[发明专利]全息眼睛成像设备

说明书

本公开涉及一种用于跟踪眼睛(2)的运动的眼睛跟踪设备(1)，其包括：观察平面(3)，其用于向用户眼睛(2)显示显示图像的投影；图像模块(4)，其布置在观察平面(3)的与眼睛(2)相同的一侧；至少一个照明器(5)，其用于照射眼睛；控制单元(6)，其适于接收由图像模块(4)捕获的图像，并计算眼睛的视角；全息光学元件(HOE)(7)，其中全息光学元件(7)布置在眼睛(2)和观察平面(3)之间，其中图像模块(4)适于捕获全息光学元件(7)的图像，并且其中全息光学元件(7)适于最终将从眼睛(2)反射的入射光的第一部分(8)以第一角度(9)朝向图像模块引导，第一角度(9)不同于入射光的入射角(10)。

技术领域

本发明涉及一种用于跟踪眼睛的运动的眼睛跟踪设备。更具体地，本公开涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于跟踪眼睛的运动的眼睛跟踪设备。

背景技术

在眼睛跟踪设备例如眼睛跟踪眼镜中，通常具有多个照明光源，所述多个照明光源对每只眼睛用多次闪光来照射用户的眼睛，以及一个或两个用于观察眼睛的相机。将眼睛的瞳孔与眼睛中光源的闪光位置进行比较，以确定眼睛的观察方向。相机通常相对于眼睛成大角度布置，例如布置在眼镜镜框中。这不是好的视角。为了使观察方向的确定更容易，使用多个光源，并且使用计算设备来基于图像分析进行确定。然而，许多光源昂贵并且降低了眼睛跟踪设备的设计自由度。强大的计算能力既昂贵又耗能。

因此，在业内需要更便宜的眼睛跟踪设备和/或需要不太复杂的图像分析来确定用户眼睛观察方向的眼睛跟踪设备。

发明内容

本发明的目的是单独或以任何组合减轻、缓解或消除现有技术中的一个或多个上述缺陷和缺点，并至少解决上述问题。根据第一方面，提供了一种用于跟踪眼睛运动的眼睛跟踪设备，该设备包括观察平面、图像模块、至少一个照明器、控制单元、全息光学元件，观察平面用于向用户的眼睛显示图像投影，图像模块布置在观察平面的与眼睛相同的一侧，至少一个照明器用于照射眼睛，控制单元适于接收由图像模块捕获的图像，并计算眼睛的视角，其中全息光学元件布置在眼睛和观察平面之间，其中图像模块适于捕获全息光学元件的图像，并且其中全息光学元件适于最终将从眼睛反射的入射光的第一部分以第一角度朝向图像模块引导，第一角度与入射光的入射角度不同。以这种方式，图像模块将能够直接从用户正在观看的观察平面的方向观察用户的眼睛。由于图像模块的视角直接进入眼睛，使得图像分析更简单，从而节省了计算能力、成本和能量。由于通过图像模块的直视角使得跟踪变得更简单，因此也可以减少照明器的数量。

观察平面是用户正在观看的图像所在的平面。

全息光学元件的全息图不需要直接布置在用户的观察平面上。特别是对于虚拟现实(VR)头戴设备而言，镜头可以布置在眼睛和屏幕之间，屏幕将虚拟图像布置在几米之外的舒适距离上。在那种情况下，全息光学元件可以布置在镜头上。然而，重要的是，全息光学元件布置在观察平面和眼睛之间。

在增强现实(AR)设备中，投影仪可以布置在全息光学元件或棱镜的一侧，使得投影光束朝向眼睛。然后应将全息光学元件置于任何物理部件和眼睛之间。

根据一些实施方案，第一全息光学元件适于将从眼睛反射的入射光的第二部分以第二角度朝向图像模块引导。这将把通过图像模块感知的图像分成两个重叠的图像。这使得能够通过使用图像分析来分离重叠图像来实现立体成像，从而可以确定对象在图像中的深度。

根据一些实施方案，入射光的第一部分具有第一波长并且入射光的第二部分具有第二波长，眼睛跟踪设备还包括发射第一波长的光的第一照明器和发射第二波长的光的第二照明器。使用具有被分成重叠图像的不同波长的两个照明器，图像的分离更容易，并且图像的分离被减少为颜色分离。