[发明专利]采用可切换衍射光栅的波导眼睛跟踪

权利要求书

1.一种供在跟踪由具有红外波长的红外光照射的眼睛时使用的装置，所述装置包括：

波导，所述波导是透明的并且包括输入耦合器和输出耦合器；

所述输入耦合器包括彼此平行布置的两个或更多个可电子地切换的衍射光栅的堆叠；

其中所述可电子地切换的衍射光栅中的每一者具有相应的透镜光学能力和相应的棱镜光学能力；

其中，所述可电子地切换的衍射光栅中的每一者的透镜光学能力彼此不同，使得所述可电子地切换的衍射光栅中的每一者具有不同的焦距；以及

其中，所述可电子地切换的衍射光栅中的每一者在被打开时被适配成接收具有所述红外波长的红外光并将接收到的红外光耦合到所述波导中；

所述装置还包括：

传感器，所述传感器取决于在所述输出耦合器处离开所述波导的红外光束对眼睛进行成像；

输入耦合器控制器，所述输入耦合器控制器控制所述可电子地切换的衍射光栅中的每一者何时被打开，使得一次仅所述可电子地切换的衍射光栅中的一者被打开；以及

图像分析器，所述图像分析器分析使用所述传感器获得的眼睛的两个或更多个图像以确定所述可电子地切换的衍射光栅中的哪一者在被打开时提供眼睛或其部分的最佳聚焦图像。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述可电子地切换的衍射光栅中的每一者包括下边界和上边界，所述上边界比所述下边界更靠近所述输出耦合器；以及

所述可电子地切换的衍射光栅中的每一者在所述下边界处具有k向量角，该k向量角大于该可电子地切换的衍射光栅在所述上边界处的k向量角，其中在所述下边界与上边界之间k向量角随着在所述可电子地切换的衍射光栅的光栅平面与所述上边界之间的距离递减而逐渐递减。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述输入耦合器被定位在用所述红外光照射的眼睛前面时，至少所述红外光的从所述眼睛反射出并被所述输入耦合器接收的部分在所述输入耦合器处被耦合到所述波导中、在所述波导内通过全内反射从所述输入耦合器传播到所述输出耦合器、并在所述输出耦合器附近离开所述波导。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述输入耦合器控制器使得所述可电子地切换的衍射光栅中的所述图像分析器确定为提供所述眼睛的最佳聚焦图像的一个可电子地切换的衍射光栅被用来在眼睛跟踪期间对所述眼睛进行成像。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，进一步包括：

在所述输出耦合器和所述传感器之间的透镜模块；

其中在所述输出耦合器处离开所述波导的红外光束在入射到所述传感器之前通过所述透镜模块。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述输入耦合器包括彼此平行布置的两个或更多个可电子地切换的衍射光栅的第二堆叠，所述第二堆叠毗邻第一堆叠，并且所述第二堆叠中的可电子地切换的衍射光栅提供与由所述第一堆叠中的可电子切换的衍射光栅提供的视野不同的视野。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，进一步包括：

传感器，所述传感器取决于在所述输出耦合器处离开所述波导的红外光束对眼睛进行成像；以及

输入耦合器控制模块，所述输入耦合器控制模块控制所述第一堆叠和第二堆叠中的可电子地切换的衍射光栅中的每一者何时被打开，使得一次仅所述可电子地切换的衍射光栅中的一者被打开；

图像分析模块，所述图像分析模块分析使用所述传感器获得的图像以确定所述可电子地切换的衍射光栅中的哪一者在被打开时使眼睛包括在其视野内，并提供眼睛或其部分的最清晰的图像。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述可电子地切换的衍射光栅中的每一者在其下边界处具有光栅周期，该光栅周期小于其上边界处的所述光栅周期，其中在所述下边界和上边界之间所述衍射光栅逐渐递增。