CN206178658U - 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(1)、至少一个图像传感器组件(2)、红外滤光部件(11)以及追踪模组壳体(6)；追踪模组壳体(6)设置有固定件，固定件包括红外光源固定件(6‑1)、图像传感器组件固定件(6‑2)以及连接件(6‑4)；红外光源固定件(6‑1)、图像传感器组件固定件(6‑2)与追踪模组壳体(6)为可拆固定连接或不可拆固定连接；连接件(6‑4)与追踪模组壳体(6)为可拆固定连接。具有以下优点：具有结构简单、占用空间小、眼球追踪精度高以及使用灵活方便的优点。

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)、红外滤光部件(11)以及追踪模组壳体(6)；
其中，所述红外光源(1)固定设置于眼球(7)的侧前方区域且位于视频眼镜可视角度的边缘或外部，用于向眼球(7)发射红外光，眼球(7)反射红外光，从而形成眼球反射光路；
所述图像传感器组件(2)固定设置于眼球侧前方区域且位于视频眼镜可视角度的边缘或外部，并且，所述图像传感器组件(2)设置于所述眼球反射光路上，用于直接采集眼球图像；
所述红外滤光部件(11)设置于图像传感器组件(2)到眼球(7)之间的传输光路上；
所述追踪模组壳体(6)设置有固定件，所述固定件包括红外光源固定件(6-1)、图像传感器组件固定件(6-2)以及连接件(6-4)；
所述红外光源固定件(6-1)，用于将红外光源固定在所述追踪模组壳体(6)上；
所述图像传感器组件固定件(6-2)，用于将图像传感器组件(2)固定在所述追踪模组壳体(6)上；
所述连接件(6-4)，用于将所述眼球追踪模组固定在视频眼镜壳体(8)上；
所述红外光源固定件(6-1)、所述图像传感器组件固定件(6-2)与所述追踪模组壳体(6)为可拆固定连接或不可拆固定连接；所述连接件(6-4)与所述追踪模组壳体(6)为可拆固定连接。
优选的，所述固定件还包括透镜固定件(6-3)，用于将透镜(3)固定在所述追踪模组壳体(6)上；所述透镜固定件(6-3)与所述追踪模组壳体(6)为可拆固定连接或不可拆固定连接。
优选的，所述可拆固定连接为螺纹连接或销连接或弹性形变连接或锁扣连接或插接；所述不可拆固定连接为焊接或粘接或铆接。
优选的，还包括透镜(3)；所述透镜(3)固定设置于眼球(7)到显示屏(4)之间的传输光路上，并且，所述透镜(3)的外缘位于视频眼镜可视角度的边缘或外部，用于辅助调节焦距。
优选的，所述透镜(3)固定设置于眼球(7)到所述红外光源(1)之间的传输光路上；或者，所述透镜(3)固定设置于所述红外光源(1)到所述显示屏(4)之间的传输光路上。
优选的，所述透镜(3)的侧面及表面镀有增透膜，用于消除杂散光。
优选的，所述透镜(3)为视力矫正镜。
优选的，所述视力矫正镜为凸透镜或凹透镜。
优选的，各个所述红外光源(1)设置于视频眼镜的目镜(5)的前方。
优选的，所述红外光源(1)的周围还设置有灯罩(1-1)。
优选的，所述红外光源固定件(6-1)和/或所述灯罩(1-1)采用不透光材质，用于把红外光源的照射角度的范围限定在不小于10°且不大于180°，防止红外光源发出的光反射或直接照射到目镜(5)。
优选的，所述红外滤光部件(11)集成在图像传感器组件(2)内部或表面；
或者，所述追踪模组壳体(6)还设置有红外滤光部件固定件，所述红外滤光部件(11)通过红外滤光部件固定件固定在所述追踪模组壳体(6)上。
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、眼球追踪精度高、装配灵活以及使用方便的优点。
附图说明
图1为本实用新型提供的单眼球追踪模组的1种装配关系示意图；
图2为本实用新型提供的单眼球追踪模组的分解状态示意图；
图3为本实用新型提供的单眼球追踪模组在组装状态的第1角度示意图；
图4为本实用新型提供的单眼球追踪模组在组装状态的第2角度示意图；
图5为本实用新型提供的单眼球追踪模组在组装状态的第3角度示意图；
图6为本实用新型提供的单眼球追踪模组中透镜采用凹透镜时的成像光路示意图；
图7为本实用新型提供的单眼球追踪模组中透镜采用凸透镜时的成像光路示意图；
图8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
以下结合附图对本实用新型进行详细说明：
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为单眼球追踪模组或双眼球追踪模组，参考图1-图7，为单眼球追踪模组的结构示意图，参考图8，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7，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、红外滤光部件11以及追踪模组壳体6；
其中，红外光源1固定设置于眼球7的侧前方区域且位于视频眼镜可视角度的边缘或外部，用于向眼球7发射红外光，眼球7反射红外光，从而形成眼球反射光路；
图像传感器组件2固定设置于眼球侧前方区域且位于视频眼镜可视角度的边缘或外部，并且，图像传感器组件2设置于眼球反射光路上，用于直接采集眼球图像；
红外滤光部件11设置于图像传感器组件2到眼球7之间的传输光路上；此处，在图像传感器组件前加上红外滤光部件，只允许红外光源发出的光线通过成像镜头，可消除其他波长光线对图像的影响，提高成像质量。
追踪模组壳体6设置有固定件，如图3-5所示，示出了各类固定件的设置方式，固定件包括红外光源固定件6-1、图像传感器组件固定件6-2以及连接件6-4；
红外光源固定件6-1，用于将红外光源固定在追踪模组壳体6上；图像传感器组件固定件6-2，用于将图像传感器组件2固定在追踪模组壳体6上；连接件6-4，用于将眼球追踪模组固定在视频眼镜壳体8上；
红外光源固定件6-1、图像传感器组件固定件6-2与追踪模组壳体6为可拆固定连接或不可拆固定连接；连接件6-4与追踪模组壳体6为可拆固定连接。实际应用中，可拆固定连接为螺纹连接或销连接或弹性形变连接或锁扣连接或插接；不可拆固定连接为焊接或粘接或铆接。
本实用新型提供的视频眼镜的眼球追踪模组，主要创新点如下：
(1)追踪模组壳体6设置固定件，通过固定件安装红外光源和图像传感器组件，具有易装配的优点；
(2)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，该种设置方式会造成用户可观察到图像传感器组件的镜头，影响用户正常观看显示屏幕的信息。而本实用新型中，参照图中所示，在眼球侧前方区域且位于视频眼镜可视角度的边缘或外部安装图像传感器组件，因此，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。
另外，传统技术中，在视频眼镜的目镜与显示屏之间的区域设置红外截止滤光器件，因此，眼球反射的近红外光线经视频眼镜的目镜5折射、再经红外截止滤光器件反射后，才最终成像到图像传感器组件。
而本实用新型中，不需要设置红外截止滤光器件，因此，眼球反射的近红外光线直接反射到图像传感器组件。由此避免了红外截止滤光器件反射产生杂散光，还避免了菲涅尔透镜(部分视频眼镜的目镜5为菲涅尔透镜)凹槽的折射对图像的不利影响，因此，本实用新型图像传感器组件采集到的图像质量更高，提高了眼球追踪精度。
(3)另外，各类固定件优选与追踪模组壳体可拆固定连接，因此，用户根据实际需求，可灵活选择是否安装对应的部件，具有使用灵活的优点。
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：透镜固定件和透镜
固定件还包括透镜固定件6-3，用于将透镜3固定在追踪模组壳体6上；透镜固定件6-3与追踪模组壳体6为可拆固定连接或不可拆固定连接。此处的可拆固定连接为螺纹连接或销连接或弹性形变连接或锁扣连接或插接；不可拆固定连接为焊接或粘接或铆接。
对于透镜固定件，用户可根据自己实际需求，选择是否安装透镜固定件，以及是否安装透镜。
还包括透镜3；透镜3的外缘位于视频眼镜可视角度的边缘或外部。对于视力存在问题的佩戴者，透镜3可以为视力矫正镜，例如为凸透镜或凹透镜，具体的厚度和类型可以根据使用者的视力情况而定，从而辅助调节焦距，使有视力问题的佩戴者能够看清图像，如图6，为单眼球追踪模组中透镜采用凹透镜时的成像光路示意图；如图7，为单眼球追踪模组中透镜采用凸透镜时的成像光路示意图。另外，对于视力正常的佩戴者，可以完全不放置透镜，也可以放置平行平板，平行平板的表面可以镀膜，比如反射膜等，从而实现保护视力的作用。
也就是说，本实用新型中，透镜3为一个可选择的部件，具体选择的类型根据佩戴者需求灵活设置。
图6和图7中，透镜3均设置于眼球到红外光源之间的传输光路上，眼球追踪模组的成像光路为：
(1)红外光源发出的红外光经透镜3折射后到达眼球，眼球反射红外光；
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)眼球反射红外光，经红外滤光部件11过滤后，成像到图像传感器组件。
具体的，透镜3固定设置于眼球7到显示屏4之间的传输光路上，更具体的，透镜3固定设置于眼球7到红外光源1之间的传输光路上，如图3所示，为该种装配位置的示意图；或者，透镜3固定设置于红外光源1到显示屏4之间的传输光路上，如图4所示，为该种装配位置的示意图；也就是说，红外光可能穿过透镜3，也可能不穿过透镜3。
此外，透镜3的侧面及表面镀有红外增透膜，用于消除杂散光。
改进2：红外光源
各个红外光源1设置于视频眼镜的目镜5的前方。红外光源1的周围还设置有灯罩1-1。红外光源固定件6-1和/或灯罩1-1采用不透光材质，用于把红外光源的照射角度的范围限定在不小于10°且不大于180°，防止红外光源发出的光反射或直接照射到目镜5，从而产生杂散光。
改进3：红外滤光部件
红外滤光部件11集成在图像传感器组件2内部或表面；或者，追踪模组壳体6还设置有红外滤光部件固定件，红外滤光部件11通过红外滤光部件固定件固定在追踪模组壳体6上。
改进4：还包括主控单元9和智能设备10
智能设备可以为手机、平板电脑、电脑、智能眼镜等终端设备。主控单元9分别与红外光源、图像传感器组件以及智能设备连接。
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；也可以集成到智能设备中。
主控单元用于控制红外光源的开闭状态；还用于接收图像传感器组件采集到的图像，并传输给智能设备。
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、眼球追踪精度高、装配灵活以及使用方便的优点。
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)、红外滤光部件(11)以及追踪模组壳体(6)；
其中，所述红外光源(1)固定设置于眼球(7)的侧前方区域且位于视频眼镜可视角度的边缘或外部，用于向眼球(7)发射红外光，眼球(7)反射红外光，从而形成眼球反射光路；
所述图像传感器组件(2)固定设置于眼球侧前方区域且位于视频眼镜可视角度的边缘或外部，并且，所述图像传感器组件(2)设置于所述眼球反射光路上，用于直接采集眼球图像；
所述红外滤光部件(11)设置于图像传感器组件(2)到眼球(7)之间的传输光路上；
所述追踪模组壳体(6)设置有固定件，所述固定件包括红外光源固定件(6-1)、图像传感器组件固定件(6-2)以及连接件(6-4)；
所述红外光源固定件(6-1)，用于将红外光源固定在所述追踪模组壳体(6)上；
所述图像传感器组件固定件(6-2)，用于将图像传感器组件(2)固定在所述追踪模组壳体(6)上；
所述连接件(6-4)，用于将所述眼球追踪模组固定在视频眼镜壳体(8)上；
所述红外光源固定件(6-1)、所述图像传感器组件固定件(6-2)与所述追踪模组壳体(6)为可拆固定连接或不可拆固定连接；所述连接件(6-4)与所述追踪模组壳体(6)为可拆固定连接。
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，所述固定件还包括透镜固定件(6-3)，用于将透镜(3)固定在所述追踪模组壳体(6)上；所述透镜固定件(6-3)与所述追踪模组壳体(6)为可拆固定连接或不可拆固定连接。
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，所述可拆固定连接为螺纹连接或销连接或弹性形变连接或锁扣连接或插接；所述不可拆固定连接为焊接或粘接或铆接。
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，还包括透镜(3)；所述透镜(3)固定设置于眼球(7)到显示屏(4)之间的传输光路上，并且，所述透镜(3)的外缘位于视频眼镜可视角度的边缘或外部，用于辅助调节焦距。
5.根据权利要求4所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，所述透镜(3)固定设置于眼球(7)到所述红外光源(1)之间的传输光路上；或者，所述透镜(3)固定设置于所述红外光源(1)到所述显示屏(4)之间的传输光路上。
6.根据权利要求4所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，所述透镜(3)的侧面及表面镀有增透膜，用于消除杂散光。
7.根据权利要求4所述的视频眼镜的眼球追踪模组，其特征在于，所述透镜(3)为视力矫正镜。
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，所述视力矫正镜为凸透镜或凹透镜。
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，各个所述红外光源(1)设置于视频眼镜的目镜(5)的前方。
10.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)的周围还设置有灯罩(1-1)。
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，所述红外光源固定件(6-1)和/或所述灯罩(1-1)采用不透光材质，用于把红外光源的照射角度的范围限定在不小于10°且不大于180°，防止红外光源发出的光反射或直接照射到目镜(5)。
12.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，所述红外滤光部件(11)集成在图像传感器组件(2)内部或表面；
或者，所述追踪模组壳体(6)还设置有红外滤光部件固定件，所述红外滤光部件(11)通过红外滤光部件固定件固定在所述追踪模组壳体(6)上。
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