眼球追踪装置和头戴式显示设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种眼球追踪装置和头戴式显示设备。眼球追踪装置包括光波导元件、光源模块及眼球追踪模块。光波导元件具有入光面以及连接入光面的出光面。出光面具有直接制作于其上的多个微结构。光源模块设置在入光面旁且适于提供光束。光束通过入光面进入光波导元件，且光束通过所述多个微结构射出光波导元件并传递至眼球。眼球追踪模块接收光束中被眼球反射的光束，并根据被眼球反射的光束判断眼球的位置。位置。位置。

【技术实现步骤摘要】
眼球追踪装置和头戴式显示设备


[0001]本专利技术涉及一种追踪装置及显示设备，尤其涉及一种眼球追踪装置及头戴式显示设备。

技术介绍

[0002]为提供更高质量的影音效果，虚拟现实(Virtual Reality，VR)、扩增实境(Augmented Reality，AR)以及混合实境(Mixed Reality，MR)等技术已成为新一代显示科技的研发重点之一，而头戴式显示设备(Head Mounted Display，HMD)即是用以实现此些技术的手段之一。
[0003]一般来说，头戴式显示设备通过架设于其中的眼球追踪装置来追踪眼球位置，并根据视线方向调整显示的影像，以提高实境效果。现有的眼球追踪装置主要是利用多个反射镜来将光束反射至眼球，再根据被眼球反射的光束判断眼球的位置。然而，这样的眼球追踪装置需要较多的光学零元件，因此除了增加光学零元件的复杂性及降低制造良率之外，还增加了整个眼球追踪装置的体积及重量。由于头戴式显示设备是架设在使用者的头上，因此头戴式显示设备中的光学零元件(包括眼球追踪装置)必须轻薄化，以提升使用者配戴上的舒适度。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种眼球追踪装置及头戴式显示设备，其轻薄且具较高的制造良率。
[0005]根据本专利技术的实施例，眼球追踪装置包括光波导元件、光源模块及眼球追踪模块。光波导元件具有入光面以及连接入光面的出光面。出光面具有直接制作于其上的多个微结构。光源模块设置在入光面旁且适于提供光束。光束通过入光面进入光波导元件，且光束通过微结构射出光波导元件并传递至眼球。眼球追踪模块接收光束中被眼球反射的光束，并根据被眼球反射的光束判断眼球的位置。
[0006]根据本专利技术的实施例，头戴式显示设备包括影像装置及眼球追踪装置。影像装置包括影像光波导元件及影像光源模块。影像光波导元件具有入光面以及连接入光面的出光面。影像光源模块设置在影像光波导元件的入光面旁且适于提供影像光束。眼球追踪装置包括光波导元件、光源模块及眼球追踪模块。光波导元件与影像光波导元件重叠设置。光波导元件具有入光面以及连接入光面的出光面，且光波导元件的出光面具有直接制作于其上的多个微结构。光源模块设置在光波导元件的入光面旁且适于提供光束。光束通过光波导元件的入光面进入光波导元件，且光束通过微结构射出光波导元件并传递至眼球。眼球追踪模块接收光束中被眼球反射的光束，并根据被眼球反射的光束判断眼球的位置。
[0007]基于上述，在本专利技术实施例的眼球追踪装置以及头戴式显示设备中，光波导元件通过直接制作于其上的多个微结构将光束导引至眼球。由于眼球追踪装置可以不用设置额外的光学元件(如
技术介绍
所提到的多个反射镜)将光束导引至眼球，因此除了可降低光学零元件的复杂性及制造良率之外，还可减少眼球追踪装置的体积及重量。因此，本专利技术实施
例的眼球追踪装置以及头戴式显示设备轻薄且具较高的制造良率。
[0008]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0009]包含附图以便进一步理解本专利技术，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本专利技术的实施例，并与描述一起用于解释本专利技术的原理。
[0010]图1是根据本专利技术的第一实施例的眼球追踪装置的示意图；
[0011]图2是根据本专利技术的第二实施例的眼球追踪装置的示意图；
[0012]图3是根据本专利技术的第三实施例的眼球追踪装置的示意图；
[0013]图4是根据本专利技术的第四实施例的眼球追踪装置的示意图；
[0014]图5是根据本专利技术的第五实施例的眼球追踪装置的示意图；
[0015]图6是根据本专利技术的第一实施例的头戴式显示设备的示意图；
[0016]图7是根据本专利技术的第二实施例的头戴式显示设备的示意图。
具体实施方式
[0017]实施方式中所提到的方向用语，例如：“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本专利技术。在附图中，各附图示出的是特定示范实施例中所使用的方法、结构和/或材料的通常性特征。然而，这些附图不应被解释为界定或限制由这些示范实施例所涵盖的范围或性质。举例来说，为了清楚起见，各膜层、区域和/或结构的相对尺寸、厚度及位置可能缩小或放大。
[0018]在实施方式中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号，且将省略其赘述。此外，不同示范实施例中的特征在没有冲突的情况下可相互组合，且依本说明书或权利要求所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本申请涵盖的范围内。另外，本说明书或权利要求中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名分立(discrete)的元件或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限，也并非用以限定元件的制造顺序或设置顺序。
[0019]图1是根据本专利技术的第一实施例的眼球追踪装置10的示意图。请参照图1，眼球追踪装置10包括光波导元件110、光源模块120及眼球追踪模块130。光波导元件110具有入光面SI以及连接入光面SI的出光面SO。出光面SO具有直接制作于其上的多个微结构112。光源模块120设置在入光面SI旁且适于提供光束B。光束B通过入光面SI进入光波导元件110，且光束B通过所述多个微结构112射出光波导元件110并传递至眼球190。眼球追踪模块130接收光束B中被眼球190反射的光束B1，并根据被眼球190反射的光束B1判断眼球190的位置。
[0020]详细来说，光波导元件110通过入光面SI接收光源模块120所提供的光束B，并利用全内反射(Total Internal Reflection，TIR)原理将光束B导向眼球190所在的位置处，再通过直接制作于出光面SO上的多个微结构112将光束B输出至眼球190。所述多个微结构112直接制作于出光面SO上指的是多个微结构112与出光面SO之间没有通过其他元件或膜层(如黏着层)来进行接合。举例来说，可通过射出成形(injection molding)的方式制作，也就是说多个微结构112与光波导元件110可以是一体成形且同时制作完成。或者，多个微结
构112可利用诸如压印或蚀刻等方式而直接成形在出光面SO上。也就是说，可以先形成导光主体，再于导光主体的一表面上通过压印或蚀刻等方式制作多个微结构112，以形成光波导元件110。
[0021]此处，多个微结构112可包括绕射光学元件图案、全息光学元件图案或光栅图案，但不以此为限。此外，光波导元件110可为导光板。所述导光板可为玻璃板、塑料板或透明光学胶固化形成的板状结构，但不以此为限。
[0022]光波导元件110可为透光元件。如此，眼球190可接收到来自光波导元件110后方的环境的光束L。换句话说，用户可看到位于光波导元件110后方的环境影像。在此架构下，眼球追踪装置10可架构在应用于扩增实境或混合实境等技术的头戴式显示设备中。或者，光波导元件110可为不透光元件。举例来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种眼球追踪装置，其特征在于，包括：光波导元件，具有入光面以及连接所述入光面的出光面，且所述出光面具有直接制作于其上的多个微结构；光源模块，设置在所述入光面旁且适于提供光束，其中所述光束通过所述入光面进入所述光波导元件，且所述光束通过所述多个微结构射出所述光波导元件并传递至眼球；以及眼球追踪模块，接收所述光束中被所述眼球反射的光束，并根据被所述眼球反射的所述光束判断所述眼球的位置。2.根据权利要求1所述的眼球追踪装置，其特征在于，所述多个微结构包括绕射光学元件图案、全息光学元件图案或光栅图案。3.根据权利要求1所述的眼球追踪装置，其特征在于，所述多个微结构设置于所述出光面远离所述入光面的一侧上。4.根据权利要求1所述的眼球追踪装置，其特征在于，所述多个微结构连续地设置在所述出光面的边缘上。5.根据权利要求4所述的眼球追踪装置，其特征在于，所述多个微结构间断地设置在所述出光面的边缘上。6.根据权利要求1所述的眼球追踪装置，其特征在于，所述多个微结构设置在整个所述出光面上。7.根据权利要求1所述的眼球追踪装置，其特征在于，所述眼球追踪模块包括：至少一感测模块，接收所述光束中被所述眼球反射的光束；以及处理器，根据被所述眼球反射的所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂宗伟，石维国，黄士挺，李彦贤，
申请(专利权)人：宏星技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：