本發(fā)明涉及眼睛追蹤，并且特別地涉及用于經(jīng)由與用戶的眼睛成面對(duì)關(guān)系的光導(dǎo)形成用戶眼睛的圖像的裝置。本發(fā)明可以有利地用于基于光導(dǎo)的近眼顯示器的上下文中。
背景技術(shù)：
1、許多近眼顯示系統(tǒng)包括放置在用戶眼睛前的透明光導(dǎo)或“光導(dǎo)”，該透明光導(dǎo)或“光導(dǎo)”在光導(dǎo)內(nèi)通過內(nèi)反射傳送圖像，并且然后將圖像通過適當(dāng)?shù)妮敵鲴詈蠙C(jī)構(gòu)朝向用戶眼睛耦出。輸出耦合機(jī)構(gòu)可以基于嵌入的部分反射表面或“小平面”，或者可以采用衍射圖案。
2、一些基于光導(dǎo)的顯示器采用光導(dǎo)裝置，該光導(dǎo)裝置實(shí)現(xiàn)了圖像投影儀的光學(xué)孔徑在二維上的擴(kuò)展，以采用微型投影儀來向眼睛提供大得多的觀看區(qū)域。二維擴(kuò)展可以通過在同一光導(dǎo)內(nèi)采用附加的一組嵌入的部分反射表面(例如，如在pct專利申請(qǐng)公開第wo2020/049542?a1號(hào)中所公開的)，或者通過采用單獨(dú)的矩形光導(dǎo)(例如，如在pct專利申請(qǐng)公開第wo?2018/065975?a1號(hào)中所公開的)來實(shí)現(xiàn)，并且可以包括反射光學(xué)元件和衍射光學(xué)元件的各種組合(如在pct專利申請(qǐng)公開第wo?2018/154576?a1號(hào)中所公開的)。
3、對(duì)于許多應(yīng)用來說，期望在用戶觀看近眼顯示器時(shí)追蹤眼睛運(yùn)動(dòng)。出于該目的，期望經(jīng)由與眼睛成面對(duì)關(guān)系放置的光導(dǎo)獲得眼睛的圖像，該光導(dǎo)可以是顯示器的光導(dǎo)或附加的專用光導(dǎo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明是用于經(jīng)由與用戶的眼睛成面對(duì)關(guān)系的光導(dǎo)形成用戶眼睛的圖像的裝置。
2、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的教導(dǎo)，提供了用于形成用戶眼睛的圖像以追蹤眼睛運(yùn)動(dòng)的裝置，該裝置包括：(a)由透明材料形成的光導(dǎo)，該光導(dǎo)具有第一主表面和第二主表面，第一主表面和第二主表面是平面的并且相互平行，第一主表面被部署為與用戶眼睛成面對(duì)關(guān)系，使得用戶通過光導(dǎo)觀看場(chǎng)景；(b)部署在光導(dǎo)內(nèi)的成斜角的內(nèi)反射器；(c)包括像素傳感器的二維陣列的圖像傳感器；以及(d)與光導(dǎo)相關(guān)聯(lián)的透鏡，該透鏡用于將從用戶眼睛反射并且由內(nèi)反射器反射的光聚焦到圖像傳感器上，其中，內(nèi)反射器的寬度、透鏡的有效孔徑以及圖像傳感器的部署使得：(i)來自用戶眼睛的由內(nèi)反射器反射并且在沒有從第一主表面或第二主表面反射的情況下到達(dá)透鏡的光入射在圖像傳感器的第一區(qū)域上；(ii)來自用戶眼睛的由內(nèi)反射器反射并且在從第一主表面單次反射之后而沒有從第二主表面反射的情況下到達(dá)透鏡的光入射在圖像傳感器的第二區(qū)域上；以及(iii)來自用戶眼睛的由內(nèi)反射器反射并且在從第二主表面單次反射之后而沒有從第一主表面反射的情況下到達(dá)透鏡的光入射在圖像傳感器的第三區(qū)域上，圖像傳感器的第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域是不交疊的。
3、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另一特征，內(nèi)反射器對(duì)于垂直于主表面入射的紅外光的至少一個(gè)波長(zhǎng)具有至少20％的反射率，并且對(duì)于垂直于主表面入射的可見光的大部分光譜具有小于10％的反射率。
4、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另一特征，還提供了與圖像傳感器相關(guān)聯(lián)的電子裝置，該電子裝置生成數(shù)字圖像，該數(shù)字圖像包括與在圖像傳感器的第一區(qū)域中感測(cè)的光對(duì)應(yīng)的第一子圖像、與在圖像傳感器的第二區(qū)域中感測(cè)的光的反射圖像對(duì)應(yīng)的第二子圖像，以及與在圖像傳感器的第三區(qū)域中感測(cè)的光的反射圖像對(duì)應(yīng)的第三子圖像。
5、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另一特征，內(nèi)反射器的寬度、透鏡的有效孔徑以及圖像傳感器的部署還被配置成使得：(i)來自用戶眼睛的由內(nèi)反射器反射并且在從第一主表面單次反射隨后從第二主表面單次反射之后到達(dá)透鏡的光入射在圖像傳感器的第四區(qū)域上；以及(ii)來自用戶眼睛的由內(nèi)反射器反射并且在從第二主表面單次反射隨后從第一主表面單次反射之后到達(dá)透鏡的光入射在圖像傳感器的第五區(qū)域上，第四區(qū)域和第五區(qū)域是相互不交疊的并且與第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域是不交疊的。
6、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另一特征，還提供了與圖像傳感器相關(guān)聯(lián)的電子裝置，該電子裝置生成數(shù)字圖像，該數(shù)字圖像包括以下子圖像的疊加：與在圖像傳感器的第一區(qū)域、第四區(qū)域和第五區(qū)域中感測(cè)的光對(duì)應(yīng)的子圖像，以及與在圖像傳感器的第二區(qū)域和第三區(qū)域中感測(cè)的光的反射圖像對(duì)應(yīng)的子圖像。
1.一種用于形成用戶眼睛的圖像以追蹤眼睛運(yùn)動(dòng)的裝置，所述裝置包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述內(nèi)反射器對(duì)于垂直于所述主表面入射的紅外光的至少一個(gè)波長(zhǎng)具有至少20％的反射率，并且對(duì)于垂直于所述主表面入射的可見光的大部分光譜具有小于10％的反射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括與所述圖像傳感器相關(guān)聯(lián)的電子裝置，所述電子裝置生成數(shù)字圖像，所述數(shù)字圖像包括與在所述圖像傳感器的所述第一區(qū)域中感測(cè)的光對(duì)應(yīng)的第一子圖像、與在所述圖像傳感器的所述第二區(qū)域中感測(cè)的光的反射圖像對(duì)應(yīng)的第二子圖像、以及與在所述圖像傳感器的所述第三區(qū)域中感測(cè)的光的反射圖像對(duì)應(yīng)的第三子圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述內(nèi)反射器的寬度、所述透鏡的有效孔徑以及所述圖像傳感器的部署還被配置成使得：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，還包括與所述圖像傳感器相關(guān)聯(lián)的電子裝置，所述電子裝置生成數(shù)字圖像，所述數(shù)字圖像包括以下子圖像的疊加：與在所述圖像傳感器的所述第一區(qū)域、所述第四區(qū)域和所述第五區(qū)域中感測(cè)的光對(duì)應(yīng)的子圖像，以及與在所述圖像傳感器的所述第二區(qū)域和所述第三區(qū)域中感測(cè)的光的反射圖像對(duì)應(yīng)的子圖像。