CN116997842A - 多波长自混合干涉测量 - Google Patents

Abstract

利用第一相干光和具有与第一相干光不同的波长的第二相干光照射适眼框区域。响应于从适眼框区域接收回的第一反馈光，生成第一自混合干涉仪(SMI)信号。响应于从适眼框区域接收回的第二反馈光，生成第二SMI信号。至少响应于第一SMI信号和第二SMI信号来生成眼睛数据。

Description

多波长自混合干涉测量

技术领域

本公开总体上涉及光学，并且尤其涉及光学感测。

背景技术

各种电气传感器和光学传感器已经被开发以测量接近度和/或距离。例如，自混合干涉测量传感器是可用于测量的光学传感器。SMI传感器可以受益于提高测量的准确度，特别是可以提高总距离确定的准确度。

发明内容

根据第一方面，提供了一种眼动追踪系统，该眼动追踪系统包括：第一自混合干涉仪(self-mixed interferometer，SMI)，该第一SMI包括：第一近红外光源，该第一近红外光源包括被配置为向适眼框区域发射第一相干光的第一光学腔，该第一相干光具有第一近红外波长；以及第一光传感器，该第一光传感器被配置为响应于进入该第一光学腔的第一反馈光而生成第一SMI信号，该第一反馈光是该第一相干光中、从该适眼框区域接收回的部分；以及第二SMI，该第二SMI包括：第二近红外光源，该第二近红外光源包括被配置为向适眼框区域发射第二相干光的第二光学腔，该第二相干光具有不同于第一近红外波长的第二近红外波长；以及第二光传感器，该第二传感器被配置为响应于进入第二光学腔的第二反馈光而生成第二SMI信号，该第二反馈光是第二相干光中、从适眼框区域接收回的部分。

该眼动追踪系统还可以包括：处理逻辑，该处理逻辑被配置为接收第一SMI信号和第二SMI信号，其中，该处理逻辑至少响应于第一SMI信号和第二SMI信号来生成眼睛数据。

该眼睛数据也可以响应于第一先前SMI信号和第二先前SMI信号而被生成。第一SMI信号可以在第一光传感器生成第一先前SMI信号之后被生成。第二SMI信号可以在第二光传感器生成第二先前SMI信号之后被生成。

眼睛数据可以包括眼睛距离数据和眼睛速度数据。可以基于眼睛距第一光学腔的深度、和该眼睛距第二光学腔的第二深度来生成眼睛距离数据。

该眼动追踪系统还可以包括：第三SMI，该第三SMI包括：第三近红外光源，该第三近红外光源包括被配置为向适眼框区域发射第三相干光的第三光学腔，该第三相干光具有不同于第一近红外波长和第二近红外波长的第三近红外波长；以及第三光传感器，该第三光传感器被配置为响应于进入第三光学腔的第三反馈光生成第三SMI信号，该第三反馈光是第三相干光中、从适眼框区域接收回的部分。

第一近红外光源可以被配置为利用第一相干光照射第一适眼框位置。第二近红外光源可以被配置为利用第二相干光照射第二适眼框位置。第一适眼框位置可以不同于第二适眼框位置。

第一近红外光源可以被配置为利用第一相干光照射第一适眼框位置。第二近红外光源也可以被配置为利用第二相干光照射第一适眼框位置。

第一SMI和第二SMI可以与头戴式设备耦接。第一SMI和第二SMI可以被配置为处于头戴式设备的用户的眼睛的视场之外。

第一相干光和第二相干光可以被同时发射。

根据第二方面，提供了一种眼动追踪方法，该眼动追踪方法包括：利用具有第一波长的第一相干光照射适眼框区域；利用具有与第一波长不同的第二波长的第二相干光照射适眼框区域；响应于第一反馈光生成第一自混合干涉仪(SMI)信号，该第一反馈光是第一相干光中、从该适眼框区域接收回的部分；响应于第二反馈光生成第二SMI信号，第二反馈光是第二相干光中、从适眼框区域接收回的部分；以及至少响应于第一SMI信号和第二SMI信号而生成眼睛数据。

第一相干光和第二相干光可以被同时发射。

该适眼框区域在被第一相干光照射之后，可以被第二相干光照射。

该第一相干光可以由第一SMI传感器的第一光学腔的第一光源发射。第一SMI信号可以由光学耦合到第一SMI传感器的第一光学腔的第一光传感器生成。第二相干光可以由第二SMI传感器的第二光学腔的第二光源发射。第二SMI信号可以由光学耦合到第二SMI传感器的第二光学腔的第二光传感器生成。

该第一相干光可以照射第一适眼框位置。该第二相干光可以照射与第一适眼框位置不同的第二适眼框位置。

该第一相干光可以由SMI传感器的扫频源激光器在第一时间段期间发射。该第一SMI信号可以由光学耦合到SMI传感器的扫频源光学腔的光传感器生成。该第二相干光可以由扫频源激光器在第一时间段之后的第二时间段期间发射。该第二SMI信号可以由光传感器生成。

该第一相干光可以照射第一适眼框位置。该第二相干光也可以照射第一适眼框位置。

该第一波长和该第二波长可以是近红外光。

根据第三方面，提供了一种设备，该设备包括：自混合干涉仪(SMI)，该SMI包括：扫频源激光器，该扫频源激光器包括被配置为向目标发射激光的光学腔；以及光传感器，该光传感器被光学耦合到该扫频源激光器的光学腔；以及处理逻辑，该处理逻辑被配置为：驱动该扫频源激光器发射第一波长的激光；响应于从该目标接收的第一反馈光，测量由该光传感器生成的第一SMI信号；驱动该扫频源激光器发射第二波长的激光。该第二波长不同于第一波长；响应于从目标接收回的第二反馈光，测量由光传感器生成的第二SMI信号；以及至少响应于第一SMI信号和第二SMI信号来生成目标数据。

该第一反馈光可以是第一波长的激光中、从目标接收回的部分。该第二反馈光可以是第二波长的激光中、从目标接收回的部分。

第一波长和第二波长可以是近红外光。

附图说明

参考以下附图描述了非限制性和非穷举性示例，其中，除非另有说明，否则在各个图中相似的附图标记指的是相似的部分。

图1示出了根据本公开各方面的包括多波长自混合干涉仪(SMI)的示例头戴式设备。

图2示出了根据本公开各方面的包括多个SMI传感器的示例多波长SMI实施方式。

图3示出了根据本公开各方面的示例SMI传感器的分解图。

图4A至4C示出了根据本公开各方面的包括具有作为光源的扫频源激光器的SMI传感器的多波长SMI实施方式。

图5示出了根据本公开各方面的使用多波长SMI架构的眼动追踪的过程。

具体实施方式

本文描述了多波长自混合干涉测量的实施例。在以下描述中，阐述了许多具体的细节，以提供对这些实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本文所描述的技术可以在没有这些具体细节中的一个或多个具体细节的情况下而被实践，或者可以利用其它方法、部件、材料等而被实践。在其它实例中，未详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作，以避免模糊某些方面。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着，所描述的与该实施例有关的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书中的各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定全部指代同一实施例。更进一步地，这些特定的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。

在本公开的各方面中，可以将可见光定义为具有大约380nm(纳米)-700nm的波长范围。可以将不可见光定义为具有在可见光范围之外的波长的光，诸如紫外光和红外光。红外光的波长范围大约为700nm-1mm。红外光可以包括近红外光。在本公开的各方面中，可以将近红外光定义为具有大约700nm-1.4μm(微米)的波长范围。

在本公开的一些实施方式中，术语“近眼”可以被定义为包括这样的元件：所述元件被配置成在使用近眼设备时被放置在用户眼睛的50mm内。因此，“近眼光学元件”或“近眼系统”将包括被配置为放置在用户眼睛的50mm内的一个或多个元件。

在本公开的各方面中，术语“透明”可以被定义为具有大于90％的透光率。在一些方面，术语“透明”可以被定义为具有大于90％的可见透光率的材料。

自混合干涉测量技术包括从光源(例如，激光器)发射相干光，并响应于被光源的光学腔接收的反馈光而生成自混合干涉仪(SMI)信号。通常，SMI传感器包括光源(例如，激光器)和光传感器(例如，光电二极管)，所述光传感器光耦合为接收来自光源的光学腔的光学信号。SMI传感器可以受益于提高测量的准确度，特别是可以提高总距离确定的准确度。

本公开的各实施例包括多波长SMI系统和/或传感器，以提高目标的距离测量和/或速度测量的准确度。在头戴式设备的特定环境中，多波长SMI系统或传感器可以提高用户眼睛相对于头戴式设备的绝对位置测量的准确度和/或提高用户眼睛相对于头戴式设备的速度测量的准确度。利用多波长SMI架构可以提供提高的准确度，而无需在大波长范围内扫描激光的相关联的大体积的光学相干层析(Optical Coherence Tomography，OCT)系统。结合图1至图5对这些示例和其它示例进行了更详细地描述。

图1示出了根据本公开各方面的包括多波长自混合干涉仪(SMI)的示例头戴式设备100。头戴式设备100包括联接到臂111A和111B的框架114。镜片121A和121B被安装在框架114中。镜片121可以是与头戴式设备100的特定穿戴者匹配的处方镜片或非处方镜片。所示出的头戴式设备100被配置为穿戴在头戴式设备的使用者的头部上或其周围。

头戴式设备100的框架114和臂111可以包括头戴式设备100的支撑硬件。因为头戴式设备包括电子器件，所以头戴式设备100可以被认为是“电子眼镜”。头戴式设备100可以包括以下中的任何：处理逻辑、用于发送和接收数据的有线和/或无线数据接口、图形处理器、以及用于存储数据和计算机可执行指令的一个或多个存储器。在一个示例中，头戴式设备100可以被配置为接收有线电力。在一个示例中，头戴式设备100被配置为由一个或多个电池供电。在一个示例中，头戴式设备100可以被配置为经由有线通信信道接收包括视频数据的有线数据。在一个示例中，头戴式设备100被配置为经由无线通信信道接收包括视频数据的无线数据。

当头戴式设备100配置有用于向用户的眼睛呈现图像的近眼显示器时，头戴式设备100可以是头戴式显示器(head mounted display，HMD)。在图1中，每个镜片121包括波导150，该波导用于将由显示器130生成的显示光引导到适眼框区域，以供头戴式设备100的穿戴者观看。显示器130可以包括用于将显示光引导到头戴式设备100的穿戴者的LCD、有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)显示器、微型LED显示器、量子点显示器、微型投影仪或硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCOS)显示器。在一些实施方式中，不同于图1中所示的示例实施方式的近眼显示架构当然可以用作替代。

镜片121可以对用户看起来是透明的，以便于促进增强现实或混合现实，在增强现实或混合现实中，用户可以观看来自他/她周围环境的场景光，同时还接收通过一个或多个波导150引导到他/她的一只或两只眼睛的显示光。因此，镜片121可以被认为是(或包括)光组合器。在一些示例中，显示光仅被引导到头戴式设备100的穿戴者的一只眼睛中。在一个示例中，包括两个显示器130A和130B，以将显示光分别引导到波导150A和150B中。

图1的示例头戴式设备100包括摄像头147。摄像头147可以包括互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器。可以在图像传感器的上方放置接收窄带红外波长的红外滤光器，使得它对窄带红外波长敏感，同时拒绝可见光和该窄带之外的波长。发射窄带波长的红外照射器(诸如，红外LED或垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting lasers，VCSEL))(未示出)可以定向为利用窄带红外波长照射适眼框区域。在一个示例中，红外光是近红外光。在一种实施方式中，近红外光以850nm为中心。摄像头147可以安装在头戴式设备100的镜腿的内部。由摄像头147捕捉的眼睛的图像可以用于眼动追踪目的或其它目的。摄像头147可以直接地对眼睛成像，或通过包括在镜片121B中的将(由用户的眼睛反射或散射的)红外光引导到摄像头147的光组合器(未示出)来对眼睛成像。

图1的示例头戴式设备100包括示例场内元件133和示例场外元件135。因为元件133包括在镜片121B中，所以场内元件133将处于头戴式设备100的用户的视场(Field OfView，FOV)内。场外元件135将处于头戴式设备100的用户的FOV之外。本公开的多波长SMI传感器和系统可以具有场内元件和/或场外元件。虽然未具体示出，但是SMI感测硬件也可以与镜片121A相关联。尽管摄像头147和元件133和135仅示出在头戴式设备100的一侧，但是摄像头147和元件133和135当然可以在头戴式设备100的另一侧(例如，靠近镜片121A)重复出现，以便于头戴式设备100的穿戴者的双眼成像。

图2示出了根据本公开各方面的包括多个SMI传感器的示例多波长SMI实施方式200。虽然SMI实施方式200可以在各种上下文中使用，但是在眼睛280的眼动追踪的近眼感测的上下文中示出了本公开的一些示例说明。SMI实施方式200示出了SMI传感器240A、240B和240C(统称为SMI传感器240)可以与透明或半透明光学元件221耦合。例如，光学元件221可以包括在图1的镜片121中。光学元件221可以将场景光295从头戴式设备100的用户的环境传递(传输)到眼睛280。图2还示出了：在头戴式设备也是HMD的实施方式中，光学元件221可以将显示光296传递到眼睛280，以将包括在显示光296中的图像呈现给HMD的用户的眼睛280。SMI传感器240的全部或一部分可以被定位为在头戴式设备(诸如头戴式设备100)的用户的眼睛280的视场之外。在一些实施方式中，SMI传感器240的全部或一部分可以被定位在头戴式设备100的用户的眼睛280的FOV内。

每个SMI传感器240A、240B和240C包括光源(例如，近红外激光器)和光传感器(例如，光电二极管)。因此，第一SMI传感器240A包括第一光源和第一光传感器，第二SMI传感器240B包括第二光源和第二光传感器，第三SMI传感器240C包括第三光源和第三光传感器。光源可以是发射红外光的红外光源。光源可以是发射近红外光的近红外光源。光源发出相干光。光源可以是激光器。光传感器可以是光电二极管。

在图2中示出了发射不同波长的光的三个SMI传感器，尽管本发明的各实施方式可以包括发射不同波长的光的两个或更多个SMI传感器。在示出的示例中，第一SMI传感器240A的第一光源发射具有第一波长的第一相干光290。第二SMI传感器240B的第二光源发射具有与第一波长不同的第二波长的第二相干光291。第三SMI传感器240C的第三光源发射第三相干光297，第三相干光297具有不同于第一波长且不同于第二波长的第三波长。通过用多个波长照射适眼框，多波长SMI实施方式200实现了用户眼睛280相对于头戴式设备的绝对位置测量的提高的准确度和/或提高了用户眼睛相对于头戴式设备的速度测量的准确度。

图3示出了根据本公开各方面的可用作任何SMI传感器240的示例SMI传感器340的分解图。SMI传感器340的分解图(由对角虚线表示)示出，SMI传感器340包括光源310和光传感器360。示例光传感器360被示出为光电二极管，但是光传感器360可以是替代的光电传感器。

光源310包括被两个反射元件(例如，反射表面312和314)定义的腔316(例如，光学腔，其可以是激光腔)。在一些示例中，反射元件是分布式布拉格反射器。在一些示例中，光源310可以是激光源，诸如垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emittinglaser，VCSEL)或垂直外腔面发射激光器(vertical external cavity surface emittinglaser，VECSEL)。

光学腔316用于生成相干光390，并且光源310被定位为向对象380输出相干光390的至少一部分。表面312是半反射的(例如，表面312是部分反射和部分透射的反射镜)。例如，表面314的反射率大于表面312的反射率(例如，表面314具有100％、99.99％、99.9％、99％、98％、97％、96％、95％、90％或上述任何两个值之间的区间的反射率，并且表面312具有99.99％、99.9％、99％、98％、97％、96％、95％、90％或上述任何两个值之间的区间的反射率)。在一些配置中，表面312具有至少0.01％、0.1％、1％的透射率或前述任何两个值之间的区间的反射率。表面312将腔316内朝向表面312传播的光的一部分反射回表面314，并且透射光学腔316内朝向表面312传播的光的一部分(例如，表面312被配置为将腔316内生成的光的至少一部分反射回到腔316中，并且透射腔316内生成的光的至少一部分)。所透射的光作为相干光390从光源310被发射。SMI传感器340(以及因而的SMI传感器340的光源310)被配置为(例如，定位为)经由表面312接收从对象380返回的至少一部分相干光作为反馈光392。对象380将入射相干光390的一部分反射或散射回表面312作为反馈光392。反馈光392可以沿着被认为是入射到给定目标位置的相干光390的反向光路的光路传播。反馈光392进入光源310的光学腔316并且干扰光学腔316内相干光的生成，从而导致对所生成的相干光强度的调制。光强度可以被定义为单位面积表面接收的辐射通量(功率)。

从光源310输出(例如，从腔316输出)调制相干光394(例如，具有调制强度的相干光)，并且由光传感器360接收和检测调制相干光394的至少一部分。光传感器360被配置为基于所检测的调制相干光394的强度(例如，调制强度)来生成一个或多个SMI信号363。可以通过分析调制相干光394或由光传感器360生成的一个或多个SMI信号363来确定关于对象380的运动信息(例如，眼睛280的瞳孔的运动)的信息。例如，SMI信号363可以响应于如下电流生成：所述电流由光传感器360的光电二极管响应于调制相干光394生成。

该测量技术被称为“自混合干涉测量”，其中，相干光(例如，激光束)从目标(例如，诸如眼睛等目标对象)反射回光源(例如，激光腔)，并且反射的光与光源内部生成的相干光干扰并调制光源内部生成的相干光(例如，调制由光源生成的光的功率和/或强度)。可以根据(例如基于、使用)调制相干光的强度或功率测量来确定关于目标的位置信息和/或运动信息。自混合干涉测量又称“反馈干涉测量”、“诱导调制干涉测量”和“后向散射调制干涉测量”。

SMI传感器340(以及因而的SMI传感器340的光源310)被配置为(例如，被定位为)经由表面312向对象380输出相干光390。在本公开的一些上下文中，对象380可以是头戴式设备的用户的眼睛或适眼框区域。在本公开的一些上下文中，对象380是手、手指或面部的一部分。SMI传感器340(以及因而的SMI传感器340的光源310)还被配置成(例如，被定位为)经由表面312接收从对象380返回的至少一部分相干光作为反馈光392。对象380将入射相干光390的一部分反射或散射回表面312作为反馈光392。由于表面314是半反射的(例如，部分反射和部分透射的反射镜)，因此在腔316内生成的相干光的至少一部分经由表面314从光源310输出到光传感器360。光传感器360被配置为(例如，定位为)接收(例如，检测)经由表面314从光源310输出的调制相干光394的至少一部分，并且基于所检测的调制相干光394的强度(例如，调制强度)来生成一个或多个SMI信号363。

图3的示例系统300包括处理逻辑350，处理逻辑350被配置为经由通信信道X2接收来自SMI传感器340的光传感器360的一个或多个SMI信号363。在图3的示例图示中，处理逻辑350被配置为通过通信通道X1激活光源310。例如，激活光源310可以包括打开光源310和/或用电流或电压调制光源310。

返回参照图2，处理逻辑250被配置为接收来自SMI传感器240的SMI信号263。在图2的特定示例中，处理逻辑250被配置为经由通信信道X2接收来自第一SMI传感器240A的第一SMI信号263A。第一SMI信号263A由第一SMI传感器240A的第一光传感器响应于进入第一光源的第一光学腔的第一反馈光292而生成。第一反馈光292是第一相干光290中、从适眼框区域(在图2的示例图示中，具体示为适眼框位置281)接收回的部分。

处理逻辑250还被配置为经由通信信道X4接收来自第二SMI传感器240B的第二SMI信号263B。第二SMI信号263B由第二SMI传感器240B的第二光传感器响应于进入第二光源的第二光学腔的第二反馈光293而生成。第二反馈光293是第二相干光291中、从适眼框区域(在图2的示例图示中，具体示为适眼框位置282)接收回的部分。

处理逻辑250还被配置为经由通信信道X6接收来自第三SMI传感器240C的第三SMI信号263C。第三SMI信号263C由第三SMI传感器240C的第三光传感器响应于进入第三光源的第三光学腔的第三反馈光299而生成。第三反馈光299是第三相干光297中、从适眼框区域(在图2的示例图示中，具体示为适眼框位置283)接收回的部分。

在一些实施方式中，第一SMI传感器240A的第一光源被配置为利用第一相干光照射第一适眼框位置(例如，适眼框位置281)，并且第二SMI传感器240B的第二光源被配置为利用第二相干光291照射相同的第一适眼框位置。当然，在一些实施方式中，第三SMI传感器240C的第三光源也可以被配置成利用第三相干光297照射第一适眼框位置。在该实施方式中，SMI传感器240A、240B和240C可以位于同一位置，或者甚至合并到相同的电子器件封装中。

处理逻辑250被配置为至少响应于第一SMI信号(例如，信号263A)和第二SMI信号(例如，信号263B)来生成眼睛数据253。当然，在包括三个以上发射不同波长相干光的SMI传感器的实施方式中，处理逻辑250可以响应第三SMI信号263C和附加的SMI信号生成眼睛数据253。处理逻辑250还可以响应于第一SMI传感器240A生成的第一先前SMI信号且响应于第二SMI传感器240B生成的第二先前SMI信号，来生成眼睛数据253。例如，可以使用先前的SMI信号来确定眼睛先前位置，并且将先前的SMI信号与随后的SMI信号(例如，SMI信号263)相比较以生成速度测量。眼睛数据253可以包括眼睛距离数据和/或眼睛速度数据。可以基于眼睛280距第一SMI传感器240A的第一光学腔的深度、和眼睛280距第二SMI传感器240B的第二光学腔的第二深度来生成眼睛距离数据。在测量目标不是眼睛(例如，脸、手和/或手指)的情况下，数据253可以是目标数据，并且包括到目标的距离数据和/或目标的速度数据。

处理逻辑250可以被配置为通过通信通道X1激活第一SMI传感器240A的第一光源，以发射相干光290。处理逻辑250还可以被配置成通过通信通道X3激活第二SMI传感器240B的第二光源，以发射相干光291，并且处理逻辑250被配置成通过通信通道X5激活第三SMI传感器240C的第三光源，以发射相干光297。

在操作中，处理逻辑250可以激活SMI传感器240的一个或多个光源，以利用具有不同波长的相干光照射眼睛280。相干光的不同波长可能都在近红外波段内。在一些实施方式中，来自SMI传感器240的光源的相干光的线宽可以是正负2nm。在一些实施方式中，第一相干光290与第二相干光291同时被发射。第三相干光297也可以与第一相干光290和第二相干光291同时被发射。

图4A至4C示出了根据本公开各方面的多波长SMI实施方式400，多波长SMI实施方式400包括具有作为光源的扫频源激光器的SMI传感器440。图4A示出了SMI传感器440可以与光学元件221耦合。SMI传感器440可以被定位在眼睛280的视场之外或眼睛280的FOV中。处理逻辑450通过通信信道X2通信地耦合到SMI传感器440。处理逻辑450被配置为通过通信信道X2接收SMI信号463A、463B和463C。

SMI传感器440包括作为其光源的扫频源激光器。因此，SMI传感器340的光源310将被扫频源激光器替代。扫频源激光器可以是近红外扫频源激光器。扫频源激光器可以被配置为在相对较高的扫描频率(例如，10kHz至1MHz)处执行宽波长扫描(例如，15nm或100nm)，以提供提高的距离测量准确度。扫频源激光器可以被驱动以调整被激光器输出的激光的波长，并且本领域的技术人员也可以将其称为“波长扫频激光器”或“可调激光器”。处理逻辑450被配置为控制扫频源激光器，以经由通信信道X1扫描不同波长的相干光。例如，控制扫频源激光器可以包括用电流或电压调制扫频源激光器，以扫描不同波长的激光。

图4A示出了：在第一时间段，处理逻辑450被配置为驱动SMI传感器440的扫频源激光器，以发射具有第一波长的第一相干光490。SMI传感器440的光传感器响应于从目标(眼睛280是图4A-4C中的示例目标)接收回的第一反馈光492而生成第一SMI信号463A。第一反馈光492是第一波长的第一相干光490中、从目标接收回的部分。在示出的示例中，第一相干光490照射第一适眼框位置481。处理逻辑450被配置为接收和测量第一SMI信号463A。

图4B示出了：在第二时间段，处理逻辑450被配置为驱动SMI传感器440的扫频源激光器，以发射具有与第一相干光490的第一波长不同的第二波长的第二相干光491。SMI传感器440的光传感器响应于从目标接收回的第二反馈光493而生成第二SMI信号463B。第二反馈光493是第二波长的第二相干光491中、从目标接收回的部分。在示出的示例中，第二相干光491照射第一适眼框位置481。处理逻辑450被配置为接收和测量第二SMI信号463B。

图4C中示出了：在第三时间段，处理逻辑450被配置为驱动SMI传感器440的扫频源激光器，以发射具有不同于第一相干光490的第一波长且不同于第二相干光491的第二波长的第三波长的第三相干光497。SMI传感器440的光传感器响应于从目标接收回的第三反馈光499而生成第三SMI信号463C。第三反馈光499是第三波长的第三相干光497中、从目标接收回的部分。在示出的示例中，第三相干光497照射第一适眼框位置481。处理逻辑450被配置为接收和测量第三SMI信号463C。

目标数据453可以由处理逻辑450响应于接收到两个或更多个SMI信号463而生成。在示出的实施方式中，响应于第一SMI信号463A、第二SMI信号463B和第三SMI信号463C，目标数据453被生成。而图4A至4C中中仅示出了三个时间段和三个SMI信号463，本领域技术人员认识到，当扫频源激光器进行其扫描时，SMI传感器440每秒可生成数百或数千个SMI信号。因此，处理逻辑450可以在生成图4C所示的目标数据453之前接收多个SMI信号。当然，在扫描眼睛280的上下文中，目标数据453可以被称为眼睛数据453。

图5示出了根据本公开各方面的利用多波长SMI架构的眼动追踪的过程500。在过程500中出现的一些或所有过程块的顺序不应被认为是限制性的。相反，受益于本公开的本领域普通技术人员将理解，一些处理块可以以未示出的各种顺序或者甚至并行地执行。

在过程块505中，利用第一波长的第一相干光照射适眼框区域。

在过程块510中，利用不同于第一波长的第二波长的第二相干光照射适眼框区域。第一波长和第二波长可以是近红外光的不同波长。

在过程块515中，响应于第一反馈光，生成第一SMI信号。第一反馈光是第一相干光中、从适眼框区域接收回的部分。

在过程块520中，响应于第二反馈光，生成第二SMI信号成。第二反馈光是第二相干光中、从适眼框区域接收回的部分。

在过程块525中，至少响应于第一SMI信号和第二SMI信号，生成眼睛数据。过程500可以返回到过程块505以继续扫描适眼框区域。

在包括扫频源激光器的多波长SMI实施方式(例如，实施方式400)中，过程500中的第一相干光可以是相干光490，并且第一反馈光可以是反馈光492。第一相干光可以由SMI传感器(例如，传感器440)的扫频源激光器在第一时间段期间发射，并且第一SMI信号(例如，信号463A)由光学耦合到SMI传感器的扫频源光学腔的光传感器生成。过程500中的第二相干光可以是相干光491，并且第二反馈光可以是反馈光493。第二相干光可以由扫频源激光器在第二时间段期间发射，并且第二SMI信号(例如，信号463B)由光学耦合到SMI传感器的扫频源光腔的光传感器生成。在该上下文中，适眼框区域在被第一相干光照射之后，可以被第二相干光照射，并且眼睛数据是眼睛数据453。第一相干光和第二相干光可以照射同一适眼框位置(例如，适眼框位置481)。如果过程500在实施方式400的上下文中被实现，则过程500可以被处理逻辑450部分地或全部地执行。

在包括多个SMI传感器的多波长SMI实施方式(例如，实施方式200)中，过程500中的第一相干光可以是相干光290，并且第一反馈光可以是反馈光292。第一相干光可以由第一SMI传感器(例如，传感器240A)的第一光学腔的第一光源发射，并且第一SMI信号(例如，信号263A)由光学耦合到第一SMI传感器的第一光学腔的第一光传感器生成。过程500中的第二相干光可以是相干光291，并且第二反馈光可以是反馈光293。第二相干光可以由第二SMI传感器的第二光学腔的第二光源发射，并且第二SMI信号由光学耦合到第二SMI传感器的第二光学腔的第二光传感器生成。在该上下文中，可以同时发射第一相干光和第二相干光。在一些实施方式中，第一相干光可以照射第一适眼框位置(例如，适眼框位置281)，并且第二相干光可以照射第二适眼框位置(例如，适眼框位置282)。如果过程500在图2的实施方式200的上下文中被实现，过程500可以被处理逻辑250部分地或全部地执行。

本发明的实施例可以包括人工现实系统(artificial reality system)，或结合人工现实系统来实现。人工现实是在呈现给用户之前已经以某种方式进行了调整的现实形式，该人工现实例如可以包括虚拟现实(virtual reality，VR)、增强现实(augmentedreality，AR)、混合现实(mixed reality，MR)、混合现实(hybrid reality)，或它们的某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全生成的内容或与捕捉到的(例如，真实世界)内容相结合而生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈或它们的某种组合，并且以上任何一种都可以以单通道或多通道(例如，为观看者带来三维效果的立体视频)来呈现。此外，在一些实施例中，人工现实还可以与应用程序、产品、附件、服务或它们的某种组合相关联，这些应用程序、产品、附件、服务或它们的某种组合用于在人工现实中创建内容，和/或以其它方式用于人工现实中(例如，在人工现实中执行活动)。提供人工现实内容的人工现实系统可以在各种平台上实现，这些平台包括连接到主控计算机系统的头戴式显示器(head-mounted display，HMD)、独立HMD、移动设备或计算系统、或能够向一位或多位观看者提供人工现实内容的任何其它硬件平台。

本公开中的术语“处理逻辑”(例如，350或450)可以包括一个或多个处理器、一个或多个微处理器、一个或多个多核处理器、一个或多个专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)和/或一个或多个现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)，以执行本文中所公开的操作。在一些实施例中，存储器(未示出)被集成到处理逻辑中，以存储执行操作的指令和/或存储数据。处理逻辑还可以包括模拟或数字电路，以执行根据本公开实施例的操作。

本公开中所描述的“存储器(Memory)”或“存储器(Memories)”可以包括一个或多个易失性或非易失性存储器架构。“存储器(Memory)”或“存储器(Memories)”可以是以任何方法或技术实现的、用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息的可移动的和不可移动的介质。示例存储器技术可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、紧凑型光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多用途光盘(digital versatiledisk，DVD)、高清晰度多媒体/数据存储盘、或其它光学存储器、磁盒、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备、或可以用于存储信息以供计算设备访问的任何其它非传输介质。

通信信道可以包括一个或多个有线或无线通信或通过一个或多个有线或无线通信进行路由，该一个或多个有线或无线通信使用电气和电子工程师协会(IEEE)802.11协议、蓝牙、串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)、内部集成电路(Inter-Integrated Circuit，I2C)、通用串行端口(Universal Serial Port，USB)、控制器局部网(Controller Area Network，CAN)、蜂窝数据协议(例如，3G、4G、LTE、5G)、光通信网络、互联网服务提供商(Internet Service Provider，ISP)、对等网络(peer-to-peer network)、局域网(Local Area Network，LAN)、广域网(Wide Area Network，WAN)、公共网络(例如“因特网”)、私有网络、卫星网络、或其它。

计算设备可以包括台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、平板手机、智能手机、功能手机、服务器计算机、或其它。服务器计算机可以远程地位于数据中心中、或在本地储存。

上面所说明的过程是从计算机软件和硬件的角度来描述的。所描述的技术可以构成包含在有形或非暂态机器(例如，计算机)可读存储介质中的机器可执行指令，这些机器可执行指令在由机器执行时，将使得该机器执行所描述的操作。此外，这些过程可以体现在诸如专用集成电路(“ASIC”)或其它等硬件中。

有形非暂态机器可读存储介质包括以可由机器(例如，计算机、网络设备、个人数字助理、制造工具、具有一个或多个处理器的集合的任何设备等)访问的形式提供(即，存储)信息的任何机制。例如，机器可读存储介质包括可记录/不可记录介质(例如，只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备等)。

所示出示例的以上描述不旨在是详尽的或不旨在将本发明限制成所公开的精确形式。尽管本文为了说明的目的描述了本发明的特定实施例和用于本发明的示例，但如相关领域的技术人员将认识到的，可以在本发明的范围内进行各种修改。可以根据本发明以上详细描述进行这些修改。而是，本发明的范围将完全地由随附的权利要求来确定，这些权利要求将根据建立的权利要求解释的原则而被解释。

Claims (15)

1.一种眼动追踪系统，包括：

第一自混合干涉仪SMI，所述第一SMI包括：

第一近红外光源，所述第一近红外光源包括被配置为向适眼框区域发射第一相干光的第一光学腔，所述第一相干光具有第一近红外波长；以及

第一光传感器，所述第一光传感器被配置为响应于进入所述第一光学腔的第一反馈光而生成第一SMI信号，所述第一反馈光是所述第一相干光中、从所述适眼框区域接收回的部分；以及

第二SMI，所述第二SMI包括：

第二近红外光源，所述第二近红外光源包括被配置为向所述适眼框区域发射第二相干光的第二光学腔，所述第二相干光具有不同于所述第一近红外波长的第二近红外波长；以及

第二光传感器，所述第二光传感器被配置为响应于进入所述第二光学腔的第二反馈光而生成第二SMI信号，所述第二反馈光是所述第二相干光中、从所述适眼框区域接收回的部分。

2.根据权利要求1所述的眼动追踪系统，还包括：

处理逻辑，所述处理逻辑被配置为接收所述第一SMI信号和所述第二SMI信号，其中，所述处理逻辑至少响应于所述第一SMI信号和所述第二SMI信号而生成眼睛数据。

3.根据权利要求2所述的眼动追踪系统，其中，所述眼睛数据还响应于第一先前SMI信号和第二先前SMI信号而被生成，其中，所述第一SMI信号是在所述第一光传感器生成所述第一先前SMI信号之后被生成的，并且其中，所述第二SMI信号是在所述第二光传感器生成所述第二先前SMI信号之后被生成的；

优选地，其中，所述眼睛数据包括眼睛距离数据和眼睛速度数据，其中，所述眼睛距离数据是基于眼睛距所述第一光学腔的深度、和所述眼睛距所述第二光学腔的第二深度而被生成的。

4.根据任一项前述权利要求所述的眼动追踪系统，还包括：

第三SMI，所述第三SMI包括：

第三近红外光源，所述第三近红外光源包括被配置为向所述适眼框区域发射第三相干光的第三光学腔，所述第三相干光具有不同于所述第一近红外波长和所述第二近红外波长的第三近红外波长；以及

第三光传感器，所述第三光传感器被配置为响应于进入所述第三光学腔的第三反馈光而生成第三SMI信号，所述第三反馈光是所述第三相干光中、从所述适眼框区域接收回的部分。

5.根据任一项前述权利要求所述的眼动追踪系统，其中，所述第一近红外光源被配置为利用所述第一相干光照射第一适眼框位置，并且其中，所述第二近红外光源被配置为：

利用所述第二相干光照射所述第一适眼框位置；或

利用所述第二相干光照射第二适眼框位置，所述第一适眼框位置不同于所述第二适眼框位置。

6.根据任一项前述权利要求所述的眼动追踪系统，其中，所述第一SMI和所述第二SMI与头戴式设备相耦接，并且其中，所述第一SMI和所述第二SMI被配置为处于所述头戴式设备的用户的眼睛的视场之外。

7.根据任一项前述权利要求所述的眼动追踪系统，其中，所述第一相干光和所述第二相干光被同时发射。

8.一种眼动追踪方法，包括：

利用具有第一波长的第一相干光照射适眼框区域；

利用具有不同于所述第一波长的第二波长的第二相干光照射所述适眼框区域；

响应于第一反馈光生成第一自混合干涉仪SMI信号，所述第一反馈光是所述第一相干光中、从所述适眼框区域接收回的部分；

响应于第二反馈光生成第二SMI信号，所述第二反馈光是所述第二相干光中、从所述适眼框区域接收回的部分；以及

至少响应于所述第一SMI信号和所述第二SMI信号来生成眼睛数据。

9.根据权利要求8所述的眼动追踪方法，其中，所述第一相干光和所述第二相干光被同时发射。

10.根据权利要求8或9所述的眼动追踪方法，其中，所述适眼框区域在被所述第一相干光照射之后，被所述第二相干光照射。

11.根据权利要求8至10中的任一项所述的眼动追踪方法，其中，所述第一相干光由第一SMI传感器的第一光学腔的第一光源发射，并且其中，所述第一SMI信号由光学耦合到所述第一SMI传感器的第一光学腔的第一光传感器生成，

并且其中，所述第二相干光由第二SMI传感器的第二光学腔的第二光源发射，并且其中，所述第二SMI信号由光学耦合到所述第二SMI传感器的第二光学腔的第二光传感器生成；

优选地，其中，所述第一相干光照射第一适眼框位置，并且其中，所述第二相干光照射与所述第一适眼框位置不同的第二适眼框位置。

12.根据权利要求8至11中的任一项所述的眼动追踪方法，其中，所述第一相干光由SMI传感器的扫频源激光器在第一时间段期间发射，并且其中，所述第一SMI信号由光学耦合到所述SMI传感器的扫频源光学腔的光传感器生成，

并且其中，所述第二相干光由所述扫频源激光器在所述第一时间段之后的第二时间段期间发射，并且其中，所述第二SMI信号由所述光传感器生成；

优选地，其中，所述第一相干光照射第一适眼框位置，并且其中，所述第二相干光也照射所述第一适眼框位置。

13.根据权利要求8至12中的任一项所述的眼动追踪方法，其中，所述第一波长和所述第二波长是近红外光。

14.一种设备，包括：

自混合干涉仪SMI，所述SMI包括：

扫频源激光器，所述扫频源激光器包括被配置为向目标发射激光的光学腔；

光传感器，所述光传感器被光学地耦合到所述扫频源激光器的光学腔；以及处理逻辑，所述处理逻辑被配置为：

驱动所述扫频源激光器发射第一波长的激光；

响应于从所述目标接收回的第一反馈光，测量由所述光传感器生成的第一SMI信号；

驱动所述扫频源激光器发射第二波长的激光，所述第二波长不同于所述第一波长；

响应于从所述目标接收回的第二反馈光，测量由所述光传感器生成的第二SMI信号；以及

至少响应于所述第一SMI信号和所述第二SMI信号，生成目标数据。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述第一反馈光是所述第一波长的激光中、从所述目标接收回的部分，并且其中，所述第二反馈光是所述第二波长的激光中、从所述目标接收回的部分；

优选地，其中，所述第一波长和所述第二波长是近红外光。