背景技術：

0、背景

1、人工現(xiàn)實系統(tǒng)通常包括被配置為呈現(xiàn)描繪在虛擬環(huán)境中的對象的人工圖像的顯示面板。顯示面板可以顯示虛擬對象或者將真實對象與虛擬對象組合(如在虛擬現(xiàn)實(vr)、增強現(xiàn)實(ar)或混合現(xiàn)實(mr)應用中)。為了與人工現(xiàn)實系統(tǒng)進行交互，用戶可能需要提供針對所顯示的圖像的至少一部分的輸入。一些人工現(xiàn)實系統(tǒng)可以包括用于接收用戶輸入(例如手和/或手指運動)的專用輸入/輸出接口。然而，傳統(tǒng)的輸入/輸出接口可能需要頻繁且主動的用戶輸入，且因此可能阻礙用戶具有在人工現(xiàn)實環(huán)境中的完全沉浸式的體驗。

2、眼睛跟蹤系統(tǒng)可以跟蹤人工現(xiàn)實(例如，vr/ar/mr)系統(tǒng)的凝視，使得人工現(xiàn)實系統(tǒng)知道用戶正在看哪里，以及因此可以提供比主要依賴于手持外圍輸入/輸出設備的典型輸入/輸出接口更沉浸式的接口。眼睛跟蹤系統(tǒng)也可用于中央凹成像(foveated?imaging)、圖像數(shù)據(jù)的中央凹傳輸、警覺性監(jiān)測(alertness?monitoring)等?，F(xiàn)有的眼睛跟蹤系統(tǒng)可以使用位于用戶的視場的周邊處的光源(例如，紅外光)來照亮眼睛，其中照亮眼睛的光可以被用戶的眼睛的角膜鏡面地反射，導致在眼睛的所捕獲的圖像中的“亮斑(glint)”?？梢曰诶缭谒东@的圖像中亮斑相對于眼睛的已知特征(例如，瞳孔的中心)的位置來確定眼睛的位置(例如，凝視方向或旋轉(zhuǎn)位置)?，F(xiàn)有的眼睛跟蹤系統(tǒng)也可以使用成像系統(tǒng)(例如，照相機)來捕獲由眼睛的各種表面反射的光。照相機也可以位于用戶的視場的周邊處。

3、可能存在與現(xiàn)有的眼睛跟蹤技術相關聯(lián)的幾個問題。問題之一是對于可能不是“點光源”的光源，在所捕獲的圖像中的亮斑的大小。例如，可以用作光源的led可以有具有200μm或更大的線性尺寸的發(fā)射區(qū)域。因此，當整個led發(fā)射區(qū)域被捕獲時，亮斑不會表現(xiàn)為在所捕獲的圖像中的點。因此，在圖像中的亮斑的中心位置可能無法被精確地確定，并且近似中的誤差可能導致眼睛跟蹤結果中的誤差。此外，由于例如從光源到眼睛的大角度照明光，光源的周邊位置可能消極地影響眼睛跟蹤的準確度。雖然場內(nèi)照明(in-fieldillumination)可以提供更高的準確度，但是場內(nèi)照明可能有幾個挑戰(zhàn)。例如，位于用戶的視場內(nèi)的光源可能影響透視(see-through)真實世界圖像和所顯示的圖像的質(zhì)量。此外，位于用戶的視場的周邊處的照相機可以從大角度觀察眼睛，從而降低了眼睛跟蹤計算的準確度。此外，從周邊位置觀察眼睛會增加眼睛的照相機視野可能被面部特征(例如眼瞼、睫毛等)阻擋的可能性。

技術實現(xiàn)思路

0、概述

1、本公開總體上涉及在近眼顯示設備中的眼睛跟蹤。在一些實施例中，提供了一種用于眼睛跟蹤的照明器。該照明器包括：光源，該光源被配置成位于用戶的眼睛的視場內(nèi)；第一反射器，該第一反射器被配置成遮蔽光源而避開照相機的視場；以及第二反射器，該第二反射器被配置成接收由用戶的眼睛反射的來自光源的光，并朝著照相機引導該光。

2、第一反射器可以是在第一棱鏡上的第一涂層，以及第二反射器可以是在第二棱鏡上的第二涂層。被第一反射器遮蔽的第二棱鏡的第一部分可以是無涂層的，以及未被第一反射器遮蔽的第二棱鏡的第二部分可以被第二涂層覆蓋。光源可以被配置成發(fā)射在第一反射器和第二反射器之間傳播的光。第一反射器和第二反射器中的每一個可以被配置成反射紅外光并透射可見光。

3、照明器還可以包括具有第一表面和第二表面的基板，光源安裝在第一表面上，光穿過第二表面朝著用戶的眼睛向外耦合(outcouple)。第一反射器和第二反射器可以布置在第一表面和第二表面之間的基板內(nèi)。此外，照明器可以包括被配置成朝著用戶的眼睛引導來自光源的光的光束轉(zhuǎn)向部件。

4、光束轉(zhuǎn)向部件可以在基板的第二表面上形成，朝著基板的第一表面凹進(indent)，并且具有棱鏡、圓錐體、衍射光柵或透鏡的形狀?？蛇x地，光束轉(zhuǎn)向部件可以在基板的第二表面上形成，遠離基板的第一表面突出，并且具有棱鏡或圓錐體的形狀。作為另一備選方案，光束轉(zhuǎn)向部件可以是在基板的第二表面處形成的表面浮雕光柵(surfacerelief?grating)或體布拉格光柵(volume?bragg?grating)。

5、在其他實施例中，光束轉(zhuǎn)向部件可以包括第三反射器和第四反射器，其中的每一個布置在第一表面和第二表面之間的基板內(nèi)。第三反射器可以被配置成將來自光源的光反射到第四反射器，以及第四反射器可以被配置成朝著基板的第二表面反射光。

6、根據(jù)另一方面，提供了一種用于眼睛跟蹤的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：光源，其被配置成位于用戶的眼睛的視場內(nèi)；照相機，其被配置成捕獲由用戶的眼睛反射的光源的圖像；第一反射器，其被配置成遮蔽光源而避開照相機的視場；以及第二反射器，其被配置成接收由用戶的眼睛反射的來自光源的光，并朝著照相機引導光。

7、第一反射器是在第一棱鏡上的第一涂層，以及第二反射器是在第二棱鏡上的第二涂層。被第一反射器遮蔽的第二棱鏡的第一部分是無涂層的，以及未被第一反射器遮蔽的第二棱鏡的第二部分被第二涂層覆蓋。

8、光源被配置成發(fā)射在第一反射器和第二反射器之間傳播的光。

9、系統(tǒng)還包括：基板，其包括第一表面和第二表面，光源安裝在第一表面上，光穿過第二表面朝著用戶的眼睛向外耦合；以及光束轉(zhuǎn)向部件，其被配置成朝著用戶的眼睛引導來自光源的光，其中，第一反射器和第二反射器布置在第一表面和第二表面之間的基板內(nèi)。

10、光束轉(zhuǎn)向部件在基板的第二表面上形成，朝著基板的第一表面凹進，并且具有棱鏡、圓錐體、衍射光柵或透鏡的形狀。

11、光束轉(zhuǎn)向部件在基板的第二表面上形成，遠離基板的第一表面突出，并且具有棱鏡或圓錐體的形狀。

12、光束轉(zhuǎn)向部件包括第三反射器和第四反射器，第三反射器和第四反射器中的每一個布置在第一表面和第二表面之間的基板內(nèi)，第三反射器被配置成將來自光源的光反射到第四反射器，以及第四反射器被配置成朝著基板的第二表面反射光。

13、光束轉(zhuǎn)向部件是在基板的第二表面處形成的表面浮雕光柵或體布拉格光柵。

14、第一反射器和第二反射器中的每一個被配置成反射紅外光并透射可見光。

15、該系統(tǒng)可以包括上述照明器的任何配置連同被配置成捕獲由用戶的眼睛反射的光源的圖像的照相機。

16、本概述既不意欲識別所要求保護的主題的關鍵或基本特征，也不意欲孤立地用于確定所要求保護的主題的范圍。應當參考本公開的整個說明書的適當部分、任何或所有附圖以及每項權利要求來理解主題。前述內(nèi)容連同其他特征和示例一起將在下面的說明書、權利要求和附圖中被更詳細地描述。

技術特征：

1.一種用于眼睛跟蹤的照明器，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的照明器，其中，所述第一反射器是在第一棱鏡上的第一涂層，以及所述第二反射器是在第二棱鏡上的第二涂層。

3.根據(jù)權利要求2所述的照明器，其中，所述第二棱鏡的被所述第一反射器遮蔽的第一部分是無涂層的，以及所述第二棱鏡的未被所述第一反射器遮蔽的第二部分被所述第二涂層覆蓋。

4.根據(jù)權利要求1所述的照明器，其中，所述光源被配置成發(fā)射在所述第一反射器和所述第二反射器之間傳播的紅外光。

5.根據(jù)權利要求1所述的照明器，還包括基板，所述基板包括第一表面和第二表面，所述光源安裝在所述第一表面上，光穿過所述第二表面朝著所述用戶的眼睛向外耦合。

6.根據(jù)權利要求5所述的照明器，其中，所述光束轉(zhuǎn)向部件在所述基板的所述第二表面上形成，朝著所述基板的所述第一表面凹進，并且具有棱鏡、圓錐體、衍射光柵或透鏡的形狀。

7.根據(jù)權利要求5所述的照明器，其中，所述光束轉(zhuǎn)向部件在所述基板的所述第二表面上形成，遠離所述基板的所述第一表面突出，并且具有棱鏡或圓錐體的形狀。

8.根據(jù)權利要求5所述的照明器，其中：

9.根據(jù)權利要求5所述的照明器，其中，所述光束轉(zhuǎn)向部件是體布拉格光柵或在所述基板的所述第二表面處形成的表面浮雕光柵。

10.根據(jù)權利要求1所述的照明器，其中，所述第一反射器和所述第二反射器中的每一個被配置成反射紅外光并透射可見光。

11.一種用于眼睛跟蹤的系統(tǒng)，包括：

12.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第一反射器是在第一棱鏡上的第一涂層，以及所述第二反射器是在第二棱鏡上的第二涂層。

13.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述第二棱鏡的被所述第一反射器遮蔽的第一部分是無涂層的，以及所述第二棱鏡的未被所述第一反射器遮蔽的第二部分被所述第二涂層覆蓋。

14.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述光源被配置成發(fā)射在所述第一反射器和所述第二反射器之間傳播的紅外光。

15.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，還包括基板，所述基板包括第一表面和第二表面，所述光源安裝在所述第一表面上，光穿過所述第二表面朝著所述用戶的眼睛向外耦合。

16.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述光束轉(zhuǎn)向部件在所述基板的所述第二表面上形成，朝著所述基板的所述第一表面凹進，并且具有棱鏡、圓錐體、衍射光柵或透鏡的形狀。

17.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述光束轉(zhuǎn)向部件在所述基板的所述第二表面上形成，遠離所述基板的所述第一表面突出，并且具有棱鏡或圓錐體的形狀。

18.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中：

19.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述光束轉(zhuǎn)向部件是體布拉格光柵或在所述基板的所述第二表面處形成的表面浮雕光柵。

20.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述第一反射器和所述第二反射器中的每一個被配置成反射紅外光并透射可見光。

技術總結
本申請涉及用于眼睛跟蹤的場內(nèi)照明和成像。本文公開了用于在近眼顯示設備中的眼睛跟蹤的技術。在一些實施例中，提供了用于眼睛跟蹤的照明器。照明器包括：光源，其被配置成位于用戶的眼睛的視場內(nèi)；第一反射器，其被配置成遮蔽光源而避開照相機的視場；以及第二反射器，其被配置成接收由用戶的眼睛反射的來自光源的光，并朝著照相機引導該光。

技術研發(fā)人員：羅賓·夏爾馬,安德魯·約翰·歐德柯克,張綺
受保護的技術使用者：元平臺技術有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/29