[发明专利]用于确定注视方向的设备和方法

权利要求书

1.一种用于确定眼睛(E1)的注视方向(GZD)的设备(200，500)，所述设备(200)包括：

-第一成像单元(400)，用于获取所述眼睛(E1)的图像(401)，

-基本上平坦波导衬底(7)，

-光源(350)，用于提供第一光束(B4)，所述第一光束(B4)基本上被校准，

-输入耦合光栅(210)，用于将所述光束(B4)的光衍射到所述衬底(7)并且形成在所述衬底(7)内在不同方向上传播的第一输入耦合光束(B5)和第二输入耦合光束(B6)，

-第一扩展光栅部分(221)，用于通过衍射所述第一输入耦合光束(B5)的光来提供第一扩展内部光束(B7)，

-第二扩展光栅部分(222)，用于通过衍射所述第二输入耦合光束(B6)的光来提供第二扩展内部光束(B8)，

-第一输出耦合光栅部分(230)，用于通过从所述衬底(7)衍射输出所述第一内部光束(B7)的光来形成第一基本上校准的照射光束(B11)，

-第二输出耦合光栅部分(230)，用于通过从所述衬底(7)衍射输出所述第二内部光束(B8)的光来形成第二基本上校准的照射光束(B11)，所述照射光束(B11，B12)具有不同方向，从而所述第一照射光束(B11)在光从所述眼睛(E1)的表面反射时提供第一反射斑(G1)并且所述第二照射光束(B12)在光从所述眼睛(E1)的表面反射时提供第二反射斑(G2)，所述反射斑出现于所述图像(401)中，以及

-数据处理单元(550)，用于基于所述第一反射斑(G1)在所述图像(401)中的位置、所述第二反射斑(G2)在所述图像(401)中的位置、所述眼睛(E1)的瞳孔(P)和/或虹膜(IRI)在所述图像(401)中的位置和所述照射光束(B11，B12)的方向来确定所述眼睛(E1)相对于所述设备(200)的注视方向(GZD)。

2.根据权利要求1所述的设备(200，500)，其中所述第一输入耦合光束(B5)基本上对应于-1阶反射或者透射衍射，并且所述第二输入耦合光束(B6)基本上对应于+1阶反射或者透射衍射。

3.根据权利要求2所述的设备(200，500)，其中所述输入耦合光栅(210)还被布置成按照2或者-2阶衍射来衍射所述光束(B4)的光以便形成在所述衬底(7)内传播的第三输入耦合光束(B10)。

4.根据前述权利要求1至3中的任一权利要求所述的设备(200，500)，其中所述第一输出耦合光栅部分(230)的衍射特征基本上平行于所述第二输出耦合光栅部分(230)的衍射特征。

5.根据权利要求4所述的设备(200，500)，其中所述第一输出耦合光栅部分(230)与所述第二输出耦合光栅部分(230)重叠。

6.根据前述权利要求1至5中的任一权利要求所述的设备(200，500)，还包括用于确定所述设备(500)相对于至少一个外部参考(901)的位置的位置检测单元(580)。

7.根据前述权利要求1至6中的任一权利要求所述的设备(200，500)，适合于将实际对象(901)或者位置与注视方向关联。

8.根据前述权利要求1至7中的任一权利要求所述的设备(500)，还包括：光学引擎(150)，用于提供至少一个光束(B0)，以及衍射光束扩展器(107)，用于扩展所述至少一个光束(B0)，从而经过所述衍射光束扩展器(107)的观察孔(35)来可视地观测虚拟图像(1001)。

9.根据权利要求8所述的设备(500)，其中所述衍射光束扩展器(107)的输出光栅部分(30)与所述第一输出耦合部分(230)重叠。

10.根据权利要求9所述的设备(500)，其中所述衍射光束扩展器(107)的输出光栅(30)基本上垂直于所述第一输出耦合部分(230)。

11.根据前述权利要求8至10中的任一权利要求所述的设备(500)，适合于将虚拟对象(1001)与注视方向关联。