CN111781723A

CN111781723A - 眼球追踪结构、电子装置及智能眼镜

Info

Publication number: CN111781723A
Application number: CN202010619878.9A
Authority: CN
Inventors: 王世育
Original assignee: Interface Optoelectronics Shenzhen Co Ltd; Interface Technology Chengdu Co Ltd; General Interface Solution Ltd
Current assignee: Interface Optoelectronics Shenzhen Co Ltd; Interface Technology Chengdu Co Ltd; General Interface Solution Ltd
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2020-07-01
Publication date: 2020-10-16
Also published as: TWI769480B; TW202202978A

Abstract

本发明一实施例提供一种眼球追踪结构，其包括透明的基板、阵列排布于所述基板上的多个红外微型LED、阵列排布于所述基板上的多个微型光学感测元件以及微型集成电路。所述红外微型LED和所述微型光学感测元件电性连接所述微型集成电路。所述红外微型LED用于向使用者的眼球发射红外光，所述微型光学感测元件用于感测被使用者的眼球反射回的红外光并采集使用者的眼球的图像，所述微型集成电路用于根据所述使用者的眼球的图像确定使用者的眼球转动的位置。本发明另一实施例还提供一种电子装置及一种智能眼镜。

Description

眼球追踪结构、电子装置及智能眼镜

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种眼球追踪结构、电子装置及智能眼镜。

背景技术

眼球追踪技术是一种利用机械、电子、光学等各种检测手段获取使用者当前“注视方向”的技术。随着计算机视觉、人工智能技术和数字化技术的迅速发展，眼球追踪技术已成为当前热点研究领域，在人机交互领域有着广泛应用，例如，可应用于虚拟现实、增强现实、车辆辅助驾驶、用户体验、认知障碍诊断等多个领域。

经发明人研究发现，现有的眼球追踪结构普遍存在光透过率低的缺陷。因此，有需要提供一种高透过率的眼球追踪结构。

发明内容

本发明一方面提供一种眼球追踪结构,其包括；

透明的基板；

多个红外微型LED，阵列排布于所述基板上；

多个微型光学感测元件，阵列排布于所述基板上；以及

微型集成电路，设置于所述基板上，所述红外微型LED和所述微型光学感测元件电性连接所述微型集成电路；

其中，所述红外微型LED用于向使用者的眼球发射红外光，所述微型光学感测元件用于感测被使用者的眼球反射回的红外光并采集使用者的眼球的图像，所述微型集成电路用于根据所述使用者的眼球的图像确定使用者的眼球转动的位置。

本发明另一方面提供一种电子装置，其包括本体以及设置于所述本体上的眼球追踪结构，其中，所述眼球追踪结构为上述的眼球追踪结构。

本发明再一方面提供一种智能眼镜，其包括镜架及设置于镜架上的镜片，其中，所述镜片上装设有上述的眼球追踪结构。

该眼球追踪结构、应用该眼球追踪结构的电子装置及应用该该眼球追踪结构的智能眼镜中，由于设置在透明的基板上的红外微型LED、微型光学感测元件、微型集成电路均为微米级的，眼球追踪结构的光穿透率非常高。

附图说明

图1为本发明第一实施例的眼球追踪结构的平面示意图。

图2为本发明第二实施例的眼球追踪结构的结构示意图。

图3为本发明第三实施例的眼球追踪结构的多个像素单元的排布示意图。

图4为本发明第四实施例的眼球追踪结构的多个像素单元的排布示意图。

图5为本发明一实施例的电子装置的立体示意图。

主要元件符号说明

眼球追踪结构 10、20、30、40

基板 11

红外微型LED 12

微型光学感测元件 13

微型集成电路 14

像素微型LED 15

红色微型LED 152

绿色微型LED 154

蓝色微型LED 156

引线 16

像素单元 17

驱动电路 18

电子装置 100

本体 50

镜架 52

镜框 522

镜腿 524

连接部 526

镜片 54

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

图1为本发明第一实施例的眼球追踪结构10的平面示意图。如图1所示，眼球追踪结构10包括透明的基板11、阵列排布于所述基板11上的多个红外微型发光二极管(lightemitting diode，LED)12、阵列排布于所述基板11上的多个微型光学感测元件13以及设置于所述基板11上的微型集成电路(micro integrated circuit，简称micro IC或μIC)14。所述红外微型LED12和所述微型光学感测元件13电性连接所述微型集成电路14。

所述红外微型LED12用于向使用者的眼球发射红外光。所述微型光学感测元件13用于感测被使用者的眼球反射回的红外光并采集使用者的眼球的图像。所述微型集成电路14用于根据所述使用者的眼球的图像确定使用者的眼球转动的位置，进而实现眼球追踪功能。

该眼球追踪结构10中，红外微型LED12、微型光学感测元件13、微型集成电路14均为微米级的，眼球追踪结构10的光穿透率非常高。于一实施例中，所述微型集成电路14根据使用者的眼球转动的位置，可以判断出使用者的眼部活动，例如，眼跳动、注视、平滑跟踪、眨眼等。

于一实施例中，定义使用者的眼睛被所述眼球追踪结构追踪10的区域为目标区域。其中，目标区域包括角膜中的一些或全部。目标区域还可以包括眼睛的一些或全部。

于一实施例中，目标区域具有至少12mm的直径(成人角膜的直径大致为11.5mm)。于其他实施例中，目标区域可以显著更大，如，大于等于15mm。

于一实施例中，目标区域可以具有任何形状，例如圆形、矩形、正方形、椭圆形等。

于一实施例中，所述目标区域包括眼睛的巩膜和眼睛的角膜之间的边界区域，所述边界区域可以由所述角膜过渡到所述巩膜的位置限定。

于一实施例中，所述红外微型LED12向所述目标区域内发射红外光。所述微型光学感测元件13捕获从所述目标区域反射回的红外光的图像。所述微型集成电路14根据从所述目标区域反射回的红外光的图像确定使用者的眼球转动的位置。其中，从所述目标区域反射回的红外光包括例如来自目标区域中眼睛部分(如，角膜、虹膜和或巩膜)的红外光的反射。于一实施例中，所述红外微型LED12的尺寸范围为1微米到100微米。所述微型光学感测元件13的尺寸范围为1微米到100微米。

于一实施例中，所述微型光学感测元件13为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)元件。所述微型集成电路14可经微转印控制所述微型光学感测元件13及所述红外微型LED12。微型集成电路14可包含CMOS效能及嵌入式存储器(例如非挥发性存储器)。

于一实施例中，红外微型LED12、微型光学感测元件13通过引线(图未示)电性连接至微型集成电路14。其中，引线为透明的导电材料，例如铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)。

于一实施例中，基板11的材质为透明的玻璃或透明的塑料。其中，若眼球追踪结构10装设于智能眼镜的镜片使用时，基板11的材质为具有一定弯曲特性且透明的玻璃或具有一定弯曲特性且透明的塑料。

于一实施例中，该眼球追踪结构10可应用于虚拟现实(virtual reality，VR)、增强现实(augmented reality，AR)、混合现实(mixed reality，MR)产品上。

图2为本发明第二实施例的眼球追踪结构20的结构示意图。第二实施例的眼球追踪结构20与第一实施例的眼球追踪结构10区别在于：眼球追踪结构20还包括阵列排布于所述基板11上的多个像素微型LED15。红外微型LED12及微型光学感测元件13与多个像素微型LED15间隔设置。所述像素微型LED15电性连接所述微型集成电路14，并在所述微型集成电路14的控制下进行图像显示。即，眼球追踪结构20同时具有眼球追踪功能和透明显示功能。

于一实施例中，像素微型LED15的尺寸范围为1微米到100微米，其具有亮度高，低功耗，高可靠性，响应时间短等优点。

于一实施例中，红外微型LED12、微型光学感测元件13、像素微型LED15分别通过引线16电性连接至微型集成电路14。其中，引线16为透明的导电材料，例如铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)。

于一实施例中，眼球追踪结构20可包含多个所述微型集成电路14。每一微型集成电路14控制一个红外微型LED12、一个微型光学感测元件13以及多个像素微型LED15。

于一实施例中，像素微型LED15包括发不同颜色光的多个所述像素微型LED15，例如，发红光的红色微型LED152、发绿光的绿色微型LED154以及发蓝光的蓝色微型LED156，通过混合红绿蓝三种基色光，眼球追踪结构20发出白光，以实现显示功能。

眼球追踪结构20中，每一微型集成电路14控制八个红色微型LED152、八个绿色微型LED154以及八个蓝色微型LED156，但不以此为限。

于一实施例中，像素微型LED15的显示可以为主动驱动的方式也可以为被动驱动。

图3为本发明第三实施例的眼球追踪结构30的多个像素单元17的排布示意图。第三实施例的眼球追踪结构30与第二实施例的眼球追踪结构20的区别在于像素微型LED15、红外微型LED12及微型光学感测元件13的排布不同。

眼球追踪结构30中，所述眼球追踪结构30定义有多个像素单元17。每一个所述像素单元17包括发不同颜色光的多个所述像素微型LED15、一个所述红外微型LED12及一个所述微型光学感测元件13。每一个所述像素单元17中的像素微型LED15包括一个红色微型LED152、一个绿色微型LED154以及一个蓝色微型LED156。

于其他实施例中，像素单元17与所述红外微型LED12、像素单元17与所述微型光学感测元件13的设置不一定要一一对应。

如图3所示，多个所述像素单元17呈矩阵排布。每一个所述像素单元17中的所述红色微型LED152、所述绿色微型LED154以及所述蓝色微型LED156以及所述红外微型LED12依次排布成一行。多个所述像素单元17的排布为一行全部为所述微型光学感测元件13，另一行为一个所述红外微型LED12、一个所述红色微型LED152、一个所述绿色微型LED154以及一个所述蓝色微型LED156交替周期性重复排布。于其他实施例中，每一个像素单元17中的发不同颜色光的多个所述像素微型LED15与所述红外微型LED12的排布不限于图3所示，还可根据需要进行调整，只要保证成一行排布。

于另一实施例中，每一个所述像素单元17中的所述红色微型LED152、所述绿色微型LED154以及所述蓝色微型LED156以及所述红外微型LED12依次排布成一列。多个所述像素单元17的排布为一列全部为所述微型光学感测元件13，另一列为一个所述红色微型LED152、一个所述绿色微型LED154、一个所述蓝色微型LED156以及一个所述红外微型LED12交替周期性重复排布。同理，每一个像素单元17中的发不同颜色光的多个所述像素微型LED15与所述红外微型LED12的排布不限于于此，还可根据需要进行调整，只要保证成一列排布。

图4为本发明第四实施例的眼球追踪结构40的多个像素单元17的排布示意图。第四实施例的眼球追踪结构40与第三实施例的眼球追踪结构30的区别在于每一像素单元17中，像素微型LED15、红外微型LED12及微型光学感测元件13的排布不同。

如图4所示，眼球追踪结构40中，多个所述像素单元17呈矩阵排布。每一个所述像素单元17中的所述红色微型LED152、所述绿色微型LED154以及所述蓝色微型LED156以及所述红外微型LED12成2×2矩阵排布。其中，每一个所述像素单元17一行排布一个红色微型LED152和一个红外微型LED12，另一行排布一个蓝色微型LED156和一个绿色微型LED154。多个所述像素单元17的排布为一行全部为所述微型光学感测元件13，另一行全部为所述2×2矩阵。

于一实施例中，所述2×2矩阵包括的所述红色微型LED152、所述绿色微型LED154以及所述蓝色微型LED156以及所述红外微型LED12共用一个驱动电路18，并在驱动电路18的驱动下发光。

于其他实施例中，发不同颜色光的多个所述像素微型LED15与所述红外微型LED12的排布不限于图4所示，还可以根据需要进行调整，只要保证成2×2矩阵排布。另外，于其他实施例中，所述每一个像素单元17不限于包含上述三种颜色的像素微型LED15，也可包含发其他颜色光的像素微型LED15。

图5为本发明一实施例的电子装置100的立体示意图。该电子装置100，其包括本体50以及设置于所述本体50上的眼球追踪结构10(20、30、40)。

图5示出的电子装置100为智能眼镜。该本体50包括镜架52及设置于镜架52上的镜片54。镜架52包括镜框522、镜腿524及连接部526。镜腿524通过连接部526连接至镜框522，且可相对所述镜框522折叠。

于一实施例中，智能眼镜包括装设于镜片54上的眼球追踪结构10，该智能眼镜具有眼球追踪功能。由于眼球追踪结构10中，基板11为透明的，红外微型LED12、微型光学感测元件13为微米级的，且阵列排布于基板11上，使得眼球追踪结构10具有高的光穿透率，当眼球追踪结构10装设于镜片54上时，可使得镜片54保持透明的，而不会遮挡使用者的视线。

于另一实施例中，智能眼镜包括装设于镜片54上的眼球追踪结构20(30、40)，该智能眼镜具有眼球追踪与透明显示双功能。当像素微型LED15发光时，智能眼镜实现透明显示的功能，当红外微型LED12和微型光学感测元件13配合使用时，智能眼镜实现眼球追踪功能。

由于眼球追踪结构20(30、40)中，像素微型LED15、微型光学感测元件13及红外微型LED12整合在同一基板11上，即可兼具眼球追踪与透明显示双功能。如此，避免了在智能眼镜中额外设置与眼球追踪结构层叠的显示器，降低了镜片54的厚度。

同理，由于眼球追踪结构20(30、40)中，基板11为透明的，像素微型LED15、红外微型LED12、微型光学感测元件13为微米级的，且阵列排布于基板11上，使得眼球追踪结构20(30、40)具有高的光穿透率，当眼球追踪结构20(30、40)装设于镜片54上时，可使得镜片54保持透明的，而不会遮挡使用者的视线。

于其他实施例中，电子装置100还可以为非接触式智能终端，通过追踪使用者的眼球，进行预设的操作。例如，电子装置100可以为手机，通过追踪使用者的眼球的运动，以进行特定的画面显示。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种眼球追踪结构，其特征在于，包括：

透明的基板；

多个红外微型LED，阵列排布于所述基板上；

多个微型光学感测元件，阵列排布于所述基板上；以及

2.如权利要求1所述的眼球追踪结构，其特征在于，定义使用者的眼睛被所述眼球追踪结构追踪的区域为目标区域，所述目标区域包括眼睛的巩膜和眼睛的角膜之间的边界区域，所述边界区域由所述眼睛的角膜过渡到所述眼睛的巩膜的位置限定；

所述红外微型LED用于向所述目标区域内发射红外光，所述微型光学感测元件用于捕获从所述目标区域反射回的红外光的图像，所述微型集成电路用于根据从所述目标区域反射回的红外光的图像确定使用者的眼球转动的位置。

3.如权利要求2所述的眼球追踪结构，其特征在于，还包括阵列排布于所述基板上的多个像素微型LED，所述像素微型LED电性连接所述微型集成电路，并在所述微型集成电路的控制下进行图像显示。

4.如权利要求3所述的眼球追踪结构，其特征在于，所述眼球追踪结构定义有多个像素单元，每一个所述像素单元包括发不同颜色光的多个所述像素微型LED、一个所述红外微型LED及一个所述微型光学感测元件。

5.如权利要求4所述的眼球追踪结构，其特征在于，每一个所述像素单元中的像素微型LED包括发红光的红色微型LED、发绿光的绿色微型LED以及发蓝光的蓝色微型LED。

6.如权利要求5所述的眼球追踪结构，其特征在于，每一个所述像素单元中的所述红色微型LED、所述绿色微型LED以及所述蓝色微型LED以及所述红外微型LED成一行或成一列排布。

7.如权利要求6所述的眼球追踪结构，其特征在于，多个所述像素单元呈矩阵排布，多个所述像素单元的排布为一行全部为所述微型光学感测元件，另一行为一个所述红色微型LED、一个所述绿色微型LED、一个所述蓝色微型LED以及一个所述红外微型LED交替周期性重复排布。

8.如权利要求5所述的眼球追踪结构，其特征在于，每一个所述像素单元中的所述红色微型LED、所述绿色微型LED以及所述蓝色微型LED以及所述红外微型LED成2×2矩阵排布。

9.如权利要求8所述的眼球追踪结构，其特征在于，多个所述像素单元呈矩阵排布，多个所述像素单元的排布为一行全部为所述微型光学感测元件，另一行全部为所述2×2矩阵。

10.一种电子装置，包括本体以及设置于所述本体上的眼球追踪结构，其特征在于，所述眼球追踪结构为如权利要求1至9中任意一项所述的眼球追踪结构。

11.一种智能眼镜，包括镜架及设置于镜架上的镜片，其特征在于，所述镜片上装设有如权利要求1至9中任意一项所述的眼球追踪结构。