眼动追踪结构转让专利

申请号 : CN202310737627.4

文献号 : CN116473507B

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发明人 : 谢峰陈良键岳大川蔡世星李小磊伍德民

申请人 : 季华实验室深圳市奥视微科技有限公司

摘要 :

本公开涉及一种眼动追踪结构,属于眼动追踪技术领域,该眼动追踪结构包括:感应背板,包括感应区;红外发射体和红外接收体,设置于感应背板的同一侧,且红外接收体对应于感应区设置;其中,红外发射体用于发出红外探测信号至待追踪眼睛;红外接收体用于接收待追踪眼睛反射红外探测信号而形成的红外回波信号,并传输至对应的感应区;感应区感应红外回波信号而生成电信号,以实现眼动追踪。如此,通过在同一感应背板上设置红外发射体和红外接收体,减小了整体体积,利于实现设备整体的集成化和轻量化。

权利要求 :

1.一种眼动追踪结构,其特征在于,包括:感应背板,包括感应区;

红外发射体和红外接收体,设置于所述感应背板的同一侧,且所述红外接收体对应于所述感应区设置;

其中,所述红外发射体用于发出红外探测信号至待追踪眼睛;所述红外接收体用于接收所述待追踪眼睛反射所述红外探测信号而形成的红外回波信号,并传输至对应的所述感应区;所述感应区感应所述红外回波信号而生成电信号,以实现眼动追踪;

所述红外发射体包括红外发射组件、通道传输组件,所述红外发射组件包括:谐振腔、多量子阱层、第一类型反射层以及反射填充层;所述谐振腔包括相对的第一表面和第二表面,以及衔接所述第一表面和所述第二表面的衔接面,所述第一表面对应所述谐振腔的出光面;

所述多量子阱层设置于所述谐振腔内;所述第一类型反射层包覆住所述谐振腔的第二表面和衔接面,以及包覆所述谐振腔的部分第一表面;所述反射填充层设置于所述谐振腔未被所述第一类型反射层包覆的第一表面;

所述多量子阱层用于基于所述感应背板的电压控制发出红外探测信号;所述谐振腔用于基于内部振荡增强所述多量子阱层发出的红外探测信号;所述第一类型反射层用于反射所述谐振腔内的红外探测信号;所述反射填充层用于使所述谐振腔内被反射的红外探测信号由所述反射填充层出射至所述通道传输组件;

所述通道传输组件包括第一金属偏振光栅;其中,沿垂直于所述谐振腔的出光面一侧的方向,所述第一金属偏振光栅的长度大于或等于所述反射填充层的长度。

2.根据权利要求1所述的眼动追踪结构,其特征在于,所述红外发射体包括准直微透镜;

所述红外发射组件位于所述感应背板的一侧;所述通道传输组件位于所述红外发射组件背离所述感应背板的一侧;所述准直微透镜位于所述通道传输组件的出光面;

所述红外发射组件用于发出红外探测信号至所述通道传输组件;所述准直微透镜用于准直所述通道传输组件传输的红外探测信号。

3.根据权利要求1所述的眼动追踪结构,其特征在于,所述通道传输组件包括第一透明传输通道;

所述第一金属偏振光栅设置于所述反射填充层背离所述谐振腔的一侧的表面,并内嵌于所述第一透明传输通道;

所述第一金属偏振光栅用于对所述反射填充层出射的红外探测信号形成偏振;所述第一透明传输通道用于传输经所述第一金属偏振光栅偏振后的红外探测信号。

4.根据权利要求3所述的眼动追踪结构,其特征在于,所述红外接收体包括:滤光组件、第二透明传输通道以及汇聚微透镜;

所述第二透明传输通道设置于所述感应背板的一侧;所述滤光组件设置于所述第二透明传输通道背离所述感应背板的一侧;所述汇聚微透镜设置于所述滤光组件的受光面;

所述汇聚微透镜用于汇聚所述红外回波信号至所述感应背板;所述滤光组件至少用于针对所述汇聚微透镜汇聚的红外回波信号进行波长选择以及偏振;所述第二透明传输通道用于传输经过滤光组件后的红外探测信号至所述感应背板。

5.根据权利要求4所述的眼动追踪结构,其特征在于,所述滤光组件包括:第三透明传输通道、光偏转层、滤光层以及第二金属偏振光栅;

所述第二金属偏振光栅设置于所述第二透明传输通道背离所述感应背板的一侧的表面;所述滤光层和所述光偏转层依次间隔设置于所述第二金属偏振光栅背离所述第二透明传输通道的一侧;所述光偏转层、所述滤光层以及所述第二金属偏振光栅均内嵌于所述第三透明传输通道;

所述光偏转层用于针对所述汇聚微透镜汇聚的红外回波信号进行预设角度的偏转;所述滤光层至少用于通过所述红外回波信号;所述第二金属偏振光栅用于对通过所述滤光层的红外回波信号形成偏振。

6.根据权利要求4所述的眼动追踪结构,其特征在于,所述感应区和所述第二透明传输通道一一对位设置;

所述感应区用于接收并处理所述汇聚微透镜汇聚至所述感应背板的红外回波信号。

7.根据权利要求5所述的眼动追踪结构,其特征在于,所述第三透明传输通道和所述第二透明传输通道的总长度等于所述汇聚微透镜的焦距。

8.根据权利要求5所述的眼动追踪结构,其特征在于,还包括:黑矩阵和第二类型反射层;所述第二类型反射层包括相背设置的第一反射面和第二反射面;

所述黑矩阵间隔在所述第一透明传输通道和所述第三透明传输通道之间;所述第二类型反射层设置于所述第一类型反射层和所述第二透明传输通道之间,且对所述第二透明传输通道和部分感应区进行包覆;

所述黑矩阵用于吸收干扰信号;所述第一反射面朝向所述第二透明传输通道,用于反射经过第一反射面的红外回波信号;所述第二反射面朝向所述第一类型反射层,用于反射经过第二反射面的红外探测信号。

9.根据权利要求5所述的眼动追踪结构,其特征在于,所述感应背板还包括阵列排布的像素区域;

每个像素区域内均设有相应的红外发射体和红外接收体;每个像素区域中的红外发射体和红外接收体对应的金属偏振光栅的排布方向相同;相邻像素区域对应的金属偏振光栅的排布方向互相垂直,以隔绝相邻像素区域的红外探测信号和红外回波信号的串扰。

说明书 :

眼动追踪结构

技术领域

[0001] 本公开涉及眼动追踪技术领域,尤其涉及一种眼动追踪结构。

背景技术

[0002] 目前,在现有AR或VR设备中,眼动追踪装置一般为分立器件,即,在某个位置处设有一个红外发射装置,在另一位置处设有红外接收装置,相当于需要两个装置来追踪单眼的眼动过程,且进一步形成模块化封装的产品后,会导致总体体积较大,不利于设备整体的集成化和轻量化。

发明内容

[0003] 为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题,本公开提供了一种眼动追踪结构。
[0004] 本公开提供了一种眼动追踪结构,包括:
[0005] 感应背板,包括感应区;
[0006] 红外发射体和红外接收体,设置于所述感应背板的同一侧,且所述红外接收体对应于所述感应区设置;
[0007] 其中,所述红外发射体用于发出红外探测信号至待追踪眼睛;所述红外接收体用于接收所述待追踪眼睛反射所述红外探测信号而形成的红外回波信号,并传输至对应的所述感应区;所述感应区感应所述红外回波信号而生成电信号,以实现眼动追踪。
[0008] 可选地,所述红外发射体包括:红外发射组件、通道传输组件以及准直微透镜;
[0009] 所述红外发射组件位于所述感应背板的一侧;所述通道传输组件位于所述红外发射组件背离所述感应背板的一侧;所述准直微透镜位于所述通道传输组件的出光面;
[0010] 所述红外发射组件用于发出红外探测信号至所述通道传输组件;所述准直微透镜用于准直所述通道传输组件传输的红外探测信号。
[0011] 可选地,所述红外发射组件包括:谐振腔、多量子阱层、第一类型反射层以及反射填充层;所述谐振腔包括相对的第一表面和第二表面,以及衔接所述第一表面和所述第二表面的衔接面,所述第一表面对应所述谐振腔的出光面;
[0012] 所述多量子阱层设置于所述谐振腔内;所述第一类型反射层包覆住所述谐振腔的第二表面和衔接面,以及包覆所述谐振腔的部分第一表面;所述反射填充层设置于所述谐振腔未被所述第一类型反射层包覆的第一表面;
[0013] 所述多量子阱层用于基于所述感应背板的电压控制发出红外探测信号;所述谐振腔用于基于内部振荡增强所述多量子阱层发出的红外探测信号;所述第一类型反射层用于反射所述谐振腔内的红外探测信号;所述反射填充层用于使所述谐振腔内被反射的红外探测信号由所述反射填充层出射至所述通道传输组件。
[0014] 可选地,所述通道传输组件包括:第一金属偏振光栅和第一透明传输通道;
[0015] 所述第一金属偏振光栅设置于所述反射填充层背离所述谐振腔的一侧的表面,并内嵌于所述第一透明传输通道;
[0016] 所述第一金属偏振光栅用于对所述反射填充层出射的红外探测信号形成偏振;所述第一透明传输通道用于传输经所述第一金属偏振光栅偏振后的红外探测信号;
[0017] 其中,沿垂直于所述谐振腔的出光面一侧的方向,所述第一金属偏振光栅的长度大于或等于所述反射填充层的长度。
[0018] 可选地,所述红外接收体包括:滤光组件、第二透明传输通道以及汇聚微透镜;
[0019] 所述第二透明传输通道设置于所述感应背板的一侧;所述滤光组件设置于所述第二透明传输通道背离所述感应背板的一侧;所述汇聚微透镜设置于所述滤光组件的受光面;
[0020] 所述汇聚微透镜用于汇聚所述红外回波信号至所述感应背板;所述滤光组件至少用于针对所述汇聚微透镜汇聚的红外回波信号进行波长选择以及偏振;所述第二透明传输通道用于传输经过滤光组件后的红外探测信号至所述感应背板。
[0021] 可选地,所述滤光组件包括:第三透明传输通道、光偏转层、滤光层以及第二金属偏振光栅;
[0022] 所述第二金属偏振光栅设置于所述第二透明传输通道背离所述感应背板的一侧的表面;所述滤光层和所述光偏转层依次间隔设置于所述第二金属偏振光栅背离所述第二透明传输通道的一侧;所述光偏转层、所述滤光层以及所述第二金属偏振光栅均内嵌于所述第三透明传输通道;
[0023] 所述光偏转层用于针对所述汇聚微透镜汇聚的红外回波信号进行预设角度的偏转;所述滤光层至少用于通过所述红外回波信号;所述第二金属偏振光栅用于对通过所述滤光层的红外回波信号形成偏振。
[0024] 可选地,所述感应区和所述第二透明传输通道一一对位设置;
[0025] 所述感应区用于接收并处理所述汇聚微透镜汇聚至所述感应背板的红外回波信号。
[0026] 可选地,所述第三透明传输通道和所述第二透明传输通道的总长度等于所述汇聚微透镜的焦距。
[0027] 可选地,所述眼动追踪结构还包括:黑矩阵和第二类型反射层;所述第二类型反射层包括相背设置的第一反射面和第二反射面;
[0028] 所述黑矩阵间隔在所述第一透明传输通道和所述第三透明传输通道之间;所述第二类型反射层设置于所述第一类型反射层和所述第二透明传输通道之间,且对所述第二透明传输通道和部分感应区进行包覆;
[0029] 所述黑矩阵用于吸收干扰信号;所述第一反射面朝向所述第二透明传输通道,用于反射经过第一反射面的红外回波信号;所述第二反射面朝向所述第一类型反射层,用于反射经过第二反射面的红外探测信号。
[0030] 可选地,所述感应背板还包括阵列排布的像素区域;
[0031] 每个像素区域内均设有相应的红外发射体和红外接收体;每个像素区域中的红外发射体和红外接收体对应的金属偏振光栅的排布方向相同;相邻像素区域对应的金属偏振光栅的排布方向互相垂直,以隔绝相邻像素区域的红外探测信号和红外回波信号的串扰。
[0032] 本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点:
[0033] 本公开实施例提供的眼动追踪结构,包括:感应背板,包括感应区;红外发射体和红外接收体,设置于感应背板的同一侧,且红外接收体对应于感应区设置;其中,红外发射体用于发出红外探测信号至待追踪眼睛;红外接收体用于接收待追踪眼睛反射红外探测信号而形成的红外回波信号,并传输至对应的感应区;感应区感应红外回波信号而生成电信号,以实现眼动追踪。如此,通过在同一感应背板上设置红外发射体和红外接收体,减小了整体体积,利于实现设备整体的集成化和轻量化。

附图说明

[0034] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0035] 为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036] 图1为本公开实施例提供的一种眼动追踪结构的结构示意图;
[0037] 图2为本公开实施例提供的另一种眼动追踪结构的结构示意图;
[0038] 图3为本公开实施例提供的又一种眼动追踪结构的结构示意图;
[0039] 图4为本公开实施例提供的又一种眼动追踪结构的结构示意图。
[0040] 其中,110、感应背板;111、感应区;120、红外发射体;130、红外接收体;121、红外发射组件;122、通道传输组件;123、准直微透镜;1211、谐振腔;1212、多量子阱层;1213、第一类型反射层;1214、反射填充层;1221、第一金属偏振光栅;1222、第一透明传输通道;131、滤光组件;132、第二透明传输通道;133、汇聚微透镜;1311、第三透明传输通道;1312、光偏转层;1313、滤光层;1314、第二金属偏振光栅;140、黑矩阵;150、第二类型反射层。

具体实施方式

[0041] 为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点,下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0042] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开,但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施;显然,说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。
[0043] 下面结合附图,对本公开实施例提供的眼动追踪结构进行示例性说明。
[0044] 示例性地,在一些实施例中,图1为本公开实施例提供的一种眼动追踪结构的结构示意图。参照图1,该眼动追踪结构包括:感应背板110,包括感应区111;红外发射体120和红外接收体130,设置于感应背板110的同一侧,且红外接收体130对应于感应区111设置;其中,红外发射体120用于发出红外探测信号至待追踪眼睛;红外接收体130用于接收待追踪眼睛反射红外探测信号而形成的红外回波信号,并传输至对应的感应区111;感应区111感应红外回波信号而生成电信号,以实现眼动追踪。
[0045] 示例性地,以图1示出的方位和结构为例,在感应背板110的预设区域内,红外发射体120和红外接收体130可均设置于感应背板110的上方,由于待追踪眼睛接收红外探测信号后形成的反射范围通常集中于红外发射体120的附近,所以可在红外发射体120的相对两侧设置红外接收体130,使待追踪眼睛反射红外探测信号而形成的红外回波信号被红外发射体120两侧的红外接收体130接收,在其他实施方式中,还可根据眼动追踪的应用需求设置红外发射体120和红外接收体130的数量和位置,在此不做具体限定。
[0046] 其中,感应背板110为用于提供感应传感器和相关内部电路的背板,通过内部的感应区111对红外回波信号进行感应并处理,以实现眼动追踪,例如,感应背板110可为互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal‑Oxide‑Semiconductor,CMOS)背板或其他类型的用于捕获电子的背板,在此不限定。示例性地,感应背板110中的感应区111可与其上方的红外接收体130一一对位设置,如此,通过利用红外接收体130接收红外回波信号,并进一步传输至红外接收体130下方对应的感应区111,利于眼动追踪结构及时对红外回波信号进行相应处理,提高了感应和处理的速度,关于感应区111的具体设置位置和工作过程在后文中示例性说明。
[0047] 不难理解的是,红外发射体120发出的红外探测信号为红外光,对应地,红外接收体130接收的红外回波信号为待追踪眼睛反射的红外光,由此可知,感应区111对红外接收体130传输的红外光进行感应,在生成相应的电信号后对其进行运算处理,最终得到了待追踪眼睛的眼动情况,实现了眼动追踪。
[0048] 本公开实施例提供的眼动追踪结构,包括:感应背板110,包括感应区111;红外发射体120和红外接收体130,设置于感应背板110的同一侧,且红外接收体130对应于感应区111设置;其中,红外发射体120用于发出红外探测信号至待追踪眼睛;红外接收体130用于接收待追踪眼睛反射红外探测信号而形成的红外回波信号,并传输至对应的感应区111;感应区111感应红外回波信号而生成电信号,以实现眼动追踪。如此,通过在同一感应背板110上设置红外发射体和红外接收体,减小了整体体积,利于实现设备整体的集成化和轻量化。
[0049] 在一些实施例中,图2为本公开实施例提供的另一种眼动追踪结构的结构示意图。在图1的基础上,参照图2,红外发射体120包括:红外发射组件121、通道传输组件122以及准直微透镜123;红外发射组件121位于感应背板110的一侧;通道传输组件122位于红外发射组件121背离感应背板110的一侧;准直微透镜123位于通道传输组件122的出光面;红外发射组件121用于发出红外探测信号至通道传输组件122;准直微透镜123用于准直通道传输组件122传输的红外探测信号。
[0050] 示例性地,以图2示出的方位和结构为例,红外发射组件121设置于感应背板110上方,沿红外发射组件121发出的红外探测信号的出光方向,通道传输组件122和准直微透镜123依次设置于红外发射组件121的上方。例如,可采用晶圆对晶圆混合键合(W2W hybrid bonding)的方式将感应背板和红外发射组件进行结合,保证良好的互连密度。
[0051] 需要说明的是,本公开实施例提供的眼动追踪结构和光波导匹配连接,以利用光波导将红外探测信号导入至待追踪眼睛。具体地,红外发射组件121发出的红外探测信号经通道传输组件122传输后,由位于通道传输组件122出光面的准直微透镜123对其进行准直,以使红外探测信号即红外光能够形成平行红外光从准直微透镜123出射,之后光波导接收该平行红外光并导入至待追踪眼睛,以形成后续的红外回波信号。
[0052] 在一些实施例中,继续参照图2,红外发射组件121包括:谐振腔1211、多量子阱层1212、第一类型反射层1213以及反射填充层1214;谐振腔1211包括相对的第一表面和第二表面,以及衔接第一表面和第二表面的衔接面,第一表面对应谐振腔1211的出光面;多量子阱层1212设置于谐振腔1211内;第一类型反射层1213包覆住谐振腔1211的第二表面和衔接面,以及包覆谐振腔1211的部分第一表面;反射填充层1214设置于谐振腔1211未被第一类型反射层1213包覆的第一表面;多量子阱层1212用于基于感应背板110的电压控制发出红外探测信号;谐振腔1211用于基于内部振荡增强多量子阱层1212发出的红外探测信号;第一类型反射层1213用于反射谐振腔1211内的红外探测信号;反射填充层1214用于使谐振腔
1211内被反射的红外探测信号由反射填充层1214出射至通道传输组件122。
[0053] 示例性地,以图2示出的方位和结构为例,多量子阱层1212位于谐振腔1211内部的下方,谐振腔1211上方的表面为第一表面,下方的表面为第二表面,相应地,谐振腔1211左侧和右侧对应的表面为衔接面,针对此,第一类型反射层1213包覆住谐振腔1211下方的表面和左右两侧的表面,同时包覆了谐振腔1211上方的部分表面,可根据红外发射组件121的发射需求设置多量子阱层1212的具体位置和第一类型反射层1213包覆第一表面的面积,在此不做限定。
[0054] 具体地,在感应背板110的电压控制下,多量子阱层1212中的电子和空穴会基于复合形成受激辐射而发出红外光,由于谐振腔1211四周设有第一类型反射层1213,使多量子阱层1212发出的红外光在谐振腔1211内被不断反射,从而能够在谐振腔1211内形成受激辐射的持续振荡,以增强多量子阱层1212发出的红外光,之后经过增强的红外光由反射填充层1214出射至通道传输组件122,以便通道传输组件122和准直微透镜123对其进行后续作用。示例性地,多量子阱层1212的制备材料可包括量子点或其他材料,在此不限定。
[0055] 结合上文中红外发射组件121的工作过程,包覆住谐振腔1211的衔接面的第一类型反射层1213用于反射谐振腔1211侧方的红外光,包覆住谐振腔1211的第二表面的第一类型反射层1213用于反射谐振腔1211下方的红外光,以提高红外光的利用率,同时还能为红外发射组件121提供绝缘效果,防止红外发射组件121和红外接收体130接触产生光串扰。
[0056] 此外,谐振腔1211上方的第一类型反射层1213和反射填充层1214共同用于约束谐振腔1211内部振荡的红外光的出射角度和方向,具体如:利用谐振腔1211上方的第一类型反射层1213使红外光能够被全反射,使谐振腔1211内的红外光能够被不断反射和振荡增强,最终由能够通过红外光的反射填充层1214出射红外光至通道传输组件122。
[0057] 示例性地,包覆住谐振腔1211的第二表面和衔接面的第一类型反射层1213可为分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflection,DBR);包覆住谐振腔1211的部分第一表面的第一类型反射层1213可由能够形成全反射的材料组成;反射填充层1214的制备材料可为一氧化硅(SiOx)材料或其他绝缘材料,在此均不限定。
[0058] 在一些实施例中,继续参照图2,通道传输组件122包括:第一金属偏振光栅1221和第一透明传输通道1222;第一金属偏振光栅1221设置于反射填充层1214背离谐振腔1211的一侧的表面,并内嵌于第一透明传输通道1222;第一金属偏振光栅1221用于对反射填充层出射的红外探测信号形成偏振;第一透明传输通道用于传输经第一金属偏振光栅偏振后的红外探测信号;其中,沿垂直于谐振腔的出光面一侧的方向,第一金属偏振光栅的长度大于或等于反射填充层1214的长度。
[0059] 示例性地,以图2示出的方位和结构为例,第一透明传输通道1222设置于反射填充层1214的上方所在的平面,第一金属偏振光栅1221内嵌于第一透明传输通道1222中且位于反射填充层1214上方的表面。具体地,反射填充层1214出射的红外光首先由第一金属偏振光栅1221进行偏振,形成具有偏振状态的红外光(对应线偏振光),之后通过第一透明传输通道1222传输至准直微透镜123。
[0060] 不难理解的是,图2中示出的第一金属偏振光栅1221实际为间隔排布的金属栅条,第一金属偏振光栅1221的长度包括图2中示出的金属栅条及其间隔的长度,沿垂直于谐振腔1211的出光面一侧的方向即水平方向,第一金属偏振光栅1221的长度大于或等于反射填充层1214的长度,以保证反射填充层1214出射的红外光能够全部被第一金属偏振光栅1221偏振,即形成的都是线偏振光,实现较好的偏振效果。
[0061] 在一些实施例中,图3为本公开实施例提供的又一种眼动追踪结构的结构示意图。在图2的基础上,参照图3,红外接收体130包括:滤光组件131、第二透明传输通道132以及汇聚微透镜133;第二透明传输通道132设置于感应背板110的一侧;滤光组件131设置于第二透明传输通道132背离感应背板110的一侧;汇聚微透镜133设置于滤光组件131的受光面;
汇聚微透镜133用于汇聚红外回波信号至感应背板110;滤光组件131至少用于针对汇聚微透镜133汇聚的红外回波信号进行波长选择以及偏振;第二透明传输通道132用于传输经过滤光组件131后的红外探测信号至感应背板110。
[0062] 示例性地,结合图2,以图3示出的方位和结构为例,图3中示出在预设区域内,位于红外发射体120左右两侧的红外接收体130。具体如:针对每个红外接收体130,第二透明传输通道132位于感应背板110上方的表面,滤光组件131和汇聚微透镜133均位于第二透明传输通道132的上方,且滤光组件131位于第二透明传输通道132和汇聚微透镜133之间;如此,将汇聚微透镜133设置于滤光组件131的受光面,便于汇聚待追踪眼睛反射的红外光。
[0063] 具体地,待追踪眼睛反射红外光即红外回波信号后,首先,汇聚微透镜133可汇聚各个方向的光,包括待追踪眼睛反射的红外光和其他干扰光,以通过汇聚作用提高红外光的利用率,之后,利用滤光组件131对汇聚微透镜133汇聚的各个方向的光进行波长选择,并对待追踪眼睛反射的红外光进行偏振,再经由第二透明传输通道132传输至感应背板110中的感应区111。需要说明的是,汇聚微透镜133可将待追踪眼睛反射的红外光汇聚为一个光斑至感应区111,关于汇聚微透镜133的具体工作原理后文中示例性说明。
[0064] 在一些实施例中,继续参照图3,滤光组件131包括:第三透明传输通道1311、光偏转层1312、滤光层1313以及第二金属偏振光栅1314;第二金属偏振光栅1314设置于第二透明传输通道132背离感应背板110的一侧的表面;滤光层1313和光偏转层1312依次间隔设置于第二金属偏振光栅1314背离第二透明传输通道132的一侧;光偏转层1312、滤光层1313以及第二金属偏振光栅1314均内嵌于第三透明传输通道1311;光偏转层1312用于针对汇聚微透镜133汇聚的红外回波信号进行预设角度的偏转;滤光层1313至少用于通过红外回波信号;第二金属偏振光栅1314用于对通过滤光层1313的红外回波信号形成偏振。
[0065] 示例性地,以图3示出的方位和结构为例,第三透明传输通道1311位于第二透明传输通道132和汇聚微透镜133之间,第三透明传输通道1311中的第二金属偏振光栅1314位于第二透明传输通道132上方的表面,第三透明传输通道1311中的滤光层1313和光偏转层1312依次间隔设置于第二金属偏振光栅1314的上方。
[0066] 具体地,首先,光偏转层1312对汇聚微透镜133汇聚的各个方向的光进行预设角度的偏转,且对于不同波长的光,偏转的角度不同,例如,针对其他干扰光中的可见光,光偏转层1312能够使可见光偏转的角度较大,以使可见光无法沿汇聚的方向继续传输至下方的滤光层1313;针对红外光,光偏转层1312能够使红外光不发生偏转或使红外光偏转的角度较小,以使红外光能够沿汇聚的方向继续传输至下方的滤光层1313;之后,滤光层1313对传输过来的光进行波长选择,仅通过红外光并阻挡可能残留的干扰光通过,再由第二金属偏振光栅1314对通过滤光层1313的红外光进行偏振,通过第二透明传输通道132将偏振后的红外光传输至感应区111。
[0067] 示例性地,光偏转层1312可为超表面材料,在其他实施方式中,还可为本领域技术人员可知的其他类型的材料,在此不限定。
[0068] 在一些实施例中,继续参照图3,感应区111和第二透明传输通道132一一对位设置;感应区111用于接收并处理汇聚微透镜133汇聚至感应背板110的红外回波信号。
[0069] 其中,沿水平方向,感应区111的长度等于第二透明传输通道132的长度。示例性地,以图3示出的方位和结构为例,感应区111位于第二透明传输通道132的正下方,以实现感应区111和第二透明传输通道132的一一对位。
[0070] 不难理解的是,眼球和非眼球区域的反射率不同,如眼白的反射率大于眼瞳的反射率,为此,当经待追踪眼镜反射的红外光被感应背板110中的感应区111接收后,感应区111会根据眼球和非眼球区域反射的红外光对应形成的电信号进行运算处理,获取实际的眼动情况。
[0071] 在一些实施例中,继续参照图3,第三透明传输通1311和第二透明传输通道132的总长度等于汇聚微透镜133的焦距。
[0072] 其中,针对红外接收体130接收红外光的情景,为使汇聚微透镜133汇聚的红外光能够在感应区111上聚集为光斑,则第三透明传输通1311和第二透明传输通道132的总长度需等于汇聚微透镜133的焦距,使汇聚微透镜133的焦点位于感应区111,如此,通过对第三透明传输通1311和第二透明传输通道132的总长度进行设置,能够使待追踪眼镜反射的红外光均聚集于感应区111,从而使汇聚的光斑具有较高的能量,不仅提高了红外光的利用率,而且提高了感应区111对红外光的感应灵敏度,利于实现对红外回波信号的精准探测。对应地,针对红外发射体120出射红外光的情景,准直微透镜123对应的焦点位于反射填充层1214上,以使由反射填充层1214出射的红外光最终能够被准直微透镜123准直为平行红外光。
[0073] 需要说明的是,结合上文准直微透镜123和汇聚微透镜133的工作原理,准直微透镜123和汇聚微透镜133对应的直径和高度均不同,例如,通过改变准直微透镜123和汇聚微透镜133的高度,能够进一步改变准直微透镜123和汇聚微透镜133对应的焦点的位置;示例性地,准直微透镜123的直径和高度可大于汇聚微透镜133的直径和高度,以最大化光采集率,在此不再赘述。
[0074] 在一些实施例中,继续参照图3,该眼动追踪结构还包括:黑矩阵140和第二类型反射层150;第二类型反射层150包括相背设置的第一反射面和第二反射面;黑矩阵140间隔在第一透明传输通道1222和第三透明传输通道1311之间;第二类型反射层150设置于第一类型反射层1213和第二透明传输通道132之间,且对第二透明传输通道132和部分感应区111进行包覆;黑矩阵140用于吸收干扰信号;第一反射面朝向第二透明传输通道132,用于反射经过第一反射面的红外回波信号;第二反射面朝向第一类型反射层1213,用于反射经过第二反射面的红外探测信号。
[0075] 其中,以图3示出的方位和结构为例,沿垂直方向,第二类型反射层150的长度等于或大于第二透明传输通道132和感应区111的总长度,以提高红外光的利用率。示例性地,第二类型反射层150的制备材料可包括反射率较高的钨或铝等材料,且该第二类型反射层150不会导电,以隔绝红外发射体120和红外接收体130之间的电气串扰。
[0076] 示例性地,第二类型反射层150的第一反射面和第二透明传输通道132接触,第二类型反射层150的第二反射面和第一类型反射层1213接触。具体地,针对红外接收体130接收红外光,当红外光传输至第二透明传输通道132时,能够利用第二类型反射层150的第一反射面对汇聚效果不好的红外光进行反射,提高了红外回波信号的利用率;相应地,针对红外发射体120出射红外光,当红外光在谐振腔1211内传输时,能够利用第二反射面对由第一类型反射层1213处逃逸的红外光进行再次反射,提高了红外探测信号的利用率。
[0077] 其中,黑矩阵140为用于吸收干扰光的结构。示例性地,针对红外接收体130接收红外光,光偏转层1312使干扰光如短波长的可见光偏转的角度较大,从而可见光会被光偏转层1312两侧的黑矩阵140吸收,使可见光无法沿汇聚的方向继续传输至下方的滤光层1313;此外,为保证有效消除干扰光,将黑矩阵140设置在第一透明传输通道1222和第三透明传输通道1311之间的同时,沿垂直方向,黑矩阵140的长度可等于第三透明传输通道1311的长度。
[0078] 在一些实施例中,图4为本公开实施例提供的又一种眼动追踪结构的结构示意图。在图3的基础上,参照图4,感应背板还包括阵列排布的像素区域;每个像素区域内均设有相应的红外发射体120和红外接收体130;每个像素区域中的红外发射体120和红外接收体130对应的金属偏振光栅的排布方向相同;相邻像素区域对应的金属偏振光栅的排布方向互相垂直,以隔绝相邻像素区域的红外探测信号和红外回波信号的串扰。
[0079] 其中,预设区域对应每个像素区域。具体地,参照图4,每个像素区域内的红外发射体120对应的第一金属偏振光栅1221和红外接收体130对应的第二金属偏振光栅1314的排布方向相同,在此基础上,设置相邻像素区域对应的金属偏振光栅的排布方向互相垂直,保证某个像素区域的红外光无法通过与之相邻的像素区域对应的金属偏振光栅,防止相邻像素区域的红外探测信号和红外回波信号产生串扰,进一步提高了红外光的利用率。
[0080] 另外,图4中还示出了内部走线160,感应背板110通过内部走线160和红外发射组件121实现互联,通过内部走线160向红外发射组件121提供电压,以激发多量子阱层1212发出红外光。
[0081] 示例性地,第一透明传输通道1222和第三透明传输通道1311的制备材料可为透明有机材料,如光刻胶,降低了制备成本;第二透明传输通道132的制备材料可为氧化硅材料,其制备简单,提高了制备过程中的便利性。
[0082] 由此,本公开实施例通过在每个较小像素区域内设置相应的红外发射体120和红外接收体130,解决了相关技术中分立设置红外发射装置和红外接收装置导致整体体积过大的问题,实现了较高精度的发射和接收一体化的眼动追踪结构。另外,在相邻像素区域对应的金属偏振光栅的排布方向互相垂直的基础上,结合光偏转层1312和滤光层1313,保证眼动追踪结构中的每个像素区域获得的光源为对应的红外发射组件121发出的红外光,降低了信号噪声。
[0083] 需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0084] 以上所述仅是本公开的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。