型、和/或任何其他合適的微顯示器。分束器310可包括偏振分束器，且照明光源312可被配置成發(fā)出照明光h進(jìn)入照明棱鏡308 (例如，從光學(xué)楔314到偏振分束器)。照明光源312可包括一個(gè)或多個(gè)光源，如RGB LED陣列、一個(gè)或多個(gè)白LED(例如，具有濾色器裝置)、和/或任何合適的照明光源結(jié)構(gòu)。在偏振分束器將照明光分成不同偏振的各個(gè)束時(shí)，偏振分束器可被配置成將經(jīng)偏振的照明光的一部分朝LCoS顯示器反射以照亮顯示器。顯示器可反射照明光以生成圖3中所示的顯示光Ld，并且偏振分束器可被配置成將顯示光的一部分朝用戶304的眼睛302傳送。
[0023]透視顯示器300包括用于將光從照明棱鏡308定向到用戶304的眼睛302的自由曲面棱鏡316。自由曲面棱鏡316可具有正光功率且包括至少三個(gè)表面，每一表面是非平面且非球面的。例如，自由曲面棱鏡316可包括具有全內(nèi)反射涂層以將光定向到用戶的眼睛302的面向用戶的表面318。自由曲面棱鏡316還可包括與面向用戶的全內(nèi)反射表面相對(duì)的面向外的表面320，面向外的表面320具有對(duì)紅外光高度反射且對(duì)可見光部分反射的涂層。例如，與可見光相比，面向外的表面320可以對(duì)紅外光更具反射性。在一些實(shí)施例中，面向外的表面320可被配置成基本上反射全部紅外光以及可見光的一部分。
[0024]透視顯示器300可包括位于自由曲面棱鏡316周圍的一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)償棱鏡。如圖3所示，透視顯示器300包括位于自由曲面棱鏡的眼睛一側(cè)的面向用戶的補(bǔ)償棱鏡322以及位于自由曲面棱鏡的環(huán)境一側(cè)的面向外的補(bǔ)償棱鏡324。因此，自由曲面棱鏡316被定位在面向用戶的補(bǔ)償棱鏡322和面向外的補(bǔ)償棱鏡324之間，使得來自環(huán)境的光在到達(dá)眼睛302之前穿過面向外的補(bǔ)償棱鏡324，接著穿過自由曲面棱鏡316，并隨后穿過面向用戶的補(bǔ)償棱鏡322。面向用戶的補(bǔ)償棱鏡322的眼睛一側(cè)表面326 (例如，面向用戶的補(bǔ)償棱鏡322的最接近眼睛302的表面)可與面向外的補(bǔ)償棱鏡324的環(huán)境一側(cè)表面328 (例如，面向外的補(bǔ)償棱鏡324的最遠(yuǎn)離眼睛302的表面)基本上平行。補(bǔ)償棱鏡322和324被配置成具有與自由曲面棱鏡基本上相似的折射率，并被配置成補(bǔ)償來自用戶304的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境的光的、由自由曲面棱鏡316的光功率所造成的失真。補(bǔ)償棱鏡322和324所提供的失真補(bǔ)償可受用來將補(bǔ)償棱鏡耦合到自由曲面棱鏡316的粘合劑的折射率的影響。因此，與具有不同折射率的粘合劑相比，具有與自由曲面棱鏡316和/或補(bǔ)償棱鏡322和324的折射率更接近的折射率的粘合劑可以允許更大量的失真補(bǔ)償。類似的，較薄粘合劑層可以提供較少失真。
[0025]透視顯示器300還包括包含成像設(shè)備的眼睛跟蹤系統(tǒng)，如眼睛跟蹤相機(jī)330和配置成產(chǎn)生光以供從用戶的眼睛反射的一個(gè)或多個(gè)閃光源332 (例如，一個(gè)或多個(gè)紅外光源)。從閃光源332發(fā)出的注視檢測(cè)光LJE)可沿注視檢測(cè)光路(由在閃光源332之一處始發(fā)的光線指示)行進(jìn)穿過用于顯示光路的光學(xué)裝置的至少一部分。簡(jiǎn)要轉(zhuǎn)向圖4，從閃光源332發(fā)出的注視檢測(cè)光LJE)可以從用戶的眼睛302反射，使得反射的注視檢測(cè)光LjR)經(jīng)由反向注視檢測(cè)光路(例如，反向地沿注視檢測(cè)光路的至少一部分)被返回到眼睛跟蹤相機(jī)330。在所示示例中，來自用戶的眼睛的圖像由沿反向顯示光路定位在緊接相機(jī)之前的分束器310從顯示子系統(tǒng)306轉(zhuǎn)移離開并朝向眼睛跟蹤相機(jī)330。
[0026]如圖3和4所示，眼睛跟蹤相機(jī)330透過照明棱鏡308的第一側(cè)對(duì)反射的注視檢測(cè)光LS(R)進(jìn)行成像或接收，且顯示子系統(tǒng)306透過照明棱鏡308的第二、不同側(cè)發(fā)出顯示光Ld。例如，眼睛跟蹤相機(jī)330可被定位成使得相機(jī)的光軸402形成與用戶304和/或透視顯示器300的視軸406的銳角404 (例如，小于90度的角)。視軸406可以表示由眼睛302檢測(cè)到的所有光的中心軸或平面。因此，眼睛跟蹤相機(jī)330和顯示子系統(tǒng)306與彼此相鄰和/或基本上垂直的各側(cè)交互。在一些實(shí)施例中，閃光源332可以透過照明棱鏡308的第一側(cè)發(fā)出注視檢測(cè)光LJE)。因而，閃光源可被定位在與成像設(shè)備基本上相似的照明棱鏡一側(cè)。在附加或替換實(shí)施例中，閃光源332可以透過照明棱鏡308的第二側(cè)和/或從任何其他合適的位置發(fā)出注視檢測(cè)光LS(E)。雖然到用戶眼睛302和到眼睛跟蹤相機(jī)330的示例性光路在圖3和4中描繪，但光路可以采取任何其他合適的形式。
[0027]眼睛跟蹤系統(tǒng)(例如，眼睛跟蹤相機(jī)330和/或閃光源332)可以檢測(cè)眼睛和/或其解剖結(jié)構(gòu)(例如，眼睛302的瞳孔)的位置。眼睛跟蹤系統(tǒng)還可檢測(cè)來自經(jīng)由眼睛跟蹤相機(jī)330獲取的圖像數(shù)據(jù)中的閃光源332的反射的位置，以及根據(jù)這一信息來確定眼睛注視的方向。如圖4所示，反射的注視檢測(cè)光的主要光線彼此平行，且眼睛跟蹤相機(jī)330可具有位于自由曲面棱鏡316的后聚焦面處的入射瞳孔。因此，眼睛跟蹤相機(jī)330可以是對(duì)象空間遠(yuǎn)心的，從而創(chuàng)建甚至在眼睛與透視顯示器300、眼睛跟蹤相機(jī)330和/或閃光源332之間的距離變化時(shí)也保持相同大小的眼睛正視圖。上述遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)減少了透視誤差和失真，從而確保在眼睛位置調(diào)整期間的準(zhǔn)確的邊緣和特征檢測(cè)。
[0028]圖5示出用透視頭戴式顯示設(shè)備(如圖1的透視頭戴式顯示設(shè)備100)執(zhí)行注視檢測(cè)的方法500的流程圖。方法500包括在502發(fā)出顯示光透過自由曲面棱鏡到達(dá)用戶的眼睛。圖3的自由曲面棱鏡316是可透過它來發(fā)出方法500的顯示光的自由曲面棱鏡的一個(gè)非限制性示例。方法500可包括如在504所指示的透過照明棱鏡發(fā)出顯示光。例如，顯示光可以在進(jìn)入自由曲面棱鏡之前透過照明棱鏡發(fā)出。在506，方法500包括發(fā)出注視檢測(cè)光透過自由曲面棱鏡到達(dá)用戶的眼睛。注視檢測(cè)光也可透過照明棱鏡發(fā)出，如在508所示。因此，注視檢測(cè)光可透過與顯示光相同的光學(xué)組件來被發(fā)出。如在510所示，注視檢測(cè)光可任選地經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)紅外光源發(fā)出。
[0029]在512，方法500包括接收從眼睛反射并被定向透過自由曲面棱鏡到達(dá)相機(jī)的注視檢測(cè)光。例如，如圖4所示，眼睛跟蹤相機(jī)330可以透過與顯示光和所發(fā)出的注視檢測(cè)光相同的光學(xué)組件沿所發(fā)出的注視檢測(cè)光的反向光路來接收反射的注視檢測(cè)光。如在514所示，注視檢測(cè)光可任選地在自由曲面棱鏡的后聚焦面處被接收，使得成像系統(tǒng)是對(duì)象空間遠(yuǎn)心的。方法500包括在516根據(jù)從眼睛反射的注視檢測(cè)光來確定注視方向。例如，可通過在瞳孔移動(dòng)時(shí)跟蹤閃光(例如，來自注視檢測(cè)光的閃光)在用戶瞳孔上的位置并確定閃光與瞳孔之間的相對(duì)位置來確定注視方向。如在518所示，該方法可包括使注視方向的確定基于所存儲(chǔ)的注視方向和來自先前注視方向確定的相關(guān)信息。例如，先前收集的與注視檢測(cè)光同所確定的注視方向之間的關(guān)聯(lián)性有關(guān)的數(shù)據(jù)可被用來調(diào)整和/或校準(zhǔn)當(dāng)前注視方向確定。在一些實(shí)施例中，這可以使用機(jī)器學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)。在確定注視方向時(shí)，方法500包括存儲(chǔ)注視方向和與注視檢測(cè)光相關(guān)聯(lián)的信息，如在520所示。所存儲(chǔ)的注視方向和與注視檢測(cè)光相關(guān)聯(lián)的信息因而可被用在將來注視方向確定中。
[0030]在某些實(shí)施例中，本文所述的方法和過程可以與一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備的計(jì)算系統(tǒng)綁定。尤其地，這樣的方法和過程可被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序或服務(wù)、應(yīng)用編程接口(API)、庫和/或其他計(jì)算機(jī)程序廣品。
[0031]圖6示意性地示出計(jì)算系統(tǒng)600的非限制性實(shí)施例，該計(jì)算系統(tǒng)可以進(jìn)行上述方法和過程中的一個(gè)或多個(gè)。計(jì)算系統(tǒng)600以簡(jiǎn)化形式示出。計(jì)算系統(tǒng)600可采取以下形式:一個(gè)或多個(gè)透視頭戴式顯示器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、家庭娛樂計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算設(shè)備、游戲設(shè)備、移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、移動(dòng)通信設(shè)備(例如，智能電話)和/或其他計(jì)算設(shè)備。
[0032]計(jì)算系統(tǒng)600包括邏輯機(jī)602和存儲(chǔ)機(jī)604。計(jì)算系統(tǒng)600可任選地包括顯示子系統(tǒng)606、輸入子