[发明专利]头戴式可视设备及用于头戴式可视设备的眼球追踪系统

说明书

头戴式可视设备及用于所述头戴式可视设备的眼球追踪系统，其包括一屏幕，用于投射一虚拟场景图像至使用者的眼球，一VR(Virtual Reality)光学透镜，用于在所述屏幕和该使用者的眼球之间构建一光学路径；以及，一眼球追踪系统，用于检测该使用者的眼球的视线方向。所述眼球追踪系统包括：至少一光源，用于投射一检测光至该使用者的眼球；以及，一接收模组，用于接收自该使用者的眼球处所反射的该检测光，其中，所述接收模组位于所述VR光学透镜的侧部，并朝向该使用者的眼球，以使得自该使用者的眼球处所反射的该检测光直接被所述接收模组所接收。这样，所述眼球追踪系统的光路不经过VR光学透镜，以简化所述头戴式可视设备的整体光路系统设计，利于实施。

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及用于实现虚拟现实的头戴式可视设备及用于所述头戴式可视设备的眼球追踪系统。

背景技术

近年来，虚拟现实(virtual reality)和增强现实(Augmented Reality)为人类创造了独特的感官体验。虚拟现实是一种在模拟环境中与计算机生成的虚拟场景所产生的交互式体验。沉浸式的模拟环境可以与现实世界相类似，或者脱离于现实世界，从而创造出在普通物理现实世界中无法实现的感官体验。目前，市场上涌现了诸多VR技术相关产品，通过这些产品用户可沉浸于三维立体空间视觉中并与之交互。

最常见的VR产品为头戴式可视设备(Head-Mounted Display)，其外形类似于眼镜。在使用时，使用者穿戴该设备于头部以进行虚拟现实体验。头戴式可视设备的主流支撑技术包括：SLAM算法和眼球追踪技术。其中，SLAM算法(Simultaneous Localization andMapping)的主要作用在于构建沉浸式虚拟环境，其技术核心在于同步定位与地图构建。对于SLAM算法所构建的整体虚拟环境，应确保该虚拟环境在头戴显示设备的显示位置能够被人眼所观察到。这正是眼球追踪技术的核心目的：通过检测人眼的视线方向，调整该虚拟环境的显示位置，藉此，确保人眼能够观察到该虚拟环境图像。

然而，在头戴式可视设备的具体实施中仍存在诸多技术难题，尤其是头戴式可视设备的光学系统的设计。这些技术难题严重地影响着用户的体验，制约着头戴式可视设备在实际产业中更广泛的应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一头戴式可视设备及用于头戴式可视设备的眼球追踪系统，其中，所述眼球追踪系统的光路不经过VR光学透镜，以简化所述头戴式可视设备的整体光路系统设计，利于实施。

本发明的另一目的在于提供一头戴式可视设备及用于头戴式可视设备的眼球追踪系统，其中，所述眼球追踪系统的光路不经过所述VR光学透镜，因此，所述VR光学透镜仅需对屏幕所投射的图像进行光学处理，而无需兼顾对所述眼球追踪系统的光路的影响。换言之，所述VR光学透镜的光学参数相对较为统一，以利于所述VR透镜的光学设计和加工。

本发明的另一目的在于提供一头戴式可视设备及用于头戴式可视设备的眼球追踪系统，其中，所述眼球追踪系统的光路传播不经过所述VR光学透镜。换言之，所述VR光学透镜与所述眼球追踪系统的相互独立，以利于提升所述头戴式可视设备整体性能的稳定性。

本发明的另一目的在于提供一头戴式可视设备及用于头戴式可视设备的眼球追踪系统，其中，用于实现眼球追踪的检测光线在人眼处漫反射后，直接被用于实现眼球追踪的接收模组所感知，从而相较于现有的用于头戴式可视设备的眼球追踪系统，用于反射该检测光的反射镜被省略，以简化所述眼球追踪系统的光学系统，并节省成本。

本发明的另一目的在于提供一头戴式可视设备及用于头戴式可视设备的眼球追踪系统，其中，所述接收模组的感光芯片所在平面与其光学透镜所在平面之间呈一夹角。换言之，所述感光芯片所在平面与光学透镜所在平面之间倾斜地设置，从而通过“成像面倾斜”的方式简化所述接收模组的光学设计要求，并利于其提高成像质量。