TW202307823A - 用於進行眼部測量的超音波裝置 - Google Patents

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Abstract

所揭露的超音波裝置可包含至少一超音波發送器，其被定位並且配置以朝向使用者的臉發送超音波信號以反射離開所述使用者的臉的一臉部特點、以及至少一超音波接收器，其被定位並且配置以接收及偵測反射離開所述臉部特點的所述超音波信號。至少一處理器可被配置以接收來自所述至少一超音波接收器的資料，並且根據自所述至少一超音波接收器接收到的所述資料來判斷以下的眼部測量中的至少一個：所述使用者的一瞳孔間距離；一適眼距；或是一頭戴式顯示器相對於所述使用者的所述臉部特點的位置。各種其它的裝置、系統及方法亦被揭露。

Description

用於進行眼部測量的超音波裝置
本申請案大體上與用於進行眼部測量的超音波裝置有關。 相關申請案之交互參照
此申請案是主張2021年8月6日申請的美國非臨時專利申請案號17/396,628的優先權，其被納入在此作為參考。
頭戴式顯示器(HMD)系統可包含一近眼顯示器(NED)，以顯示人工實境的內容給一使用者。人工實境包含虛擬實境、擴增實境、以及混合實境。這些系統通常在所述使用者的眼睛以及所述NED之間包含透鏡，以致能所顯示內容能夠聚焦給所述使用者。所述使用者的視覺體驗可藉由對準所述使用者的瞳孔與在所述HMD系統上的所述透鏡的焦點中心來改善。某些習知的虛擬實境的HMD包含一人工操作的滑塊或旋鈕以供使用者來調整IPD設定，以匹配所述使用者的IPD來更清楚地觀看在所述NED上顯示的內容。所述使用者亦可能需要人工地調整所述HMD在所述使用者的臉上的位置，以清楚地觀看所顯示內容。
在使用者的眼睛以及一HMD系統的一透鏡或NED之間的距離(其被稱為適眼距(eye relief))可能會影響所述使用者是否清楚地且在無不適下觀看所顯示內容。利用傳統HMD系統，所述適眼距可藉由移位在所述使用者的頭部上的所述HMD、或是藉由在所述HMD以及所述使用者的臉之間插入一墊片來人工地調整。當所述使用者的頭部移動時，所述HMD系統可能會在所述使用者的臉上移位，此可能會隨著時間推移改變所述適眼距。
眼動追蹤對於HMD系統而言亦可能是有用的。例如，藉由識別使用者正在凝視何處，某些HMD系統可以是能夠判斷所述使用者正在注視一特定顯示物體、注視在一特定方向上、或是注視在一特定光學深度。在所述NED上顯示的內容可根據眼動追蹤資料來加以修改及改善。例如，注視點顯現是指聚焦在使用者凝視之處來呈現所顯示內容的部分，同時模糊(及/或非完全地顯現)遠離所述使用者的注視的內容的程序。此技術模仿人對現實世界的觀看以增加HMD系統的舒適度，並且亦可降低對於顯示所述內容的計算需求。注視點顯現可能需要有關使用者正看向何處的資訊以正常地作用。
眼動追蹤傳統上藉由導引一或多個光學相機在使用者的眼睛，並且執行影像分析以判斷所述使用者的瞳孔、鞏膜、虹膜及/或角膜位在何處來達成。所述光學相機可操作在可見光波長或是紅外光波長。所述相機操作以及影像分析通常需要相當大的電力及處理資源，此可能增加HMD的費用、複雜、以及重量。重量可能是在HMD的舒適度上的一重要因數，因為HMD通常穿戴在使用者的頭部上並且抵頂所述使用者的臉。
本申請案之一具體實例係關於一種用於進行眼部測量之超音波裝置，所述超音波裝置包括：至少一超音波發送器，其被定位並且配置以朝向使用者的臉發送超音波信號以反射離開所述使用者的臉的臉部特點；至少一超音波接收器，其被定位並且配置以接收及偵測反射離開所述臉部特點的所述超音波信號；以及至少一處理器，其被配置以：接收來自所述至少一超音波接收器的資料；以及根據來自所述至少一超音波接收器接收到的所述資料來判斷以下的所述眼部測量中的至少一個：所述使用者的瞳孔間距離、適眼距、或是頭戴式顯示器相對於所述使用者的所述臉部特點的位置。
本申請案之另一具體實例係關於一種用於進行眼部測量之超音波系統，所述超音波系統包括：電子模組，其被配置以產生控制信號；至少一超音波發送器，其和所述電子模組通訊並且被配置以朝向使用者的臉部特點發送超音波信號，所述超音波信號是基於藉由所述電子模組所產生的所述控制信號；至少一超音波接收器，其被配置以接收及偵測在從所述使用者的所述臉部特點反射之後的所述超音波信號；以及計算模組，其和所述至少一超音波接收器通訊並且被配置以根據來自所述至少一超音波接收器的資訊以判斷以下的所述眼部測量中的至少一個：所述使用者的瞳孔間距離、適眼距、或是頭戴式顯示器相對於所述使用者的眼睛的位置。
本申請案之又一具體實例係關於一種用於進行眼部測量之方法，所述方法包括：利用至少一超音波發送器來朝向使用者的臉的臉部特點發送超音波信號；利用至少一超音波接收器來接收從所述使用者的臉的所述臉部特點反射的所述超音波信號；以及利用至少一處理器並且根據來自所述至少一超音波接收器的資訊以判斷以下的所述眼部測量中的至少一個：所述使用者的瞳孔間距離、適眼距、或是頭戴式顯示器相對於所述使用者的眼睛的位置。
各種眼部測量對於眼科、驗光以及頭戴式顯示器系統而言可能是有用的。例如，瞳孔間距離(IPD)是在一使用者的瞳孔之間的距離的測量。眼科醫生及驗光師可利用IPD來針對於使用者客製化眼鏡鏡片的設置，其藉由定位眼鏡鏡片的焦點中心在使用者的IPD，此可改善使用者透過所述眼鏡鏡片的視覺。當在一眼鏡架上定位所述眼鏡鏡片的焦點中心時，所述眼鏡在所述使用者的臉上的中性位置亦可被考量。
頭戴式顯示器(HMD)系統可包含一近眼顯示器(NED)，以顯示人工實境的內容給一使用者。人工實境包含虛擬實境、擴增實境、以及混合實境。這些系統通常在所述使用者的眼睛以及所述NED之間包含透鏡，以致能所顯示內容能夠聚焦給所述使用者。所述使用者的視覺體驗可藉由對準所述使用者的瞳孔與在所述HMD系統上的所述透鏡的焦點中心來改善。某些習知的虛擬實境的HMD包含一人工操作的滑塊或旋鈕以供使用者來調整IPD設定，以匹配所述使用者的IPD來更清楚地觀看在所述NED上顯示的內容。所述使用者亦可能需要人工地調整所述HMD在所述使用者的臉上的位置，以清楚地觀看所顯示內容。
在使用者的眼睛以及一HMD系統的一透鏡或NED之間的距離(其被稱為適眼距(eye relief))可能會影響所述使用者是否清楚地且在無不適下觀看所顯示內容。利用傳統HMD系統，所述適眼距可藉由移位在所述使用者的頭部上的所述HMD、或是藉由在所述HMD以及所述使用者的臉之間插入一墊片來人工地調整。當所述使用者的頭部移動時，所述HMD系統可能會在所述使用者的臉上移位，此可能會隨著時間推移改變所述適眼距。
眼動追蹤對於HMD系統而言亦可能是有用的。例如，藉由識別使用者正在凝視何處，某些HMD系統可以是能夠判斷所述使用者正在注視一特定顯示物體、注視在一特定方向上、或是注視在一特定光學深度。在所述NED上顯示的內容可根據眼動追蹤資料來加以修改及改善。例如，注視點顯現是指聚焦在使用者凝視之處來呈現所顯示內容的部分，同時模糊(及/或非完全地顯現)遠離所述使用者的注視的內容的程序。此技術模仿人對現實世界的觀看以增加HMD系統的舒適度，並且亦可降低對於顯示所述內容的計算需求。注視點顯現可能需要有關使用者正看向何處的資訊以正常地作用。
眼動追蹤傳統上藉由導引一或多個光學相機在使用者的眼睛，並且執行影像分析以判斷所述使用者的瞳孔、鞏膜、虹膜及/或角膜位在何處來達成。所述光學相機可操作在可見光波長或是紅外光波長。所述相機操作以及影像分析通常需要相當大的電力及處理資源，此可能增加HMD的費用、複雜、以及重量。重量可能是在HMD的舒適度上的一重要因數，因為HMD通常穿戴在使用者的頭部上並且抵頂所述使用者的臉。
本揭露內容大致針對於利用超音波於進行眼部測量，其包含例如IPD、適眼距、以及眼鏡位置。如同將會在以下更加詳細解說，本揭露內容的實施例可包含超音波裝置，其包含至少一超音波發送器以及至少一超音波接收器，以用於進行此種眼部測量。所述超音波發送器以及超音波接收器可個別地實施在不同位置、或是實施為超音波收發器，其發送超音波信號並且接收反射的超音波信號。這些超音波裝置可被使用作為獨立裝置、或是為了校準目的而相關另一感測器(例如，被配置以用於眼動追蹤的超音波感測器)來使用。在某些例子中，機器學習可被採用以使得根據來自所述至少一超音波接收器的資料進行所述眼部測量變得容易。此揭露內容的實施例可具有數個優於可能只利用光學感測器的傳統系統的優點。例如，超音波裝置可以是較不昂貴且較不笨重，並且可具有比只利用光學感測器於感測眼部測量的習知系統較小的處理及功率需求。
來自在此所述實施例的任一個的特點都可根據在此所述的一般原理來彼此組合地利用。這些及其它實施例、特點及優點在閱讀以下的詳細說明結合所附的圖式及請求項之際將會更完全瞭解。
以下將會參考圖1A-圖1C來提供各種可利用本揭露內容的超音波裝置及系統來進行眼部測量的詳細說明。參考圖2-圖4，用於進行眼部測量的超音波裝置及系統的說明將會加以提供。接著將會是參考圖5的進行眼部測量的方法的詳細說明。參考圖6-圖9，以下將會提供可利用本揭露內容的概念的範例的系統及裝置的詳細說明。
圖1A-圖1C描繪可藉由本揭露內容的系統及裝置進行的各種眼部測量。一使用者100的臉的一部分被展示，其包含所述使用者的右眼102以及所述使用者的左眼104。所述右眼102可包含一右瞳孔106，並且所述左眼104可包含一左瞳孔108。
參照圖1A，一瞳孔間距離(IPD)110可被定義為在所述右瞳孔106以及左瞳孔108之間的距離，其通常以毫米來測量。各種使用者100的IPD 110可能是不同的。此外，所述IPD 110可能會根據所述眼睛102、104的輻輳而變化。當所述使用者100聚焦在離所述眼睛102、104的不同距離的物體上，所述眼睛102、104的輻輳會改變。例如，相較於注視遠的物體，當使用者100注視近的物體時，所述IPD 110將會是較小，因為所述眼睛102、104向內轉動以注視在所述近的物體。
參照圖1B，眼鏡架114的各種眼鏡位置112A、112B、112C(整體被稱為眼鏡位置112)被描繪。所述眼鏡位置112可在所述眼鏡架114上的一或多個點以及所述使用者100的臉的一特點之間測量。例如，所述眼鏡位置112A可在所述眼鏡架114以及所述瞳孔106、108的一或兩者之間予以測量。在另一例子中，所述眼鏡位置112B可在所述眼鏡架114以及所述使用者的眉頭或前額之間予以測量。在又一例子中，所述眼鏡位置112C可在所述眼鏡架114以及所述眼睛102、104的內眥(medial canthus)之間予以測量。這些眼鏡位置112的參考特點是舉例提供，而非限制性。在額外例子中，所述使用者100的其它臉部特點可被使用作為用於所述眼鏡位置112的參考，例如鼻樑、角膜頂點(例如，角膜的中心)、太陽穴、臉頰，外眥(lateral canthus)等等。在額外實施例中，被用來測量所述眼鏡位置112的臉部特點可以是所述使用者100的臉的任何表面。
在此揭露內容的某些例子中，所述術語“眼鏡”及“眼鏡裝置”可以是指使用者凝視其中或是透過其凝視的任何頭戴式裝置。例如，這些術語可以是指有度數眼鏡、無度數眼鏡、固定鏡片眼鏡、變焦眼鏡、人工實境眼鏡(例如，擴增實境眼鏡、虛擬實境眼鏡、混合實境眼鏡等等)，其包含近眼顯示器元件、護目鏡、用於安裝智慧型手機或其它顯示裝置在使用者的眼睛的前面的虛擬實境頭戴式裝置、用於測量眼睛的光學性質的眼科裝置等等。在本揭露內容中描繪及敘述的眼鏡以及眼鏡裝置並不限於圖式中所展示的形狀因數。
參照圖1C，一適眼距116可以是被測量為在所述使用者100的一角膜頂點118至一透鏡120之間的距離。所述角膜頂點118可以是角膜的中心。當所述使用者100看向不同方向時，所述適眼距116可能會稍微變化。此外，若所述眼鏡相對於所述使用者100的臉被移位，則所述適眼距116亦可能會變化。
如同將會在以下更詳細論述的，以上參考圖1A-圖1C論述的眼部測量的每一個都可利用來自根據本揭露內容的超音波裝置及系統的資料來加以判斷。此種超音波裝置及系統亦可產生資料以用於判斷其它測量或是衍生測量，例如焦距、眼睛移動速度、眼鏡傾斜、眼皮閉合或開啟狀態、物體在使用者視野的深度(例如，距離)等等。
圖2是根據本申請案的至少一實施例的一眼鏡裝置200的前視圖，其被描繪在一使用者204的一眼睛202之上。所述眼鏡裝置200可包含一眼鏡架206，以用於安裝一透鏡208及/或一顯示器元件(例如，一NED)。
用於進行眼部測量(例如，以上參考圖1A-圖1C論述的眼部測量)的超音波系統210可被安裝至所述眼鏡裝置200的眼鏡架206。所述超音波系統210可包含至少一超音波發送器T1-T3、以及至少一超音波接收器R1-R4。所述超音波發送器T1-T3可被配置及定位以朝向所述使用者204的臉(例如，朝向所述眼睛202及/或朝向其它臉部特點)發射超音波信號212，並且所述超音波接收器R1-R4可被配置以偵測從所述使用者204的臉反射的超音波信號212。例如，所述超音波接收器R1-R4可被配置以產生資料，其可被利用以判斷及/或計算所述超音波信號212的飛行時間、及/或所述超音波信號212的振幅。
所述超音波信號212的飛行時間及/或振幅可被用來識別所述使用者204的一臉部特點(例如，鞏膜、角膜、眼皮、前額、眉頭、睫毛等等)的位置。在某些實施例中，相較於只利用飛行時間或振幅資料，飛行時間資料以及振幅資料的組合可改善所述臉部特點的位置的判斷。例如，相對於具有一低振幅的一偵測到的超音波信號212，具有一高振幅的一偵測到的超音波信號212更可能是所關注的臉部特點，例如角膜。所述低振幅的超音波信號212可能是從一非所要臉部特點(例如在一眨眼動作期間的睫毛)反射。
在圖2所示的例子中，三個超音波發送器T1-T3以及四個超音波接收器R1-R4被描繪。然而，本揭露內容並非限於此的，並且任意數量的超音波發送器T1-T3及超音波接收器R1-R4都可被使用。在額外實施例中，可有少於三個的超音波發送器T1-T3(例如，單一超音波發送器T1)以及多個超音波接收器R1-R4(例如，四個超音波接收器R1-R4)、多個超音波發送器T1-T3以及多個超音波接收器R1-R4、多個超音波發送器T1-T3以及單一超音波接收器R1、或是單一超音波發送器T1以及單一超音波接收器R1。
如同在圖2中所繪的，所述超音波發送器T1-T3可與所述超音波接收器R1-R4不同而且分開。相較於可操作為一發射器以及一接收器兩者的超音波收發器，如此配置可致能藉由所述超音波發送器T1-T3發射的超音波信號212更輕易地在不同的超音波接收器R1-R4被偵測到。在另一方面，超音波接收器R1-R4可偵測到從個別的超音波發送器T1-T3發射並且從所述使用者的眼睛202反射的一較強信號，因為所述超音波接收器R1-R4可被設置成大致對準所述反射信號。
在某些實施例中，各種超音波發送器T1-T3可相對於彼此發射獨特且可分辨的超音波信號212。例如，所述超音波發送器T1-T3的每一個可發射具有一特定且不同頻率的一超音波信號212。在額外例子中，所述超音波信號212可被調變以具有一預設不同波形(例如，脈波、方波、三角波、或是鋸齒波)。在另一實施例中，藉由所述超音波發送器T1-T3發射的超音波信號212的任何其它特徵可以是獨特並且可偵測的，使得在所述超音波接收器R1-R4偵測到的一超音波信號212的特定來源可唯一地被識別出。在額外例子中，所述超音波發送器T1-T3可在依序且不同時間被啟動，使得所述超音波接收器R1-R4在任何給定時間期間可只從所述超音波發送器T1-T3中之一個接收一超音波信號212。知道所述超音波信號212的來源可使得計算所述超音波信號212的飛行時間及/或振幅變得容易，此可改善利用所述超音波系統210進行眼部測量的判斷。
所述超音波系統210可被配置以操作在高於習知光學感測器系統的資料頻率下。在某些例子中，所述超音波系統210可以是能夠操作在至少約1000Hz(例如2000Hz)的資料頻率。習知光學感測器系統一般能夠操作在約150Hz或較小，因為獲取光學影像以及處理所述影像需要增長的時間，其通常包含比超音波信號顯著更多的資料。
圖3A-圖3C是根據本申請案的至少一實施例的一眼鏡裝置300的前視圖，其分別描繪在三個不同臉部位置。圖3A描繪所述眼鏡裝置300在一使用者的臉302上的一相對低位置。圖3B描繪所述眼鏡裝置300在所述使用者的臉302上的一相對中性位置。圖3C描繪所述眼鏡裝置300在所述使用者的臉302上的一相對高位置。
在某些實施例中，所述眼鏡裝置300可以是、或者包含一擴增實境眼鏡裝置300，其可包含一NED。在此例中，所述眼鏡裝置300在所述使用者的臉302上的位置可能會影響一影像被顯示在所述NED上的位置，例如相對於所述使用者對於真實世界的視野來重疊所述影像。在額外實施例中，所述眼鏡裝置300可包含一變焦透鏡，其可在形狀上改變以調整一焦距。所述變焦透鏡的焦點中心可被定位在或是接近所述使用者的瞳孔的高度以降低光學像差(例如，模糊、失真等等)。代表所述眼鏡裝置300相對於所述使用者的眼睛的位置的資料對於決定適當高度以設置所述變焦透鏡的焦點中心而言可以是有用。
在另一實施例中，所述眼鏡裝置300可以是、或者包含一虛擬實境HMD，其包含一透鏡以及一覆蓋使用者的真實世界的視野的NED。在此例中，顯示在所述NED上的內容可根據所述眼鏡裝置300相對於所述使用者的臉302的位置而被調整(例如，移動、重新聚焦等等)。此外，所述透鏡的位置及/或光學性質可被調整，以反映所述眼鏡裝置300的位置。
所述眼鏡裝置300相對於所述使用者的臉302的位置可利用一超音波系統304來加以判斷。所述超音波系統304可包含至少一超音波發送器T1、T2以及至少一超音波接收器R1-R4。在圖3A-圖3C中，一第一超音波發送器T1以及一第一組的超音波接收器R1、R2被展示在所述使用者的右眼之上，而一第二超音波發送器T2以及一第二組的超音波接收器R3、R4被展示在所述使用者的左眼之上。
例如且非限制性，所述第一超音波發送器T1以及所述第一組的超音波接收器R1、R2可被配置以產生資料來判斷所述眼鏡裝置300相對於所述使用者的右眼(例如，所述使用者的右眼的一角膜頂點)的位置。為此目的，所述第一超音波發送器T1可發射一第一超音波信號306，其可從所述使用者的右眼反射，並且可藉由所述第一組的超音波接收器R1、R2而被偵測到。同樣地，所述第二超音波發送器T2以及所述第二組的超音波接收器R3、R4可被配置以產生資料來判斷所述眼鏡裝置300相對於所述使用者的左眼(例如，所述使用者的左眼的一角膜頂點)的位置。所述第二超音波發送器T2可以發射一第二超音波信號308，其可從所述使用者的左眼反射，並且可藉由所述第二組的超音波接收器R3、R4而被偵測到。在某些例子中，所述第一超音波信號306以及所述第二超音波信號308可以是彼此可分辨(例如，藉由具有不同波形、具有不同頻率、在不同時間被啟動等等)。
所述超音波接收器R1-R4可被配置以感測從所述使用者的眼睛或是其它臉部特點反射的超音波信號306、308的飛行時間及/或振幅。如上所提到的，藉由感測所述超音波信號306、308的飛行時間及振幅兩者，所述眼鏡裝置300可更正確且快速地判斷所述眼鏡裝置300相對的所述使用者的臉302的位置。當所述眼鏡裝置300相對於所述使用者的臉302移動時，例如如同在圖3A-圖3C中依序展示的向上移動時，藉由所述超音波接收器R1-R4偵測到的超音波信號306、308可能會改變。例如，藉由所述超音波接收器R1-R4中的一或多個偵測到的超音波信號306、308的飛行時間及/或振幅可能會隨著所述眼鏡裝置300移動而改變。此在所述超音波信號306、308上的改變可被用來識別所述眼鏡裝置300相對於所述使用者的臉302的移動及位置。
如上參考圖2所論述的，任意數量的超音波發送器T1、T2以及任意數量的超音波接收器R1-R4都可被用在所述眼鏡裝置300。再者，在額外的實施例中，所述超音波發送器T1、T2以及超音波接收器R1-R4可被配置在所述眼鏡裝置300上，使得所述超音波信號306、308可從使用者的眼睛以外的另一臉部特點反射，例如使用者的眉頭、前額、鼻樑、臉頰、眼皮、睫毛、內眥、外眥、太陽穴等等。
圖4是根據本申請案的至少一實施例的用於進行眼部測量之超音波系統400的方塊圖。所述超音波系統400的至少某些構件可被安裝在一眼鏡裝置上(例如，在一眼鏡架上)，例如以上論述的眼鏡裝置200、300的任一個上。
所述超音波系統400可包含一電子模組402、超音波發送器404、超音波接收器406、以及一計算模組408。所述電子模組402可被配置以產生一控制信號，以用於控制所述超音波發送器404的操作。例如，所述電子模組402可包含一電子信號產生器，其可產生所述控制信號以使得所述超音波發送器404發射預設的超音波信號410，例如對於所述超音波發送器404的每一個具有一獨特波形。
所述超音波發送器404可被配置以根據藉由所述電子模組402產生的控制信號來產生超音波信號410。所述超音波發送器404可轉換來自所述電子模組402的控制信號成為所述超音波信號410。所述超音波發送器404可被定位及定向以將所述超音波信號410導引朝向一使用者的一臉部特點，例如使用者的眼睛412。例如且非限制性，所述超音波發送器404可被實施為以上參考圖2及圖3A-圖3C論述的超音波發送器T1-T4的任一個。
所述超音波接收器406可被配置以接收及偵測藉由所述超音波發送器404發射並且從所述使用者的臉部特點反射的超音波信號410。如同在以上所提及，所述超音波接收器406可偵測所述超音波信號410的飛行時間及/或振幅。所述超音波接收器406可轉換所述超音波信號410成為電子信號。
在某些實施例中，所述超音波發送器404以及超音波接收器406可在彼此的遠端。換言之，所述超音波發送器404以及所述超音波接收器406可不被整合成為單一超音波收發器，而是彼此可以是分開且不同。例如，所述超音波接收器406中的至少一個可在一眼鏡架的與對應的超音波發送器404的一相反側上。
所述超音波接收器406可發送代表所偵測到的超音波信號410的資料至所述計算模組408。所述計算模組408可被配置以根據來自所述超音波接收器406的資訊來判斷至少一眼部測量。例如，所述計算模組408可判斷使用者的IPD、一眼鏡裝置在使用者的臉上的位置、及/或使用者的一適眼距。
所述計算模組408可用各種方式來判斷所述眼部測量。例如，所述計算模組408可包含一機器學習模組414，其被配置以訓練一機器學習模型以促進及改善完成所述眼部測量。機器學習模型可利用任何適當系統、演算法及/或模型，其可根據作為訓練資料的樣本資料來建構及/或實施一數學模型，以便於在無明確地被程式化以進行如此之下做出預測或決策。機器學習模型的例子可包含但不限於人工神經網路、決策樹、支援向量機、迴歸分析、貝氏(Bayesian)網路、基因演算法等等。可被用來建構、實施及/或開發機器學習模型的機器學習演算法可包含但不限於監督學習演算法、無監督學習演算法、自學習演算法、特徵學習演算法、稀疏字典學習演算法、異常檢測演算法、機器人學習演算法、關聯規則學習方法、與類似者。
在某些例子中，所述機器學習模組414可訓練一機器學習模型(例如，一迴歸模型)，以藉由分析來自所述超音波接收器406的資料以判斷所述眼部測量。被供應至所述機器學習模型的一組最初的訓練資料可包含代表在已知眼部測量的超音波信號的資料。例如，若所述機器學習模組414欲判斷眼鏡位置，則藉由超音波接收器在已知的高、中性，以及低眼鏡位置產生的資料可被供應至所述機器學習模型。所述機器學習模型可包含一演算法，其根據新資訊來更新所述模型，例如藉由所述超音波接收器406針對於一特定使用者產生的資料、來自使用者或技術員的回授、及/或來自另一感測器(例如，光學感測器、其它超音波感測器等等)的資料。所述機器學習模型可被訓練以忽略或不考慮雜訊資料(例如，代表具有低振幅的超音波信號的資料)，其可能從例如使用者的睫毛的其它臉部特點所反射。
在某些實施例中，除了上述超音波系統400，一選配的眼動追蹤感測器416亦可內含在一眼鏡裝置中。所述眼動追蹤感測器416可包含一超音波感測器，其被用來週期性地校準所述超音波系統400，並且提供回授至所述機器學習模組414。相較於眼部測量完全依賴光學感測器的系統，即使是在一眼動追蹤感測器416下，所述眼動追蹤感測器416用於校準所述超音波系統400的週期性使用可降低功率消耗以及處理要求。在額外實施例中，在無所述額外的眼動追蹤感測器416的使用下，所述超音波系統400本身就可執行眼動追蹤功能。
圖5是根據本申請案的至少一實施例的一種用於進行眼部測量之方法500的流程圖。在操作510，至少一超音波發送器可朝向一使用者的臉發送一超音波信號。操作510可用各種方式來執行。例如，一或多個超音波發送器可被定位以發射一超音波信號，以便從所述使用者的眼睛的一角膜頂點反射。在額外實施例中，如上所解說的，所述超音波發送器可被定位以發射超音波信號，以便從其它臉部特點反射。
在操作520，至少一超音波接收器可接收在從所述使用者的臉反射之後的所述超音波信號。操作520可用各種方式來執行。例如，複數個超音波接收器可被定位在一眼鏡架上的各種位置(例如，在所述至少一超音波發送器的遠端位置)以接收及偵測從所述使用者的臉反彈在不同方向上的所述超音波信號。
在操作530，根據來自所述至少一超音波接收器的資訊(例如，代表所接收到的超音波信號的資料)，至少一眼部測量可被判斷出。操作530可用各種方式來執行。例如，採用一機器學習模型的一計算模組可被訓練以在從所述超音波接收器接收資料之後計算一所要眼部測量(例如，IPD、適眼距、眼鏡位置等等)。藉由所述至少一超音波發送器發射並且藉由所述至少一超音波接收器接收到的所述超音波信號的飛行時間可加以測量。所述超音波信號的振幅亦可加以測量。利用所述飛行時間以及振幅資料兩者可改善所述至少一眼部測量的判斷。
於是，本揭露內容包含超音波裝置、超音波系統、以及用於進行各種眼部測量的相關方法。所述超音波裝置及系統可包含至少一超音波發送器以及至少一超音波接收器，其分別被配置以發射及接收一超音波信號，所述超音波信號從一臉部特點(例如，一眼睛、一臉頰、一眉頭、一太陽穴等等)反射。根據來自所述至少一超音波接收器的資料，一處理器可被配置以判斷眼部測量，其包含IPD、適眼距、及/或相對於使用者的臉的眼鏡位置。所揭露概念可致能利用相對價格低廉的、高速的、精確的、低功率的、以及低重量的系統來獲得眼部測量。所述超音波系統亦可以是能夠在高頻下處理資料，其可以是能夠感測在所述眼部測量上的快速變化。
本發明的實施例可包含各種類型的人工實境系統、或是結合各種類型的人工實境系統來加以實施。人工實境是一種形式的實境，其在呈現給一使用者之前已經用某種方式調整，例如可包含一虛擬實境、一擴增實境、一混合實境、一複合實境、或是其之某種組合及/或衍生。人工實境內容可包含完全是電腦產生的內容、或是結合所捕捉(例如，真實世界的)內容之電腦產生的內容。所述人工實境內容可包含視訊、音訊、觸覺回授、或是其之某種組合，並且其之任一個都可用單一通道或是多個通道來加以呈現(例如產生三維效果給觀看者的立體視訊)。此外，在某些實施例中，人工實境亦可和應用程式、產品、配件、服務、或是其之某種組合相關，其例如被用來在一人工實境中產生內容，且/或否則在一人工實境中被使用(例如，在人工實境中執行活動)。
人工實境系統可用各種不同的形狀因數及配置來實施。一些人工實境系統可被設計成在無近眼顯示器(NED)下工作。其它人工實境系統可包含NED，其亦提供對真實世界的可見性(例如，圖6中的擴增實境系統600)、或是使得使用者在視覺上沉浸在人工實境中(例如，圖7中的虛擬實境系統700)。儘管一些人工實境裝置可以是獨立系統，但是其它人工實境裝置可與外部裝置通訊及/或協作，以提供人工實境體驗給使用者。此種外部裝置的例子包含手持式控制器、行動裝置、桌上型電腦、由使用者穿戴的裝置、由一或多個其他使用者穿戴的裝置、及/或任何其它適當的外部系統。
轉到圖6，擴增實境系統600可包含一具有框架610的眼部穿戴裝置602，所述框架610被配置以將一左顯示裝置615(A)以及一右顯示裝置615(B)保持在一使用者的眼睛的前面。顯示裝置615(A)及615(B)可一起或獨立地動作來向使用者呈現一影像或是一系列影像。儘管擴增實境系統600包含兩個顯示器，但是此揭露內容的實施例可在具有單一NED或是超過兩個NED的擴增實境系統中實施。
在某些實施例中，所述擴增實境系統600可包含一或多個感測器，例如感測器640。所述感測器640可響應於所述擴增實境系統600的運動來產生測量信號，並且可位在所述框架610的實質任何部分上。所述感測器640可代表各種不同感測機構中的一或多個，例如位置感測器、慣性量測單元(IMU)、深度相機組件、結構發光器及/或偵測器、或是其之任意組合。在某些實施例中，擴增實境系統600可包括或可不包含感測器640、或是可包含超過一個感測器。在其中感測器640包含IMU的實施例中，所述IMU可根據來自感測器640的量測信號來產生校準資料。感測器640的例子可包含但不限於加速度計、陀螺儀、磁力儀、其它適當類型的偵測運動的感測器、用於所述IMU的誤差校正的感測器、或是其之某種組合。
在某些例子中，所述擴增實境系統600亦可包含一具有複數個聲學換能器620(A)-620(J)(統稱為聲學換能器620)的麥克風陣列。所述聲學換能器620可代表偵測由聲波引起的氣壓變化的換能器。每一個聲學換能器620可被配置以偵測聲音，並且轉換所偵測到的聲音成為一電子格式(例如，一類比或數位格式)。在圖6中的麥克風陣列例如可包含十個聲學換能器：620(A)及620(B)，其可被設計成置放在使用者的一對應耳朵內、聲學換能器620(C)、620(D)、620(E)、620(F)、620(G)及620(H)，其可定位在框架610上的各種位置處、及/或聲學換能器620(I)及620(J)，其可被定位在一對應的圍頸帶605上。
在某些實施例中，聲學換能器620(A)-(J)中的一或多個可被使用作為輸出換能器(例如，揚聲器)。例如，聲學換能器620(A)及/或620(B)可以是耳塞式耳機、或是任何其它適當類型的頭戴式耳機或揚聲器。
所述麥克風陣列的聲學換能器620的配置可變化。儘管擴增實境系統600在圖6中被展示為具有十個聲學換能器620，但是聲學換能器620的數目可大於或小於十個。在某些實施例中，利用較多數量的聲學換能器620可增加收集的音訊資訊量、及/或提高音訊資訊的靈敏度和準確度。相對地，利用較少數量的聲學換能器620可減少相關的控制器650處理所收集到的音訊資訊所需的計算能力。此外，所述麥克風陣列的每一個聲學換能器620的位置可變化。例如，一聲學換能器620的位置可包含在使用者上的一界定位置、在框架610上的一定義座標、和每一個聲學換能器620相關的一方位、或是其之某種組合。
聲學換能器620(A)及620(B)可被定位在使用者耳朵的不同部分上，例如在耳廓之後、在耳屏之後、及/或在外耳或耳窩內。或者，除了在耳道內的聲學換能器620，還可有額外在耳朵上或是耳朵周圍的聲學換能器620。將聲學換能器620定位在使用者的耳道旁可使得所述麥克風陣列能夠收集有關於聲音如何到達耳道的資訊。藉由將聲學換能器620中的至少兩個定位在使用者頭部的兩側上(例如，作為雙耳麥克風)，所述擴增實境裝置600可模擬雙耳聽覺，並且圍繞使用者的頭部捕捉3D立體聲場。在某些實施例中，聲學換能器620(A)及620(B)可經由一有線連線630來連接至擴增實境系統600，而在其它實施例中，所述聲學換能器620(A)及620(B)可經由一無線連線(例如，藍芽連線)來連接至擴增實境系統600。在另外其它實施例中，聲學換能器620(A)及620(B)可完全不與擴增實境系統600結合使用。
在框架610上的聲學換能器620可用各種不同方式，包含沿著鏡腿的長度、跨過鼻樑架、在顯示裝置615(A)及615(B)之上或之下、或是其之某種組合來加以定位。聲學換能器620可被定向成使得所述麥克風陣列能夠在穿戴所述擴增實境系統600的使用者周圍的各個方向上偵測聲音。在某些實施例中，在所述擴增實境系統600的製造期間可執行最佳化程序，以決定每一個聲學換能器620在所述麥克風陣列中的相對定位。
在某些例子中，所述擴增實境系統600可包含或是連接至一外部裝置(例如，一配對裝置)，例如圍頸帶605。圍頸帶605大致代表任意類型或形式的配對裝置。因此，以下關於圍頸帶605的討論亦可應用於各種其它配對裝置，例如充電盒、智慧型手錶、智慧型手機、腕帶、其它可穿戴裝置、手持控制器、平板電腦、膝上型電腦、其它外部計算裝置等等。
如圖所示，圍頸帶605可經由一或多個連接器來耦合至眼部穿戴裝置602。所述連接器可以是有線或無線，並且可包含電性及/或非電性(例如，結構的)構件。在某些情形中，眼部穿戴裝置602及圍頸帶605可獨立地運作，而在它們之間沒有任何有線或無線連線。儘管圖6在眼部穿戴裝置602及圍頸帶605上的範例位置描繪眼部穿戴裝置602及圍頸帶605的構件，但是所述構件可位在眼部穿戴裝置602及/或圍頸帶605的別處，且/或被不同地分布在眼部穿戴裝置602及/或圍頸帶605上。在某些實施例中，眼部穿戴裝置602及圍頸帶605的構件可位在與眼部穿戴裝置602、圍頸帶605配對的一或多個額外週邊裝置、或是其之某種組合上。
將例如圍頸帶605的外部裝置與擴增實境眼部穿戴裝置配對可使得所述眼部穿戴裝置能夠達成一副眼鏡的形狀因數，同時仍然提供足夠電池和計算能力用於擴充功能。擴增實境系統600的電池容量、計算資源、及/或額外特點中的某些或全部可由一配對裝置提供、或是在一配對裝置以及一眼部穿戴裝置之間共用，因此減小所述眼部穿戴裝置整體的重量、熱輪廓、以及形狀因數，同時仍然保持所要功能。例如，圍頸帶605可容許原本要被納入在眼部穿戴裝置上的構件將能夠內含在圍頸帶605中，因為使用者可在其肩膀上容忍比在其頭上將容忍的重量負荷更重的重量負荷。圍頸帶605亦可具有較大表面積，以在該表面積上將熱擴散並分散到周圍環境中。因此，圍頸帶605可容許比在獨立眼部穿戴裝置上原本可能具有的電池和計算容量更大的電池和計算容量。由於在圍頸帶605中承載的重量可比在眼部穿戴裝置602中承載的重量對使用者的侵害性更小，因此比起使用者容忍穿戴沉重的獨立眼睛穿戴裝置，使用者可更長時間地容忍穿戴較輕眼睛穿戴裝置並且承載或穿戴配對裝置，藉此讓使用者能夠更充分地將人工實境環境結合到其日常活動中。
圍頸帶605可和眼部穿戴裝置602及/或其它裝置通訊地耦合。這些其它裝置可提供某些功能(例如，追蹤、定位、深度映射、處理、儲存等等)給擴增實境系統600。在圖6的實施例中，圍頸帶605可包含兩個聲學換能器(例如，620(I)及620(J))，其是所述麥克風陣列的部分(或是潛在地形成其本身的麥克風子陣列)。圍頸帶605亦可包含一控制器625以及一電源635。
圍頸帶605的聲學換能器620(I)及620(J)可被配置以偵測聲音，並且轉換所偵測到的聲音成為一電子格式(類比或數位)。在圖6的實施例中，聲學換能器620(I)及620(J)可被定位在圍頸帶605上，藉此增加在所述圍頸帶的聲學換能器620(I)及620(J)以及定位在眼部穿戴裝置602上的其它聲學換能器620之間的距離。在某些情形中，增加在所述麥克風陣列的聲學換能器620之間的距離可改善經由所述麥克風陣列執行的波束成形的準確度。例如，若一聲音藉由聲學換能器620(C)及620(D)偵測到，並且在聲學換能器620(C)及620(D)之間的距離大於例如在聲學換能器620(D)及620(E)之間的距離，則所偵測到聲音的判斷來源位置可比藉由聲學換能器620(D)及620(E)偵測到的聲音更準確。
圍頸帶605的控制器625可處理由在圍頸帶605及/或擴增實境系統600上的感測器產生的資訊。例如，控制器625可處理來自所述麥克風陣列的資訊，其描述由所述麥克風陣列偵測到的聲音。對於每一個偵測到聲音，控制器625可執行到達方向(DOA)的估計，以估計所述偵測到聲音是從哪個方向到達所述麥克風陣列。當所述麥克風陣列偵測到聲音時，控制器625可用所述資訊來填充音訊資料集。在其中擴增實境系統600包含慣性量測單元的實施例中，控制器625可從位在眼部穿戴裝置602上的IMU計算所有慣性及空間計算。一連接器可在擴增實境系統600與圍頸帶605之間以及在擴增實境系統600與控制器625之間傳遞資訊。所述資訊可具有光學資料、電性資料、無線資料、或是任何其它可傳輸資料形式的形式。將由擴增實境系統600產生的資訊的處理移動到圍頸帶605可減少眼部穿戴裝置602中的重量及熱，使得眼部穿戴裝置602對使用者而言更為舒適。
在圍頸帶605中的電源635可提供電力給眼部穿戴裝置602及/或圍頸帶605。電源635可包含但不限於鋰離子電池、鋰聚合物電池、一次鋰電池、鹼性電池、或是任何其它形式的電力儲存。在某些情形中，電源635可以是有線電源。在圍頸帶605上而不是在眼部穿戴裝置602上包含電源635可有助於更佳地分散由電源635所產生的重量及熱。
如同所指出的，代替混合人工實境與實際實境的是，一些人工實境系統可用虛擬體驗來實質取代使用者對真實世界的感官感知中的一或多個。此類型的系統的一個例子是頭戴式顯示器系統，例如在圖7中的虛擬實境系統700，其大部分或完全地覆蓋使用者的視野。虛擬實境系統700可包含一前剛性主體702以及一條帶704，其被成形為適合戴在使用者的頭部周圍。虛擬實境系統700亦可包含輸出音訊換能器706(A)及706(B)。再者，儘管未展示在圖7中，前剛性主體702可包含一或多個電子元件，其包含一或多個電子顯示器、一或多個慣性量測單元(IMU)、一或多個追蹤發射器或偵測器、及/或任何其它適當的用於產生人工實境體驗的裝置或系統。
人工實境系統可包含各種類型的視覺回授機構。例如，在擴增實境系統600及/或虛擬實境系統700中的顯示裝置可包含一或多個液晶顯示器(LCD)、發光二極體(LED)顯示器、microLED顯示器、有機LED(OLED)顯示器、數位光投影(DLP)微顯示器、液晶覆矽(LCoS)微顯示器、及/或任何其它適當類型的顯示器螢幕。這些人工實境系統可包含用於雙眼的單一顯示器螢幕、或是可為每只眼睛提供一顯示器螢幕，如此可容許為變焦調整或是用於校正使用者的屈光不正提供額外彈性。某些人工實境系統亦可包含光學子系統，其具有一或多個透鏡(例如，習知凹透鏡或凸透鏡、菲涅耳透鏡、可調整液態透鏡等等)，使用者可透過其來觀看一顯示器螢幕。這些光學子系統可用於各種目的，其包含準直(例如，使物體看起來處於比其物理距離更大的距離)、放大(例如，使物體看起來比其實際大小更大)、及/或中繼光(到例如觀看者的眼睛)。這些光學子系統可被用在一非瞳孔形成架構(例如單一透鏡配置，其直接準直光但是產生所謂的枕形失真)及/或一瞳孔形成架構(例如多透鏡配置，其產生所謂的桶形失真以抵消枕形失真)。
額外或代替利用顯示器螢幕，在此所述的某些人工實境系統可包含一或多個投影系統。例如，在擴增實境系統600及/或虛擬實境系統700中的顯示裝置可包含微型LED投影機，其投影光(例如利用波導)到顯示裝置中，例如容許環境光通過的透明組合器透鏡。所述顯示裝置可折射所述投影的光朝向使用者的瞳孔，並且可使得使用者能夠同時觀看人工實境內容以及真實世界兩者。所述顯示裝置可利用各種不同的光學構件的任一種來予以達成，其包含波導構件(例如，全息、平面、繞射、偏振、及/或反射波導元件)、光操縱表面及元件(例如繞射、反射及折射元件及光栅)、耦合元件等等。人工實境系統亦可被配置有任何其它適當類型或形式的影像投影系統，例如用在虛擬視網膜顯示器中的視網膜投影機。
在此所述的人工實境系統亦可包含各種類型的電腦視覺構件及子系統。例如，擴增實境系統600及/或虛擬實境系統700可包含一或多個光學感測器，例如是二維(2D)或3D相機、結構光發射器及偵測器、飛行時間深度感測器、單一射束或掃描的雷射測距儀、3D LiDAR感測器、及/或任何其它適當類型或形式的光學感測器。人工實境系統可處理來自這些感測器中的一或多個的資料，以識別使用者的位置、繪製真實世界的地圖、向使用者提供關於真實世界周圍環境的背景資訊、和/或執行各種其它功能。
在此所述的人工實境系統亦可包含一或多個輸入及/或輸出音訊換能器。輸出音訊換能器可包含音圈揚聲器、帶式揚聲器、靜電揚聲器、壓電揚聲器、骨傳導換能器、軟骨傳導換能器、耳屏振動換能器、及/或任何其它適當類型或形式的音訊換能器。類似地，輸入音訊換能器可包含電容式麥克風、動圈式麥克風、帶狀麥克風、及/或任何其它類型或形式的輸入換能器。在某些實施例中，單一換能器可被使用於音訊輸入及音訊輸出兩者。
在某些實施例中，在此所述的人工實境系統亦可包含觸感(亦即，觸覺)回授系統，其可被納入到頭飾、手套、連體衣、手持式控制器、環境裝置(例如，椅子、地板墊等等)、及/或任何其它類型的裝置或系統中。觸覺回授系統可提供各種類型的皮膚回授，其包含振動、力、牽引、紋理、及/或溫度。觸覺回授系統亦可提供各種類型的動覺回授，例如運動及順應性。觸覺回授可利用馬達、壓電致動器、流體系統、及/或各種其它類型的回授機構來實施。觸覺回授系統可獨立於其它人工實境裝置、在其它人工實境裝置之內、及/或結合其它人工實境裝置來實施。
藉由提供觸覺感覺、可聽見內容、及/或視覺內容，人工實境系統可產生整個虛擬體驗或是強化使用者在各種背景和環境中的真實世界體驗。譬如，人工實境系統可在特定環境內協助或擴展使用者的感知、記憶或認知。某些系統可強化使用者在真實世界中與其他人的互動、或是可致能在虛擬世界中與其他人的更多沉浸式互動。人工實境系統亦可被使用於教育目的(例如，用於學校、醫院、政府組織、軍事組織、商業企業等的教學或訓練)、娛樂目的(例如，用於進行電玩遊戲、聽音樂、觀看視訊內容等等)、及/或用於無障礙目的(例如，作為助聽器、視覺輔助設備等等)。在此揭露的實施例可在這些背景及環境中的一或多個中及/或在其它背景及環境中致能或強化使用者的人工實境體驗。
在某些實施例中，在此所述的系統亦可包含一眼動追蹤子系統，其被設計以識別及追蹤一使用者的眼睛的各種特徵，例如所述使用者的注視方向。在某些例子中，所述措辭“眼動追蹤”可指眼睛的位置、方位及/或運動被測量、偵測、感測、判斷及/或監測所藉由的一程序。所揭露系統可用各種不同方式來測量眼睛的位置、方位及/或運動，其包含透過各種光學為基礎的眼動追蹤技術、超音波為基礎的眼動追蹤技術等等的使用。一眼動追蹤子系統可用一些不同方式來配置，並且可包含各種不同的眼動追蹤硬體構件或是其它電腦視覺構件。例如，一眼動追蹤子系統可包含各種不同的光學感測器，例如二維(2D)或3D相機、飛行時間深度感測器、單一射束或掃描雷射測距儀、3D LiDAR感測器、及/或任何其它適當類型或形式的光學感測器。在此例子中，一處理子系統可處理來自這些感測器中的一或多個的資料，以測量、偵測、判斷及/或另外監視所述使用者的眼睛的位置、方位及/或運動。
以下的範例實施例亦內含在本揭露內容中。
範例1：一種用於進行眼部測量之超音波裝置，其可包含：至少一超音波發送器，其被定位並且配置以朝向使用者的臉發送超音波信號以反射離開所述使用者的臉的一臉部特點；至少一超音波接收器，其被定位並且配置以接收及偵測反射離開所述臉部特點的所述超音波信號；以及至少一處理器，其被配置以：接收來自所述至少一超音波接收器的資料；以及根據來自所述至少一超音波接收器接收到的資料來判斷以下眼部測量中的至少一個：所述使用者的一瞳孔間距離；一適眼距；或是一頭戴式顯示器相對於所述使用者的所述臉部特點的一位置。
範例2：如範例1之超音波裝置，其中所述至少一超音波發送器以及所述至少一超音波接收器被定位在一眼鏡架上。
範例3：如範例2之超音波裝置，其中所述眼鏡架包含一擴增實境眼鏡架。
範例4：如範例3之超音波裝置，其中所述擴增實境眼鏡架支承至少一顯示器元件，其被配置以顯示視覺內容給所述使用者。
範例5：如範例1至4的任一個之超音波裝置，其中所述至少一處理器進一步被配置以判斷所述超音波信號從所述至少一超音波發送器至所述至少一超音波接收器的飛行時間以及反射超音波信號的振幅。
範例6：如範例1至5的任一個之超音波裝置，其中所述至少一處理器進一步被配置以利用機器學習以判斷所述眼部測量中的所述至少一個。
範例7：如範例1至6的任一個之超音波裝置，其中所述至少一超音波發送器包含複數個超音波發送器。
範例8：如範例1至7的任一個之超音波裝置，其中所述至少一超音波接收器包括複數個超音波接收器。
範例9：如範例1至8的任一個之超音波裝置，其中所述至少一超音波發送器進一步被配置以一預設波形來發送所述超音波信號。
範例10：如範例9之超音波裝置，其中所述預設波形包含以下至少一個：脈波、方波、三角波、或是鋸齒波。
範例11：如範例1至10的任一個之超音波裝置，其中所述至少一超音波發送器被定位以發送所述超音波信號以反射離開所述使用者的以下臉部特點中的至少一個：一眼球；一角膜；一鞏膜；一眼皮；一內眥；一外眥；睫毛；一鼻樑；一臉頰；一太陽穴；一眉頭；或是一前額。
範例12：如範例1至11的任一個之超音波裝置，其中所述至少一超音波接收器被配置以收集並且在一至少1000Hz的資料頻率下發送資料至所述至少一處理器。
範例13：一種用於進行眼部測量之超音波系統，其可包含：一電子模組，其被配置以產生一控制信號；至少一超音波發送器，其和所述電子模組通訊並且被配置以朝向一使用者的一臉部特點發送超音波信號，所述超音波信號是基於藉由所述電子模組所產生的所述控制信號；至少一超音波接收器，其被配置以接收及偵測在從所述使用者的所述臉部特點反射之後的所述超音波信號；以及一計算模組，其和所述至少一超音波接收器通訊並且被配置以根據來自所述至少一超音波接收器的資訊以判斷以下眼部測量中的至少一個：所述使用者的一瞳孔間距離；一適眼距；一頭戴式顯示器相對於所述使用者的一眼睛的位置。
範例14：如範例13之超音波系統，其中所述至少一超音波發送器被定位在一頭戴式顯示器的一框架上。
範例15：如範例13或範例14之超音波系統，其中所述至少一超音波接收器被定位在所述至少一超音波發送器的遠端。
範例16：如範例13至15的任一個之超音波系統，其中所述計算模組包括一機器學習模組，其被配置以判斷所述眼部測量中的所述至少一個。
範例17：如範例16之超音波系統，其中所述機器學習模組利用一迴歸模型來判斷所述眼部測量中的所述至少一個。
範例18：一種用於進行眼部測量之方法，其可包含：利用至少一超音波發送器來朝向一使用者的臉的一臉部特點發送一超音波信號；利用至少一超音波接收器來接收從所述使用者的臉的所述臉部特點反射的所述超音波信號；以及利用至少一處理器並且根據來自所述至少一超音波接收器的資訊以判斷以下眼部測量中的至少一個：所述使用者的一瞳孔間距離；一適眼距；或是一頭戴式顯示器相對於所述使用者的一眼睛的位置。
範例19：如範例18之方法，其中判斷所述眼部測量中的所述至少一個包含：測量所述超音波信號從所述至少一超音波發送器至所述至少一超音波接收器的飛行時間；以及測量藉由所述至少一超音波接收器接收到的所述超音波信號的一振幅。
範例20：如範例18或範例19之方法，其中：利用所述至少一超音波接收器來接收所述超音波信號包含利用複數個超音波接收器來接收所述超音波信號；以及利用所述至少一處理器並且根據來自所述至少一超音波接收器的資訊以判斷所述眼部測量中的所述至少一個包含根據來自所述複數個超音波接收器的資訊以判斷所述眼部測量中的所述至少一個。
在此敘述及/或描繪的製程參數以及步驟順序只是舉例給出，並且可根據需要而被改變。例如，儘管在此描繪及/或敘述的步驟可能以一特定順序來展示或論述，但是這些步驟並不一定需要以所描繪或論述順序來執行。在此敘述及/或描繪的各種範例方法亦可省略在此敘述或描繪的步驟中的一或多個、或是包含所揭示步驟以外的額外步驟。
先前說明已經被提供以致能其他熟習此項技術者來最佳利用在此揭露的範例實施例的各種特點。此範例的說明並不欲為窮舉的、或是被限制為任何揭露的精確形式。許多修改及變化是可能，而不脫離本揭露內容的精神及範疇。在此揭露的實施例應該在所有方面被視為舉例說明，而非限制性。在判斷本揭露內容的範疇上應該參考所附請求項及其等同物。
除非另有指出，否則如同在所述說明書及請求項所用的術語“連接至”以及“耦接至”(及其衍生詞)欲被解釋為允許直接及間接(亦即，經由其它元件或構件)連接。此外，如同在所述說明書及請求項所用的術語“一”或是“一個”欲被解釋為表示“中的至少一個”。最後，為了便於使用，如同在所述說明書及請求項所用的術語“包含”及“具有”(及其衍生詞)是可互換，並且具有和所述字詞“包括”相同的意義。
100:使用者 102:右眼 104:左眼 106:右瞳孔 108:左瞳孔 110:瞳孔間距離(IPD) 112、112A、112B、112C:眼鏡位置 114:眼鏡架 116:適眼距 118:角膜頂點 120:透鏡 200:眼鏡裝置 202:眼睛 204:使用者 206:眼鏡架 208:透鏡 210:超音波系統 212:超音波信號 300:眼鏡裝置 302:使用者的臉 304:超音波系統 306:第一超音波信號 308:第二超音波信號 400:超音波系統 402:電子模組 404:超音波發送器 406:超音波接收器 408:計算模組 410:超音波信號 412:使用者的眼睛 414:機器學習模組 416:眼動追蹤感測器 500:方法 510:操作 520:操作 530:操作 600:擴增實境系統 602:眼部穿戴裝置 605:圍頸帶 610:框架 615(A):左顯示裝置 615(B):右顯示裝置 620、620(a)-620(J):聲學換能器 625:控制器 630:有線連線 635:電源 640:感測器 700:虛擬實境系統 702:前剛性主體 704:條帶 706(A)、706(B):輸出音訊換能器 T1-T3:超音波發送器 R1-R4:超音波接收器
所附圖式是描繪一些範例實施例並且是說明書的一部分。這些圖式是和以下的說明一起證明及解說本揭露內容的各種原理。
[圖1A]-[圖1C]描繪各種可藉由本揭露內容的系統及裝置做成的眼部測量。
[圖2]是根據本申請案的至少一實施例的一眼鏡裝置的前視圖，其被描繪在一使用者的一眼睛之上。
[圖3A]-[圖3C]是根據本申請案的至少一實施例的一眼鏡裝置的前視圖，其分別被描繪在三個不同的臉部位置。
[圖4]是根據本申請案的至少一實施例的一用於進行眼部測量的超音波系統的方塊圖。
[圖5]是根據本申請案的至少一實施例的一種用於進行眼部測量之方法的流程圖。
[圖6]是可關連此揭露內容的實施例而被使用的範例的擴增實境眼鏡的圖示。
[圖7]是可關連此揭露內容的實施例而被使用的一範例的虛擬實境的頭戴式裝置的圖示。
在整個所述圖式，相同元件符號及說明是指出類似、但不一定是相同的件。儘管在此所述的範例實施例容易有各種修改以及替代形式，但是特定實施例已經在圖式中舉例展示並且將會在此詳細地描述。然而，在此所述的範例實施例並不欲受限於所揭露的特定形式。而是，本揭露內容涵蓋所有落入所附請求項的範疇內的修改、等同物及替換物。
400:超音波系統
402:電子模組
404:超音波發送器
406:超音波接收器
408:計算模組
410:超音波信號
412:使用者的眼睛
414:機器學習模組
416:眼動追蹤感測器

Claims (20)

  1. 一種用於進行眼部測量之超音波裝置，所述超音波裝置包括： 至少一超音波發送器，其被定位並且配置以朝向使用者的臉發送超音波信號以反射離開所述使用者的臉的臉部特點； 至少一超音波接收器，其被定位並且配置以接收及偵測反射離開所述臉部特點的所述超音波信號；以及 至少一處理器，其被配置以： 接收來自所述至少一超音波接收器的資料；以及 根據來自所述至少一超音波接收器接收到的所述資料來判斷以下的所述眼部測量中的至少一個： 所述使用者的瞳孔間距離； 適眼距；或是 頭戴式顯示器相對於所述使用者的所述臉部特點的位置。
  2. 如請求項1之超音波裝置，其中所述至少一超音波發送器以及所述至少一超音波接收器被定位在眼鏡架上。
  3. 如請求項2之超音波裝置，其中所述眼鏡架包括擴增實境眼鏡架。
  4. 如請求項3之超音波裝置，其中所述擴增實境眼鏡架支承至少一顯示器元件，其被配置以顯示視覺內容給所述使用者。
  5. 如請求項1之超音波裝置，其中所述至少一處理器進一步被配置以判斷所述超音波信號從所述至少一超音波發送器至所述至少一超音波接收器的飛行時間、以及經反射的所述超音波信號的振幅。
  6. 如請求項1之超音波裝置，其中所述至少一處理器進一步被配置以利用機器學習以判斷所述眼部測量中的所述至少一個。
  7. 如請求項1之超音波裝置，其中所述至少一超音波發送器包括複數個超音波發送器。
  8. 如請求項1之超音波裝置，其中所述至少一超音波接收器包括複數個超音波接收器。
  9. 如請求項1之超音波裝置，其中所述至少一超音波發送器進一步被配置以預設波形來發送所述超音波信號。
  10. 如請求項9之超音波裝置，其中所述預設波形包括以下至少一個：脈波、方波、三角波、或是鋸齒波。
  11. 如請求項1之超音波裝置，其中所述至少一超音波發送器被定位以發送所述超音波信號以反射離開所述使用者的以下的所述臉部特點中的至少一個： 眼球； 角膜； 鞏膜； 眼皮； 內眥(medial canthus)； 外眥(lateral canthus)； 睫毛； 鼻樑； 臉頰； 太陽穴； 眉頭；或是 前額。
  12. 如請求項1之超音波裝置，其中所述至少一超音波接收器被配置以收集所述資料並且在至少1000Hz的資料頻率下發送所述資料至所述至少一處理器。
  13. 一種用於進行眼部測量之超音波系統，所述超音波系統包括： 電子模組，其被配置以產生控制信號； 至少一超音波發送器，其和所述電子模組通訊並且被配置以朝向使用者的臉部特點發送超音波信號，所述超音波信號是基於藉由所述電子模組所產生的所述控制信號； 至少一超音波接收器，其被配置以接收及偵測在從所述使用者的所述臉部特點反射之後的所述超音波信號；以及 計算模組，其和所述至少一超音波接收器通訊並且被配置以根據來自所述至少一超音波接收器的資訊以判斷以下的所述眼部測量中的至少一個： 所述使用者的瞳孔間距離； 適眼距；或是 頭戴式顯示器相對於所述使用者的眼睛的位置。
  14. 如請求項13之超音波系統，其中所述至少一超音波發送器被定位在頭戴式顯示器的框架上。
  15. 如請求項13之超音波系統，其中所述至少一超音波接收器被定位在所述至少一超音波發送器的遠端。
  16. 如請求項13之超音波系統，其中所述計算模組包括機器學習模組，其被配置以判斷所述眼部測量中的所述至少一個。
  17. 如請求項16之超音波系統，其中所述機器學習模組利用迴歸模型來判斷所述眼部測量中的所述至少一個。
  18. 一種用於進行眼部測量之方法，所述方法包括： 利用至少一超音波發送器來朝向使用者的臉的臉部特點發送超音波信號； 利用至少一超音波接收器來接收從所述使用者的臉的所述臉部特點反射的所述超音波信號；以及 利用至少一處理器並且根據來自所述至少一超音波接收器的資訊以判斷以下的所述眼部測量中的至少一個： 所述使用者的瞳孔間距離； 適眼距；或是 頭戴式顯示器相對於所述使用者的眼睛的位置。
  19. 如請求項18之方法，其中判斷所述眼部測量中的所述至少一個包括： 測量所述超音波信號從所述至少一超音波發送器至所述至少一超音波接收器的飛行時間；以及 測量藉由所述至少一超音波接收器接收到的所述超音波信號的振幅。
  20. 如請求項18之方法，其中： 利用所述至少一超音波接收器來接收所述超音波信號包括利用複數個超音波接收器來接收所述超音波信號；以及 利用所述至少一處理器並且根據來自所述至少一超音波接收器的所述資訊以判斷所述眼部測量中的所述至少一個包括根據來自所述複數個超音波接收器的資訊以判斷所述眼部測量中的所述至少一個。
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