[发明专利]基于棱镜的眼睛跟踪

说明书

一种HMD设备(100、300)包括：显示面板(102、308、310)；以及x棱镜分束器(104)，其沿着所述显示面板与眼睛(112)的期望位置之间的第一轴(202)布置。所述X棱镜分束器沿着所述第一轴在从所述显示面板到所述眼睛的第一方向上引导第一光束(212)，沿着基本上垂直于所述第一轴的第二轴(208)在第二方向上引导第二光束(216)，并且沿着所述第二轴在所述第二方向上引导第三光束(222)，其中所述第二光束表示所述第一光束并且所述第三光束表示离开所述眼睛的所述第一光束的反射。所述HMD设备还包括成像相机(106)以捕获合成图像(232)，其包括所述第二光束的表示和所述第三光束的表示二者的组合。

技术领域

本公开大体涉及头戴式显示系统，并且更特别地，涉及头戴式显示系统中的眼睛跟踪。

背景技术

头戴式显示器(HMD)设备利用被安装在用户的眼睛前面的显示面板来显示各种类型的内容，包括虚拟现实(VR)内容、增强现实(AR)内容等。眼睛跟踪常常被实现在HMD系统中以促进各种功能性，诸如小凹成像(还被称为注视跟随成像)、基于眼球运动的用户输入或者交互等。常规眼睛跟踪机构通常采用透镜和反射镜的复杂布置捕获眼睛的图像，并且从该图像估计眼睛的注视方向。然而，HMD设备制造商力图给HMD设备提供减少的形状因子，并且在常规系统中被要求以在不挡住显示面板的情况下提供该眼睛跟踪功能的复杂光学机构常常禁止针对HMD设备的小形状因子的实施方式。而且，被实现为基于常规捕获的眼睛图像来估计眼睛注视的算法常常计算密集并且因此难以在缺少昂贵和耗用功率高性能计算系统的情况下在HMD设备中实现。

附图说明

通过参考附图，本领域的技术人员可以更好地理解本公开，且使本公开的很多特征和优点对于本领域的技术人员显而易见。不同的附图中的相同附图标记的使用指示类似或者相同的项。

图1是根据本公开的至少一个实施例的图示利用x棱镜分束器的眼睛跟踪系统的部件的布置的示图。

图2是根据本公开的至少一个实施例的图1的眼睛跟踪系统的剖视图的示图。

图3是图示实现根据本公开的至少一个实施例的图1的眼睛跟踪系统的HMD设备的后视图的示图。

图4是图示根据本公开的至少一个实施例的图3的HMD设备的处理系统的示图。

图5是图示根据本公开的至少一个实施例的用于使用在眼睛跟踪中的合成图像的两个示例的示图。

具体实施方式

以下描述旨在通过提供包含基于HMD的眼睛跟踪系统的许多特定实施例和细节传达本公开的透彻理解。然而，应理解到，本公开不限于仅作为示例的这些特定实施例和细节，并且本公开的范围因此旨在仅由以下权利要求和其等同物限制。为了图示，除基于HMD的系统之外，本文所描述的眼睛跟踪系统可以被利用在其它系统中。还应理解到，鉴于已知系统和方法，本领域的普通技术人员还应理解到，在任何数量的备选实施例中出于其预期目的和益处的本公开的使用取决于特定设计和其它需要。

图1-5图示了HMD设备或者其它类似设备中的眼睛跟踪的示例设备和技术。在至少一个实施例中，x棱镜分束器沿着显示面板与用户的眼睛的期望位置之间的视轴定位，并且定位眼睛跟踪相机以便聚焦于x棱镜分束器的一部分，其垂直于和视轴相交的x棱镜分束器的两个部分。出于眼睛跟踪目的，具有与显示面板固定位置关系的IR光集合被触发或者“被闪光”以便通过x棱镜分束器照射用户的眼睛。x棱镜分束器使得来自显示屏的光和来自IR光源集合的IR光的图像或者其它表示被投影到眼睛跟踪相机，同时还同时地使得来自用户的眼睛和眼睛周围的区域的光的反射的图像或者其它表示被投影到眼睛跟踪相机。眼睛跟踪相机因此能够捕获包括显示面板和IR光源的影像和来自用户的眼睛和周围区域的反射的影像的合成图像。该合成图像然后可以被分析以确定用户的眼睛的当前位置、定向或者注视方向中的一个或多个。