[发明专利]基于棱镜的眼睛跟踪

权利要求书

1.一种头戴式显示器HMD设备(100、300)，包括：

显示面板(102、308、310)，所述显示面板用于显示影像；

x棱镜分束器(104)，所述x棱镜分束器沿着在所述显示面板与用户的眼睛(112)的期望位置之间的第一轴(202)布置，所述x棱镜分束器用于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发射由所述显示面板发射的第一光束(212)，沿着基本上垂直于所述第一轴的第二轴(208)在第二方向上反射第二光束(216)，并且沿着所述第二轴在所述第二方向上反射第三光束(222)，其中所反射的第二光束是所述第一光束的波束分割并且所反射的第三光束是离开所述眼睛的所述第一光束的反射的波束分割；以及

成像相机(106)，所述成像相机具有与所述第二轴对准的光轴，所述成像相机用于捕获所述显示面板和所述眼睛的合成图像(232)，所述合成图像包括所述第二光束和所述第三光束二者的组合。

2.根据权利要求1所述的HMD设备，还包括：

一个或多个红外IR光源(126、127、128、129)的集合，所述一个或多个IR光源的集合被实现在与所述显示面板的固定位置关系中；以及

其中，所述第一光束包括由所述一个或多个IR光源的集合发射的IR光。

3.根据权利要求2所述的HMD设备，其中：

所述成像相机包括具有全局快门的IR相机；以及

其中，所述一个或多个IR光源的集合基于所述全局快门的垂直同步信号来触发。

4.根据权利要求2所述的HMD设备，还包括：

眼睛跟踪模块(412)，所述眼睛跟踪模块用于基于所述合成图像来确定所述眼睛的位置、所述眼睛的定向或者所述眼睛的注视方向中的至少一个。

5.根据权利要求4所述的HMD设备，其中：

所述眼睛跟踪模块用于基于使用存在于所述合成图像中的来自所述一个或多个IR光源的集合的所述IR光作为参考坐标系来确定所述眼睛的位置、所述眼睛的定向或者所述眼睛的注视方向中的至少一个。

6.根据权利要求2所述的HMD设备，其中：

所述x棱镜分束器包括：

第一部分反射面(114)，所述第一部分反射面被布置在相对于所述第一轴的第一角处；

第二部分反射面(115)，所述第二部分反射面被布置在相对于所述第一轴的第二角处，所述第二角基本上垂直于所述第一角；以及

其中，所述第一部分反射面部分地反射可见光和IR光二者，并且所述第二部分反射面部分地反射IR光并且对于可见光而言基本上是透明的。

7.根据权利要求2所述的HMD设备，其中：

所述一个或多个IR光源的集合包括一个或多个垂直腔面发射激光器的集合。

8.根据权利要求1所述的HMD设备，还包括：

眼睛跟踪模块(412)，所述眼睛跟踪模块用于基于所述合成图像来确定所述眼睛的位置、所述眼睛的定向或者所述眼睛的注视方向中的至少一个。

9.根据权利要求8所述的HMD设备，其中：

基于所确定的所述眼睛的位置、所述眼睛的定向或者所述眼睛的注视方向来控制所述HMD设备的至少一个部件(404、408)。