[发明专利]具有眼睛跟踪的头戴式显示器

说明书

本发明公开了一种头戴式显示器。更具体地讲，本发明公开了这样的头戴式显示器，所述头戴式显示器包括一个或多个投影光源、一个或多个眼睛跟踪光源、偏振分束器、和第二偏振分束器。来自所述一个或多个投影光源和所述一个或多个眼睛跟踪光源的光均至少部分地经所述偏振分束器反射。介于所述偏振分束器和所述第二偏振分束器之间的光学路径穿过空气。本发明公开了一种头戴式显示器，所述头戴式显示器利用具有一定入射角范围内的特定反射谱带边缘的偏振分束器。

背景技术

头戴式显示器，作为可佩戴计算装置的子集，通常利用投影光显示佩戴者视野内的图像。眼睛跟踪系统可利用对中在佩戴者瞳孔上的相机或观察反射出佩戴者眼睛的光以检测凝视方向。

发明内容

在一个方面，本公开涉及一种头戴式光学装置。头戴式光学装置包括一个或多个投影光源、一个或多个眼睛跟踪光源、偏振分束器、和第二偏振分束器。光学装置被构造成使得来自一个或多个投影光源的投影光和来自一个或多个眼睛跟踪光源的眼睛跟踪光均至少部分地经偏振分束器反射，以及使得偏振分束器和第二偏振分束器之间的针对来自一个或多个投影光源的投影光和来自一个或多个眼睛跟踪光源的眼睛跟踪光中的至少一者的光学路径穿过空气。

在另一方面，本公开涉及一种头戴式光学装置，该头戴式光学装置包括一个或多个投影光源、一个或多个眼睛跟踪光源、偏振分束器、和第二偏振分束器。光学装置被构造成使得来自一个或多个投影光源的投影光和来自一个或多个眼睛跟踪光源的眼睛跟踪光均至少部分地经偏振分束器反射。在介于40度和50度之间在折射率为约1.53的介质中测量时，偏振分束器具有介于约950nm和约850nm之间的右谱带边缘。在一些实施例中，在介于40度和50度之间在折射率为约1.53的介质中测量时，第二偏振分束器具有介于约800nm和约700nm之间的右谱带边缘。

偏振分束器和第二偏振分束器中的至少一者可包括多层光学膜。来自一个或多个眼睛跟踪光源的眼睛跟踪光可包括红外光。在一些实施例中，来自一个或多个眼睛跟踪光源的眼睛跟踪光包括波长介于700nm和1000nm之间的光的大部分。在一些实施例中，来自一个或多个眼睛跟踪光源的眼睛跟踪光的眼睛跟踪波长范围和来自一个或多个投影光源的投影光的投影波长范围不重叠。在一些实施例中，偏振分束器反射来自一个或多个眼睛跟踪光源的眼睛跟踪光的第一偏振态的至少50％但第二垂直偏振态的小于50％。在一些实施例中，偏振分束器反射来自一个或多个眼睛跟踪光源的眼睛跟踪光的第一偏振态和第二垂直偏振态两者的至少50％。在一些实施例中，偏振分束器反射来自一个或多个投影光源的投影光的第一偏振态的至少50％但第二垂直偏振态的小于50％。在一些实施例中，第二偏振分束器透射来自一个或多个眼睛跟踪光源的眼睛跟踪光的第一偏振态和第二垂直偏振态两者的至少50％。偏振分束器和第二偏振分束器可具有不同的右谱带边缘。在一些实施例中，偏振分束器和第二偏振分束器具有基本上等同的左谱带边缘。在一些实施例中，当以45度在折射率为约1.53的介质中测量时，偏振分束器具有约900nm的右谱带边缘。当以45度在折射率为约1.53的介质中测量时，第二偏振分束器可具有约750nm的右谱带边缘。在一些实施例中，头戴式光学装置包括四分之一波片。在一些实施例中，头戴式光学装置包括图像传感器。图像传感器可包括CCD成像器，或其可包括CMOS成像器。在一些实施例中，头戴式光学装置包括框架，并且图像传感器设置在框架内。偏振分束器可浸入镜片中。

附图说明

图1为头戴式光学装置的示意性顶部透视图。

图2为包括眼睛跟踪系统的图1的头戴式光学装置的示意性顶部透视图。

图3为曲线图，示出了随几个偏振分束器的入射角而变化的右反射谱带边缘。

图4为包括眼睛跟踪系统的另一个头戴式光学装置的示意性顶部透视图。

具体实施方式