[实用新型]眼动追踪显示装置和近眼显示设备

说明书

本实用新型提供了一种眼动追踪显示装置和近眼显示设备，其能够解决眼眶小带来的看不到图像或图像重影的问题。该眼动追踪显示装置包括：激光扫描投影组件，用于根据编码的输入图像源，投影出图像位置可变的图像光；全息光学元件，用于重定向地反射图像光以成像于视网膜，并逆向反射经由该视网膜反射回的图像光；以及眼动追踪组件，该眼动追踪组件包括感光元件和被设置于该感光元件的感光侧的分光元件，该分光元件被设置于该激光扫描投影组件和该全息光学元件之间的光路中，用于反射投影的图像光以传播至该全息光学元件，并透射逆向反射回的图像光以传播至该感光元件；该感光元件用于捕获透过该分光元件的图像光以追踪眼瞳姿态。

技术领域

本实用新型涉及近眼显示技术领域，特别是涉及一种眼动追踪显示装置和近眼显示设备。

背景技术

近年来，近眼显示设备(如AR或VR眼镜等)的相关市场日趋活跃，其中视网膜投影成像方案因只需要简单的投影光路就可以实现近眼镜形态的近眼显示而受到广泛关注。例如，现有的视网膜投影成像方案通常是先通过激光二极管(laser diode，LD)和微机电振镜(MEMS mirror)共同配合以实现图像的投影，即通过激光扫描投影(Laser beam scanning，LBS)，再经过全息光学元件(Holographic optical element，HOE)的重定向功能，使得图像重新会聚在人眼瞳孔处而直接投影至视网膜上。然而，现有的视网膜投影成像方案却只能在特定的出瞳位置才能够看到图像，即眼眶非常小，故需要制定切实可行的解决方案来解决眼眶小的问题。

目前，针对视网膜投影成像眼眶小的缺点，主流的解决方法通常分为两种：一种是光瞳复制法，即通过HOE实现光瞳阵列，进而实现眼眶扩展；另一种是光瞳偏转法，即通过引入眼动追踪模块，由附加的红外光源(IR LED)和位置探测器(PSD)组成，通过一对快反射镜组合扫描的方式获取实时的眼瞳姿态信息，同时配合HOE实现光瞳偏转，也可解决眼眶小存在的问题。

然而，上述光瞳复制法因需要获取光瞳阵列而对HOE的制作提出了较高的要求，且当眼瞳大小因环境亮度变化而发生变化时，会出现位于两个光瞳之间或横跨两个光瞳的现象，导致看不到图像或出现图像重影的问题；上述光瞳偏转法虽然可以实时显示单点图像，不会存在上述问题，但是眼动追踪模块会引入扫描机构和附加光源，增加了近眼显示光路的复杂度，造成近眼显示设备体积较大、重量较重、低成较高，不利于近眼显示设备的推广和普及。

实用新型内容

本实用新型的一个优势在于提供一种眼动追踪显示装置和近眼显示设备，其能够解决眼眶小带来的看不到图像或图像重影的问题，极大地提升近眼显示的体验感。

本实用新型的另一个优势在于提供一种眼动追踪显示装置和近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述眼动追踪显示装置能够在实现眼瞳姿态实时跟踪的同时，完成与眼瞳注视点方向一致的光瞳偏转。

本实用新型的另一个优势在于提供一种眼动追踪显示装置和近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述眼动追踪显示装置能够采用单一光瞳的HOE，极大地降低了制作难度，有助于提升能量利用率。

本实用新型的另一个优势在于提供一种眼动追踪显示装置和近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述眼动追踪显示装置不仅无需额外引入扫描机构，而且无需附加红外光源，就能够实现眼瞳姿态的实时跟踪，有助于降低眼动追踪光路的复杂度，降低成本。

本实用新型的另一个优势在于提供一种眼动追踪显示装置和近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述眼动追踪显示装置能够基于图像局部特征匹配或光斑质心探测方式进行眼动追踪，算法实现简单且精度高，无需对眼瞳成像。

本实用新型的另一个优势在于提供一种眼动追踪显示装置和近眼显示设备，其中为了达到上述目的，在本实用新型中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本实用新型成功和有效地提供一种解决方案，不只提供一种简单的眼动追踪显示装置和近眼显示设备，同时还增加了所述眼动追踪显示装置和近眼显示设备的实用性和可靠性。