CN205594581U - 视频眼镜的眼球追踪模组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种视频眼镜的眼球追踪模组，包括：至少2个红外光源、至少一个图像传感器组件以及至少一个红外截止滤光器件；其中，图像传感器组件包括图像传感器本体以及设置于图像传感器本体前方的红外滤光片；其中，红外光源固定设置于眼球的侧前方区域，用于向眼球发射红外光，眼球反射红外光，从而在眼球上形成反射点；图像传感器固定设置于视频眼镜可视角度的边缘或外部；红外截止滤光器件设置于眼球反射光路和图像传感器采集区域之间的重合区域，用于将眼球影像反射到图像传感器本体，从而使图像传感器本体采集到眼球影像。具有以下优点：具有结构简单、占用空间小以及眼球追踪精度高的优点。

Description

视频眼镜的眼球追踪模组
技术领域
本实用新型属于眼球追踪技术领域，具体涉及一种视频眼镜的眼球追踪模组。
背景技术
眼球追踪是利用机械、电子、光学等各种检测手段获取受试者当前“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，可应用于车辆辅助架驶、虚拟现实、认知障碍诊断等。
现有的眼球追踪设备，普遍具有结构复杂、占用空间大以及眼球追踪精度有限等不足。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种视频眼镜的眼球追踪模组，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种视频眼镜的眼球追踪模组，包括：至少2个红外光源(1)、至少一个图像传感器组件(2)以及至少一个红外截止滤光器件(3)；其中，所述图像传感器组件(2)包括图像传感器本体(2-1)以及设置于所述图像传感器本体(2-1)前方的红外滤光片(2-2)；
其中，所述红外光源(1)固定设置于眼球的侧前方区域，用于向眼球发射红外光，眼球反射红外光，从而在眼球上形成反射点；
所述图像传感器组件(2)固定设置于视频眼镜可视角度的边缘或外部；所述红外截止滤光器件(3)设置于眼球反射光路和图像传感器采集区域之间的重合区域，用于将眼球影像反射到所述图像传感器本体(2-1)，从而使所述图像传感器本体(2-1)采集到眼球影像。
优选的，在眼球可视角度的外部设置至少一个透镜(9)；所述透镜(9)设置在红外截止滤光器件(3)到图像传感器组件(2)之间的传输光路上，用于 消除畸变和/或补偿还原图像。
优选的，所述红外截止滤光器件(3)整合到显示屏(8)的屏表面；和/或
所述红外截止滤光器件(3)为显示屏的红外反光涂层或者红外反光贴膜。
优选的，所述红外截止滤光器件(3)固定设置于视频眼镜的目镜(5)与显示屏(8)之间的区域，并且，所述红外截止滤光器件(3)的外缘位于视频眼镜可视角度的外部。
优选的，所述红外光源(1)固定设置于视频眼镜可视角度的外部；并且，所述红外光源(1)套设于视频眼镜的目镜(5)的外缘的壳体上。
优选的，在视频眼镜的壳体(7)开设有安装槽(7-1)；所述图像传感器组件(2)通过所述安装槽(7-1)固定到所述视频眼镜壳体(7)上。
优选的，还包括主控单元(6)，所述主控单元(6)分别与所述红外光源(1)和所述图像传感器组件(2)连接。
优选的，所述红外光源(1)通过第1接口连接到所述主控单元(6)；其中，所述第1接口为主控单元(6)向所述红外光源(1)发送控制信号的单向接口；和/或所述第1接口为同时具有供电功能的接口；
所述图像传感器组件(2)通过第2接口连接到所述主控单元(6)；其中，所述第2接口为主控单元(6)与图像传感器组件(2)之间进行控制信号和/或数据信号传输的双向接口；和/或所述第2接口为同时具有供电功能的接口。
优选的，该眼球追踪模组为单眼球追踪模组或双眼球追踪模组。
优选的，当所述眼球追踪模组为单眼球追踪模组时，包括单眼球红外光源、至少一个单眼球图像传感器组件以及至少一个单眼球红外截止滤光器件；
当所述眼球追踪模组为双眼球追踪模组时，包括左眼球红外光源、至少一个左眼球图像传感器组件、至少一个左眼球红外截止滤光器件、右眼球红外光源、至少一个右眼球图像传感器组件以及至少一个右眼球红外截止滤光器件；
所述左眼球图像传感器组件和所述右眼球图像传感器组件独立设置，或者共用相同的图像传感器组件；
所述左眼球红外截止滤光器件和所述右眼球红外截止滤光器件独立设置，或者共用相同的红外截止滤光器件；
优选的，所述双眼球追踪模组还配置有左眼球主控单元和右眼球主控单元；所述左眼球主控单元分别与所述左眼球红外光源和所述左眼球图像传感器组件连接；所述右眼球主控单元分别与所述右眼球红外光源和所述右眼球图像传感器组件连接；
优选的，所述左眼球主控单元和所述右眼球主控单元独立设置，或者集成为一个主控单元。
本实用新型提供的视频眼镜的眼球追踪模组具有以下优点：
具有结构简单、占用空间小以及眼球追踪精度高的优点。
附图说明
图1为本实用新型提供的单眼球追踪模组的立体结构示意图；
图2为本实用新型提供的红外光源和视频眼镜壳体组装下的俯视图；
图3为本实用新型提供的单眼球追踪模组中成像光路示意图；
图4为本实用新型提供的双眼球追踪模组的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供一种视频眼镜的眼球追踪模组，可设置在虚拟现实眼镜装置中，通过对虚拟现实眼镜的内部结构独特设计，完成眼球追踪，从而使用户在佩戴眼镜观看位于眼镜前方的显示终端时，能够基于眼球追踪技术对显示终端进行操作控制，并实现人机交互和注视点渲染等功能。
本实用新型提供的视频眼镜的眼球追踪模组可以为单眼球追踪模组，也可以为双眼球追踪模组，参考图1，为单眼球追踪模组的结构示意图，参考图4，为双眼球追踪模组的结构示意图。由于双眼球追踪模组是将两个单眼球追踪模组整合到一起形成的产品，其与单眼球追踪模组的实现原理基本相同，因此，为方便说明，以下以单眼球追踪模组为例进行介绍：
结合图1-图3，本实用新型提供的视频眼镜的眼球追踪模组，包括：至少2个红外光源1、至少一个图像传感器组件2以及至少一个红外截止滤光器件3；其 中，图像传感器组件2包括图像传感器本体2-1以及设置于图像传感器本体2-1前方的红外滤光片2-2；
其中，红外光源1固定设置于眼球的侧前方区域，用于向眼球发射红外光，眼球反射红外光，从而在眼球上形成反射点；
图像传感器组件2固定设置于视频眼镜可视角度的边缘或外部；红外截止滤光器件3设置于眼球反射光路和图像传感器采集区域之间的重合区域，用于将眼球影像反射到图像传感器本体2-1，从而使图像传感器本体2-1采集到眼球影像。
参考图3，眼球追踪模组的成像光路为：
(1)红外光源1向眼球发射红外光，眼球反射红外光，从而在眼球上形成反射点；
具体的，由于人眼能感知的波长为380nm-780nm，为了不影响人们正常观看显示终端，红外光源基本选择人眼敏感度低、危害性小的近红外光源。
(2)眼球上形成的反射点经红外截止滤光器件3反射后，成像到图像传感器组件；
此处，为了消除其他波长光线对图像的影响，需要在成像镜头前加上红外滤光片，只允许LED光源发出的光线通过成像镜头。
对于目前市场上虚拟现实眼镜来说，大多数显示终端直接设置在目镜的正后端，而图像传感器组件的镜头设置于目镜的正后端，该种设置方式会影响用户正常观看显示屏幕的信息。而本发明中，参照图中所示，在目镜的后方放置有红外截止滤光器件，通过调整红外截止滤光器件的角度，将眼球反射的近红外光线反射到固定于壳体侧面的成像镜头，红外截止滤光器件的大小选取需要包含此目镜的最大视场边缘光线。
通过以上设置方式，一方面，在进行眼球追踪时，不会影响用户正常观看显示屏幕的信息；另一方面，由于图像传感器组件设置于视频眼镜可视角度的边缘或外部，优选的，可在视频眼镜壳体7开设有安装槽7-1，图像传感器通过安装槽7-1固定到视频眼镜壳体7上，因此，具有图像传感器安装方便且不占用额外空间的的效果，节约了整个设备的体积。
实际应用中，在以上结构的基础上，还可进行以下改进：
改进1：在眼球可视角度的外部设置至少一个透镜9；透镜9设置在红外截止滤光器件3到图像传感器组件2之间的传输光路上，用于消除畸变和/或补偿还原图像，提高图像传感器采集图像的精度。
改进2：为进一步缩小整个设备的占用体积，红外截止滤光器件3可直接整合到显示屏8的屏表面；和/或红外截止滤光器件3为显示屏的红外反光涂层或者红外反光贴膜。
改进3：红外截止滤光器件3固定设置于视频眼镜的目镜与显示屏之间的区域，并且，红外截止滤光器件3的外缘位于视频眼镜可视角度的外部，保证眼球任意位置形成的反射点均可通过红外截止滤光器件成像到图像传感器。
改进4：红外光源1设置于视频眼镜可视角度的外部；并且，红外光源1固定套设于视频眼镜目镜5的外缘的壳体上。采用此种结构，具有红外光源易安装且占用空间小的优点。
改进6：还包括主控单元6，主控单元6分别与红外光源1和图像传感器组件2连接。
需要强调的是，本实用新型涉及到的主控单元，可以为独立的一个主控电路板；也可以为手机、平板电脑等终端的主控单元。
红外光源1通过第1接口连接到主控单元6；其中，第1接口为主控单元6向红外光源1发送控制信号的单向接口；和/或第1接口为同时具有供电功能的接口；
图像传感器组件2通过第2接口连接到主控单元6；其中，第2接口为主控单元6与图像传感器组件2之间进行控制信号和/或数据信号传输的双向接口；和/或第2接口为同时具有供电功能的接口。
改进7：当眼球追踪模组为双眼球追踪模组时，包括左眼球红外光源、至少一个左眼球图像传感器组件、至少一个左眼球红外截止滤光器件、右眼球红外光源、至少一个右眼球图像传感器组件以及至少一个右眼球红外截止滤光器件；
左眼球图像传感器组件和右眼球图像传感器组件独立设置，或者共用相同的图像传感器组件；
左眼球红外截止滤光器件和右眼球红外截止滤光器件独立设置，或者共用相同的红外截止滤光器件。
双眼球追踪模组还配置有左眼球主控单元和右眼球主控单元；左眼球主控单元分别与左眼球红外光源和左眼球图像传感器组件连接；右眼球主控单元分别与右眼球红外光源和右眼球图像传感器组件连接；左眼球主控单元和右眼球主控单元独立设置，或者集成为一个主控单元。
也就是说，对于双眼球追踪模组，左眼球追踪单元和右眼球追踪单元可共用部分共同的器件，达到降低双眼球追踪模组成本的优点。
由此可见，本实用新型提供的视频眼镜的眼球追踪模组具有以下优点：具有结构简单、占用空间小以及眼球追踪精度高的优点。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，包括：至少2个红外光源(1)、至少一个图像传感器组件(2)以及至少一个红外截止滤光器件(3)；其中，所述图像传感器组件(2)包括图像传感器本体(2-1)以及设置于所述图像传感器本体(2-1)前方的红外滤光片(2-2)；
其中，所述红外光源(1)固定设置于眼球的侧前方区域，用于向眼球发射红外光，眼球反射红外光，从而在眼球上形成反射点；
所述图像传感器组件(2)固定设置于视频眼镜可视角度的边缘或外部；所述红外截止滤光器件(3)设置于眼球反射光路和图像传感器采集区域之间的重合区域，用于将眼球影像反射到所述图像传感器本体(2-1)，从而使所述图像传感器本体(2-1)采集到眼球影像。
2.根据权利要求1所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，在眼球可视角度的外部设置至少一个透镜(9)；所述透镜(9)设置在红外截止滤光器件(3)到图像传感器组件(2)之间的传输光路上，用于消除畸变和/或补偿还原图像。
3.根据权利要求1或2所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，所述红外截止滤光器件(3)整合到显示屏(8)的屏表面；和/或
所述红外截止滤光器件(3)为显示屏的红外反光涂层或者红外反光贴膜。
4.根据权利要求1所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，所述红外截止滤光器件(3)固定设置于视频眼镜的目镜(5)与显示屏(8)之间的区域，并且，所述红外截止滤光器件(3)的外缘位于视频眼镜可视角度的外部。
5.根据权利要求1所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，所述红外光源(1)固定设置于视频眼镜可视角度的外部；并且，所述红外光源(1)套设于视频眼镜的目镜(5)的外缘的壳体上。
6.根据权利要求1所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，在视频眼镜壳体(7)开设有安装槽(7-1)；所述图像传感器组件(2)通过所述安装槽(7-1)固定到所述视频眼镜壳体(7)上。
7.根据权利要求1所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，还包括主控单元(6)，所述主控单元(6)分别与所述红外光源(1)和所述图像传感 器组件(2)连接。
8.根据权利要求7所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，所述红外光源(1)通过第1接口连接到所述主控单元(6)；其中，所述第1接口为主控单元(6)向所述红外光源(1)发送控制信号的单向接口；和/或所述第1接口为同时具有供电功能的接口；
所述图像传感器组件(2)通过第2接口连接到所述主控单元(6)；其中，所述第2接口为主控单元(6)与图像传感器组件(2)之间进行控制信号和/或数据信号传输的双向接口；和/或所述第2接口为同时具有供电功能的接口。
9.根据权利要求1所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，该眼球追踪模组为单眼球追踪模组或双眼球追踪模组。
10.根据权利要求9所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，当所述眼球追踪模组为单眼球追踪模组时，包括单眼球红外光源、至少一个单眼球图像传感器组件以及至少一个单眼球红外截止滤光器件；
当所述眼球追踪模组为双眼球追踪模组时，包括左眼球红外光源、至少一个左眼球图像传感器组件、至少一个左眼球红外截止滤光器件、右眼球红外光源、至少一个右眼球图像传感器组件以及至少一个右眼球红外截止滤光器件；
所述左眼球图像传感器组件和所述右眼球图像传感器组件独立设置，或者共用相同的图像传感器组件；
所述左眼球红外截止滤光器件和所述右眼球红外截止滤光器件独立设置，或者共用相同的红外截止滤光器件。
11.根据权利要求10所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，所述双眼球追踪模组还配置有左眼球主控单元和右眼球主控单元；所述左眼球主控单元分别与所述左眼球红外光源和所述左眼球图像传感器组件连接；所述右眼球主控单元分别与所述右眼球红外光源和所述右眼球图像传感器组件连接。
12.根据权利要求11所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，所述左眼球主控单元和所述右眼球主控单元独立设置，或者集成为一个主控单元。
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