CN116184664A - 一种眼球追踪模组配件及其制作方法、头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种眼球追踪模组配件及其制作方法、头戴式显示设备，涉及可穿戴技术领域，本发明实施例提供一种眼球追踪模组配件，包括：透镜；多个红外灯，位于所述透镜的一侧的光学路径上，所述红外灯包括量子点材料，所述量子点材料在可见光波段内透明。本发明实施例提供一种眼球追踪模组配件及其制作方法、头戴式显示设备，红外灯不会遮挡用户的视野，提高了用户的体验。

Description

一种眼球追踪模组配件及其制作方法、头戴式显示设备

技术领域

本发明涉及可穿戴技术，尤其涉及一种眼球追踪模组配件及其制作方法、头戴式显示设备。

背景技术

随着科技的发展，头戴式显示设备得到了广泛的应用。现有的头戴式显示设备可供用户佩戴于头部，通过向用户眼睛发射光学信号，实现增强现实(Augmented Reality，AR)、虚拟现实(Virtual Real ity，VR)和混合现实(Mix Reality，MR)等不同的效果。

为了实现眼球追踪，一般在头戴式设备上设置红外照明系统与图像采集系统。其中，为了在眼球旋转至不同角度时均能采到红外光斑的图片，红外照明系统一般由多个依次排列并镶嵌于头戴式设备上的红外光源组成。

由于红外照明系统的红外灯是不透明的，不透明的红外灯会遮挡用户的视野，故，当前VR/AR中红外灯只能布置于透镜边缘的壳体上。

发明内容

本发明实施例提供一种眼球追踪模组配件及其制作方法、头戴式显示设备，红外灯不会遮挡用户的视野，提高了用户的体验。

本发明实施例提供一种眼球追踪模组配件，包括：

透镜；

多个红外灯，位于所述透镜的一侧的光学路径上，所述红外灯包括量子点材料，所述量子点材料在可见光波段内透明。

可选地，还包括导电线路，所述导电线路位于所述透镜的光学路径上，与所述红外灯电连接。

可选地，所述导电线路包括纳米银或者导电塑料。

可选地，还包括红外截止膜，所述红外截止膜位于所述红外灯与所述透镜之间。

可选地，包括多个所述红外截止膜，所述红外截止膜的数量与所述红外灯的数量相同；

所述红外灯和与之一一对应的红外截止膜交叠。

第二方面，本发明实施例提供一种眼球追踪模组配件的制作方法，包括：

提供透镜；

采用量子点材料在所述透镜的一侧形成多个红外灯；

其中，所述量子点材料在可见光波段内透明。

可选地，在采用量子点材料在所述透镜的一侧形成多个红外灯，包括：

在所述透镜的一侧曲面上采用量子点材料并通过喷墨打印的方式直接打印形成多个红外灯。

可选地，在采用量子点材料在所述透镜的一侧形成多个红外灯，包括：

采用量子点材料并通过喷墨打印的方式形成多个平面状的红外灯；

将多个平面状的红外灯塑性成型为曲面状；

将多个曲面状的红外灯贴覆到所述透镜的一侧曲面上。

可选地，在采用量子点材料在所述透镜的一侧形成多个红外灯之前，还包括：

在所述透镜一侧曲面上通过镀膜的方式形成红外截止膜。

第三方面，本发明实施例提供一种头戴式显示设备，包括第一方面所述的眼球追踪模组配件。

本发明实施例提供一种眼球追踪模组配件，眼球追踪模组配件包括透镜和多个红外灯。红外灯包括在可见光波段内透明的量子点材料，从而使得红外灯至少对于可见光具有较高的透过率，将红外灯布设于透镜上时，解决了透镜上红外灯布局受限的问题。红外灯不会遮挡透镜中传播的可见光，红外灯不被人眼可见，不会遮挡用户的视野，提高了用户的体验。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种眼球追踪模组配件的俯视图；

图2为本发明实施例提供的另一种眼球追踪模组配件的俯视图；

图3为本发明实施例提供的一种眼球追踪模组配件的俯视图；

图4为本发明实施例提供的一种眼球追踪模组配件的制作方法流程图；

图5为本发明实施例提供的另一种眼球追踪模组配件的制作方法流程图；

图6-图8为本发明实施例提供的一种眼球追踪模组配件的制作过程示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种眼球追踪模组配件的制作方法流程图；

图10、图11、图13和图15为本发明实施例提供的另一种眼球追踪模组配件的制作过程示意图；

图12为图11中所示眼球追踪模组配件的侧视图；

图14为图13中所示眼球追踪模组配件的侧视图；

图16为本发明实施例提供的一种头戴式显示设备的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

当前VR/AR中红外灯只能布置于透镜边缘的壳体上，而不能布置在透镜上。VR/AR头盔的透镜尺寸因观看视野需求增大随之增大，从而对眼球追踪技术所用红外灯的布局产生了限制和影响。也就是说，透镜越做越大，但是的眼睛不会增大。如果将红外灯布置于透镜边缘的壳体上，影响眼球追踪的效果。将红外灯设置于透镜上，不透明的红外灯会遮挡用户的视野。

针对上述问题，本发明实施例提供一种眼球追踪模组配件，图1为本发明实施例提供的一种眼球追踪模组配件的俯视图，参考图1，眼球追踪模组配件包括透镜10和多个红外灯20。透镜10为透光介质，可以采用玻璃或者塑料等材料形成。多个红外灯20位于透镜10的一侧的光学路径上，透过透镜10传播的光线穿过红外灯20。红外灯20包括量子点材料，量子点材料在可见光波段内透明。量子点材料在可见光波段内具有较高的透过率，例如90％，95％或者99％的透过率。

其中，量子点是准零维的纳米材料，是三个维度的尺寸都介于1～10nm范围内的纳米粒子。量子限域效应使其具有类分子的分立能级，因此显现出许多独特的光学与电学性质。量子点受激后可以发射荧光，荧光波长由材料和尺寸控制，其荧光稳定性好、寿命长、量子产率高，是一种理想的无机荧光标记材料。量子点得益于其较宽的激发光谱与狭窄对称的发射光谱，这使得单一光源就可以迅速激发不同尺寸的量子点粒子，得到可分辨的窄发射谱峰，且没有有机荧光团发射峰所存在的显著拖尾，因此更易于被辨识。

量子点荧光产生过程中，电子和空穴直接有效复合产生的激子态发光能够满足波长随量子点尺寸的增加而红移，且尺寸越大，红移幅度越大。PbS、PbSe等Pb族半导体材料发射波长在近红外波段(800nm～1000nm)，且有效质量和禁带宽度更小、介电常数和玻尔半径更大，因此具有更明显的尺寸限域效应和更特定的波段限域定义(例如850nm或940nm)，实现其在特定波段优异的荧光性能。利用上述近红外量子点荧光的特性及材料制备，再通过量子点印刷技术工艺制程，从而在透镜上印刷出透明(半透明)发光点成为眼球追踪所需的近红外发光源。

本发明实施例提供一种眼球追踪模组配件，眼球追踪模组配件包括透镜10和多个红外灯20。红外灯20包括在可见光波段内透明的量子点材料，从而使得红外灯20至少对于可见光具有较高的透过率，将红外灯20布设于透镜10上时，解决了透镜10上红外灯20布局受限的问题。红外灯20不会遮挡透镜10中传播的可见光，红外灯20不被人眼可见，不会遮挡用户的视野，提高了用户的体验。

示例性地，参考图1，多个红外灯20(图1中以8个红外灯20为例，本发明对于红外灯20的数量不作限制)位于透镜10的同一侧，且多个红外灯20位于同一个平面内。

可选地，参考图1，眼球追踪模组配件还包括导电线路30，导电线路30位于透镜10的光学路径上，导电线路30与红外灯20电连接。导电线路30为红外灯20提供工作电压和/或工作电流，从而驱动红外灯20发射红外光，进而实现眼球追踪。

可选地，导电线路30包括纳米银或者导电塑料。本发明实施例中，导电线路30采用纳米银或者导电塑料来形成，从而使得导电线路30至少对于可见光具有较高的透过率，将导电线路30设置于透镜10上，解决了透镜10上导电线路布局受限的问题。且由于导电线路30不会对可见光造成遮挡，导电线路30不会遮挡用户的视野，提高了用户的体验。

图2为本发明实施例提供的另一种眼球追踪模组配件的俯视图，参考图2，眼球追踪模组配件还包括红外截止膜40，红外截止膜40位于红外灯20与透镜10之间。可以理解的是，红外灯20采用量子点材料形成，量子点材料的发光方向为四面八方，即，量子点材料无特定的发光方向。为了避免红外灯20朝向透镜10一侧发光，本发明实施例中，眼球追踪模组配件还包括红外截止膜40，红外截止膜40位于红外灯20与透镜10之间，从而红外截止膜40阻挡红外灯20朝向透镜10一侧发光，并使红外灯20朝向远离透镜10一侧发光，即，为红外灯20设置导向性，使红外灯20朝向人眼发光(即朝向远离透镜10一侧发光)，提高了红外灯20的发光利用率。

示例性地，参考图2，沿着透镜10的光轴方向，所有的红外灯20与同一个红外截止膜40交叠。红外截止膜40为设置于透镜10朝向红外灯20一侧的整层膜，用于避免所有的红外灯20发射的红外光投射至透镜10。

图3为本发明实施例提供的另一种眼球追踪模组配件的俯视图，参考图3，眼球追踪模组配件包括多个红外截止膜40，红外截止膜40的数量与红外灯20的数量相同。红外灯20和与之一一对应的红外截止膜40交叠。本发明实施例中，设置多个红外截止膜40，沿着透镜10的光轴方向，红外灯20和红外截止膜40一一对应交叠。由于相邻红外截止膜40之间的区域远离红外灯20，且红外灯20与红外截止膜40的距离较近，红外灯20发射的红外光不会照射到红外截止膜40之间的区域。另一方面，相邻红外截止膜40之间的区域不会阻挡红外光的正常通过，即，不会对自然光中的红外光进行过滤，从而外界环境光可以不被过滤地通过相邻红外截止膜40之间的区域，提高了透镜10的成像质量。

本发明实施例提供的一种眼球追踪模组配件的制作方法，用于制作上述实施例中的眼球追踪模组配件。图4为本发明实施例提供的一种眼球追踪模组配件的制作方法流程图，结合参考图1-图4，该方法包括：

S101、提供透镜10。

S102、采用量子点材料在透镜10的一侧形成多个红外灯20；其中，量子点材料在可见光波段内透明。

本发明实施例提供一种眼球追踪模组配件的制作方法，用于形成上述实施例中的眼球追踪模组配件。红外灯20包括在可见光波段内透明的量子点材料，从而使得红外灯20至少对于可见光具有较高的透过率，将红外灯20布设于透镜10上时，解决了透镜10上红外灯20布局受限的问题。红外灯20不会遮挡透镜10中传播的可见光，红外灯20不被人眼可见，不会遮挡用户的视野，提高了用户的体验。

图5为本发明实施例提供的另一种眼球追踪模组配件的制作方法流程图，图6-图8为本发明实施例提供的一种眼球追踪模组配件的制作过程示意图，结合参考图2、图5-图8，该方法包括：

S201、提供透镜10。

S202、在透镜10一侧曲面上通过镀膜的方式形成红外截止膜40。

本步骤中，可以在透镜10一侧曲面上形成一个红外截止膜40或者形成多个间隔设置的红外截止膜40。

S203、在透镜10的一侧曲面上采用量子点材料并通过喷墨打印的方式直接打印形成多个红外灯20。

本步骤中，在红外截止膜40远离透镜10一侧采用量子点材料并通过喷墨打印的方式直接打印形成红外灯20。如果在上述步骤S202中，在透镜10一侧曲面上形成一个红外截止膜40，本步骤中，可以在同一个红外截止膜40远离透镜10一侧采用量子点材料并通过喷墨打印的方式直接打印形成多个红外灯20。如果在上述步骤S202中，在透镜10一侧曲面上形成多个间隔设置的红外截止膜40，本步骤中，可以在每一个红外截止膜40远离透镜10一侧采用量子点材料并通过喷墨打印的方式直接打印形成与之一一对应的红外灯20。

其中，采用的喷墨打印的方式可以为立体喷墨打印法，该技术通过使用液态连结体将铺有粉末的各层固化，以创建三维实体原型。从工作方式来看，三维印刷与传统二维喷墨打印最接近。与SLS工艺一样，3DP(Three-Dimension Printing，立体喷墨打印法)也是通过将粉末粘结成整体来制作零部件，不同之处在于，它不是通过激光熔融的方式粘结，而是通过喷头喷出的粘结剂。

本发明实施例中，提供透镜10。在透镜10一侧曲面上通过镀膜的方式形成红外截止膜40。红外截止膜40位于红外灯20与透镜10之间，从而红外截止膜40阻挡红外灯20朝向透镜10一侧发光，并使红外灯20朝向远离透镜10一侧发光，提高了红外灯20的发光利用率。在透镜10的一侧曲面上采用量子点材料并通过喷墨打印的方式直接打印形成多个红外灯20，从而直接以透镜10为基材，直接在透镜10上喷墨打印形成多个红外灯20，节省了工艺制程，降低了成本。在其他实施方式中，还可以省略上述步骤中的S202，即，不形成红外截止膜40。

示例性地，参考图8，在上述步骤S202之前，眼球追踪模组配件的制作方法还可以包括：在红外截止膜40远离透镜10一侧形成导电线路30。

图9为本发明实施例提供的另一种眼球追踪模组配件的制作方法流程图，图10、图11、图13和图15为本发明实施例提供的另一种眼球追踪模组配件的制作过程示意图，图12为图11中所示眼球追踪模组配件的侧视图，图14为图13中所示眼球追踪模组配件的侧视图，结合参考图1、图10-图15，该方法包括：

S301、提供透镜10。

S302、采用量子点材料并通过喷墨打印的方式形成多个平面状的红外灯20。

参考图11和图12，以一个平面的红外灯20进行示意。在成型之前，红外灯20呈平面状。而透镜10的表面通常为曲面(对于球面透镜而言，透镜10的表面可以包括球面；对于非球面透镜而言，透镜10的表面可以包括非球面)

S303、将多个平面状的红外灯20塑性成型为曲面状。

参考图13和图14，以一个平面的红外灯20进行示意。将平面状的红外灯20塑性成型为曲面状。

在本步骤中，按照透镜10的曲率对红外灯20进行弯曲，则，在红外灯20贴附到透镜10之前，红外灯20的形状和透镜10的曲率相适配，在将红外灯20贴附到透镜10时，无需施加过大的贴附力，避免过大的贴附力对红外灯20以及透镜10造成损伤。

S304、将多个曲面状的红外灯20贴覆到透镜10的一侧曲面上。

本发明实施例中，提供透镜10，采用量子点材料并通过喷墨打印的方式形成多个平面状的红外灯20，将多个曲面状的红外灯20贴覆到透镜10的一侧曲面上。在其他实施方式中，在上述步骤S302之前，眼球追踪模组配件的制作方法还可以包括：在透镜10一侧曲面上通过镀膜的方式形成红外截止膜40。

在另一实施方式中，还可以省略上述步骤S303，并将平面状的红外灯20贴覆到透镜10的一侧曲面上。

图16为本发明实施例提供的一种头戴式显示设备的示意图的头戴式显示设备，参考图16，头戴式显示设备包括透镜10、壳体22和头带23，头戴式显示设备还包括如本发明实施中所述的眼球追踪模组配件。由于本实施例提供的头戴式显示设备包括上述实施例中的眼球追踪模组配件，因此具有上述眼球追踪模组配件的有益效果，即，解决了透镜上线路布局受限的问题，以及实现线路不会遮挡用户的视野，提高了用户的体验。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种眼球追踪模组配件，其特征在于，包括：

透镜；

多个红外灯，位于所述透镜的一侧的光学路径上，所述红外灯包括量子点材料，所述量子点材料在可见光波段内透明。

2.根据权利要求1所述的眼球追踪模组配件，其特征在于，还包括导电线路，所述导电线路位于所述透镜的光学路径上，与所述红外灯电连接。

3.根据权利要求2所述的眼球追踪模组配件，其特征在于，所述导电线路包括纳米银或者导电塑料。

4.根据权利要求1所述的眼球追踪模组配件，其特征在于，还包括红外截止膜，所述红外截止膜位于所述红外灯与所述透镜之间。

5.根据权利要求4所述的眼球追踪模组配件，其特征在于，包括多个所述红外截止膜，所述红外截止膜的数量与所述红外灯的数量相同；

所述红外灯和与之一一对应的红外截止膜交叠。

6.一种眼球追踪模组配件的制作方法，其特征在于，包括：

提供透镜；

采用量子点材料在所述透镜的一侧形成多个红外灯；

其中，所述量子点材料在可见光波段内透明。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，在采用量子点材料在所述透镜的一侧形成多个红外灯，包括：

在所述透镜的一侧曲面上采用量子点材料并通过喷墨打印的方式直接打印形成多个红外灯。

8.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，在采用量子点材料在所述透镜的一侧形成多个红外灯，包括：

采用量子点材料并通过喷墨打印的方式形成多个平面状的红外灯；

将多个平面状的红外灯塑性成型为曲面状；

将多个曲面状的红外灯贴覆到所述透镜的一侧曲面上。

9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，在采用量子点材料在所述透镜的一侧形成多个红外灯之前，还包括：

在所述透镜一侧曲面上通过镀膜的方式形成红外截止膜。

10.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的眼球追踪模组配件。

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