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微软专利介绍AR/VR眼动追踪使用光源监测电路监测脉冲光源

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监测眼动追踪的脉冲光源

映维网Nweon 2023年04月28日)眼动追踪可以用作用户输入。例如,计算设备可以检测用户的住注视点位置,并在所述位置注册输入来检测用户与用户界面的交互。眼动追踪系统的光源可以脉冲化以管理眼睛所暴露的光量。然而,如果脉冲电路发生故障,用户可能不知道故障,特别是在使用红外光源的情况下,因为红外光源对用户不可见。

在名为“Monitoring an emission state of light sources”的专利申请中,微软介绍了一种使用光源监测电路来监测脉冲光源。

图3示出了用于控制眼动追踪系统的一个或多个光源的示例电路。例如,电路300可以用于控制显示设备的光源。电路300包括电源302,例如升压电压调节器、电池和/或任何其他合适的电源电路。

电路300同时包括多个可以发射红外(IR)光或任何其他合适波长的光的光源304。在一个示例中,多个光源304包括一个或多个LED,而在其他示例中,所述多个光源可以包括任何其他合适类型的光发射器。

电路300同时包括控制电路306和光源监测电路308,控制电路306配置为控制多个光源304的光发射,光源监测器电路308配置为监测多个光源的“开启”时间。由此,光源监测电路308可以检测多个光源304是否“开启”超过发射的阈值持续时间。

在所描绘的示例中,电路300包括可选的控制晶体管栅极故障检测器电路310。

控制电路306包括脉冲电压源312、误差放大器314和控制晶体管316,控制晶体管316配置为基于脉冲电压源的输出来调节通过多个光源304的电流,从而控制多个光源的发光。作为具体示例,误差放大器314配置为基于脉冲电压源312的输出和电阻器318两端的电压来输出脉冲电压。

在所描绘的示例中,当控制晶体管316的栅极G上的电压高时,控制晶体管316“导通”,并且电流从控制晶体管316中的漏极D流到源极S。在这种状态下,电流流过多个光源304和电阻器318。

当控制晶体管的栅极G上的电压为低时,控制晶体管316“关断”,并且没有电流从控制晶体管316的漏极D流到源极S。

光源监控电路308包括监控晶体管320和监控晶体管检测器322。监控晶体管320包括连接到多个光源304的输出的栅极G。监控晶体管检测器322连接到监控晶体管320的输出。

在所描绘的示例中,监控晶体管320包括PFET,PFET包括连接到监控晶体管检测器322的漏极D和连接到电源324的源极S。PFET的使用可以提供比监控晶体管320的其他实现方式更简单的电路。

当监控晶体管320的栅极G上的电压为低时,指示电流流过多个光源304,监控晶体管320的输出被驱动为高。

监控晶体管检测器322配置为监控节点326的电压,并且当多个光源304的状态对应于来自多个光源的超过发射阈值持续时间的光时输出指示。监控晶体管检测器322可以包括计数器电路、RC定时器电路和/或用于基于节点326处的电压监控光源的“开启”时间的任何其他合适的电路。

在其他示例中,监控晶体管检测器322可以配置为控制器,控制器包括连接到节点326的引脚,以及可执行以追踪光源的“开启”持续时间的软件。以这种方式,监控晶体管320和监控晶体管检测器322可以检测并输出何时超过发光的阈值持续时间的指示。

控制晶体管栅极故障检测器电路310配置为检测故障。例如,如果电阻器318对地短路,导致控制晶体管316的源极S保持在地,则可能发生这种情况。

在这样的示例中,误差放大器314可以将控制晶体管316的栅极G上的电压引脚连接到供电轨,从而导致未脉冲电流流过多个光源304。因此,可选的控制晶体管栅极故障检测器电路310可以用于检测这种故障。

控制晶体管栅极故障检测器电路310包括控制晶体管栅极监测器电路328和控制晶体管故障检测器330。控制晶体管栅极监测电路328连接到控制晶体管316的栅极G,使得控制晶体管316栅极G处的电压控制控制晶体管栅极监测器电路328的输出。

在所描绘的示例中,控制晶体管栅极监测器电路328包括二极管332。二极管332可以将控制晶体管故障检测器330中的电流与控制电路306分离。在其他示例中,控制晶体管栅极监测器电路328可以包括任何其他合适的配置。

控制晶体管故障检测器330配置为基于控制晶体管栅极监测电路328的输出的状态来监测控制晶体管316的栅极G处的电压的状态。

当控制晶体管316的栅极G的电压被钉扎到供电轨时,控制晶体管316可能无法正确地调节通过多个光源304的电流以对来自多个光源的光进行脉冲。因此,控制晶体管故障检测器330可以检测控制晶体管316的栅极G处的电压被钉扎在电源电压的持续时间,并且当持续时间超过阈值时输出指示。

在各种示例中,控制晶体管故障检测器330可以包括计数器电路、RC定时器电路、配置有定时固件或软件的控制器、和/或任何其他合适的检测器电路。

图4示出了可以使用图3电路的示例可穿戴设备。可佩戴设备400包括电源406、第一眼动追踪光源电路402和第二眼动追踪光源回路404。第一眼动追踪光源电路402可用于追踪第一只眼睛的注视方向,第二眼动追踪光源回路404可用于追踪第二只眼睛的注视方向。

第一眼动追踪光源电路402包括连接到电源406的输出的第一多个光源408、第一监控晶体管410、连接到电源406-的输出的第二多个光源412、以及第二监控晶体管414。可佩戴设备400还包括连接到第一多个光源408的输出和第二多个光源412的输出的控制电路416,以及配置为监测第一和第二监测晶体管410、414的输出的监测晶体管检测器418。

可佩戴设备400还包括可选的第一控制晶体管栅极监控电路420、可选的第二控制晶体管栅极监控器电路422和可选的控制晶体管故障检测器424,其连接到可选的第一控制晶体管栅极监控电路420和可选的第二控制晶体管栅监控电路422。

第一多个光源408和第二多个光源412中的每一个都配置为将光引向用户的眼睛以进行眼动追踪。在一个示例中,第一多个光源408和第二多个光源412各自可以包括LED,而在其他示例中,可以使用任何其他类型的光源。

在一个示例中,可以使用单个光源来代替第一多个光源408,和/或可以使用单个电源来代替第二多个光源412。在各种示例中,第一和第二多个光源408和412可以发射红外(IR)光,或者任何其他合适波长的光。

第一监控晶体管410包括连接到第一多个光源408的输出的栅极G,使得第一多个电源408的输出处的电压控制第一监控晶体管401的输出。第二监控晶体管414类似地包括连接到第二多个光源412的输出的栅极G,使得第二多多个光源412输出处的电压控制第二监控三极管414的输出。

如上关于图3所述,第一监控晶体管410和第二监控晶体管414中的每一个都可以包括PFET。PFET可以提供比所示电路中的第一和第二监控晶体管410和414的其他实现方式更简单的电路和更小的电路面积占用。

监控晶体管检测器418连接到第一监控晶体管410的输出和第二监控晶体管414的输出。监控晶体管检测器418可以配置为当第一多个光源408的状态和第二多个光源412的状态中的一个或多个对应于超过阈值持续时间的光发射时输出指示。

控制电路416包括脉冲电压源430、第一控制晶体管432和第二控制晶体管434,所述第一控制晶体管被配置为基于脉冲电压源的输出调节通过第一多个光源408的电流,所述第二控制晶体管被配置为基于脉冲电压源43的输出调节经过第二多个光源412的电流。

第一控制晶体管栅极监测电路420连接到第一控制晶体管432的栅极G,使得第一控制晶体管432G的栅极G处的电压控制第一控制晶体管栅监测电路420的输出。

类似地,第二控制晶体管栅极监控电路422连接到第二控制晶体三极管434的栅极G,使得第二控制晶闸管434栅极G处的电压控制第二控制电晶体栅极监控电路421的输出。

第一控制晶体管栅极监测电路420和第二控制晶体管栅极监测器电路422中的每一个被配置为检测被钉扎到电源的电压,如以上针对电路300所描述的。

在所描绘的示例中,第一控制晶体管栅极监测电路420和第二控制晶体管栅极监测器电路422各自包括二极管。这样的配置可以将一个控制晶体管的栅极上的电压和/或电流与另一控制晶体管的栅隔离。

作为一个具体示例,第二控制晶体管栅极监控电路422的二极管保护第一控制晶体管432的栅极G不受如上所述钉扎在电源上的电压的影响。在其他示例中,第一和第二控制晶体管栅极监测器电路420、422可以具有任何其他合适的电路元件。

控制晶体管故障检测器424可以配置为当第一控制晶体管432的栅极G处的电压的状态和第二控制晶体管434的栅极G的电压的状况中的一个或多个对应于钉扎在电源处的电压时输出指示。

图5描绘了示例方法500的流程图。方法500包括,在502,控制一个或多个光源的输出处的电压以发射光脉冲。

在506,光脉冲可用于通过对来自眼睛的一个或多个光源的反射的位置进行成像来追踪眼睛注视方向。

在508,控制第二个一个或多个光源的输出处的电压以发射光脉冲,以及控制任何附加光源的输出端的电压以类似地发射光脉冲。

在510,经由监控晶体管检测器监控监控晶体管的响应,所述监控晶体管包括连接到所述一个或多个光源的输出的栅极。

在512,监测PFET的输出上的电压。

在514,经由监测晶体管检测器监测第二监测晶体管的响应,第二监测三极管包括连接到第二个或更多个光源的输出的栅极。

在516,当监控晶体管的响应对应于光源的光超过发射的阈值持续时间时,禁用一个或多个光源。

在518,当第一监控晶体管和第二监控晶体中的一个或多个的响应对应于超过发射阈值持续时间的光发射时,禁用光源。

在520,经由控制晶体管故障检测器监测控制晶体管栅极监测电路的响应。

在522,当控制晶体管栅极监测器电路的响应对应于超过阈值持续时间的脉冲时,禁用光源。该脉冲可以包括控制电路中的控制晶体管的栅极上的电压脉冲。

相关专利Microsoft Patent | Monitoring an emission state of light sources

名为“Monitoring an emission state of light sources”的微软专利申请最初在 提交,并在日前由美国专利商标局公布。

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