CN114609777A - 异面导线结构的光学镜片及眼球追踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种异面导线结构的光学镜片及眼球追踪系统；所述光学镜片包括透明基材和光源模块，光源模块包括若干发光单元和线路结构；线路结构设于透明基材的第一表面上，发光单元均位于透明基材的通光区域上，发光单元均包括发光主体和设于所述发光主体上的第一引脚及第二引脚，第一引脚及第二引脚均与线路结构电性连接；发光主体具有第一引脚的第一面和具有第二引脚的第二面的其中一面设置在靠近第一表面上；发光主体具有第一引脚的第一面和具有第二引脚的第二面的另外一面设置在远离第一表面上。通过本申请，同时实现光斑拍摄齐全及尽量降低线路对用户视线影响，有效解决光斑拍摄不全或过少会影响计算人眼视线方向或注视点的精度问题。

Description

异面导线结构的光学镜片及眼球追踪系统

技术领域

本发明属于眼球追踪的技术领域，具体地涉及一种异面导线结构的光学镜片及采用该光学镜片的眼球追踪系统。

背景技术

眼球追踪技术的主要设备包括红外光源和图像采集器。眼球追踪技术是通过将红外光线投射到用户眼睛，同时用感光图像采集器检测眼睛反射红外光的强度，结合红外图像特征，从而计算出人眼在VR显示图像中注视的区域。眼球追踪技术中的被照射物体为用户眼睛的角膜，其相当于一个球面镜，角膜会反射红外光源发射的红外光，相机会拍摄到发射的红外光，反射的红外光形成的像就是红外光源在角膜上的反射成像；这种反射成像叫光斑，相机拍到的光斑是眼动追踪技术所依赖的重要图像特征。

眼球追踪系统的功能是计算人眼视线方向或注视点，需要依赖相机获取眼球图像，及依赖红外光源对眼球照明。为了不影响用户视线，现有技术将红外光源布置在人眼前方透光区域的边缘(即布置在透光区域中部位置的通光区域的外部，且围绕通光区域边缘一圈布置。然而，在眼球转动到某些角度时，由于眼角膜的尺寸有限(一般约为直径11.5mm)，此时将红外光源围绕通光区域边缘一圈布置，有时相机会拍不全光斑，导致有效光斑数量不足，正是因为光斑拍摄不全或过少会影响计算人眼视线方向或注视点的精度。

如何同时实现光斑拍摄齐全及尽量降低线路对用户视线影响的目的，是一个亟待解决的课题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种异面导线结构的光学镜片及眼球追踪系统。

一方面，该发明提供一种异面导线结构的光学镜片，所述光学镜片包括：

透明基材，包括朝向眼球的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；

光源模块，用于提供对眼球照明的红外光；

所述光源模块包括若干发光单元和线路结构；所述线路结构设于所述透明基材的第一表面上；所述发光单元均位于所述透明基材的通光区域上，所述发光单元均包括发光主体和设于所述发光主体上的第一引脚及第二引脚，所述第一引脚及所述第二引脚均与所述线路结构电性连接；其中，所述发光主体具有第一引脚的第一面和具有第二引脚的第二面的其中一面设置在靠近所述第一表面上；所述发光主体具有第一引脚的第一面和具有第二引脚的第二面的另外一面设置在远离所述第一表面上。

相比现有技术，本发明的有益效果为：通过将包括若干发光单元及线路结构的光源模块，设置在透明基材朝向眼球的第一表面上通光区域内，且通过线路结构并联和/或串联方式与处于不同面上的发光主体第一面具有的第一引脚及第二面具有的第二引脚电性连接，实现光斑拍摄齐全的同时，尽量降低线路对用户视线影响，以提高计算人眼视线方向或注视点的精度。

较佳地，所述光源模块还包括悬浮导线，所述线路结构包括第一电压端和第二电压端，所述第一电压端与所述第二电压端之间存在电压差，所述发光单元的电路连接方式包括串联和/或并联；

当所述发光单元之间并联连接时，所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中一个与所述第一电压端电性连接，所述发光单元的第一引脚和第二引脚的另外一个通过所述悬浮导线与所述第二电压端电性连接；

当所述发光单元之间串联连接时，所有所述发光单元串联在所述线路结构中，且所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中任一一个通过所述悬浮导线连接在所述线路结构中。

较佳地，当所述发光单元之间并联连接时，所述线路结构包括不同电压值的两线路网络，所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中一个与其一所述线路网络电性连接，且所述发光单元的第一引脚和第二引脚的另外一个通过所述悬浮导线与另一所述线路网络电性连接。

较佳地，其一所述线路网络背离另一所述线路网络的一侧凸起延伸形成电性导通的连接臂，所述连接臂与所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中一个连接，且连接所述发光单元的所述悬浮导线位于所述连接臂的上方。

较佳地，所述悬浮导线在所述透明基材上的投影与所述连接臂重合。

较佳地，当所述发光单元之间串联连接时，所述线路结构包括串接的多段线路网络，其一所述线路网络中间接入电压；所述线路网络的一端与所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中一个连接，所述线路网络的另一端通过悬浮导线与另一个所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中一个连接。

较佳地，与所述发光单元直接连接的所述线路网络的一端朝向或者背离与其相邻所述线路网络的方向折弯形成电性导通的连接臂，所述连接臂与所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中一个连接，且连接所述发光单元的所述悬浮导线位于所述连接臂的上方。

较佳地，所述悬浮导线在所述透明基材上的投影与所述连接臂重合。

较佳地，所述光学镜片还包括连接外部电源和控制信号的导线，所述导线的一端与所述线路结构连接。

较佳地，所述光学镜片还包括防护体，所述防护体与所述光源模块位于所述透明基材的同侧。

较佳地，所述防护体为透光材料制成的透明面板，所述光源模块位于所述透明基材与所述透明面板之间。

较佳地，所述防护体为透光材料制成的胶帽，所述胶帽包裹所述发光单元。

较佳地，所述防护体包括透光材料制成的胶帽及透明面板，所述胶帽包裹所述发光单元，且位于所述透明基材与所述透明面板之间。

较佳地，所述防护体为透光材料制成的填充层，所述填充层包裹所述光源模块。

较佳地，所述防护体包括透光材料制成的填充层及透明面板，所述填充层包裹所述光源模块，且位于所述透明基材与所述透明面板之间。

较佳地，所述光学镜片还包括支架，所述支架与所述透明基材固接。

另一方面，该发明提供一种眼球追踪系统，包括相机，还包括上述的所述光学镜片。

相比现有技术，本发明的有益效果为：眼球追踪系统采用上述的光学镜片，通过将包括若干发光单元及线路结构的光源模块，设置在透明基材朝向眼球的第一表面上通光区域内，且通过线路结构并联和/或串联方式与处于不同面上的发光主体第一面具有的第一引脚及第二面具有的第二引脚电性连接，从而眼球追踪系统实现光斑拍摄齐全的同时，尽量降低线路对用户视线影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的眼球追踪系统中光学镜片的立体图；

图2为图1标识A的局部放大示意图；

图3为本发明实施例1提供的眼球追踪系统中光学镜片(含支架)的立体图；

图4为本发明实施例1提供的眼球追踪系统中光学镜片的部分分解图一；

图5为本发明实施例1提供的眼球追踪系统中光学镜片的部分分解图二；

图6为本发明实施例1提供的眼球追踪系统中光学镜片的部分分解图三；

图7为本发明实施例1提供的眼球追踪系统中光学镜片的部分分解图四；

图8为本发明实施例2提供的眼球追踪系统中光学镜片的立体图；

图9为图8标识B的局部放大示意图。

附图标记说明：

10-透明基材、11-第一表面；

20-光源模块、21-发光单元、211-发光主体、212-第一引脚、213-第二引脚、22-线路结构、221-线路网络、222-连接臂、23-悬浮导线；

30-导线；

41-填充层、42-胶帽；

50-透明面板；

60-支架。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

实施例1

本实施例提供了一种眼球追踪系统，包括相机和异面导线结构的光学镜片。如图1所示，所述光学镜片包括透明基材10、用于提供对眼球照明的红外光的光源模块20，以及连接外部电源和控制信号的导线30。其中，所述透明基材10包括朝向眼球的第一表面11和与所述第一表面11相对的第二表面。本实施例中，所述光源模块20包括六个发光单元21和线路结构22，所述线路结构22设于所述透明基材的第一表面11上，所述导线30的另一端与所述线路结构22连接，用于给予所述发光单元21提供电压；所述发光单元21均位于所述透明基材10的通光区域上。具体实践中，所述透明基材10采用有机玻璃制成，当然，其它实施例也可采用玻璃、树脂或塑料等透明材质制成。所述线路结构22采用单层或者多层堆叠形式的铜、铝、镍、银、金或铂中的一种或者几种金属制成。

如图2所示，所述发光单元21均包括发光主体211、位于所述发光主体第一面的第一引脚212和位于所述发光主体第二面的第二引脚213，所述发光主体的第一引脚212及第二引脚213均与所述线路结构22电性连接；其中，所述发光主体的第一引脚212及第二引脚213为连接电源的极性引脚。具体实践中，所述发光单元21为LED发光芯片；当然，其它实施例中，所述发光单元也可为ED模组、激光器模组或激光器发光芯片。

进一步地，所述发光主体具有第一引脚212的第一面设置在靠近所述第一表面11上；所述发光主体具有第二引脚213的第二面设置在远离所述第一表面11上。本实施例中，LED发光芯片的两极性引脚分别位于LED发光芯片的顶面、底面，意味着，极性引脚分别位于顶面、底面结构的LED发光芯片，因其内部各层平行于基材表面，温度变化时不容易破坏自身内部结构，以使所述发光单元更可靠。需要说明的是，正是因为所述发光主体具有第一引脚212的第一面与具有第二引脚213的第二面处于不同面上，势必引起给予所述发光主体供电的导线处于所述发光单元不同面上，因此本实施例的镜片具有异面导线结构。

进一步地，所述光源模块20还包括悬浮导线23，其中，所述悬浮导线23采用铜金属制成，当然，其它实施例也可采用金或银金属制成。其中，所述线路结22包括第一电压端和第二电压端，所述第一电压端与所述第二电压端之间存在电压差，所述发光单元21的电路连接方式采用并联方式。具体地，当所述发光单元21之间并联连接时，所述发光单元的第一引脚212与所述第一电压端电性连接，所述发光单元的第二引脚213通过所述悬浮导线23与所述第二电压端电性连接。本实施例中，所述线路结构22包括不同电压值的两线路网络221，所述发光单元的第一引脚212与其一所述线路网络221电性连接，且所述发光单元的第二引脚213通过所述悬浮导线23与另一所述线路网络221电性连接。优选地，其一所述线路网络背离另一所述线路网络的一侧凸起延伸形成电性导通的连接臂222，所述连接臂222与所述发光单元的第一引脚212连接，且连接所述发光单元21的所述悬浮导线23位于所述连接臂222的上方。更进一步地，所述悬浮导线23在所述透明基材10上的投影与所述连接臂222重合，从而进一步降低了所述线路结构22的可见性，降低对于视线的阻挡。此外，所述悬浮导线23实现立体走线，可以越过其它线路，并不局限于平面走线，从而进一步便于所述线路结构22的布设。另外，所述悬浮导线23呈柱状，可以实现更大的截面积，以使电阻更小，同样的电阻，基材表面导线需要做到30μm宽，悬浮导线0.5μm直径即可，更细的线径可以降低导线的可见性。

如图3所示，所述光学镜片还包括支架60，所述支架60与所述透明基材10固接。具体实践中，所述支架60的侧壁上开设有穿线孔，以便所述导线30的穿入与所述线路结构22连接。

进一步地，所述光学镜片还包括防护体，所述防护体与所述光源模块20位于所述透明基材10的同侧。

如图4所示，作为本申请的一个较佳实施例中，所述防护体为透光材料制成的填充层41，所述填充层41包裹所述光源模块20。其中，所述填充层41用于增加强度，以及对所述线路结构22、所述悬浮导线23和所述发光单元21保护，防止氧化和脱落。另外，参考图4，所述防护体为透光材料制成的透明面板，所述光源模块位于所述透明基材与所述透明面板之间，所述透明面板通过支架结构定位安装。

如图5所示，作为本申请的一个较佳实施例中，所述防护体为透光材料制成的胶帽42，所述胶帽的数量与所述发光单元21数量一致；所述胶帽42包裹所述发光单元21。其中，所述胶帽42用于对所述发光单元21保护，防止氧化和脱落。

如图6所示，作为本申请的一个较佳实施例中，所述防护体包括透光材料制成的填充层41及透明面板50，所述填充层41包裹所述光源模块20，且位于所述透明基材10与所述透明面板50之间。其中，所述填充层41用于增加强度，以及对所述线路结构22、所述悬浮导线23和所述发光单元21保护，防止氧化和脱落。并且，所述透明面板50进一步起到保护作用，且让外表面更耐磨。

如图7所示，作为本申请的一个较佳实施例中，所述防护体包括透光材料制成的胶帽42及透明面板50，所述胶帽42的数量与所述发光单元21数量一致；所述胶帽42包裹所述发光单元21，且位于所述透明基材10与所述透明面板50之间。其中，所述胶帽42用于对所述发光单元21保护，防止氧化和脱落。并且，所述透明面板50进一步起到保护作用，且让外表面更耐磨。

综上所述，本实施例通过将包括六个发光单元及线路结构的光源模块，设置在透明基材朝向眼球的第一表面上通光区域内，且通过线路结构并联方式与处于不同面上的发光主体第一面具有的第一引脚及第二面具有的第二引脚电性连接，以使本申请的光学镜片实现光斑拍摄齐全的同时，尽量降低线路对用户视线影响，以提高计算人眼视线方向或注视点的精度。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于：所述发光单元21的电路连接方式采用串联方式。如图8和图9所示，当所述发光单元21之间串联连接时，所述线路结构22包括串接的线路网络221，其一所述线路网络221中间接入电压；所述线路网络221的一端与所述发光单元的第一引脚212连接，所述线路网络221的另一端通过所述悬浮导线23与另一个所述发光单元的第二引脚213连接。优选地，与所述发光单元21直接连接的所述线路网络221的一端朝向或者背离与其相邻所述线路网络221的方向折弯形成电性导通的连接臂222，所述连接臂222与所述发光单元的第一引脚212连接，且连接所述发光单元的所述悬浮导线23位于所述连接臂222的上方。更进一步地，所述悬浮导线23在所述透明基材10上的投影与所述连接臂222重合。

综上所述，本实施例通过将包括六个发光单元及线路结构的光源模块，设置在透明基材朝向眼球的第一表面上通光区域内，且通过线路结构串联方式与处于不同面上的发光主体第一面具有的第一引脚及第二面具有的第二引脚电性连接，以使本申请的光学镜片实现光斑拍摄齐全的同时，尽量降低线路对用户视线影响，以提高计算人眼视线方向或注视点的精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种异面导线结构的光学镜片，其特征在于，所述光学镜片包括：

透明基材，包括朝向眼球的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；

光源模块，用于提供对眼球照明的红外光；

所述光源模块包括若干发光单元和线路结构；所述线路结构设于所述透明基材的第一表面上；所述发光单元均位于所述透明基材的通光区域上，所述发光单元均包括发光主体和设于所述发光主体上的第一引脚及第二引脚，所述第一引脚及所述第二引脚均与所述线路结构电性连接；其中，所述发光主体具有第一引脚的第一面和具有第二引脚的第二面的其中一面设置在靠近所述第一表面上；所述发光主体具有第一引脚的第一面和具有第二引脚的第二面的另外一面设置在远离所述第一表面上。

2.根据权利要求1所述的光学镜片，其特征在于，所述光源模块还包括悬浮导线，所述线路结构包括第一电压端和第二电压端，所述第一电压端与所述第二电压端之间存在电压差，所述发光单元的电路连接方式包括串联和/或并联；

当所述发光单元之间并联连接时，所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中一个与所述第一电压端电性连接，所述发光单元的第一引脚和第二引脚的另外一个通过所述悬浮导线与所述第二电压端电性连接；

当所述发光单元之间串联连接时，所有所述发光单元串联在所述线路结构中，且所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中任一一个通过所述悬浮导线连接在所述线路结构中。

3.根据权利要求2所述的光学镜片，其特征在于，当所述发光单元之间并联连接时，所述线路结构包括不同电压值的两线路网络，所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中一个与其一所述线路网络电性连接，且所述发光单元的第一引脚和第二引脚的另外一个通过所述悬浮导线与另一所述线路网络电性连接。

4.根据权利要求3所述的光学镜片，其特征在于，其一所述线路网络背离另一所述线路网络的一侧凸起延伸形成电性导通的连接臂，所述连接臂与所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中一个连接，且连接所述发光单元的所述悬浮导线位于所述连接臂的上方。

5.根据权利要求4所述的光学镜片，其特征在于，所述悬浮导线在所述透明基材上的投影与所述连接臂重合。

6.根据权利要求2所述的光学镜片，其特征在于，当所述发光单元之间串联连接时，所述线路结构包括串接的多段线路网络，其一所述线路网络中间接入电压；所述线路网络的一端与所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中一个连接，所述线路网络的另一端通过悬浮导线与另一个所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中一个连接。

7.根据权利要求6所述的光学镜片，其特征在于，与所述发光单元直接连接的所述线路网络的一端朝向或者背离与其相邻所述线路网络的方向折弯形成电性导通的连接臂，所述连接臂与所述发光单元的第一引脚和第二引脚的其中一个连接，且连接所述发光单元的所述悬浮导线位于所述连接臂的上方。

8.根据权利要求7所述的光学镜片，其特征在于，所述悬浮导线在所述透明基材上的投影与所述连接臂重合。

9.根据权利要求1～8任一项所述的光学镜片，其特征在于，所述光学镜片还包括连接外部电源和控制信号的导线，所述导线的一端与所述线路结构连接。

10.根据权利要求1～8任一项所述的光学镜片，其特征在于，所述光学镜片还包括防护体，所述防护体与所述光源模块位于所述透明基材的同侧。

11.根据权利要求10所述的光学镜片，其特征在于，所述防护体为透光材料制成的透明面板，所述光源模块位于所述透明基材与所述透明面板之间。

12.根据权利要求10所述的光学镜片，其特征在于，所述防护体为透光材料制成的胶帽，所述胶帽包裹所述发光单元。

13.根据权利要求10所述的光学镜片，其特征在于，所述防护体包括透光材料制成的胶帽及透明面板，所述胶帽包裹所述发光单元，且位于所述透明基材与所述透明面板之间。

14.根据权利要求10所述的光学镜片，其特征在于，所述防护体为透光材料制成的填充层，所述填充层包裹所述光源模块。

15.根据权利要求10所述的光学镜片，其特征在于，所述防护体包括透光材料制成的填充层及透明面板，所述填充层包裹所述光源模块，且位于所述透明基材与所述透明面板之间。

16.根据权利要求1～8任一项所述的光学镜片，其特征在于，所述光学镜片还包括支架，所述支架与所述透明基材固接。

17.一种眼球追踪系统，包括相机；其特征在于，还包括如权利要求1～16任一项的所述光学镜片。

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