[發明專利]頭戴式顯示器的場內光源的排除區域

在審

• 申請號: 202080027720.0
• 申請日: 2020-03-31
• 公開（公告）號: CN113646689A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 卡羅爾·康斯坦丁·哈奇利亞斯;張綺;克里斯托弗·元庭·廖;羅賓·夏爾馬;安德魯·約翰·歐德柯克
• 申請（專利權）人: 臉譜科技有限責任公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 張少波;楊明釗

本文提供了用于頭戴式顯示器(HMD)的近眼光學元件的照明層的方面。照明層包括多個場內光源和排除區域。場內光源被配置成發射紅外光以照射HMD的用戶的眼睛，用于通過眼睛跟蹤相機對眼睛成像。排除區域包括當眼睛在居中取向上時將與眼睛的中心對準的中心，其中場內光源被布置在照明層內排除區域外部。

相關申請的交叉引用

本申請要求2019年4月16日提交的美國申請號16/386,024的優先權，出于所有目的，該美國申請的內容通過引用以其整體并入本文。

本申請涉及2019年4月16日提交的標題為“ACTIVE CONTROL OF IN-FIELD LIGHTSOURCES OF A HEAD MOUNTED DISPLAY”的美國非臨時專利申請。

公開領域

本公開的方面總體上涉及頭戴式顯示器，并且特別是但不排他地涉及頭戴式顯示器的場內光源。

背景

頭戴式顯示器(HMD)是一般戴在用戶的頭上的顯示設備。HMD可以用在各種應用例如游戲、航空、工程、醫學、娛樂等中以向用戶提供人工現實內容。人工現實是一種在呈現給用戶之前已經以某種方式被調整的現實形式，其可以包括例如虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、混合現實(mixed reality，MR)、混雜現實(hybrid reality)、或它們的某種組合和/或衍生物。一些HMD執行眼睛跟蹤，其可以增強用戶的觀看體驗。在一些情況下，可以通過照射用戶的眼睛來幫助眼睛跟蹤。因此，一些傳統的HMD可以結合眼睛跟蹤系統，該眼睛跟蹤系統包括照明源以及用于跟蹤用戶的眼睛的移動的相機。然而在一些情況下，在HMD內布置照明源可能妨礙或以其他方式干擾眼睛跟蹤系統。

概述

如下面將更詳細描述的，本公開涉及頭戴式顯示器(HMD)的近眼光學元件。近眼光學元件包括被配置為使可見光通過并接收反射紅外光的光學組合器，該反射紅外光是由HMD的用戶的眼睛反射的紅外光，其中光學組合器進一步被配置為朝著HMD的眼睛跟蹤相機引導反射的紅外光。近眼光學元件還包括設置在光學組合器和HMD的向眼側(eyewardside)之間的照明層。照明層包括多個場內光源和排除區域(keep-out zone)，該多個場內光源被配置成發射紅外光以照射用戶的眼睛，該排除區域包括當眼睛在居中取向上時將與眼睛的中心對準的中心，其中多個場內光源被布置在照明層內排除區域外部。

在一些實施例中，排除區域可以具有基于眼睛的多個眼睛位置的建模的尺寸和形狀。排除區域可以具有圓形形狀。排除區域的圓形形狀可以具有從排除區域的中心到圓形形狀的周邊而測量的半徑。半徑可以是9毫米或更大。多個場內光源中的一些場內光源可以在照明層內被布置在排除區域的圓形形狀的周邊上，并且多個場內光源的剩余部分可以以與圓形形狀同心的圓形圖案被布置在照明層內排除區域外部。

在一些實施例中，排除區域可以具有矩形形狀。多個場內光源可以以網格圖案被布置在照明層內排除區域外部。多個場內光源中的至少一些場內光源在照明層內可以被布置在矩形形狀的周邊上。

在一些實施例中，場內光源可以包括垂直腔表面發射激光(VCSEL)二極管。

在一些實施例中，眼睛跟蹤相機可以被配置成捕獲眼睛的圖像。圖像可以包括：(a)響應于由多個場內光源發射的紅外光而產生的眼睛的鏡面反射，以及(b)場內光源的直接視圖。排除區域可以具有被配置為防止場內光源的直接視圖妨礙由HMD的眼睛跟蹤模塊對鏡面反射的檢測的尺寸和形狀。