眼睛追踪器照明制造技术

一种被照明的对象(180)，通过眼睛追踪器注册所述被照明对象的至少一只眼睛的移动，用于生成结果数据(DEYE)。为了实现上述目的，光生成装置(140)中的相干光源生成至少一个良好定义的光束(L1，L2)。衍射光学元件被布置在干涉光源和光生成装置(140)的输出之间。衍射光学元件被用于引导光束(L1)朝向至少第一指定区域(A1)，估计该第一指定区域覆盖对象(180)的至少一只眼睛。图像注册装置(150)注册来自已经被反射给对象(180)的至少一个光束(L1，L2)的光。响应于这些光反射而生成结果数据(DEYE)，其中结果数据(DEYE)代表对象(180)的至少一只眼睛的移动。

【技术实现步骤摘要】
眼睛追踪器照明本申请是2012年6月14日递交的申请号为201280034006.X，专利技术名称为“眼睛追踪器照明”的分案申请。
本专利技术涉及照明对象，通过眼睛追踪器注册所述对象的至少一只眼睛的移动，用于生成结果数据(即，关于眼睛和/或凝视位置的信息)。依次地，该数据可以被用于控制计算机装置，或者(例如，与心理学相结合或者在诊断多种医学状况时)被专门注册用于分析目的。观察者每只眼睛位置上的精准信息对于自动立体显示是必要的，用于确保正确的图像被呈现并被投射向每只眼睛，以便生成身临其境的三维效果。更详细来说，本专利技术涉及根据权利要求1前序部分的装置。
技术介绍
现有技术包括用于眼睛追踪器的方向性光学照明器。这种照明器相对于静态复制是有益的，因为在每个时间点上，他们仅仅照明在对象移动的空间内的内表面的一小部分。因此，对应于那些没有被照明的表面的尺寸，如果相反地，这些表面被照明的情况下，这种照明器节省了功率。US2012/0066975描述了一种方案，使用具有成像镜片或者准直光束的基于矩阵的照明器，以及可倾斜的镜子引导照明朝向眼睛追踪器的用户。此外，已知衍射光学元件(DiffractiveOpticalElement，DOE)，用于将相干光束转换成任意亮度的图案。可以通过URLhttp://www.rpcphotonics.com/optical.asp获得简要的DOE描述。US2004/0213463公开了一种用于成像和范围探测的方案，其中，基于DOE的技术被用于光的空间编码。这里，通过将不同的DOE插入光束中，可以即刻改变光图案的位置和形状。有时，DOE被称作为全息光学元件。在这种情况下，DOE经常包括模拟或数字的相位掩膜，其被用于将相干光束转换为想要的空间图案。该相位振幅典型地小于一个波长。DOE还可以包括振幅掩膜。现有技术中存在的问题尽管在US2010/0066975中公开的技术方案具有很多重要的特性，但是仍有改善的空间。例如，该设计是基于经典镜片的，例如成像透镜和镜子。这反过来显现出该设计相对笨重、复杂以及对机械损坏是易受影响的。通常来说，基于LED和经典光学技术的传统的眼睛追踪器照明器也具有以下缺点。在将电能转化成光能方面，LED的效率是相对低的。光学上的效率同样相对低。此外，由于宽的带宽，即便LED照明器的峰值波长在NIR频谱中，LED照明器也可能无意间生成可见光。当然，这可能分散所照明的对象。由于使用了宽的带宽，外界光线也可能到达成像传感器，并因此造成干扰。当以明亮的瞳孔眼睛追踪为目标时，希望将照明器放置得尽可能靠近图像注册装置的光轴。因此，尽可能最小的照明器是具有吸引力的。当今眼睛追踪器中通常使用的LED照明器包括多个LED的矩阵。因此，LED照明器变得相对大。此外，根据所需芯片的数量来测量产品成本。由于多个LED对应于多个芯片，所以LED照明器的成本趋向于相当高。LED的另一个特点是其代表所谓的朗伯(Lambertian)光源。这意味着，其辐射是与方向独立的。换句话说，辐射角度延伸±90度，典型的为±60度半高全宽。因此，为了高效地耦合，需要大数值孔径镜片，即高透过率(hightransmission)，这反过来显示出镜片的笨重和昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的是减轻上述问题并实现简单的、紧凑的、鲁棒的而且是节能的照明方案，用于眼睛追踪器的实现。根据本专利技术，通过最初描述的装置实现目的，其中，光生成装置包括相干光源和衍射光学元件。该相干光源被用于产生良好限定的光束的相干光。优选地，该相干光源包括多模激光二极管，其显示一定程度的相干并具有少于10nm的带宽。然而，显示至少一定程度相关的任何其他形式的照明器也可以被用作相干光源。该衍射光学器件被用于引导光束朝向第一指定区域，估计该第一指定区域覆盖对象的至少一只眼睛，注册所述对象的眼睛的移动。优选地，该装置被用于适应性地控制第一指定区域的位置，使得第一指定区域在每个时间点上覆盖估计的对象的眼睛区域。该装置是有益的，因为其可以对眼睛追踪最相关的区域进行精确的照明。根据本专利技术一个优选实施例，第一指定区域代表照明图案，并且所照明的区域位于图像注册装置(imagingregisteringmeans)的视野内。这样，消耗最小数量的光，即，非常少的光被引导朝向不需要图像注册的区域。根据本专利技术的另一优选实施例，该装置包括斑点减少装置。该斑点减少装置被用于通过使来自相干光源的光在预定时间间隔过程中，在第一指定区域上基本均匀地分布，来在来自第一指定区域内的相干光源的光中，减少斑点相关的亮度变化，所述预定时间间隔典型地对应于图像注册装置基于所产生的结果数据捕捉图像数据所需的时间。这样，斑点减少装置可以包括振荡器，被用于使衍射光学元件相对于相干光源移动。替选地，相干光源可以包括静态多模激光(横向的和/或纵向的)，用于使用包括至少两个分离的光谱线的频谱发射光，其中，所述至少两个线中的每一个所代表的光与特定斑点图案相关联。因此，导致第一指定区域上的全部光分布变得基本上均匀。作为再一替选，斑点减少装置可以包括调制装置，用于使用在时间上变化的斑点图案产生光的方式来定时调制相干光源。同样，随着时间的过去，导致第一指定区域上的全部光分布变得基本上均匀。根据本专利技术的另一优选实施例，该装置包括光控制元件，用于接收相干光并引导所接收的光的至少一部分朝向对象。优选地，光控制元件包括衍射光学元件，用于引导接收的光作为光束的一部分朝向第一指定区域。因此，装置实现鲁棒的和紧凑的设计。根据本专利技术的另一优选实施例，图像注册装置包括过滤元件，其被设置在用于生成结果数据的传感器元件的上游。该过滤元件被用于屏蔽可见光，以便减少源于外界光的、在眼睛和/或眼镜中不希望有的反射的干扰。此外，优选地，该过滤元件具有与相干光源具有能量发射峰值的频谱范围相匹配的通频带。这样，理想地，过滤元件具有相对窄的通频带，其中心在相干光源的能量发射峰值的周围。替选地，过滤元件包括低通过滤器，用于允许能量发射峰值和NIR(nearinfrared，近距离红外)光通过，而不是可见光。在任何情况下，过滤元件可以被布置在透镜元件的前面或后面；或者被集成在图像注册装置中的透镜元件中。替选地，可以在传感器原件上的覆盖玻璃中包括过滤元件。这样，通过过滤元件，任何干扰背景光都可以被有效地去除。优选地，激光代表相干光源。也就是说，被动冷却的激光典型的具有少于1nm的带宽，而在现有技术设计中使用的LED(lightemittingdiode，发光二极管)光源通常具有超过40nm的带宽。因此，所提出的激光的使用，相当直接地压抑了任何不希望有的背景照明。根据本专利技术另一优选实施例，光线产生装置还包括第二衍射光学元件。该元件被用于引导来自相干光源的光朝向第二指定区域。这里，第二指定区域可以与第一指定区域重叠。优选地，第二衍射光学元件被用于产生结构化的光，当通过图像注册装置对所述光进行注册时，导致输入数据适合于三维映射。因此，促进了所谓的范围映射，这继而促进了眼睛追踪。根据本专利技术的再一优选实施例，第一衍射光学元件被用于在第一指定区域内生成单色光图案。作为结果，进一步促进了可靠的眼睛追踪。根据本专利技术的另一优选实施例，装置包括控制装置，被用于使来自相干光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于照明对象(180)的装置，通过眼睛追踪器注册所述对象的至少一只眼睛的移动，以产生结果数据(DEYE)，所述装置包括：光产生装置(140)，用于产生良好限定的光束(L1、L2、L12)，和图像注册装置(150)，用于注册来自已经被朝向对象(180)反射的光束(L1、L2、L12)的光，其特征在于，所述光产生装置(140)包括：相干光源(142)，用于生成光束(L1、L2、L12)中包含的相干光，以及第一衍射光学元件(145)，被布置在相干光源(142)和光产生装置(140)的输出之间，所述第一衍射光学元件(145)被用于将第一光束(L1)引导朝向第一指定区域(A1)，所述第一指定区域(A1)被估计为覆盖所述对象(180)的至少一只眼睛；第二衍射光学元件(146)，用于将第三光束(L12)从相干光源(142)引导朝向第三指定区域(A12)；以及控制装置，用于使来自相干光源(142)的光以定时调制的方式穿过第一衍射光学元件(145)或者第二衍射光学元件(146)，使得第一指定区域(A1)和第三指定区域(A12)在不重叠的各自时间间隔内被照明。

【技术特征摘要】
2011.10.11 EP 11184628.3;2011.07.08 US 61/505,977;1.一种用于照明对象(180)的装置，通过眼睛追踪器注册所述对象的至少一只眼睛的移动，以产生结果数据(DEYE)，所述装置包括：光产生装置(140)，用于产生良好限定的光束(L1、L2、L12)，和图像注册装置(150)，用于注册来自已经被朝向对象(180)反射的光束(L1、L2、L12)的光，其特征在于，所述光产生装置(140)包括：相干光源(142)，用于生成光束(L1、L2、L12)中包含的相干光，以及第一衍射光学元件(145)，被布置在相干光源(142)和光产生装置(140)的输出之间，所述第一衍射光学元件(145)被用于将第一光束(L1)引导朝向第一指定区域(A1)，所述第一指定区域(A1)被估计为覆盖所述对象(180)的至少一只眼睛；第二衍射光学元件(146)，用于将第三光束(L12)从相干光源(142)引导朝向第三指定区域(A12)；以及控制装置，用于使来自相干光源(142)的光以定时调制的方式穿过第一衍射光学元件(145)或者第二衍射光学元件(146)，使得第一指定区域(A1)和第三指定区域(A12)在不重叠的各自时间间隔内被照明。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一指定区域(A1)代表照明图案，并且第一指定区域(A1)位于图像注册装置(150)的视野内。3.根据权利要求1所述的装置，包括斑点减少装置(141)，用于通过使来自相干光源(142)的光在预定时间间隔中在第一指定区域(A1)上均匀地分布，来减少第一指定区域(A1)内来自相干光源(142)的光中的斑点相关亮度变化。4.根据权利要求3所述的装置，其中斑点减少装置(141)包含振荡器，用于使所述第一衍射光学元件(145)相对于相干光源(142)移动。5.根据权利要求3所述的装置，其中相干光源(142)包含静态多模激光，用于使用包含至少两个分离频谱线的频谱来发射光，其中所述至少两个线中的每个线所代表的光与特定斑点图案相关联。6.根据权利要求3所述的装置，其中斑点减少装置包含调制装置，用于定时调制相干光源(142)，以使用在时间上变化的斑点图案产生光。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包含光引导元件(145b、M)，用于接收相干光并将所接收的光的至少一部分引导朝向对象(180)。8.根据权利要求7所述的装置，其中光引导元件(145b)包含第三衍射光学元件，用于将所接收的光的所述部分作为第一光束(L1)的一部分引导朝向第一指定区域(A1)。9.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中图像注册装置(150)包括被布置在用于产生结果数据(DEYE)的传感器元件(152)的上游的过滤元件(155)，过滤元件(155)被用于阻挡可见光。10.根据权利要求9所述的装置，其中过滤元件(155)具有：与相干光源(142)具有能量发射峰值的光谱范围相匹配的通频带。11.根据权利要求1所述的装置，其中第二衍射光学元件(146)被用于产生结构化的光，当通过图像注册装置(150)注册所述结构化的光时产生结果数据(DEYE)。12.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中第一衍射光学元件(145)用于在第一指定区域(A1)中产生单色光图案。13.根据权利要求12所述的装置，其中所述装置用于可适应性地控制第一指定区域(A1)的位置，使得第一指定区域(A1)在每个时间点上覆盖所估测的对象(180)的眼睛区域。14.根据权利要求1所述的装置，包括控制装置，用于使来自相干光源(142)的光以波长复用的方式穿过第一衍射光学元件(145)和第二衍射光学元件(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·海因兹尔，马蒂亚斯·库尔德克普，彼得·布利克斯特，马滕·斯科苟，
申请(专利权)人：托比公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE