全息场内照明器制造技术

一种眼睛跟踪系统包括全息照明器和检测器。全息照明器包括被配置成提供光的光源和与光源光学耦合的全息介质。全息介质被配置成接收从光源提供的光，并向眼睛同时投射多个分离的光图案。检测器被配置为检测从眼睛反射的多个分离的光图案的至少一个子集的反射，以确定眼睛瞳孔的定位。还公开了一种利用包括全息照明器的眼睛跟踪系统来确定眼睛瞳孔定位的方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全息场内照明器


[0001]本申请大体上涉及显示设备，且更具体地说，涉及头戴式显示设备。
[0002]背景
[0003]头戴式显示设备(本文也称为头戴式显示器或头戴式装置(headset))作为向用户提供视觉信息的手段越来越受欢迎。例如，头戴式显示设备用于虚拟现实和增强现实操作。
[0004]然而，传统头戴式显示器的尺寸和重量限制了头戴式显示器的应用。
[0005]概述
[0006]因此，需要紧凑且轻的头戴式显示器，从而增强用户的虚拟现实和/或增强现实体验。
[0007]特别地，传统头戴式显示设备(例如，被配置用于增强现实操作的传统头戴式显示设备)在用户的眼睛周围的大区域上投射图像，以便在所有注视方向上提供宽视场(例如，以便处理瞳孔转向(pupil steering))。然而，在大区域上投射图像会导致所投射图像的亮度降低。补偿降低的亮度通常需要高强度光源，高强度光源通常又大又重，并且具有高功耗。需要用于确定眼睛瞳孔位置的眼睛跟踪系统，以便将图像投射到朝向眼睛瞳孔缩小的区域上。这种系统继而实现紧凑的、轻的和低功耗的头戴式显示器。另外，在一些情况下，由头戴式显示器显示的内容需要基于用户的凝视方向来更新，这也需要眼睛跟踪系统确定眼睛瞳孔位置。
[0008]一种跟踪眼睛移动的方法是照亮眼睛的表面，并检测被照亮的图案从眼睛表面的反射(例如，闪光(glint))。为了避免遮挡用户的视场，用于照亮眼睛表面的光源通常定位成远离视场。然而，利用这种照明进行眼睛跟踪具有挑战性，诸如必须考虑不同用户的各种适眼距、眼睑遮挡、虹膜尺寸和瞳孔间距。因此，需要具有场内(in
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field)(例如，视场内(in
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field
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of
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view))照明而不遮挡视场的眼睛跟踪系统。
[0009]与传统眼睛跟踪系统相关联的上述缺陷和其他问题通过所公开的具有对眼睛的场内照明的系统得以减少或消除。
[0010]根据本专利技术，提供了一种眼睛跟踪系统，该眼睛跟踪系统包括：全息照明器，其包括：被配置为提供光的光源；以及与光源光学耦合的全息介质，该全息介质被配置为：接收从光源提供的光；并向眼睛同时投射多个分离的光图案；该眼睛跟踪系统还包括检测器，该检测器被配置为检测从眼睛反射的多个分离的光图案的至少一个子集的反射，以用于确定眼睛瞳孔的定位(location)。
[0011]可选地，光源是单点光源。可选地，光源定位为远离全息介质的光轴。
[0012]可选地，全息介质是反射全息介质，其被配置为在全息介质的第一表面上接收来自光源的光，并且通过全息介质的第一表面同时投射多个分离的光图案。可选地，全息介质是透射全息介质，其被配置为在全息介质的第一表面上接收来自光源的光，并且通过全息介质的与全息介质的第一表面相对的第二表面同时投射多个分离的光图案。
[0013]可选地，多个分离的光图案包括第一光图案和不同于第一光图案并与其分离的第二光图案；并且多个分离的光图案中的第一光图案以第一角度投射到眼睛，并且多个分离
的光图案中的第二光图案以不同于第一角度的第二角度投射到眼睛。
[0014]可选地，多个分离的光图案以圆形配置排列。可选地，以圆形配置排列的多个分离的光图案被配置为照亮眼睛表面上直径至少为10mm的区域。
[0015]可选地，多个分离的光图案以扭曲的配置排列，该配置与眼睛的轮廓表面反向(counter)，使得从眼睛的轮廓表面反射的多个分离的光图案的至少一个子集以非扭曲的配置排列。
[0016]可选地，全息介质被配置为同时投射多个分离的光图案，使得多个分离的光图案中的每个光图案在眼睛表面附近会聚。可选地，全息介质与波导耦合，以接收从光源提供并传播通过波导的光。可选地，(通过全息介质)向眼睛同时投射多个分离的光图案包括将传播通过波导的光的至少一部分作为多个分离的光图案导向眼睛。
[0017]根据本专利技术，还提供了一种头戴式显示设备，头戴式显示设备包括一个或更多个光学元件、被配置为通过一个或更多个光学元件或从一个或更多个光学元件投射光的一个或更多个显示器、以及本文描述的眼睛跟踪系统。
[0018]可选地，眼睛跟踪系统的全息介质的位置邻近头戴式显示设备的一个或更多个光学元件。可选地，眼睛跟踪系统的光源的位置远离一个或更多个光学元件，使得光源不遮挡一个或更多个显示器。可选地，眼睛跟踪系统的检测器的位置远离一个或更多个光学元件，使得检测器不遮挡一个或更多个显示器。
[0019]可选地，头戴式显示设备包括组合器，其被配置成将来自一个或更多个显示器的光和来自头戴式显示设备外部的光组合，以用于提供通过来自一个或更多个显示器的光呈现的图像和对应于来自头戴式显示设备外部的光的真实图像的重叠。
[0020]根据本专利技术，还提供了一种用于确定眼睛瞳孔定位的方法，该方法包括用光源提供光；用与光源光学耦合的全息介质接收由光源提供的光；以及用全息介质向眼睛同时投射多个分离的光图案。该方法还包括用检测器检测从佩戴者眼睛反射的多个分离的光图案的至少一个子集的反射。该方法还包括基于从眼睛反射的多个分离的光图案的至少一个子集的反射来确定眼睛瞳孔的定位。
[0021]可选地，确定眼睛瞳孔的定位包括确定反射中多个分离的光图案的至少一个子集的相应定位，并且可选地包括确定反射中多个分离的光图案的相应强度。可选地，确定眼睛瞳孔的定位可以包括确定反射中多个分离的光图案的相应配置。
[0022]该方法可以包括从光源提供光，以及将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分。该方法还可以包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件以提供第一宽场光束，使光的第二部分传输通过第二组光学元件以提供与第一宽场光束空间分离的第二宽场光束，以及使第二宽场光束传输通过第三组光学元件以提供多个分离的光图案。该方法还可选地包括将第一宽场光束和多个分离的光图案同时投射到可光学记录介质上以形成全息介质。
[0023]可选地，一种用于制造全息介质的系统可以包括被配置为提供光的光源、以及被配置为将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器。该系统还可选地包括：第一组光学元件，其被配置为传输光的第一部分，以提供第一宽场光束；第二组光学元件，其被配置为传输光的第二部分，以提供第二宽场光束；以及第三组光学元件，其与第二组光学元件光学耦合，并被可选地配置为传输第二宽场光束，以将多个分
离的光图案提供到可光学记录介质上，以形成全息介质。
[0024]用于制造全息介质的系统可选地包括被配置为提供光的光源、以及被配置为将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器。该系统可选地包括：第一组光学元件，其被配置为传输光的第一部分，以将第一宽场光束提供到可光学记录介质上；第二组光学元件，其被配置为传输光的第二部分，以提供第二宽场光束；以及多个透镜，其与第二组光学元件光学耦合，并被配置为接收第二宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种眼睛跟踪系统，包括：全息照明器，所述全息照明器包括：光源，所述光源被配置为提供光；和全息介质，所述全息介质与所述光源光学耦合，所述全息介质被配置为：接收从所述光源提供的光；和向眼睛同时投射多个分离的光图案；和检测器，所述检测器被配置为检测从眼睛反射的所述多个分离的光图案的至少一个子集的反射，以用于确定眼睛的瞳孔的定位。2.根据权利要求1所述的眼睛跟踪系统，其中：所述光源是单点光源。3.根据权利要求1所述的眼睛跟踪系统，其中：所述光源定位为远离所述全息介质的光轴。4.根据权利要求1所述的眼睛跟踪系统，其中：所述全息介质是反射全息介质，所述反射全息介质被配置为在所述全息介质的第一表面上接收来自所述光源的光，并且通过所述全息介质的第一表面同时投射所述多个分离的光图案；或者所述全息介质是透射全息介质，所述透射全息介质被配置为在所述全息介质的第一表面上接收来自所述光源的光，并且通过所述全息介质的与所述全息介质的第一表面相对的第二表面同时投射所述多个分离的光图案。5.根据权利要求1所述的眼睛跟踪系统，其中：所述多个分离的光图案包括第一光图案和不同于所述第一光图案并与所述第一光图案分离的第二光图案；并且所述多个分离的光图案中的所述第一光图案以第一角度朝向眼睛投射，并且所述多个分离的光图案中的所述第二光图案以不同于所述第一角度的第二角度朝向眼睛投射。6.根据权利要求1所述的眼睛跟踪系统，其中：所述多个分离的光图案以圆形配置排列；并且其中以所述圆形配置排列的所述多个分离的光图案被配置为照亮眼睛表面上直径至少为10mm的区域。7.根据权利要求1所述的眼睛跟踪系统，其中：所述多个分离的光图案以与眼睛的轮廓表面反向的扭曲的配置排列，使得从眼睛的轮廓表面反射的所述多个分离的光图案的至少一个子集以非扭曲的配置排列；和/或其中所述全息介质被配置成同时投射所述多个分离的光图案，使得所述多个分离的光图案中的每个光图案在眼睛表面附近会聚。8.根据权利要求1所述的眼睛跟踪系统，其中：所述全息介质与波导耦合，以接收从所述光源提供并传播通过所述波导的光；并且通过所述全息介质向眼睛同时投射所述多个分离的光图...

【专利技术属性】
技术研发人员：金刚勋，安德鲁，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：