik ebenfalls aus dem Blickfeld des Benutzers in den displayeinkopplungsseitigen Bereich zu verlagern. Hierzu ist das Ausleuchtungselement 15 hier als ein Ausleuchtungs-Auskoppelelement ausgebildet, aus dem ein Ausleuchtungslicht-Strahlenbündel L3, das von einer displayeinkopplungsseitig vor dem Wellenleiter 2 angeordneten Ausleuchtungs-Lichtquelle 16 erzeugt und über ein displayeinkopplungsseitig ausgebildetes Ausleuchtungs-Einkoppelelement 17 in den Wellenleiter 2 eingekoppelt wird, in Richtung zum Benutzerauge 3 ausgekoppelt wird. Die Ausleuchtungs-Lichtquelle 16 ist in diesem Beispiel als eine IR-LED ausgebildet.Here is the waveguide 2 in this example also for guiding the illuminating light beam L3 designed to move associated energy sources and / or electronics also out of the user's field of vision into the display coupling-side area. The illumination element is for this purpose 15th formed here as an illumination decoupling element from which an illumination light beam bundle L3 , that of a display coupling side in front of the waveguide 2 arranged illumination light source 16 generated and via an illumination coupling element formed on the display coupling side 17th into the waveguide 2 is coupled, in the direction of the user eye 3 is decoupled. The illumination light source 16 is designed as an IR LED in this example.

Alternativ dazu kann das dem Benutzerauge 3 zugewandte Ausleuchtungselement 15 auch selbst eine Ausleuchtungs-Lichtquelle, beispielsweise eine IR-LED, sein. Bei dieser Variante kann der Wellenleiter 2 insbesondere zum Transportieren elektrischer Energie von einer displayeinkopplungsseitig im oder am Wellenleiter angeordneten Energiequelle (nicht gezeigt), beispielsweise durch im Wellenleiter 2 verlaufende elektrische Leiterbahnen, zum Ausleuchtungselement 15 ausgebildet sein.Alternatively, this can be done to the user's eye 3 facing illumination element 15th also be an illumination light source itself, for example an IR LED. In this variant, the waveguide 2 in particular for transporting electrical energy from an energy source (not shown) arranged in or on the waveguide on the display coupling side, for example through the waveguide 2 running electrical conductor tracks, to the illumination element 15th be trained.

Die hierin genannten „Einkoppel- und Auskoppelelemente“ 4, 5, 10, 11, 15 oder 17 des optischen Wellenleiters 2 für das jeweils verwendete Licht (Displaylicht, Eye-Tracking-Licht und Ausleuchtungslicht) können in jeder geeigneten, insbesondere an sich bekannten Weise ausgebildet sein, beispielsweise als optische Gitter oder als holografische optische Elemente.The "coupling and decoupling elements" mentioned herein 4th , 5 , 10 , 11 , 15th or 17th of the optical waveguide 2 for the light used in each case (display light, eye tracking light and illumination light) can be designed in any suitable, in particular known manner, for example as optical grids or as holographic optical elements.

Nachfolgend wird ein mögliches Betriebsverfahren für das duale Waveguide-Display 1 gemäß der Figur beschrieben. Die hierin nachfolgend und weiter oben oder in den Ansprüchen beschriebenen einzelnen Verfahrensschritte können in jeder beliebigen sinnvollen Reihenfolge, insbesondere auch alle oder zu mehreren gleichzeitig und/oder fortlaufend, ausgeführt werden:

  • Im Betrieb des dualen Waveguide-Displays 1 sendet die Bilderzeugungseinheit 8 (picture generating unit, PGU) ein Displaylicht-Strahlenbündel L1 mit dem gewünschten Anzeigebildinhalt in das Displaylicht-Einkoppelelement 4. Von diesem wandert das Displaylicht-Strahlenbündel L1 durch den Wellenleiter 2 zum Displaylicht-Auskoppelelement 5 und erzeugt dadurch das virtuelle Anzeigebild 9 im Blickfeld des Benutzers.
The following is one possible operating method for the dual waveguide display 1 described according to the figure. The individual method steps described below and above or in the claims can be carried out in any meaningful order, in particular all or several at the same time and / or continuously:
  • In operation of the dual waveguide display 1 sends the imaging unit 8th (picture generating unit, PGU) a display light beam L1 with the desired display image content in the display light coupling element 4th . The display light beam travels from this L1 through the waveguide 2 to the display light decoupling element 5 and thereby generates the virtual display image 9 in the user's field of vision.

Die Ausleuchtungs-Lichtquelle 16, hier eine IR-LED, sendet ein Ausleuchtungslicht-Strahlenbündel L3 in das Ausleuchtungs-Einkoppelelement 17. Von diesem wandert das Ausleuchtungslicht-Strahlenbündel L3 durch den Wellenleiter 2 zu dem als Ausleuchtungs-Auskoppelelement ausgebildeten Ausleuchtungselement 15 und leuchtet so das Benutzerauge 3 mit Infrarotlicht aus.The illumination light source 16 , here an IR-LED, sends a beam of illumination light L3 into the illumination coupling element 17th . The illuminating light beam travels from this L3 through the waveguide 2 to the illumination element designed as an illumination decoupling element 15th and so lights up the user's eye 3 with infrared light.

Das vom Augapfel und der Netzhaut des Benutzerauges 3 reflektierte Infrarotlicht (Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündel L2) wird von einer unmittelbar am Eye-Tracking-Einkoppelelement 10 montierten plankonvexen Linse (zweites optisches Element 14) gebündelt oder kollimiert und durch das Eye-Tracking-Einkoppelelement 10 in den Wellenleiter 2 eingekoppelt. Vom Eye-Tracking-Einkoppelelement 10 wandert das Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündel L2 durch den Wellenleiter 2 zum Eye-Tracking-Auskoppelelement 11 und wird von einem Linsensystem (erstes optisches Element 13) fokussiert, wodurch ein Benutzeraugenbild am Eye-Tracking-Sensor 12 erzeugt wird.That of the eyeball and the retina of the user's eye 3 reflected infrared light (eye-tracking light beam L2 ) is provided by one directly on the eye-tracking coupling element 10 mounted plano-convex lens (second optical element 14th ) bundled or collimated and through the eye tracking coupling element 10 into the waveguide 2 coupled. From the eye tracking coupling element 10 the eye-tracking light beam wanders L2 through the waveguide 2 to the eye tracking decoupling element 11 and is supported by a lens system (first optical element 13th ) focused, creating a user eye image on the eye tracking sensor 12th is produced.

Aus dem am Eye-Tracking-Sensor 12 dadurch erfassten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündel L2 bzw. erzeugten Benutzeraugenbild wird eine aktuelle Position und/oder Bewegung des Benutzerauges 3 ermittelt. Diese kann verwendet werden

  • - zum Ansteuern eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators 18, beispielsweise eines wie in der Figur angedeutet in allen drei Raumrichtungen bewegbaren Mikro-Roboterarms, der zum linearen und/oder rotatorischen Bewegen des Wellenleiters 2 zu einer vorbestimmten Positionierung des Displaylicht-Auskoppelelements 4 vor dem Benutzerauge 3 abhängig von der ermittelten aktuellen Benutzeraugenposition und/oder -Bewegung ausgebildet ist; und/oder
  • - als eine Benutzerschnittstelle, die zum Erzeugen von Steuerungsbefehlen, insbesondere zum Ansteuern der Bilderzeugungseinheit oder anderer Geräte beispielsweise an Bord eines Kraftfahrzeugs, abhängig von der ermittelten aktuellen Benutzeraugenposition und/oder Benutzeraugenbewegung ausgebildet ist. Dadurch kann beispielsweise eine blickgesteuerte Kursorbewegung (ein blickgesteuerter Kursor 19 ist im Blickfeld des Benutzers angedeutet) und/oder eine andersartige blickgesteuerte Displaysteuerung zum Ändern des zu erzeugenden Anzeigebilds 9 implementiert sein.
From the one on the eye tracking sensor 12th Eye-tracking light beam captured thereby L2 or generated user eye image is a current position and / or movement of the user eye 3 determined. This can be used
  • - to control an electrically controllable actuator 18th , for example a micro-robot arm which can be moved in all three spatial directions as indicated in the figure and is used for linear and / or rotary movement of the waveguide 2 for a predetermined positioning of the display light decoupling element 4th in front of the user's eye 3 is designed as a function of the determined current user eye position and / or movement; and or
  • - As a user interface that is designed to generate control commands, in particular to control the image generation unit or other devices, for example on board a motor vehicle, depending on the determined current user eye position and / or user eye movement. This enables, for example, a gaze-controlled cursor movement (a gaze-controlled cursor 19th is indicated in the user's field of vision) and / or another type of gaze-controlled display control for changing the display image to be generated 9 be implemented.

Die vorbestimmte Positionierung kann beispielsweise eine Zentrierung und/oder orthogonale Ausrichtung des Displaylicht-Auskoppelelements 4 um die bzw. zu der aktuelle(n) Blickrichtung des Benutzers umfassen, damit das Anzeigebild 9 stets an einer beabsichtigten Position, z. B. mittig, in seinem Blickfeld erzeugt wird. Ein derart unter Verwendung des Eye-Tracking räumlich positionierbares und/oder nachführbares duales Waveguide-Display 1 benötigt keine mechanischen Verbindungen zum Benutzer oder seinem Kopf, um stets optimal im Hinblick auf die optische Darstellung und auf komfortable und gefahrfreie Abstände des Wellenleiters 2 zum Benutzer vor dessen Augen 3 angeordnet zu sein. Das duale Waveguide-Display 1 ist daher ideal zu einem ortsfesten Einbinden in einem übergeordneten System, wie z. B. einem Kraftfahrzeug oder einem Gebäude, geeignet, ohne aus dem Stand der Technik für ortsfeste Anzeigevorrichtungen bekannte Einschränkungen für das abdeckbare Blickfeld etc. zu haben.The predetermined positioning can be centering and / or orthogonal alignment of the display light decoupling element, for example 4th to include the or to the current direction of view of the user, so that the display image 9 always in an intended position, e.g. B. in the middle, is generated in his field of view. A dual waveguide display that can be spatially positioned and / or tracked in this way using eye tracking 1 does not require any mechanical connections to the user or his head, in order to always be optimal with regard to the optical representation and comfortable and risk-free spacing of the waveguide 2 to the user in front of his eyes 3 to be arranged. The dual waveguide display 1 is therefore ideal for a fixed integration in a higher-level system, such as B. a motor vehicle or a building, suitable without prior art for Fixed display devices to have known restrictions for the field of view that can be covered, etc.

Alternativ kann das duale Waveguide-Display 1 aber auch eine kopfgetragene oder in sonstiger Weise am Benutzer oder seinem Sitz befestigte Anzeigevorrichtung sein, und die genannte vorbestimmte Positionierung unter Verwendung des Eye-Tracking kann zum präzisen Nachjustieren oder Korrigieren des zuvor mit einfacheren Mitteln, beispielsweise durch manuelles Aufsetzen einer AR-Brille, vor dem Benutzerauge 3 vorpositionierten Wellenleiters 2 verwendet werden.Alternatively, the dual waveguide display 1 but also a head-worn display device or a display device attached in some other way to the user or his seat, and the aforementioned predetermined positioning using eye tracking can be used for precise readjustment or correction of the previously with simpler means, for example by manually putting on AR glasses the user's eye 3 prepositioned waveguide 2 be used.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
duales Waveguide-Displaydual waveguide display
22
optischer Wellenleiteroptical waveguide
33
BenutzeraugeUser eye
44th
Displaylicht-AuskoppelelementDisplay light decoupling element
55
Displaylicht-EinkoppelelementDisplay light coupling element
66th
displayeinkopplungsseitiger, für Benutzer visuell kaum oder nicht wahrnehmbarer Bereich des WellenleitersArea of the waveguide on the display coupling-in side that is barely or imperceptible to the user
77th
displayauskopplungsseitiger, vor Benutzeraugen liegender Bereich des WellenleitersArea of the waveguide located in front of the user on the display coupling-out side
88th
BilderzeugungseinheitImaging unit
99
AnzeigebildDisplay image
1010
Eye-Tracking-EinkoppelelementEye tracking coupling element
1111
Eye-Tracking-AuskoppelelementEye tracking decoupling element
1212th
Eye-Tracking-SensorEye tracking sensor
1313th
erstes optisches Elementfirst optical element
1414th
zweites optisches Elementsecond optical element
1515th
Ausleuchtungselement, insbesondere Ausleuchtungs-AuskoppelelementIllumination element, in particular illumination decoupling element
1616
Ausleuchtungs-LichtquelleIllumination light source
1717th
Ausleuchtungs-EinkoppelelementIllumination coupling element
1818th
elektrisch ansteuerbarer Aktuatorelectrically controllable actuator
1919th
blickgesteuerter Kursorgaze controlled cursor
L1L1
Displaylicht-StrahlenbündelDisplay light beam
L2L2
Eye-Tracking-LichtstrahlenbündelEye tracking light beam
L3L3
Ausleuchtungslicht-StrahlenbündelIllumination light beam

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017214627 A1 [0005]DE 102017214627 A1 [0005]

Claims (10)

Duales Waveguide-Display (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend: - einen flächigen, insbesondere planaren, optischen Wellenleiter (2), der zum Leiten von Displaylicht ausgebildet ist und hierzu ein flächiges, vor Benutzeraugen (3) anzuordnendes Displaylicht-Auskoppelelement (4) sowie ein seitlich davon ausgebildetes Displaylicht-Einkoppelelement (5) aufweist, - eine Bilderzeugungseinheit (8), die so zum Erzeugen und Einkoppeln von Displaylicht in den Wellenleiter (2) über das Displaylicht-Einkoppelelement (5) ausgebildet und angeordnet ist, dass ein am Displaylicht-Auskoppelelement (4) ausgekoppeltes Displaylicht-Strahlenbündel (L1) ein insbesondere virtuelles Anzeigebild (9) im Blickfeld des Benutzers erzeugt, - wobei der Wellenleiter (2) ferner zum Leiten von Eye-Tracking-Licht, insbesondere Infrarotlicht, in einer zu Displaylicht entgegengesetzten Richtung ausgebildet ist und hierzu displayauskopplungsseitig ein Eye-Tracking-Einkoppelelement (10) aufweist, das zum Einkoppeln von den Benutzeraugen (3) reflektierten Eye-Tracking-Lichts in den Wellenleiter (2) ausgebildet und angeordnet ist, und displayeinkopplungsseitig ein Eye-Tracking-Auskoppelelement (11) zum Auskoppeln eines Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels (L2) aufweist.Dual waveguide display (1), in particular for a motor vehicle, comprising: - a flat, in particular planar, optical waveguide (2) which is designed to guide display light and for this purpose has a flat display light decoupling element (4) to be arranged in front of the user's eyes (3) and a display light coupling element (5) designed to the side thereof, - An image generation unit (8) which is designed and arranged for generating and coupling display light into the waveguide (2) via the display light coupling element (5) that a display light beam (L1) coupled out at the display light output element (4) a particularly virtual display image (9) is generated in the user's field of vision, - wherein the waveguide (2) is further designed for guiding eye tracking light, in particular infrared light, in a direction opposite to the display light and for this purpose has an eye tracking coupling element (10) on the display coupling-out side, which is used for coupling in the user's eyes (3 ) reflected eye tracking light is formed and arranged in the waveguide (2), and has an eye tracking decoupling element (11) for decoupling an eye tracking light beam (L2) on the display coupling side. Duales Waveguide-Display (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Eye-Tracking-Sensor (12), der zum Erfassen des ausgekoppelten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels (L2) ausgebildet und hierzu vor oder am Wellenleiter (2), insbesondere gegenüber dem Eye-Tracking-Auskoppelelement (11) in einem vorbestimmten Abstand von diesem, befestigt oder befestigbar ist.Dual waveguide display (1) according to Claim 1 , further comprising an eye-tracking sensor (12) which is designed to detect the coupled-out eye-tracking light beam (L2) and for this purpose in front of or on the waveguide (2), in particular opposite the eye-tracking decoupling element (11) predetermined distance from this, attached or attachable. Duales Waveguide-Display (1) nach Anspruch 2, ferner umfassend ein im Strahlengang des ausgekoppelten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels (L2) angeordnetes erstes optisches Element (13), insbesondere ein Linsensystem, zum Fokussieren des Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels (L2) und/oder zum Abbilden eines damit transportierten Benutzeraugenbilds auf den Eye-Tracking-Sensor (12).Dual waveguide display (1) according to Claim 2 , further comprising a first optical element (13) arranged in the beam path of the uncoupled eye-tracking light beam (L2), in particular a lens system, for focusing the eye-tracking light beam (L2) and / or for imaging a user eye image transported therewith onto the Eye tracking sensor (12). Duales Waveguide-Display (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein im Strahlengang eines einzukoppelnden Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels (L2) angeordnetes zweites optisches Element (14), insbesondere ein Linsensystem, zum Kollimieren des Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels (L2) und/oder zum Abbilden eines damit transportierten Benutzeraugenbilds auf den Eye-Tracking-Sensor (12).Dual waveguide display (1) according to one of the preceding claims, further comprising a second optical element (14), in particular a lens system, arranged in the beam path of an eye-tracking light beam (L2) to be coupled in, for collimating the eye-tracking light beam (L2) ) and / or for mapping a user eye image transported therewith onto the eye tracking sensor (12). Duales Waveguide-Display (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Ausleuchtungselement (15), das displayauskopplungsseitig im oder am Wellenleiter (2) zum Ausleuchten der Benutzeraugen (3) mit zum Eye-Tracking dienendem Ausleuchtungslicht ausgebildet und angeordnet ist.Dual waveguide display (1) according to one of the preceding claims, further comprising an illumination element (15) which is designed and arranged on the display coupling-out side in or on the waveguide (2) for illuminating the user's eyes (3) with illumination light serving for eye tracking. Duales Waveguide-Display (1) nach Anspruch 5, wobei - der Wellenleiter (2) ferner auch zum Leiten von Ausleuchtungslicht von einer displayeinkopplungsseitig im oder am Wellenleiter angeordneten Ausleuchtungs-Lichtquelle (16) zu dem als Ausleuchtungs-Auskoppelelement ausgebildeten Ausleuchtungselement (15) ausgebildet ist, wobei die Ausleuchtungs-Lichtquelle (16) insbesondere zum Einkoppeln des von ihr erzeugten Ausleuchtungslichts in den Wellenleiter (2) über ein ebenfalls displayeinkopplungsseitig ausgebildetes Ausleuchtungs-Einkoppelelement (17) ausgebildet und angeordnet ist, oder - das Ausleuchtungselement (15) selbst eine Ausleuchtungs-Lichtquelle darstellt, wobei der Wellenleiter (2) insbesondere auch zum Transportieren elektrischer Energie von einer displayeinkopplungsseitig im oder am Wellenleiter angeordneten Energiequelle zu dieser Ausleuchtungs-Lichtquelle ausgebildet ist.Dual waveguide display (1) according to Claim 5 - The waveguide (2) is also designed to conduct illumination light from an illumination light source (16) arranged in or on the waveguide on the display coupling-in side to the illumination element (15) designed as an illumination-decoupling element, the illumination light source (16) is designed and arranged in particular for coupling the illumination light it generates into the waveguide (2) via an illumination coupling-in element (17) also formed on the display coupling-in side, or - the illumination element (15) itself represents an illumination light source, the waveguide (2) is designed in particular to transport electrical energy from an energy source arranged in or on the waveguide on the display coupling side to this illumination light source. Duales Waveguide-Display (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 2, ferner umfassend: - eine Auswerteeinheit, die zum Ermitteln einer aktuellen Benutzeraugenposition und/oder -Bewegung anhand des vom Eye-Tracking-Sensor (12) erfassten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels (L2) ausgebildet ist; und - einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator (18), der zum linearen und/oder rotatorischen Bewegen des Wellenleiters (2) zur vorbestimmten Positionierung des Displaylicht-Auskoppelelements (4) vor den Benutzeraugen (3) abhängig von der ermittelten aktuellen Benutzeraugenposition und/oder -bewegung ausgebildet ist.Dual waveguide display (1) according to one of the preceding claims in connection with Claim 2 , further comprising: an evaluation unit which is designed to determine a current user eye position and / or movement on the basis of the eye-tracking light beam (L2) detected by the eye-tracking sensor (12); and - an electrically controllable actuator (18) for linear and / or rotary movement of the waveguide (2) for the predetermined positioning of the display light decoupling element (4) in front of the user's eyes (3) depending on the determined current user's eye position and / or movement is trained. Duales Waveguide-Display (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 2, ferner umfassend: - eine Auswerteeinheit, die zum Ermitteln einer aktuellen Benutzeraugenposition und/oder -Bewegung anhand des vom Eye-Tracking-Sensor (12) erfassten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels (L2) ausgebildet ist; und - eine Benutzerschnittstelle, die zum Erzeugen von Steuerungsbefehlen, insbesondere zum Ansteuern der Bilderzeugungseinheit (8), abhängig von der ermittelten aktuellen Benutzeraugenposition und/oder - bewegung ausgebildet ist.Dual waveguide display (1) according to one of the preceding claims in connection with Claim 2 , further comprising: - an evaluation unit which is used for Determination of a current user eye position and / or movement based on the eye tracking light beam (L2) detected by the eye tracking sensor (12) is formed; and a user interface which is designed to generate control commands, in particular to control the image generation unit (8), depending on the determined current user eye position and / or movement. Verfahren zum Betreiben eines dualen Waveguide-Displays (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 2, umfassend die Schritte: - Ermitteln einer aktuellen Benutzeraugenposition und/oder -Bewegung anhand des vom Eye-Tracking-Sensor (12) erfassten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels (L2); und - lineares und/oder rotatorisches Bewegen des Wellenleiters (2) zur vorbestimmten Positionierung des Displaylicht-Auskoppelelements (4) vor den Benutzeraugen (3) abhängig von der ermittelten aktuellen Benutzeraugenposition und/oder -Bewegung.Method for operating a dual waveguide display (1) according to one of the preceding claims in connection with Claim 2 comprising the steps of: determining a current user eye position and / or movement based on the eye tracking light beam (L2) detected by the eye tracking sensor (12); and - linear and / or rotary movement of the waveguide (2) for the predetermined positioning of the display light decoupling element (4) in front of the user eyes (3) depending on the determined current user eye position and / or movement. Verfahren zum Betreiben eines dualen Waveguide-Displays (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in Verbindung mit Anspruch 2, umfassend die Schritte: - Ermitteln einer aktuellen Benutzeraugenposition und/oder -Bewegung anhand des vom Eye-Tracking-Sensor (12) erfassten Eye-Tracking-Lichtstrahlenbündels (L2); und - Erzeugen von Steuerungsbefehlen, insbesondere zum Ansteuern der Bilderzeugungseinheit (8), abhängig von der ermittelten aktuellen Benutzeraugenposition und/oder -Bewegung.Method for operating a dual waveguide display (1) according to one of the Claims 1 to 8th combined with Claim 2 comprising the steps of: determining a current user eye position and / or movement based on the eye tracking light beam (L2) detected by the eye tracking sensor (12); and - generating control commands, in particular for controlling the image generating unit (8), depending on the current user's eye position and / or movement determined.
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US20060215244A1 (en) * 2003-12-02 2006-09-28 Jacob Yosha Vehicle display system
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DE102017216523A1 (en) * 2017-09-19 2019-03-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Head-up display device for a motor vehicle

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