CN114563871B - 眼动追踪装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种眼动追踪装置及电子设备。眼动追踪装置包括光源、透镜组、热镜和摄像模组，热镜设于透镜组的出光侧，摄像模组包括图像传感器和位于图像传感器入光侧的光学元件，光源用于向用户的眼球发射光线，光线被眼球反射形成射向透镜组的第一光线和第二光线，第一光线被热镜反射N次后形成第三光线，第二光线被热镜反射M次后形成第四光线，M与N均为自然数，且M与N不等，光学元件能够允许第三光线进入图像传感器，并阻挡第四光线进入图像传感器。本申请的眼动追踪装置及电子设备能避免不同路径的光线均进入摄像模组中，提高了眼动追踪精度。

Description

眼动追踪装置及电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备领域，特别涉及一种眼动追踪装置及电子设备。

背景技术

眼动追踪技术的原理是光(通常为红外区域内的光)从用户的眼球反射并由摄像模组感测。然后分析由摄像机感测的信息以从反射的变化中提取注视方向或瞳孔的位置。用于追踪眼动的眼动装置包括光源、摄像模组等组件，光源用于向用户的眼球发射光，光经用户的眼球反射最终进入摄像模组被摄像模组感测。但是，现有的眼动追踪装置中的摄像模组可以拍摄到经过不同路径的光线，这些不同路径的光线在摄像模组中叠加形成鬼像，鬼像会影响眼动追踪装置进行算法计算，降低眼动追踪的精度。

发明内容

本申请的目的在于提供一种眼动追踪装置及包括该眼动追踪装置的电子设备，以避免不同路径的光线均进入摄像模组中，提高眼动追踪装置的眼动追踪的精度。

第一方面，本申请提供一种眼动追踪装置。眼动追踪装置包括光源、透镜组、热镜和摄像模组，热镜设于透镜组的出光侧，摄像模组包括图像传感器和位于图像传感器入光侧的光学元件，光源用于向用户的眼球发射光线，光线被眼球反射形成射向透镜组的第一光线和第二光线，第一光线被热镜反射N次后形成第三光线，第二光线被热镜反射M次后形成第四光线，M与N均为自然数，且M与N不等，光学元件能够允许第三光线进入图像传感器，并阻挡第四光线进入图像传感器。

本申请提供的摄像模组的图像传感器入光侧设有光学元件，光源发出的光线经热镜反射不同次数后形成传播路径不同的第三光线和第四光线，光学元件能够允许第三光线进入图像传感器，并阻挡第四光线进入图像传感器。举例来说，第三光线为第一光线被热镜反射一次形成的光线，第四光线为第二光线被热镜反射零次形成的光线。可以理解的是，第三光线和第四光线的传播路径不同，第三光线和第四光线的偏振态也不同。本申请通过在摄像模组的入光侧设置光学元件，通过对第三光线和第四光线的偏振态进行选择，以允许预定路径的光线(预定路径的光线是指被热镜反射预定次数的光线，本实施例中的预定路径的光线为第三光线)通过，阻挡其他路径的光线(即除第三光线以外其他路径的光线，例如第四光线)，只有预定路径的光线能进入摄像模组的图像传感器，通过摄像模组拍摄形成干净清晰的图像，避免多种不同路径的光线均进入到图像传感器被摄像模组拍摄形成鬼像，有利于眼动追踪装置进行算法技术，提高了眼动追踪的精度，进而提高用户体验。

一种可能的实现方式中，透镜组包括反射偏振片、第一波片和透镜，第一波片设于透镜的入光侧，反射偏振片设于第一波片背向透镜的一侧，光学元件包括第一线偏振片和第二波片，第一线偏振片位于第二波片与图像传感器之间，反射偏振片的偏振方向与第一线偏振片的偏振方向相同或相互垂直，第一波片与第二波片均为四分之一波片。当反射偏振片的偏振方向与第一线偏振片的偏振方向相同时，第一线偏振片和第二波片允许第三光线进入图像传感器，阻止第四光线进入图像传感器。当反射偏振片的偏振方向与第一线偏振片的偏振方向相互垂直时，第一线偏振片和第二波片允许第四光线进入图像传感器，阻止第三光线进入图像传感器。本实施例通过第一线偏振片和第二波片，采用偏振选择的方式，以允许预定路径的光线进入图像传感器，有效减少鬼像。

一种可能的实现方式中，透镜组包括反射偏振片、第一波片和透镜，第一波片设于透镜的入光侧，反射偏振片设于第一波片背向透镜的一侧，光学元件包括第一圆偏振片，第一圆偏振片与第一波片的旋向相同，第一圆偏振片与反射偏振片的偏振方向相同或相互垂直。当第一圆偏振片的偏振方向与反射偏振片的偏振方向相同时，第一圆偏振片允许第三光线进入图像传感器，阻止第四光线进入图像传感器。当第一圆偏振片的偏振方向与反射偏振片的偏振方向相互垂直时，第一圆偏振片允许第四光线进入图像传感器，阻止第三光线进入图像传感器。本实施例通过第二圆线偏振片，采用偏振选择的方式，以允许预定路径的光线进入图像传感器，有效减少鬼像。

一种可能的实现方式中，透镜组包括半反半透膜，半反半透膜设于透镜背向第一波片的一侧。来自显示屏的光通过半反半透膜衰减，削减用户观看显示屏时存在的亮度差异，有助于提高用户观看显示屏时的使用感受。

一种可能的实现方式中，半反半透膜在第一波段的透过率大于95％，反射率小于1％，其中，第一波段为光线所在的频段。当光源发出的光线通过半反半透膜时，光线的大部分都能从半反半透膜射出，光线的极少部分会被反射。该方案一方面能有效减少经半反半透膜反射且最终进入摄像模组的光线，减少形成的鬼像，另一方面能减小第一光线强度的损耗，以使在被热镜反射形成的第三光线的强度足够大，保证最终被摄像模组接收的第三光线的强度足够大，摄像模组能够识别清晰的第三光线，有利于眼动追踪装置进行算法技术，提高了眼动追踪的精度，进而提高用户体验。

一种可能的实现方式中，摄像模组的入光侧朝向热镜，用于接收被热镜反射的光线；或者摄像模组的入光侧朝向透镜组，用于接收自透镜组射出的光线。本实施例可以通过预定路径的光线的选择，灵活设置摄像模组的朝向。

第二方面，本申请提供另一种眼动追踪装置。眼动追踪装置包括光源、偏振器、热镜和摄像模组，热镜位于偏振器的出光侧，摄像模组设于偏振器背向热镜的一侧，光源用于向用户的眼球发射光线，光线被眼球反射形成射向偏振器的第一光线和第二光线，第一光线在偏振器与热镜之间传播后，从偏振器的第一区域射出，第二光线在偏振器与热镜之间传播后，从偏振器的第二区域射出，摄像模组的接收视场覆盖第一区域、且错开第二区域。

本申请的摄像模组设于偏振器背向热镜的一侧，由于偏振器的特性，从不同方向进入透镜组的光线(如第一光线和第二光线)都需要经过热镜反射两次后才会从偏振器射出，从而第一光线和第二光线从偏振器射出的位置之间的距离很大，以致于第二光线从偏振器射出也无法进入摄像模组。因此，只有预定路径的光线能进入摄像模组，通过摄像模组拍摄形成干净清晰的图像，避免多种不同路径的光线均进入到摄像模组中被摄像模组拍摄形成鬼像，有利于眼动追踪装置进行算法技术，提高了眼动追踪的精度，进而提高用户体验。

一种可能的实现方式中，偏振器包括反射偏振片和第一波片，第一波片位于反射偏振片和热镜之间。本实施例通过反射偏振片和第一波片，采用偏振选择的方式，以允许预定路径的光线进入图像传感器，有效减少鬼像。

一种可能的实现方式中，摄像模组包括图像传感器和位于图像传感器入光侧的偏振片，光线被眼球反射还形成射向偏振器的第三光线，第三光线被偏振器反射至摄像模组，偏振片用于允许从第一区域射出的第一光线进入图像传感器，阻止从被偏振器反射至摄像模组的第三光线进入图像传感器。可以理解的是，第三光线与分别从第一区域和第二区域射出的第一光线和第二光线的偏振态和传播路径均不同。也就是说，本实施例通过在摄像模组的图像传感器的入光侧设置偏振片，从而阻止被偏振器反射至摄像模组的第三光线进入图像传感器，减少从其他传播路径的光线导致的鬼像。

一种可能的实现方式中，眼动追踪装置还包括半反半透膜，半反半透膜位于第一波片和热镜之间。来自显示屏的光通过半反半透膜衰减，削减用户观看显示屏时存在的亮度差异，有助于提高用户观看显示屏时的使用感受。

一种可能的实现方式中，半反半透膜在第一波段的透过率大于95％，反射率小于1％，其中，第一波段为光线所在的频段。当光源发出的光线通过半反半透膜时，光线的大部分都能从半反半透膜射出，光线的极少部分会被反射。该方案一方面能有效减少经半反半透膜反射且最终进入摄像模组的光线，减少形成的鬼像，另一方面能减小第一光线强度的损耗，以使第一光线的强度足够大，保证最终被摄像模组接收的第一光线的强度足够大，摄像模组能够识别清晰的第一光线，有利于眼动追踪装置进行算法技术，提高了眼动追踪的精度，进而提高用户体验。

一种可能的实现方式中，眼动追踪装置还包括透镜，透镜设于第一波片和半反半透膜之间。

一种可能的实现方式中，摄像模组的入光侧朝向反射偏振片，用于接收自偏振器射出的光线。本实施例可以通过预定路径的光线的选择，设置摄像模组的朝向。

一种可能的实现方式中，眼动追踪装置还包括反射镜，反射镜用于将光线反射至摄像模组的入光侧，以使摄像模组设置更加灵活。

第三方面，本申请还提供一种电子设备。电子设备包括显示屏及上述的眼动追踪装置，显示屏设于热镜背向透镜组或偏振器的一侧。具有本申请眼动追踪装置的电子设备具有较高的眼动追踪精度。

一种可能的实现方式中，显示屏包括通光区，摄像模组设于显示屏背向热镜的一侧，且摄像模组的入光侧与通光区正对设置。也就是说，摄像模组设于显示屏的下方，可以理解的是，显示屏的下方为显示屏背向其显示面的一侧。本实施例相比于将摄像模组设于透镜组和热镜之间等其他位置，不需要在透镜组和热镜之间预留安装摄像模组的空间，有利于电子设备的小型化。

一种可能的实现方式中，电子设备还包括镜架，镜架包括镜身和与镜身连接的镜腿，透镜组或偏振器、显示屏固定于镜身，光源和摄像模组固定于镜身或镜腿。

一种可能的实现方式中，电子设备还包括第二线偏振片和第三波片，第二线偏振片设于显示屏的出光侧，第三波片设于第二线偏振片和热镜之间。本申请通过在显示屏和透镜组之间设置第二线偏振片和第三波片，能够拦截从显示屏发出的光线经透镜组反射后回到显示屏的部分，减少电子设备由于反射光线产生的鬼影现象，使用户能够观看到更清晰的画面。

第四方面，本申请提供一种头戴显示设备。头戴显示设备包括光源、透镜组、热镜、显示屏和摄像模组，透镜组包括反射偏振片、第一波片、透镜和半反半透膜，第一波片设于透镜的入光侧，半反半透膜设于透镜的出光侧，反射偏振片设于第一波片背向透镜的一侧，光源设于反射偏振片背向第一波片的一侧，显示屏设于半反半透膜背向透镜的一侧，热镜位于显示屏和半反半透膜之间；摄像模组包括图像传感器和位于图像传感器入光侧的光学元件，光源用于向用户的眼球发射光线，光线被眼球反射形成射向透镜组的第一光线和第二光线，第一光线被热镜反射N次后形成第三光线，第二光线被热镜反射M次后形成第四光线，M与N均为自然数，且M与N不等，光学元件能够允许第三光线进入图像传感器，并阻挡第四光线进入图像传感器。

本申请提供的摄像模组的图像传感器入光侧设有光学元件，光源发出的光线经热镜反射不同次数后形成传播路径不同的第三光线和第四光线，光学元件能够允许第三光线进入图像传感器，并阻挡第四光线进入图像传感器。举例来说，第三光线为第一光线被热镜反射一次形成的光线，第四光线为第二光线被热镜反射零次形成的光线。可以理解的是，第三光线和第四光线的传播路径不同，第三光线和第四光线的偏振态也不同。本申请通过在摄像模组的入光侧设置光学元件，通过对第三光线和第四光线的偏振态进行选择，以允许预定路径的光线(预定路径的光线是指被热镜反射预定次数的光线，本实施例中的预定路径的光线为第三光线)通过，阻挡其他路径的光线(即除第三光线以外其他路径的光线，例如第四光线)，只有预定路径的光线能进入摄像模组的图像传感器，通过摄像模组拍摄形成干净清晰的图像，避免多种不同路径的光线均进入到图像传感器被摄像模组拍摄形成鬼像，有利于眼动追踪装置进行算法技术，提高了眼动追踪的精度，进而提高用户体验。

一种可能的实现方式中，半反半透膜在第一波段的透过率大于95％，反射率小于1％，其中，第一波段为光线所在的频段。当光源发出的光线通过半反半透膜时，光线的大部分都能从半反半透膜射出，光线的极少部分会被反射。该方案一方面能有效减少经半反半透膜反射且最终进入摄像模组的光线，减少形成的鬼像，另一方面能减小第一光线强度的损耗，以使在被热镜反射形成的第三光线的强度足够大，保证最终被摄像模组接收的第三光线的强度足够大，摄像模组能够识别清晰的第三光线，有利于眼动追踪装置进行算法技术，提高了眼动追踪的精度，进而提高用户体验。

一种可能的实现方式中，摄像模组的入光侧朝向热镜，用于接收被热镜反射的光线；或者摄像模组的入光侧朝向透镜组，用于接收自透镜组射出的光线。本实施例可以通过预定路径的光线的选择，灵活设置摄像模组的朝向。

一种可能的实现方式中，眼动追踪装置还包括反射镜，反射镜用于将光线反射至摄像模组的入光侧，以使摄像模组设置更加灵活。

一种可能的实现方式中，显示屏包括通光区，摄像模组设于显示屏背向热镜的一侧，且摄像模组的入光侧与通光区正对设置。也就是说，摄像模组设于显示屏的下方，可以理解的是，显示屏的下方为显示屏背向其显示面的一侧。本实施例相比于将摄像模组设于透镜组和热镜之间等其他位置，不需要在透镜组和热镜之间预留安装摄像模组的空间，有利于头戴显示设备的小型化。

一种可能的实现方式中，头戴显示设备还包括镜架，镜架包括镜身和与镜身连接的镜腿，透镜组或偏振器、显示屏固定于镜身，光源和摄像模组固定于镜身或镜腿。

一种可能的实现方式中，头戴显示设备还包括第二线偏振片和第三波片，第二线偏振片设于显示屏的出光侧，第三波片设于第二线偏振片和热镜之间。本申请通过在显示屏和透镜组之间设置第二线偏振片和第三波片，能够拦截从显示屏发出的光线经透镜组反射后回到显示屏的部分，减少头戴显示设备由于反射光线产生的鬼影现象，使用户能够观看到更清晰的画面。

第五方面，本申请提供一种头戴显示设备，头戴显示设备包括光源、透镜组、热镜、显示屏和摄像模组，透镜组包括反射偏振片、第一波片、透镜和半反半透膜，第一波片设于透镜的入光侧，半反半透膜设于透镜的出光侧，反射偏振片设于第一波片背向透镜的一侧，光源设于反射偏振片背向第一波片的一侧，显示屏设于半反半透膜背向透镜的一侧，热镜位于显示屏和半反半透膜之间；摄像模组设于偏振器背向热镜的一侧，光源用于向用户的眼球发射光线，光线被眼球反射形成射向偏振器的第一光线和第二光线，第一光线在偏振器与热镜之间传播后，从偏振器的第一区域射出，第二光线在偏振器与热镜之间传播后，从偏振器的第二区域射出，摄像模组的接收视场覆盖第一区域、且错开第二区域。

本申请的摄像模组设于偏振器背向热镜的一侧，由于偏振器的特性，从不同方向进入透镜组的光线(如第一光线和第二光线)都需要经过热镜反射两次后才会从偏振器射出，从而第一光线和第二光线从偏振器射出的位置之间的距离很大，以致于第二光线从偏振器射出也无法进入摄像模组。因此，只有预定路径的光线能进入摄像模组，通过摄像模组拍摄形成干净清晰的图像，避免多种不同路径的光线均进入到摄像模组中被摄像模组拍摄形成鬼像，有利于眼动追踪装置进行算法技术，提高了眼动追踪的精度，进而提高用户体验。

一种可能的实现方式中，摄像模组包括图像传感器和位于图像传感器入光侧的偏振片，光线被眼球反射还形成射向偏振器的第三光线，第三光线被偏振器反射至摄像模组，偏振片用于允许从第一区域射出的第一光线进入图像传感器，阻止被偏振器反射至摄像模组的第三光线进入图像传感器。可以理解的是，第三光线与分别从第一区域和第二区域射出的第一光线和第二光线的偏振态和传播路径均不同。也就是说，本实施例通过在摄像模组的图像传感器的入光侧设置偏振片，从而阻止被偏振器反射至摄像模组的第三光线进入图像传感器，减少从其他传播路径的光线导致的鬼像。

一种可能的实现方式中，半反半透膜在第一波段的透过率大于95％，反射率小于1％，其中，第一波段为光线所在的频段。当光源发出的光线通过半反半透膜时，光线的大部分都能从半反半透膜射出，光线的极少部分会被反射。该方案一方面能有效减少经半反半透膜反射且最终进入摄像模组的光线，减少形成的鬼像，另一方面能减小第一光线强度的损耗，以使第一光线的强度足够大，保证最终被摄像模组接收的第一光线的强度足够大，摄像模组能够识别清晰的第一光线，有利于眼动追踪装置进行算法技术，提高了眼动追踪的精度，进而提高用户体验。

一种可能的实现方式中，摄像模组的入光侧朝向反射偏振片，用于接收自偏振器射出的光线。本实施例可以通过预定路径的光线的选择，设置摄像模组的朝向。

一种可能的实现方式中，眼动追踪装置还包括反射镜，反射镜用于将光线反射至摄像模组的入光侧，以使摄像模组设置更加灵活。

一种可能的实现方式中，头戴显示设备还包括镜架，镜架包括镜身和与镜身连接的镜腿，透镜组或偏振器、显示屏固定于镜身，光源和摄像模组固定于镜身或镜腿。

一种可能的实现方式中，头戴显示设备还包括第二线偏振片和第三波片，第二线偏振片设于显示屏的出光侧，第三波片设于第二线偏振片和热镜之间。本申请通过在显示屏和透镜组之间设置第二线偏振片和第三波片，能够拦截从显示屏发出的光线经透镜组反射后回到显示屏的部分，减少头戴显示设备由于反射光线产生的鬼影现象，使用户能够观看到更清晰的画面。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图2是图1所示结构的增强现实组件的第一实施例的结构示意图；

图3是图2所示结构的光源发出的光线的一种光路图；

图4是图2所示结构的光源发出的光线的另一种光线的光路图；

图5是图2所示结构中的半反半透膜从可见光到近红外波段的透反射光谱曲线示意图；

图6是图2所示结构的另一种实现形式的结构示意图；

图7是图6所示结构的部分结构在另一视角的结构示意图；

图8是图2所示结构的一种光线路径示意图；

图9是图1所示结构的增强现实组件的第二实施例的结构示意图；

图10是图9所示结构的光源发出的光线的一种光路图；

图11是图9所示结构的光源发出的光线的另一种光线的光路图；

图12是图1所示结构的增强现实组件的第三实施例的结构示意图；

图13是图12所示结构的光源发出的光线的光路图；

图14是图12所示结构的光源发出的另一种光线的光路图；

图15是图1所示结构的增强现实组件的第四实施例的结构示意图；

图16是图15所示结构的光源发出的光线的光路图；

图17是图15所示结构的光源发出的另一种光线的光路图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是可拆卸地连接，也可以是不可拆卸地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。其中，“固定连接”是指彼此连接且连接后的相对位置关系不变。“转动连接”是指彼此连接且连接后能够相对转动。本申请实施例中所提到的方位用语，例如，“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等，仅是参考附图的方向，因此，使用的方位用语是为了更好、更清楚地说明及理解本申请实施例，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。“多个”是指至少两个。

本申请实施例提供一种电子设备，用于佩戴在用户的头部。电子设备可以为头戴显示设备，例如电子设备可以为增强现实(augmented reality，AR)眼镜、AR头盔、混合现实(mixrtual reality，MR)眼镜或MR头盔等将数字内容和现实场景结合在一起的电子产品。电子设备还可以不佩戴在头部。本申请以电子设备是AR眼镜为例进行具体说明。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种电子设备100的结构示意图。

本实施例中，电子设备100包括镜架10以及安装于镜架10的增强现实组件20。其中，增强现实组件20有两个，两个增强现实组件20间隔安装于镜架10。

镜架10包括镜身11以及与镜身11连接的镜腿12。其中，镜腿12有两个，两个镜腿12连接于镜身11的相对两端。需要说明的是，在其他实施例中，镜架也可以包括镜身和与镜身连接的固定带，本申请对此不作具体限定。

镜身11可以包括安装面110和眼罩111，眼罩111设于安装面110并与安装面110形成收容腔112。本实施例中，收容腔112的数量为两个，两个收容腔112分别用于收容电子设备100的电子元器件。示例的，眼罩111位于两个收容腔112之间的位置形成鼻托113，以便于佩戴。镜身11可以为一体结构，以保证镜身11的整体强度。其中，镜身11的材料包括且不限于金属、塑料、树脂或天然材料等。应当理解的是，镜身11不仅限于图1所示的结构，也可以为半框型或无框型的眼镜式框架，只要能够收容电子设备100的电子元器件即可。

两个镜腿12转动连接于镜身11的相对两端。在电子设备100处于展开状态(如图1所示)时，两个镜腿12通过相对镜身11转动至彼此相对，此时电子设备100的两个镜腿12可分别架设于用户的两个耳朵上，鼻托113架设于用户的鼻梁上，以穿戴于用户的头部。佩戴时，用户的两个眼球分别与其对应的收容腔112相对，以便于观看位于收容腔112中的电子元器件呈现的画面。在电子设备100处于折叠状态时，两个镜腿12通过相对镜身11转动，至彼此至少部分地重叠且收容于镜身11的内侧，此时电子设备100可收纳起来。

示例的，眼罩111可以具有一定柔性，当用户佩戴电子设备100时，眼罩111与用户的皮肤接触，防止外界的光从用户的皮肤和眼罩111之间的缝隙透过，影响用户的观赏体验。同时，眼罩111为柔性，能够缓冲电子设备100的重力，给用户带来很好的佩戴体验。当然，在其他实施例中，眼罩111仅接触用户的部分为柔性。或者眼罩111也可以不为柔性。

可以理解的是，在其他实施例中，两个镜腿12可以分别固定连接于镜身11的相对两端。或者，两个镜腿12可以与镜身11一体成型，即电子设备100始终处于展开状态，本申请对此不作具体限定。需要说明的是，镜腿12的内部也可以设有收容腔，镜腿12的收容腔也可以收容电子设备100的电子元器件。

需要说明的是，本申请提及电子设备100时所采用“内侧”、“外侧”等方位用词主要依据电子设备100被用户佩戴于头部时的方位进行阐述。电子设备100被用户佩戴时，以靠近用户头部为内侧，以远离用户头部为外侧，其并不形成对电子设备100于其他场景中的方位的限定。

接下来，为了便于描述，如图1所示，定义电子设备100的长度方向为x轴方向，电子设备100的宽度方向为y轴方向，电子设备100的厚度方向为z轴方向，且x轴方向、y轴方向和z轴方向彼此两两垂直。其中，x轴方向即为收容腔112中一个收容腔112至另一个收容腔112的方向，z轴方向即为镜身11朝向镜腿12的方向。

本实施例中，两个增强现实组件20的结构相同。具体的，两个增强现实组件20分别安装于与其对应的镜身11的收容腔112内。即两个增强现实组件20沿x轴方向并排设置。电子设备100穿戴于用户头部时，一个增强现实组件20对应于用户的左眼，另一个增强现实组件20对应于用户的右眼，此时用户的双眼可以通过两个增强现实组件20观看虚拟场景和真实场景。需要说明的是，在其他实施例中，两个增强现实组件20的结构也可以不同，本申请对此不作具体限定。

接下来，为了便于理解，以与用户的右眼相对应的增强现实组件20为例对增强现实组件20的结构进行具体描述。请参阅图2至图4，图2是图1所示结构的增强现实组件20的第一实施例的结构示意图。图3是图2所示结构的光源发出的光线的一种光路图。图4是图2所示结构的光源发出的光线的另一种光线的光路图。

增强现实组件20包括光源21、透镜组22、热镜23、显示屏24和摄像模组25。其中，光源21、透镜组22、热镜23和摄像模组25构成眼动追踪装置，透镜组22、热镜23和显示屏24构成显示装置。显示装置和眼动追踪装置共用透镜组22和热镜23。可以理解的是，两个增强现实组件20各自均有一个显示屏，或者两个增强现实组件20共用一个显示屏。

热镜23设于透镜组22的出光侧，可以理解的是，透镜组22的出光侧为光源21的光线211射出透镜组22的一侧，显示屏24设于热镜23背向透镜组22的一侧，即在透镜组22的光轴方向上，透镜组22、热镜23及显示屏24依次间隔排列。摄像模组25包括图像传感器253和位于图像传感器253入光侧的光学元件251，光源21用于向用户的眼球200发射光线211，光线211被眼球200反射形成射向透镜组22的第一光线211a和第二光线211b，第一光线211a被热镜反射N次后形成第三光线211c，第二光线211b被热镜反射M次后形成第四光线211d，M与N均为自然数，且M与N不等，光学元件251能够允许第三光线211c进入图像传感器253，并阻挡第四光线211d进入图像传感器253。

可以理解的是，本实施例中的增强现实组件20既能通过显示装置用于模拟虚拟环境。例如，可以在显示屏24上显示立体图像以模拟深度的错觉，即制造虚拟环境，使用户产生置身于该虚拟环境的错觉。并且增强现实组件20可以通过眼动追踪装置来估计用户正在查看虚拟环境的哪一部分。也就是说，增强现实组件20的显示装置能够为用户呈现虚拟环境的同时，眼动追踪装置能够检测用户目光注视的位置，即用户目光注视的虚拟环境的具体位置，并根据用户目光注视的位置更好的调整呈现给用户的虚拟环境，提高用户体验。

如图2，当用户佩戴电子设备100时，用户的眼球200位于透镜组22背向热镜23的一侧，显示屏24显示的画面信息的光线241依次通过热镜23和透镜组22，并在透镜组22中进行折叠，最终出射进入到用户的眼球200，用户接收到显示屏24显示的画面信息。

同时，光源21发出光线211，光线211射到用户的眼球200，并被用户的眼球200反射形成射向透镜组22的形成第一光线211a和第二光线211b，第一光线211a被热镜反射N次后形成第三光线211c，第二光线211b被热镜反射M次后形成第四光线211d，M与N均为自然数，且M与N不等，可以理解的是，第三光线211c和第四光线211d的传播路径不同。不同路径的光线在相关技术中的方案中会全部进入摄像模组。示例的，光线可以被热镜反射零次、一次或二次等等。例如，一种光线被热镜反射的次数为零次，该光线从透镜组直接透过，最后进入摄像模组，也就是该光线没有通过热镜反射。另一种光线被热镜反射的次数为一次，该光线从透镜组中透过，通过热镜反射后，进入透镜组，再经过透镜组反射后进入摄像模组。由于经过不同反射次数的光线的传播路径不同，如果它们均进入到摄像模组中，被摄像模组拍摄后不同路径的光由于位置不同，叠加后不会完全重合形成鬼像，鬼像的存在不利于眼动追踪装置进行算法计算，降低了眼动追踪的精度。

本申请提供的摄像模组25的图像传感器253入光侧设有光学元件251，光源21发出的光线211经热镜23反射不同次数后形成传播路径不同的第三光线211c(图3)和第四光线211d(图4)，光学元件251能够允许第三光线211c进入图像传感器253，并阻挡第四光线211d进入图像传感器253。举例来说，如图3和图4所示的实施例中，第三光线211c为第一光线211a被热镜23反射一次形成的光线，第四光线211d为第二光线211b被热镜23反射零次形成的光线。可以理解的是，第三光线211c和第四光线211d的传播路径不同，第三光线211c和第四光线211d的偏振态也不同。本申请通过在摄像模组25的入光侧设置光学元件251，通过对第三光线211c和第四光线211d的偏振态进行选择，以允许预定路径的光线(预定路径的光线是指被热镜23反射预定次数的光线，本实施例中的预定路径的光线为第三光线211c)通过，阻挡其他路径的光线(即除第三光线211c以外其他路径的光线，例如第四光线211d)，只有预定路径的光线能进入摄像模组25的图像传感器253，通过摄像模组25拍摄形成干净清晰的图像，避免多种不同路径的光线均进入到图像传感器253被摄像模组25拍摄形成鬼像，有利于眼动追踪装置进行算法技术，提高了眼动追踪的精度，进而提高用户体验。

可以理解的是，第三光线211c和第四光线211d分别是第一光线211a和第二光线211b被热镜23反射次数除上述举例以外的其他数量形成的光线。在不同实施场景中可以通过调整摄像模组25的位置等因素改变第三光线211c和第四光线211d的传播路径，只要保证预定路径的光线进入摄像模组25即可。

本实施例中，光源21发出的光线211为不可见光，例如近红外光，即光源21为近红外发光二极管，以避免可见的光射到用户眼球200，对用户眼球200造成不适，提高用户体验。同时，由于光源21发出的光线211为不可见光，因此该光线211不会对显示屏24发出的光造成影响，在保证用户的视觉体验的基础上，实现眼动追踪技术。示例的，光源21设于透镜组22背向热镜23的一侧，便于对用户的眼球200发射光线211，以对用户进行眼动追踪。具体的，光源21可以固定于镜身11或者镜腿12，或通过中间连接件固定于镜身11或者镜腿12(图1)。

图2所示的实施例中增强现实组件20仅示出一个光源21，当然，在其他实施例中，光源21的数量还可以是多个。当光源21的数量为多个时，相比于光源21的数量为一个的方案，多个光源21中的单个光源21的发光强度可以设置得更弱，能够减小用户眼球200受到过强光线照射而损伤的风险。光源21还可以设置在增强现实组件20的其他位置，本申请不对光源21的数量和设置位置进行限定。

本实施例中，透镜组22为薄饼(pancake)镜组，透镜组22包括反射偏振片221、第一波片222、透镜223和半反半透膜224(Beam splitter，BS)，第一波片222设于透镜223的入光侧，可以理解的是，透镜223的入光侧为光源21的光线211进入透镜223的一侧，反射偏振片221设于第一波片222背向透镜223的一侧，半反半透膜224设于透镜223背向第一波片222的一侧，并位于透镜223和热镜23之间。也就是说，在透镜223的光轴上，反射偏振片221、第一波片222、透镜223及半反半透膜224依次设置。其中，透镜组22的光轴和透镜223的光轴同轴。示例的，透镜223的数量为一片，当然，透镜223的数量还可以是多片，且反射偏振片221、第一波片222和半反半透膜224的数量也可以不限于一片。透镜组22可以直接固定于镜架10的镜身11(图1)，也可以间接固定于镜架10的镜身11。在其他实施例中，透镜组22还可以是除Pancake镜组以外的其他类型的透镜组。

本实施例中，第一波片222贴合于透镜223位于入光侧的表面，半反半透膜224贴合于透镜223背向第一波片222的表面，反射偏振片221贴合于第一波片222背向透镜223的表面。也就是说，反射偏振片221、第一波片222及半反半透膜224均直接或间接贴合固定于透镜223，透镜223固定于镜身11，避免了使用其他支架固定反射偏振片221、第一波片222及半反半透膜224，有利于透镜组22的小型化。也就是说，反射偏振片221、第一波片222及半反半透膜224可以理解为Pancake镜组中的多层膜结构，目的在于使得光线241在膜层之间折叠。当然，在其他实施例中，第一波片222、反射偏振片221和半反半透膜224还可以通过其他固定结构固定于镜身11。

示例的，反射偏振片221为反射偏振膜(Reflective Polarizer，RP)，第一波片222是四分之一波片(Quarter wave-plate，QWP)。其中，偏振反射膜的功能是透射偏振方向与x轴方向垂直的偏振光，反射偏振方向与x轴方向平行的偏振光，即反射偏振片221可以反射x轴方向的偏振光，透射y轴方向的偏振光。也就是说，反射偏振片221的偏振方向沿y轴方向。四分之一波片是具有一定厚度的双折射单晶波片。第一波片222的快轴方向与y轴成45度。

本实施例中，半反半透膜224在第一波段的透过率大于95％，反射率小于1％，其中，第一波段为光源21发出的光线211所在的频段，即第一波段的频段为850nm±20nm。也就是说，当光源21发出的光线211通过半反半透膜224时，光线211的大部分都能从半反半透膜224射出，光线211的极少部分会被反射。该方案一方面能有效减少经半反半透膜224反射且最终进入摄像模组25的光线(即第四光线，可以理解的是，第四光线不限于图4所示路径的光线211d，与第三光线211c路径不同的光线均为第四光线)，减少形成的鬼像，另一方面能减小第一光线211a强度的损耗，以使在被热镜23反射形成的第三光线211c的强度足够大，保证最终被摄像模组25接收的第三光线211c的强度足够大，摄像模组25能够识别清晰的第三光线211c，有利于眼动追踪装置进行算法技术，提高了眼动追踪的精度，进而提高用户体验。

半反半透膜224在第二波段半反半透，即半反半透膜224在第二波段的透过率为50％，反射率为50％。其中，第二波段为可见光(或者说是显示屏24发出的光线241)所在的波段，即第二波段的频段为400nm～720nm。从而来自显示屏24的光线241一半通过半反半透膜224反射，以使光线241在透镜组22中产生折叠，增长了光线241的光路但是不会增加增强现实组件20的厚度，有利于增强现实组件20的小型化。

请参阅图5，图5是图2所示结构中的半反半透膜224从可见光到近红外波段的透反射光谱曲线示意图。示例的，在可见光范围内半反半透及在近红外高透的半反半透膜224，一般可以由不同折射率的多层膜堆叠而成。通过选定特定的高、低折射率材料的折射率，设计每层膜层的厚度，从而实现在可见光波段特别是在波段400nm～700nm范围内半反半透。举例来说，在波段400nm～700nm范围内的透过率大于等于40％，及在近红外特别是在850nm波段处的透过率大于等于80％的半反半透膜，可以采用的高折射率材料和低反射率材料交错堆叠在基底上形成。其中，基底可以为玻璃，例如K9玻璃，高折射率材料可以为二氧化钛，低反射率材料可以为二氧化硅。高折射率材料和低反射率材料均可以为7层，得到的膜系沉积参数为如表1所示。该半反半透膜从可见光到近红外波段的透反射光谱曲线如图5所示，其中，T代表透射率，R代表反射率。需要注意的是，许多半反半透膜设计均可以达到上述的可见光波段半透半反及近红外高透的效果，此处仅为一个具体的半反半透膜的设计结果，并不限制半反半透膜的保护范围。

表1膜系沉积参数

膜层	材料	厚度/nm
			1	SIO<sub>2</sub>	106.66
2	TIO<sub>2</sub>	14.07
			3	SIO<sub>2</sub>	33.78
4	TIO<sub>2</sub>	90.53
			5	SIO<sub>2</sub>	10
6	TIO<sub>2</sub>	42.33
			7	SIO<sub>2</sub>	11.27
8	TIO<sub>2</sub>	262.37
			9	SIO<sub>2</sub>	12.66
10	TIO<sub>2</sub>	121.5
			11	SIO<sub>2</sub>	168.21
12	TIO<sub>2</sub>	73.35
			13	SIO<sub>2</sub>	44.39
14	TIO<sub>2</sub>	60.58

如图3和图4，本实施例中，热镜23是一种特殊的膜片，在第一波段(850nm±20nm)的反射率较高(例如反射率>95％)，在第二波段(400nm～720nm)的透过率较高(例如透过率>95％)。因此从显示屏24出射的光线241可以较高的透过热镜23，从光源21出射的光线211可以经热镜23反射。也就是说，热镜23对显示屏24出射的光线241影响较小，不会影响用户观看显示屏24显示的画面信息。同时还使光源21发出的光线211最终进入摄像模组25的图像传感器253内，实现对眼动的追踪。示例的，热镜23可以固定于镜身11，也可以固定于显示屏24的显示面。热镜23与显示屏24的显示面平行设置，有利于电子设备100在厚度上的小型化。当然，在其他实施例中，热镜23还可以与显示屏24的显示面呈夹角设置。

如图2和图3，摄像模组25为近红外摄像模组，即摄像模组25能够拍摄近红外光。摄像模组25可以包括镜头252和感测光线211的图像传感器253。光学元件251设于镜头251的入光侧。本实施例中，图像传感器253为感光芯片，摄像模组25设于透镜组22和热镜23之间，并固定于镜身11，也就是说，摄像模组25通过镜身11固定在热镜23和透镜组22之间。摄像模组25可以直接固定于镜身11，也可以间接固定于镜身11。当然，其他实施例中，摄像模组25还可以固定于镜腿12。

具体的，摄像模组25的入光侧朝向透镜组22，用于接收子透镜组23射出的光线。且摄像模组25的光轴相对透镜组22的光轴倾斜。由于第一光线211a在反射偏振片221和热镜23之间经过两次反射形成第三光线211c进入图像传感器253内，从而摄像模组25的光轴相对透镜组22的光轴的倾斜角度更小，更便于摄像模组25拍摄第三光线211c，减小摄像模组25的相差和畸变，提高眼动追踪精度。

当然，在其他实施例中，请参阅图6和图7，图6是图2所示结构的另一种实现形式的结构示意图，图7是图6所示结构的部分结构在另一视角的结构示意图。显示屏24包括通光区242，摄像模组25设于显示屏24背向热镜23的一侧，也就是说，摄像模组25设于显示屏24的下方，可以理解的是，显示屏24的下方为显示屏24背向其显示面的一侧。且摄像模组25的入光侧与通光区242正对设置。当摄像模组25设置于显示屏24的下方时，摄像模组25的入光侧能够接收到来自透镜组22透过通光区242的第三光线211c。本实施例相比于将摄像模组25设于透镜组22和热镜23之间等其他位置，不需要在透镜组22和热镜23之间预留安装摄像模组25的空间，有利于电子设备100的小型化。当然，其他实施场景中，显示屏还可以包括通孔，摄像模组嵌设于通孔内，且摄像模组的入光侧朝向透镜组。

具体的，如图7，摄像模组25可以设于显示屏24的边缘区域，例如显示屏24的四个角区域，保证摄像模组25不会影响显示屏24显示的画面。示例的，当用户佩戴电子设备100时，摄像模组25可以设置于用户左眼对应的显示屏24的右下角和用于右眼对应的显示屏24的左下角，该设置方式更便于摄像模组25对第三光线211c进行拍摄，拍摄效果更好，能有效提高眼动追踪的精度。

如图2和图3，光学元件251包括第一线偏振片2511和第二波片2512，第一线偏振片2511设于摄像模组25的入光侧，第二波片2512设于第一线偏振片2511背向摄像模组25的一侧。即第一线偏振片位于摄像模组25和第二波片2512之间。本实施例中，反射偏振片221的偏振方向与第一线偏振片2511的偏振方向相同。第一线偏振片2511为偏振膜。第二波片2512为四分之一波片。示例的，第一线偏振片2511可以通过粘接固定于摄像模组25的镜头252的入光侧所在的表面，第二波片2512可以通过粘接固定于第一线偏振片2511背向摄像模组25的表面。

当然，在其他实施场景中，第一线偏振片2511和第二波片2512还可以通过卡环固定于摄像模组25的入光侧。或者第一线偏振片2511和第二波片2512还可通过中间件螺接固定于摄像模组25。或者第一线偏振片2511和第二波片2512还可以固定于镜架10的镜身11。

当然，在其他实施例的一种实施场景中，反射偏振片的偏振方向与第一线偏振片的偏振方向相互垂直，此时，光学元件能够允许第四光线进入图像传感器253，阻止第三光线进入图像传感器253。在其他实施例的另一种实施场景中，光学元件包括第一圆偏振片，第一圆偏振片与第一波片的旋向相同，第一圆偏振片和反射偏振片的偏振方向相同或相互垂直。也就是说，第一圆偏振片能够代替第一线偏振片和第二波片。

为了便于描述，如图3所示，定义摄像模组25的光轴方向为z’轴，定义x轴的反方向为x’轴，定义垂直于摄像模组25的光轴方向的方向为y’轴，且x’轴方向、y’轴方向和z’轴方向彼此两两垂直。第一线偏振片2511的光轴沿y’轴方向，第二波片2512的快轴方向与第一线偏振片2511的偏振方向夹角为45度，即，第二波片2512的快轴方向与x’轴成45度。

为了清晰地描述摄像模组25拍摄用户眼球200的过程，图3给出了眼球200反射的第一光线211a到摄像模组25的图像传感器253的过程中经过不同元件后的偏振状态。光源21出射的光线211为自然光，自然光包括各个方向振动的偏振光，自然光经过用户眼球200反射后形成第一光线211a，仍为自然光。经过反射偏振片221后，第一光线211a被调制为偏振方向与x轴垂直的线偏光。第一波片222的快轴方向与x轴成45度，经过第一波片222后第一光线211a的偏振态被调制为左旋偏振光。由于半反半透膜224不改变第一光线211a的偏振态，因此第一光线211a穿过半反半透膜224后仍为左旋偏振光，经过热镜23反射后变为右旋偏振光，再次穿过半反半透膜224后仍为右旋偏振光。如前，本实施例中的半反半透膜224在第一波段(近红外光850nm±20nm)高透低反，因此对于上述的第一光线211a，半反半透膜224相当于一片平行平板，由半反半透膜224表面反射造成的杂散光或鬼像较为轻微。穿过半反半透膜224的右旋偏振光经过第一波片222调制后变成偏振方向与x轴平行的线偏振光，如前，反射偏振片221会反射偏振方向与x轴平行的线偏光，因此第一光线211a会被反射再次穿过第一波片222和半反半透膜224形成第三光线211c，由于光线211被第一波片222调制为右旋偏振光，半反半透膜224对光线211的偏振态没有影响，因此第三光线211c为右旋偏振光。第三光线211c经过第二波片2512调制后，变成偏振方向与x’轴成90度方向的线偏光。第一线偏振片2511的透光轴沿y’轴方向，因此线偏光会穿过第一线偏振片2511，并经由摄像模组25的镜头252聚焦在图像传感器253上，即摄像模组25拍摄到了用户眼球200反射的光线211，形成图像。

与此同时，如图4所示，本实施例还可以有效地消除直接穿过透镜组22的光线，大大降低鬼像亮度。在本实施例中，光源21出射的光线211为自然光，经过用户眼球200反射后，形成第二光线211b，仍为自然光。经过反射偏振片221后，第二光线211b被调制为偏振方向与x轴垂直的线偏光。第一波片222的快轴方向与x轴成45度，经过第一波片222后第二光线211b的偏振态被调制为左旋偏振光。由于半反半透膜224不改变第二光线211b的偏振态，因此第二光线211b穿过半反半透膜224后仍为左旋偏振光，该左旋偏振光形成第四光线211d，此后，第四光线211d穿过第二波片2512，并被其调制为偏振方向沿x’轴方向的线偏光。由于该偏振方向与第一线偏振片2511的透光轴方向垂直，因此该第四光线211d被第一线偏振片2511吸收，即直接穿过透镜组22的第四光线211d会被第一线偏振片2511吸收掉，不会打在摄像模组25的图像传感器253上，无法与第三光线211c形成的像叠加在一起，能有效消除鬼像，提高眼动追踪算法的精确度。

从图3中可以看出，眼球200反射的第一光线211a在反射偏振片221和热镜23之间折叠了二次，因此相比于直接透过透镜组22拍摄用户眼球200的情况，摄像模组25可以以更小的倾斜角度拍摄到用户的眼球200。综上，本实施例在保证近红外摄像模组25以较小的倾斜角度拍摄用户眼球200的前提下，通过设置光学元件251，采用偏振选择的方式，大大减少了光线直接穿过透镜组22形成的鬼像。

如图2，增强现实组件20还包括第二线偏振片26和第三波片27，第二线偏振片26设于显示屏24的出光侧，第三波片27设于第二线偏振片26和热镜23之间。本实施例中，第二线偏振片26为偏振膜，第三波片27为四分之一波片。第二线偏振片26可以粘接固定于显示屏24的显示面，第三波片27可以粘接固定于第二线偏振片26背向显示屏24的表面。

当然，在其他实施例中，第二线偏振片26和第三波片27还可以通过中间件依次固定于显示屏24的显示面朝向的一侧。或者，增强现实组件20还包括第二圆偏振片，第二圆偏振片设于热镜和显示屏之间，也就是说，第二圆偏振片可以替换第二线偏振片和第三波片。

为了清晰地描述用户观看显示屏24显示画面的过程，请参阅图8，图8是图2所示结构的一种光线路径示意图。图8给出了显示屏24发射的光线241到用户的眼球200的过程中经过不同元件后的偏振状态。如图8所示，来自显示屏24的光线241在透镜组22中进行折叠，最终出射到用户的眼球200中。

具体的，显示屏24出射的光线241先经过第二线偏振片26后被调制为线偏光，不失一般性地，可设偏振方向沿y轴方向。经过第三波片27后光线241变为右旋偏振光，第三波片27的快轴方向与y轴成45度，右旋偏振光透过热镜23。此后，光线241到达半反半透膜224，光线241的一部分反射，光线241的另一部分透射，并穿过第一波片222到达反射偏振片221。第一波片222的快轴方向与第三波片27相同，此时，光线241重新被调制为线偏光，偏振方向沿x轴方向。反射偏振片221可以反射x轴方向的偏振光，透射y轴方向的偏振光。因此，光线241被反射，并透过第一波片222到达半反半透膜224，此时，光线241为右旋偏振光。与此前相同，光线241的一部分透射，光线241的另一部分反射。光线241的偏振态变为左旋偏振光，再经过第一波片222后，光线241再次被调制为线偏光，偏振方向沿y轴方向。根据反射偏振片221的特性，光线241将透过反射偏振片221出射，最终进入人眼。从上述光线241路径描述可知，显示屏24发射的光线241在透镜组22中经过折叠，最终进入到人眼，通过透镜组22以使显示屏24发射的光线241发生折叠，增长了光线241的光路但是不会增加增强现实组件20的厚度，有利于增强现实组件20的小型化。

同时，在光线241到达半反半透膜224，光线241的一部分透射，最终进入人眼，光线241的另一部分经半反半透膜224反射形成左旋偏振光，通过第三波片27，形成线偏光，偏振方向沿x轴方向，根据第二线偏振片26的特性，光线241被第二线偏振片26拦截(图8中虚线箭头所代表的光路部分)。

本申请通过在显示屏24和透镜组22之间设置第二线偏振片26和第三波片27，能够拦截从显示屏24发出的光线241经透镜组22反射后回到显示屏24的部分，减少增强现实组件20中由于反射光线产生的鬼影现象，使用户能够观看到更清晰的画面。

电子设备100还可以包括处理器，处理器设于镜身11内，处理器与显示屏24及摄像模组25电连接，用于控制显示屏24的显示内容及根据摄像模组25拍摄的信息对用户进行眼动追踪计算。其中，处理器可以包括一个或多个处理单元。多个处理单元例如可以为应用处理器(application processor，AP)，调制解调处理器，图形处理器(graphics processingunit，GPU)，图像信号处理器(image signal processor，ISP)，控制器，视频编解码器，数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，基带处理器，和/或神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)等。其中，不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或多个处理器中。应当理解的是，处理器可以为电子设备100的中央处理器(central processing unit，CPU)，也可以为电子设备100的其他处理器。

请参阅图9，图9是图1所示结构的增强现实组件20的第二实施例的结构示意图。图10是图9所示结构的光源21发出的光线211的一种光路图。图11是图9所示结构的光源21发出的光线211的另一种光线的光路图。本实施例与第一实施例大致相同，不同的是，本实施例中的摄像模组25设于透镜组22和热镜23之间，摄像模组25的入光侧朝向热镜23，用于接收被热镜23反射的光线。且摄像模组25的光轴相对透镜组22的光轴倾斜。由于光源21的光线在反射偏振片221和热镜23之间经过一次反射形成第三光线211c进入图像传感器253内，从而摄像模组25的光轴相对透镜组22的光轴的倾斜角度较小，便于摄像模组25拍摄第三光线211c，减小摄像模组25的相差和畸变，提高眼动追踪精度。

为了便于描述，如图10所示，以摄像模组25的光轴方向作为z”轴，以x轴方向作为x”轴，建立局部坐标系x”y”z”。定义垂直于摄像模组25的光轴方向的方向为y”轴，且x”轴方向、y”轴方向和z”轴方向彼此两两垂直。第一线偏振片2511的透光轴沿y”轴方向，第二波片2512的快轴方向与第一线偏振片2511的偏振方向夹角为45度，即，第二波片2512的快轴方向与x”轴成45度。

为了清晰地描述摄像模组25拍摄用户眼球200的过程，图10给出了眼球200反射第一光线211a到摄像模组25的图像传感器253的过程中经过不同元件后的偏振状态。具体的，光源21出射的光线211为自然光，经过用户眼球200反射后，形成第一光线211a，仍为自然光。经过反射偏振片221后，第一光线211a被调制为偏振方向与x轴垂直的线偏光。第一波片222的快轴方向与x轴成45度，经过第一波片222后第一光线211a的偏振态被调制为左旋偏振光。由于半反半透膜224不改变第一光线211a的偏振态，因此第一光线211a穿过半反半透膜224后仍为左旋偏振光，经过热镜23反射后变为右旋偏振光。如前，本实施例中的半反半透膜224在第一波段(近红外光850nm±20nm)高透低反，因此对于第一光线211a，半反半透膜224相当于一片平行平板，由半反半透膜224表面反射造成的杂散光或鬼像较为轻微。从热镜23反射的右旋偏振光为第三光线211c，第三光线211c被第二波片2512调制为偏振方向与x”轴成90度的线偏光，因此可以透过第一线偏振片2511，并经由摄像模组25的镜头252聚焦在图像传感器253上，即摄像模组25拍摄到了用户眼球200反射的第三光线211c，形成图像。

与此同时，如图11所示，本实施例还可以有效消除被热镜23反射两次的光线，大大降低鬼像亮度。本实施例中，光源21出射的光线211为自然光，经过用户眼球200反射后，形成第二光线211b，仍为自然光。经过反射偏振片221后，第二光线211b被调制为偏振方向与x轴垂直的线偏光。第一波片222的快轴方向与x轴成45度，经过第一波片222后第二光线211b的偏振态被调制为左旋偏振光。由于半反半透膜224不改变光线211的偏振态，因此第二光线211b穿过半反半透膜224后仍为左旋偏振光，经过热镜23反射后变为右旋偏振光。右旋偏振光经第一波片222进行线偏光，偏振方向沿X轴方向，经过反射偏振片221反射依然为偏振方向不变的线偏光，该线偏光通过第一波片222后形成右旋偏振光，透过半反半透膜224后依然为右旋偏振光，右旋偏振光经过热镜23反射形成左旋偏振光，形成第四光线211d，第四光线211d经过第二波片2512形成偏振方向沿x”轴方向的线偏光，该线偏光将被第一线偏振片2511吸收，不会打到摄像模组25的图像传感器253上，无法与第三光线211c形成的像叠加在一起，能有效消除鬼像，提高眼动追踪算法的精确度。

从图10中可以看出，眼球200反射的光线在反射偏振片221和热镜23之间折叠了一次，因此相比于直接透过透镜组22拍摄用户眼球200的情况，摄像模组25可以以更小的倾斜角度拍摄到用户的眼球200。综上，本实施例在保证近红外摄像模组25以较小的倾斜角度拍摄用户眼球200的前提下，通过设置光学元件251，采用偏振选择的方式，大大减少了摄像模组25形成的鬼像。

请参阅图12，图12是图1所示结构的增强现实组件20的第三实施例的结构示意图。图13是图12所示结构的光源21发出的一种光线的光路图。图14是图12所示结构的光源21发出的另一种光线的光路图。

本实施例与第二实施例大致相同，不同的是，本实施例中增强现实组件20包括光源21、透镜组22、热镜23、显示屏24和摄像模组25，透镜组22包括反射偏振片221、第一波片222、透镜223和半反半透膜224，其中，反射偏振片221和第一波片222构成偏振器，在透镜组22的光轴方向上，反射偏振片221、第一波片222、透镜223、半反半透膜224、热镜23及显示屏24依次设置，摄像模组25设于反射偏振片221背向第一波片222的一侧，也就是说，本实施例中的摄像模组25设于近眼侧，光源21能够向用户的眼球200发射光线211，光线211被眼球200反射形成射向偏振器的第一光线211e和第二光线211f，第一光线211e在偏振器的反射偏振片221与热镜23之间传播后，从偏振器的第一区域221a射出，第二光线211f在偏振器反射偏振片221与热镜23之间传播后，从偏振器的第二区域221b射出，摄像模组25的接收视场覆盖第一区域221a，且错开第二区域221b。也就是说，摄像模组25能够接收第一光线211e，无法接收第二光线211f。其中，偏振器的第一区域221a即为反射偏振片221的第一区域221a，偏振器的第二区域221b即为反射偏振片221的第二区域221b，第二区域221b为反射偏振片221除第一区域221a的全部区域。

摄像模组25为近红外摄像模组，即摄像模组25能够拍摄近红外光。摄像模组25可以包括镜头252和感测光线211的图像传感器253。摄像模组25可以直接固定于镜腿12，也可以间接固定于镜腿12。当然，其他实施例中，摄像模组25还可以固定于镜身11。本实施例中，光源21、透镜组22、热镜23、显示屏24具体结构及相关参数均与第一实施例相同，在此不再赘述。

当用户佩戴电子设备时，用户的眼球200位于透镜组22背向热镜23的一侧，显示屏24显示的画面信息的光线241依次通过热镜23和透镜组22，并在透镜组22中进行折叠，最终出射进入到用户的眼球200，用户接收到显示屏24显示的画面信息。同时，光源21发出光线211，光线211射到用户的眼球200，并通过用户的眼球200反射至透镜组22，依次通过反射偏振片221、第一波片222和半反半透膜224，到达热镜23，光线211在反射偏振片221和热镜23之间形成多种不同传播路径的第一光线211e和第二光线211f。摄像模组25能够接收第一光线211e，无法接收第二光线211f。

本申请通过将摄像模组25设于透镜组22背向热镜23的一侧，也就是说，在反射偏振片221和热镜23之间反射的形成的不同传播路径的第一光线211e和第二光线211f中的一种最终会通过反射偏振片221射出进入到摄像模组25中。

可以理解的是，如图13所示，光线211通过眼球200反射，形成第一光线211e，第一光线211e依次通过反射偏振片221、第一波片222及半反半透膜224到达热镜23，经过热镜23反射依次通过半反半透膜224、第一波片222后，由于反射偏振片221的特性第一光线211e被反射偏振片221反射至热镜23，也就是说，第一光线211e经过热镜反射一次会被反射偏振片221反射至热镜23，热镜23再次将第一光线211e反射通过半反半透膜224、第一波片222后，由于反射偏振片221的特性第一光线211e从反射偏振片221射出，即，经过热镜23反射两次的第一光线211e才能从反射偏振片221的第一区域221a射出，进入到摄像模组25中，被摄像模组25感测。也就是说，本申请通过改变摄像模组25的设置位置，巧妙的利用了透镜组22中存在的反射偏振片221和第一波片222来选择进入摄像模组25的光线的偏振态，也可以理解为，通过反射偏振片221和第一波片222可以选择预定路径的光线进入摄像模组25，该预定路径光线为被热镜23反射两次后的光线。

如图13和图14所示，由于反射偏振片221和第一波片222的特性，从不同方向进入透镜组22的光线(如第一光线211e和第二光线211f)都需要经过热镜23反射两次后(即在反射偏振片221和热镜23之间反射三次)才会从反射偏振片221射出，从而第一光线211e和第二光线211f从反射偏振片221射出的位置之间的距离很大，以致于第二光线211f从反射偏振片221射出也无法进入摄像模组25。因此，只有预定路径的光线能进入摄像模组25，通过摄像模组25拍摄形成干净清晰的图像，避免多种不同路径的光线均进入到摄像模组25中被摄像模组25拍摄形成鬼像，有利于眼动追踪装置进行算法技术，提高了眼动追踪的精度，进而提高用户体验。

同时，本实施例利用透镜组22中原来就存在的部件解决鬼像问题，避免了引入新部件(第一实施例和第二实施例中的光学元件251)，有利于电子设备的小型化，降低了电子设备的成本。

具体的，摄像模组25的入光侧朝向反射偏振片221，用于接收来自偏振器射出的光线。摄像模组25的光轴相对透镜组22的光轴倾斜。由于光源21的光线211在反射偏振片221和热镜23之间经过三次反射形成第一光线211e进入摄像模组25内，从而摄像模组25的光轴相对透镜组22的光轴的倾斜角度相比第一实施例和第二实施例更小，便于摄像模组25拍摄第一光线211e，减小摄像模组25的相差和畸变，提高眼动追踪精度。

为了清晰地描述摄像模组25拍摄用户眼球200的过程，图13给出了眼球200反射光线211到摄像模组25的图像传感器253的过程中经过不同元件后的偏振状态。光源21出射的光线211为自然光，自然光包括各个方向振动的偏振光，自然光经过用户眼球200反射后，形成第一光线211e，仍为自然光。经过反射偏振片221后，第一光线211e被调制为偏振方向与x轴垂直的线偏光。第一波片222的快轴方向与x轴成45度，经过第一波片222后第一光线211e的偏振态被调制为左旋偏振光。由于半反半透膜224不改变第一光线211e的偏振态，因此第一光线211e穿过半反半透膜224后仍为左旋偏振光，经过热镜23反射后变为右旋偏振光。由于半反半透膜224不改变光线的偏振态，因此光线穿过半反半透膜224后仍为右旋偏振光，右旋偏振光经第一波片222进行线偏光，偏振方向沿x轴方向。第一光线211e经过反射偏振片221反射依然为偏振方向不变的线偏光，该线偏光通过第一波片222后形成右旋偏振光，透过半反半透膜224后依然为右旋偏振光，右旋偏振光经过热镜23反射形成左旋偏振光，左旋偏振光透过半反半透膜224，通过第一波片222后形成线偏光，线偏光从反射偏振片221的第一区域221a射出打在摄像模组25的图像传感器253上，被摄像模组25感测。

如图14所示，本实施例的第二光线211f与第一光线在反射偏振片221和热镜23之间的反射次数及偏振态相同，过程不再赘述。不同的是，第二光线211f从反射偏振片221的第二区域221b射出，无法打在摄像模组25的图像传感器253上。本申请通过仅允许第一光线211e通过，能有效消除鬼像，提高眼动追踪算法的精确度。

从图13中可以看出，眼球200反射的光线在反射偏振片221和热镜23之间折叠了三次，因此相比于直接透过透镜组22拍摄用户眼球200的情况，摄像模组25可以以更小的倾斜角度拍摄到用户的眼球200。综上，本实施例在保证近红外摄像模组25以较小的倾斜角度拍摄用户眼球200的前提下，通过设置摄像模组25的位置，采用偏振选择的方式，大大减少了摄像模组25形成的鬼像。

如图13，摄像模组25还包括位于图像传感器253入光侧的偏振片254。具体的，图像传感器253为感光芯片，偏振片254可以位于摄像模组25的镜头252远离图像传感器253的一侧，也可以位于镜头252和图像传感器253之间。偏振片254的偏振方向与反射偏振片221的偏振方向相同。光线211被眼球200反射还形成射向偏振器的反射偏振片221的第三光线211g，第三光线211g被偏振器的反射偏振片221反射至摄像模组25，偏振片254用于允许从第一区域221a射出的第一光线211e进入图像传感器253，阻止被偏振器的反射偏振片221反射至摄像模组25的第三光线211g进入图像传感器253。可以理解的是，第三光线211g与从第一区域221a射出的第一光线211e的偏振态和传播路径均不同，第三光线211g与从第二区域221b射出的第二光线211f的偏振态和传播路径均不同。也就是说，本实施例通过在摄像模组25的图像传感器253的入光侧设置偏振片254，从而阻止被偏振器的反射偏振片221反射至摄像模组25的第三光线211g进入图像传感器253，减少从其他传播路径的光线导致的鬼像，提高用户体验。

请参阅图15，图15是图1所示结构的增强现实组件20的第四实施例的结构示意图。图16是图15所示结构的光源21发出的一种光线的光路图。图17是图15所示结构的光源21发出的另一种光线的光路图。

本实施例与第三实施例大致相同，不同的是，本实施例中的摄像模组25的入光侧通过反射镜28朝向反射偏振片221。具体的，增强现实组件20包括反射镜28，反射镜28位于摄像模组25的入光侧，反射镜28的反射面朝向摄像模组25的入光侧及朝向反射偏振片221，反射镜28用于将第一光线211e反射至摄像模组25的入光侧。摄像模组25的光轴相对透镜组22的光轴倾斜。由于光源21的光线在反射偏振片221和热镜23之间经过三次反射形成第一光线211e进入摄像模组25内，从而摄像模组25的光轴相对透镜组22的光轴的倾斜角度比第一实施例和第二实施例更小，便于摄像模组25拍摄第一光线211e，减小摄像模组25的相差和畸变，提高眼动追踪精度。

为了清晰地描述摄像模组25拍摄用户眼球200的过程，图15给出了眼球200反射光线211到摄像模组25的图像传感器253的过程中经过不同元件后的偏振状态。光源21出射的光线211为自然光，经过用户眼球200反射后，形成第一光线211e，仍为自然光。经过反射偏振片221后，第一光线211e被调制为偏振方向与x轴垂直的线偏光。第一波片222的快轴方向与x轴成45度，经过第一波片222后第一光线211e的偏振态被调制为左旋偏振光。由于半反半透膜224不改变第一光线211e的偏振态，因此第一光线211e穿过半反半透膜224后仍为左旋偏振光，经过热镜23反射后变为右旋偏振光。由于半反半透膜224不改变第一光线211e的偏振态，因此第一光线211e穿过半反半透膜224后仍为右旋偏振光，右旋偏振光经第一波片222进行线偏光，偏振方向沿x轴方向。第一光线211e经过反射偏振片221反射依然为偏振方向不变的线偏光，该线偏光通过第一波片222后形成右旋偏振光，透过半反半透膜224后依然为右旋偏振光，右旋偏振光经过热镜23反射形成左旋偏振光，左旋偏振光透过半反半透膜224，通过第一波片222后形成线偏光，线偏光从反射偏振片221射出，第一光线211e经过反射镜28反射，打在摄像模组25的图像传感器253上，被摄像模组25感测。

如图17所示，本实施例的第二光线211f与第一光线211e在反射偏振片221和热镜23之间的反射次数及偏振态相同，过程不再赘述。不同的是，第二光线211f从反射偏振片221的第二区域221b射出，无法打在摄像模组25的图像传感器253上。本申请通过仅允许第一光线211e通过，能有效消除鬼像，提高眼动追踪算法的精确度。

从图15中可以看出，眼球200反射的光线211在反射偏振片221和热镜23之间折叠了三次，同时还经过反射镜28反射一次，因此相比于第三实施例的方案，摄像模组25可以以更小的倾斜角度拍摄到用户的眼球200。综上，本实施例在保证近红外摄像模组25以较小的倾斜角度拍摄用户眼球200的前提下，通过设置摄像模组25的位置，采用偏振选择的方式，大大减少了摄像模组25形成的鬼像。

以上，仅为本申请的部分实施例和实施方式，本申请的保护范围不局限于此，任何熟知本领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种眼动追踪装置，其特征在于，所述眼动追踪装置包括光源、透镜组、热镜和摄像模组，所述热镜设于所述透镜组的出光侧，所述摄像模组包括图像传感器和位于所述图像传感器入光侧的光学元件，所述光源用于向用户的眼球发射光线，所述光线被所述眼球反射形成射向所述透镜组的第一光线和第二光线，所述第一光线被所述热镜反射N次后形成第三光线，所述第二光线被所述热镜反射M次后形成第四光线，M与N均为自然数，且M与N不等，所述光学元件能够允许所述第三光线进入所述图像传感器，并阻挡所述第四光线进入所述图像传感器；

所述透镜组包括反射偏振片、第一波片和透镜，所述第一波片设于所述透镜的入光侧，所述反射偏振片设于所述第一波片背向所述透镜的一侧；

所述透镜组包括半反半透膜，所述半反半透膜设于所述透镜背向所述第一波片的一侧,所述半反半透膜在第一波段的透过率大于95％，反射率小于1％，其中，所述第一波段为所述光线所在的频段。

2.根据权利要求1所述的眼动追踪装置，其特征在于，所述光学元件包括第一线偏振片和第二波片，所述第一线偏振片位于所述第二波片与所述图像传感器之间，所述反射偏振片的偏振方向与所述第一线偏振片的偏振方向相同或相互垂直，所述第一波片与所述第二波片均为四分之一波片。

3.根据权利要求1所述的眼动追踪装置，其特征在于，所述光学元件包括第一圆偏振片，所述第一圆偏振片与所述第一波片的旋向相同，所述第一圆偏振片与所述反射偏振片的偏振方向相同或相互垂直。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的眼动追踪装置，其特征在于，所述摄像模组的入光侧朝向所述热镜，用于接收被所述热镜反射的光线；或者所述摄像模组的入光侧朝向所述透镜组，用于接收自所述透镜组射出的光线。

5.一种眼动追踪装置，其特征在于，所述眼动追踪装置包括光源、偏振器、热镜和摄像模组，所述热镜位于所述偏振器的出光侧，所述摄像模组设于所述偏振器背向所述热镜的一侧，所述光源用于向用户的眼球发射光线，所述光线被所述眼球反射形成射向所述偏振器的第一光线和第二光线，所述第一光线在所述偏振器与热镜之间传播后，从所述偏振器的第一区域射出，所述第二光线在所述偏振器与所述热镜之间传播后，从所述偏振器的第二区域射出，所述摄像模组的接收视场覆盖所述第一区域、且错开第二区域；

所述偏振器包括反射偏振片和第一波片，所述第一波片位于所述反射偏振片和所述热镜之间；

所述眼动追踪装置还包括半反半透膜，所述半反半透膜位于所述第一波片和所述热镜之间，所述半反半透膜在第一波段的透过率大于95％，反射率小于1％，其中，所述第一波段为所述光线所在的频段。

6.根据权利要求5所述的眼动追踪装置，其特征在于，所述摄像模组包括图像传感器和位于所述图像传感器入光侧的偏振片，所述光线被所述眼球反射还形成射向所述偏振器的第三光线，所述第三光线被所述偏振器反射至所述摄像模组，所述偏振片用于允许从所述第一区域射出的所述第一光线进入所述图像传感器，阻止被所述偏振器反射至所述摄像模组的所述第三光线进入所述图像传感器。

7.根据权利要求6所述的眼动追踪装置，其特征在于，所述眼动追踪装置还包括透镜，所述透镜设于所述第一波片和所述半反半透膜之间。

8.根据权利要求7所述的眼动追踪装置，其特征在于，所述摄像模组的入光侧朝向所述反射偏振片，用于接收自所述偏振器射出的光线。

9.根据权利要求8所述的眼动追踪装置，其特征在于，所述眼动追踪装置还包括反射镜，所述反射镜用于将所述光线反射至所述摄像模组的入光侧。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括显示屏及权利要求1至9任一项所述的眼动追踪装置，所述显示屏设于所述热镜背向所述透镜组或偏振器的一侧。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括镜架，所述镜架包括镜身和与所述镜身连接的镜腿，所述透镜组或所述偏振器、所述显示屏固定于所述镜身，所述光源和所述摄像模组固定于所述镜身或镜腿。

12.根据权利要求10至11中的任一项所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括第二线偏振片和第三波片，所述第二线偏振片设于所述显示屏的出光侧，所述第三波片设于所述第二线偏振片和所述热镜之间。

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