CN213046830U - 一种眼球运动测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种眼球运动测试装置，其特征在于，包括一个可透近红外光的左偏振片、一个可透近红外光的右偏振片、一个用于显示可透过左偏振片且不可透过右偏振片的A类偏振光以及可透过右偏振片且不可透过左偏振片的B类偏振光的偏振显示模块、一个眼球追踪模块及计算模块。本实用新型具有有益效果是：(1)可以方便地自动切换左眼测试、右眼测试和双眼测试，节约了时间，且使用方便；(2)可测试人眼在看3D图像时的眼球运动。

Description

一种眼球运动测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种眼球运动测试装置，尤其是一种基于偏振显示技术的眼球运动测试装置。

背景技术

眼球运动测试装置，也称为眼动仪，可以记录人的眼球运动。眼动仪可分为遥测式和可穿戴式。可穿戴式眼动仪的特点是眼动装置和人眼距离比较近，一般距离在几厘米之内，可集成于VR、AR、或和眼镜、头盔配合使用。遥测式眼动仪的特点是眼动装置和人眼的距离较远，一般在几十厘米远的距离或更远的距离，和电脑显示器配合使用，或和投影仪、电视、手机、平板电脑等配合使用。

目前遥测式眼球运动测试装置大多采用双眼同时测试。以授权公告号为“CN106037627B”的实用新型专利《一种婴幼儿全自动视力检查方法及装置》为例，其原理是让被测者观看显示装置上显示的图案，用一个近红外摄像机拍摄人的双眼，并通过图像处理算法计算人眼在显示装置平面上所看的位置，即眼动点。

一般情况下，左眼的眼动点和右眼的眼动点应该是重合或基本重合的。然而，也有的研究者希望研究左眼和右眼的眼动点之间可能存在的差异。传统上的方法测量单眼的眼动数据时，因为不希望另外一只眼睛也同时看到测试内容产生干扰，需要用眼罩等方式遮挡另一只眼(类似看视力表测一只眼睛的视力时需要遮挡另外一只眼睛)。但有时需要比较快速频繁地切换左眼和右眼的眼动测量，此时如果仍用来回换眼罩的方式会带来时间上较大的浪费和测试的不方便。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：关于遥测式眼动仪左眼测试、右眼测试和双眼测试自动方便切换的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种眼球运动测试装置，其特征在于，包括一个可透近红外光的左偏振片、一个可透近红外光的右偏振片、一个用于显示可透过左偏振片且不可透过右偏振片的A类偏振光以及可透过右偏振片且不可透过左偏振片的B类偏振光的偏振显示模块、一个眼球追踪模块及计算模块，其中：

左眼通过左偏振片能看到偏振显示模块显示的A类偏振光，不能看到偏振显示模块显示的B类偏振光，由眼球追踪模块通过左偏振片拍摄到左眼的图像；右眼通过右偏振片能看到偏振显示模块显示的B类偏振光，不能看到显示模块显示的A类偏振光，由眼球追踪模块通过右偏振片拍摄到右眼的图像；

眼球追踪模块包含至少一台近红外摄像机及至少一个近红外光源，近红外光源可发出各个方向上具有相同振幅的非偏振光，提供近红外摄像机拍摄的照明及作为角膜反光点参考点，眼球追踪模块中的近红外摄像机可以通过左偏振片和右偏振片拍摄到左眼和右眼的图像，并将所拍摄到的图像传输到计算模块，通过计算模块进行眼动点计算。

优选地，所述偏振显示模块可显示的A类偏振光为线偏振光，可显示的B类偏振光为线偏振光，A类偏振光和B类偏振光的线偏振方向相互垂直；

所述左偏振片为可透为线偏振光的所述A类偏振光的线偏振片；所述右偏振片为可透为线偏振光的所述B类偏振光的线偏振片。

优选地，所述偏振显示模块可显示的所述A类偏振光为左旋圆偏振光，所述B类偏振光为右旋圆偏振光，或所述偏振显示模块可显示的所述A类偏振光为右旋圆偏振光，所述B类偏振光为左旋圆偏振光；

所述左偏振片为可透为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光的所述A类偏振光的圆偏振片；所述右偏振片为可透为右旋圆偏振光或左旋圆偏振光的所述B类偏振光的圆偏振片。

优选地，还包括用于对头部位置进行固定以提高精准度的头部固定支架，所述左偏振片和所述右偏振片与所述头部固定支架的相对位置固定，且所述左偏振片及所述右偏振片的平面和所述显示模块的平面平行，防止反光干扰。

优选地，所述左偏振片和所述右偏振片为可戴在被测者头上的眼镜式结构。

本实用新型具有有益效果是：(1)可以方便地自动切换左眼测试、右眼测试和双眼测试，节约了时间，且使用方便；(2)可测试人眼在看3D图像时的眼球运动。

附图说明

图1是本实用新型各部件的位置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本实用新型提供的一种眼球运动测试装置包括一个偏振显示模块101、左偏振片102、右偏振片103、一个眼球追踪模块104、一个计算模块105、头部固定支架106。

偏振显示模块101可以为偏振显示器、偏振投影装置等。本实施例中的偏振显示模块101为一台偏振显示器。

本实施例中计算模块105为一台电子计算机主机。

眼球追踪模块104包含1台近红外摄像机，及2个发光波长为850nm的LED近红外光源。近红外光源可发出各个方向上具有相同振幅的非偏振光，2个近红外光源位于近红外摄像机的两侧，距离近红外摄像机均为15cm。眼球追踪模块104中的近红外摄像机可以通过左偏振片102和右偏振片103拍摄到人左眼和右眼的图像，光源提供近红外摄像机拍摄的照明并产生角膜反光点作为眼动点计算的参考点。

眼球追踪模块104位于偏振显示模块101正下方。

其中偏振显示模块101和眼球追踪模块104位于左偏振片102的同一侧，在测试时左眼位于左偏振片102的另一侧，左眼通过左偏振片102观看偏振显示模块101上显示的内容。

其中偏振显示模块101和眼球追踪模块104位于右偏振片103的同一侧，在测试时右眼位于右偏振片103的另一侧，右眼通过右偏振片103观看偏振显示模块101上显示的内容。

光是一种横波，在光的传播过程中，如只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，这种光称为线偏振光。在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，且电矢量端点描出一个圆轨迹，这种光称为圆偏振光。迎着光线方向看，电矢量顺时针旋转的称右旋圆偏振光，逆时针旋转的称左旋圆偏振光。

偏振显示模块101可显示两类偏振光：A类偏振光，可透过左偏振片102，不可透过右偏振片103；B类偏振光，可透过右偏振片103，不可透过左偏振片102。

本实施例中，A类偏振光为水平方向的线偏振光，B类偏振光为垂直方向的线偏振光。本实施例中，左偏振片102为水平方向的线偏振镜片，右偏振片103为垂直方向的线偏振镜片，且左偏振片102和右偏振片103都使用可透850nm近红外光的材料。这样左眼通过左偏振片102只能看到偏振显示模块101显示的A类偏振光，不能看到偏振显示模块101显示的B类偏振光；右眼通过右偏振片103只能看到偏振显示模块101显示的B类偏振光，不能看到偏振显示模块101显示的A类偏振光。与此同时，因为近红外光源可发出各个方向上具有相同振幅的非偏振光，因此眼球追踪模块104中的近红外摄像机可通过左偏振片102拍摄到人左眼的图像，可通过右偏振片103拍摄到人右眼的图像。

另外一种可替代的方式是，偏振显示模块101可显示左旋圆偏振光和右旋圆偏振光两种圆偏振光，对应的左偏振片102和右偏振片103为可分别透过两种圆偏振光的偏振片，原理同线偏振光类似，在此不再重复描述。

为了进一步提高眼动数据的精准度，减小头动带来的测试误差，本实施例使用头部固定支架106进行头部固定，在测试时只有眼睛可以运动。

左偏振片102和右偏振片103和头部固定支架106的相对位置固定，且偏振片平面和偏振显示模块101平面平行，防止反光干扰。因为眼球追踪模块104位于偏振显示模块101下方，且和偏振显示模块101平面有一定角度的夹角，在本实施例中夹角为20度，是斜向上方向拍摄人眼的，因此这样可以防止近红外光源的近红外光通过偏振片直接反射到近红外摄像机中产生反光干扰。

在另外的实施例中，左偏振片102和右偏振片103可以为眼镜式，可戴在被测者头上。这种测试方式适用于不适合使用头部固定支架106的年龄较小的儿童。

眼球追踪模块104工作的原理是：将眼球追踪模块104的图像传输到计算模块105，由计算模块105进行图像处理计算。因为近红外摄像机拍摄到角膜反光点亮度高，灰度级可达255，且两个角膜反光点成对出现距离较近。根据此特性从红外摄像机拍摄到整幅图像中找到眼睛的大致区域。然后设置一个高于瞳孔的灰度而低于周围虹膜、皮肤区域灰度的灰度阈值，低于所述灰度阈值的区域标记为可能的瞳孔区域；设置一个排除掉眼睫毛等黑色物体干扰的面积阈值，从而确定瞳孔所在的区域；根据瞳孔区域计算瞳孔中心的坐标；根据两个角膜反光点的平均坐标得到角膜反光点中心坐标；瞳孔中心坐标减去角膜反光点中心坐标得到瞳孔角膜向量。在标定后得到瞳孔角膜向量和眼动点的映射函数。从而计算眼动点。左眼和右眼的眼动点可以分别计算。

眼球运动测试的模式有四种：左眼测试；右眼测试；左眼右眼同时测试平面图像；左眼右眼同时测试3D图像。

首先受试者坐在本检测装置前，将下巴放在头部固定支架106上，眼睛朝向偏振显示模块101方向。左眼通过左偏振片102看偏振显示模块101，右眼通过右偏振片103看偏振显示模块101。两只眼睛距离偏振显示模块101为60cm。

(1)左眼测试的过程是：由偏振显示模块101显示由A类偏振光组成的左眼测试图像。此时左偏振片102可透A类偏振光，因此左眼可以看见偏振显示模块101显示的左眼测试图像；右偏振片103不可透A类偏振光，因此右眼不能看见偏振显示模块101显示的左眼测试图像。同时眼球追踪模块104拍摄人眼的图像，并由计算模块105计算得到左眼和右眼的眼动点数据。

(2)右眼测试的过程是：由偏振显示模块101显示由B类偏振光组成的右眼测试图像。此时右偏振片103可透B类偏振光，因此右眼可以看见偏振显示模块101显示的右眼测试图像；左偏振片102不可透B类偏振光，因此左眼不能看见偏振显示模块101显示的右眼测试图像。同时眼球追踪模块104拍摄人眼的图像，并由计算模块105计算得到左眼和右眼的眼动点数据。

(3)左眼右眼同时测试平面图像的过程是：由偏振显示模块101同时显示A类偏振光组成的左眼测试图像和B类偏振光组成的右眼测试图像，左眼测试图像和右眼测试图像的大小、形状、位置、亮度、颜色等均相同，只有偏振角度不同。此时左眼可以通过左偏振片102看到左眼测试图像，右眼可以通过右偏振片103看到右眼测试图像。同时眼球追踪模块104拍摄左眼和右眼的图像，并由计算模块105计算得到左眼和右眼的眼动点数据。

(4)左眼右眼同时测试3D图像的过程是：由偏振显示模块101同时显示A类偏振光组成的左眼测试图像和B类偏振光组成的右眼测试图像，左眼测试图像和右眼测试图像为有立体视差的不同形状的图像。此时左眼可以通过左偏振片102看到左眼测试图像，右眼可以通过右偏振片103看到右眼测试图像，从而形成3D立体感。这种测试对于一些关于立体视觉、深度知觉等领域的眼动研究是有作用的。同时眼球追踪模块104拍摄左眼和右眼的图像，并由计算模块105计算得到左眼和右眼的眼动点数据。

Claims (5)

1.一种眼球运动测试装置，其特征在于，包括一个可透近红外光的左偏振片、一个可透近红外光的右偏振片、一个用于显示可透过左偏振片且不可透过右偏振片的A类偏振光以及可透过右偏振片且不可透过左偏振片的B类偏振光的偏振显示模块、一个眼球追踪模块及计算模块，其中：

左眼通过左偏振片能看到偏振显示模块显示的A类偏振光，不能看到偏振显示模块显示的B类偏振光，由眼球追踪模块通过左偏振片拍摄到左眼的图像；右眼通过右偏振片能看到偏振显示模块显示的B类偏振光，不能看到显示模块显示的A类偏振光，由眼球追踪模块通过右偏振片拍摄到右眼的图像；

眼球追踪模块包含至少一台近红外摄像机及至少一个近红外光源，近红外光源可发出各个方向上具有相同振幅的非偏振光，提供近红外摄像机拍摄的照明及作为角膜反光点参考点，眼球追踪模块中的近红外摄像机可以通过左偏振片和右偏振片拍摄到左眼和右眼的图像，并将所拍摄到的图像传输到计算模块，通过计算模块进行眼动点计算。

2.如权利要求1所述的眼球运动测试装置，其特征在于：所述偏振显示模块可显示的A类偏振光为线偏振光，可显示的B类偏振光为线偏振光，A类偏振光和B类偏振光的线偏振方向相互垂直；

所述左偏振片为可透为线偏振光的所述A类偏振光的线偏振片；所述右偏振片为可透为线偏振光的所述B类偏振光的线偏振片。

3.如权利要求1所述的眼球运动测试装置，其特征在于：所述偏振显示模块可显示的所述A类偏振光为左旋圆偏振光，所述B类偏振光为右旋圆偏振光，或所述偏振显示模块可显示的所述A类偏振光为右旋圆偏振光，所述B类偏振光为左旋圆偏振光；

所述左偏振片为可透为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光的所述A类偏振光的圆偏振片；所述右偏振片为可透为右旋圆偏振光或左旋圆偏振光的所述B类偏振光的圆偏振片。

4.根据权利要求1所述的眼球运动测试装置，其特征在于，还包括用于对头部位置进行固定以提高精准度的头部固定支架，所述左偏振片和所述右偏振片与所述头部固定支架的相对位置固定，且所述左偏振片及所述右偏振片的平面和所述显示模块的平面平行，防止反光干扰。

5.根据权利要求1所述的眼球运动测试装置，其特征在于：所述左偏振片和所述右偏振片为可戴在被测者头上的眼镜式结构。

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