CN220455801U - 一种用于眼球追踪的图像扫描系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于眼球追踪的图像扫描系统，其包括穿戴组件；扫描组件，扫描组件包括透光部件和红外光电部件，红外光电部件包括感测单元，扫描组件设置在穿戴组件上，透光部件设置在感测单元上方且位于红外光电部件朝向眼球的一侧，感测单元位于红外光电部件朝向眼球的一侧，多个感测单元沿第一方向线性排列。本申请的优点在于：通过接收眼球发射的红外辐射检测眼球动作，无需使用光源照射眼球，降低了系统功耗和成本，消除了因为光线照射眼球而对眼球造成伤害的危险；不使用可见光进行跟踪，降低了系统由于外部光源干扰而导致的误差。

Description

一种用于眼球追踪的图像扫描系统

技术领域

本申请涉及眼球追踪领域，具体涉及一种用于眼球追踪的图像扫描系统。

背景技术

随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展，虚拟现实(VR,VirtualReality)和增强现实(AR,Augmented Reality)等技术逐渐得到重视并开始走向大众，在VR和AR显示设备中眼球追踪技术的使用也越来越普及。眼球追踪技术的工作原理是通过检测装置收集眼睛的虹膜、瞳孔、视网膜等图像来计算视觉中心点，从而获取眼球注视的方向，再反馈给图像投射装置，以将投射图像呈现在以眼球注视方向为中心的位置，实现投射图像实时保持在眼球正视中心的效果。

图1示出了一种现有技术的用于眼球追踪的图像扫描系统的示意图。图2示出了如图1所示的一种现有技术的用于眼球追踪的图像扫描系统的框图。如图1-2所示，现有技术的用于眼球追踪的图像扫描系统包括眼镜903、光源模块904、感光模块905和处理模块906，眼镜903包括镜片903a、镜腿903b和连接件903c，光源模块904设置在镜片903a旁边靠近镜腿903b的一侧，感光模块905设置在镜片903a旁边靠近连接件903c的一侧，光源模块904与感光模块905分别和处理模块906电连接，光源模块904发出的入射光线907照向处于照射区域909内的眼球901和角膜902，眼球901和角膜902反射的反射光线908进入感光模块905。现有技术的用于眼球追踪的图像扫描系统通过监测瞳孔的反光来对瞳孔进行定位，为了准确定位瞳孔需要设置照向眼球和瞳孔的光源模块以便感光模块更好的接收反射光进行定位。这种技术的缺点在于，发光组件需要消耗额外的能源，持续照射眼部容易造成使用者眼睛的疲劳与不适，且光源直射眼球也存在一定安全隐患，容易对使用者的眼球造成伤害。

综上所述，本领域需要提供一种用于眼球追踪的图像扫描系统，其能够克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本申请提供了一种用于眼球追踪的图像扫描系统，其能够解决现有技术需要光源照射眼球所带来的问题。本申请的目的通过以下技术方案得以实现。

本申请的一个实施方式提供了一种用于眼球追踪的图像扫描系统，其包括穿戴组件；扫描组件，扫描组件包括透光部件和红外光电部件，红外光电部件包括感测单元，扫描组件设置在穿戴组件上，透光部件设置在感测单元上方且位于红外光电部件朝向眼球的一侧，感测单元位于红外光电部件朝向眼球的一侧，多个感测单元沿第一方向线性排列。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，透光部件包括多个遮光体，多个遮光体间隔设置。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，透光部件还包括多个透光体，多个透光体与遮光体间隔设置。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，透光部件还包括多个第一透镜，第一透镜的数量与透光体的数量相同，每个第一透镜分别设置在一个透光体的顶部。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，多个感测单元还沿第二方向排列并在红外光电部件的表面形成矩阵，第二方向与第一方向为不相同的方向。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，透光部件为透镜，透镜覆盖感测单元。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，扫描组件还包括电路部件，电路部件设置在红外光电部件下方。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，扫描组件还包括连接部件，电路部件通过连接部件与红外光电部件连接。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，扫描组件还包括屏蔽部件，屏蔽部件围绕感测单元设置。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，连接部件为铜柱，铜柱通过焊料与红外光电部件连接。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，用于眼球追踪的图像扫描系统还包括引导组件，引导组件设置在穿戴组件上，眼球和角膜发出的红外线通过引导组件射入扫描组件。

根据本申请实施方式用于眼球追踪的图像扫描系统的优点在于：通过接收眼球发射的红外辐射检测眼球动作，无需使用光源照射眼球，降低了系统功耗和成本，消除了因为光线照射眼球而对眼球造成伤害的危险；不使用可见光进行跟踪，降低了系统由于外部光源干扰而导致的误差。

附图说明

通过参照以下附图对本申请非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1示出了一种现有技术的用于眼球追踪的图像扫描系统的示意图；

图2示出了如图1所示的一种现有技术的用于眼球追踪的图像扫描系统的框图；

图3示出了根据本申请一个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的穿戴组件的示意图；

图4示出了根据本申请一个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件在穿戴组件上的安装位置示意图。

图5示出了根据本申请一个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件的示意图；

图6示出了根据本申请第二个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件的示意图；

图7示出了根据本申请第三个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件的示意图；

图8示出了如图7所示的根据本申请第四个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件的感测单元在红外光电部件表面的设置位置示意图；

图9示出了根据本申请第四个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件的示意图；

图10示出了根据本申请第五个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件的示意图；

图11示出了根据本申请第六个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件的示意图；

图12示出了根据本申请一个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统对于红外线的感知范围示意图；

标号和部件名称：1-眼球，2-角膜，100-穿戴组件，101-上边缘，102-下边缘，200-扫描组件，210-透光部件，210a-遮光体，210b-透光体，210c-第一透镜，220-红外光电部件，221-感测单元，230-电路部件，240-连接部件，250-焊料，260-屏蔽部件，270-底板，280-封装部件，290-打线，300-引导组件，400-红外线，901-眼球，902-角膜，903-眼镜，903a-镜片，903b-镜腿，903c-连接件，904-光源模块，905-感光模块，906-处理模块，907-入射光线，908-反射光线，909-照射区域。

具体实施方式

下面结合附图和实施例说明本申请的具体实施方式，通过本说明书记载的内容，本领域技术人员可以清楚完整地了解本申请的技术方案、解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

应容易理解，本申请中的“在...上”、“在...之上”和“在...上面”的含义应该以最广义的方式解释，使得“在...上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还意味着包括存在两者之间的中间部件或层的“在某物上”。

此外，为了便于描述，本文中可能使用诸如“在...下面”、“在...之下”、“下部”、“在...之上”、“上部”等空间相对术语来描述一个元件或部件与附图中所示的另一元件或部件的关系。除了在图中描述的方位之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同方位。设备可以以其他方式定向(旋转90°或以其他定向)，并且在本文中使用的空间相对描述语可以被同样地相应地解释。

需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本申请可实施的范畴。

还需要说明的是，本申请的实施例对应的纵向截面可以为对应前视图方向截面，横向截面可以为对应右视图方向截面，水平截面可以为对应上视图方向截面。

另外，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图3示出了根据本申请一个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的穿戴组件的示意图。图4示出了根据本申请一个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件在穿戴组件上的安装位置示意图。如图3-4所示，用于眼球追踪的图像扫描系统包括穿戴组件100和扫描组件200(图1和图2中未标示)。穿戴组件100为平光镜、近视镜、墨镜或其他类型的眼镜。扫描组件200可以安装在眼镜镜片的上边缘101或下边缘102上，其中穿戴组件100在使用时，上边缘101位于眼球1上方，下边缘102位于眼球1下方。

图5示出了根据本申请一个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件的示意图。如图5所示，扫描组件200包括透光部件210和红外光电部件220，红外光电部件220包括感测单元221，扫描组件200设置在穿戴组件100上，透光部件210设置在感测单元221上方且位于红外光电部件220朝向眼球1的一侧，感测单元221位于红外光电部220件朝向眼球1的一侧，其中感测单元221未在图中凸出表示。其中透光部件210为透镜，眼球1和角膜2发出的红外线400通过透光部件210进入感测单元221。红外光电部件220将接收到的红外线400的波长和强度转换为电信号。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，扫描组件200还包括屏蔽部件260，屏蔽部件260围绕红外光电部件220且盖在红外光电部件220外侧，透光部件210通过屏蔽部件260固定在感测单元221上方，屏蔽部件260用于减少周围的红外信号进入红外光电部件220从而降低外部因素对扫描组件200的干扰。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，用于眼球追踪的图像扫描系统还包括控制组件(图中未标示)，扫描组件200还包括打线290，扫描组件200通过打线290与控制组件电连接，控制组件用于控制扫描组件200以及接收和识别来自扫描组件200的信号。由于角膜2发出的红外线波长和强度与眼球1发出的红外线波长和强度不同，所以控制组件能够根据来自扫描组件200点信号生成红外线图像，并根据红外线图像中各个位置的红外线波长和强度确定角膜2和眼球1的位置。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，用于眼球追踪的图像扫描系统还包括底板270，底板270用于将扫描组件200固定在穿戴组件100上。如图5所示，屏蔽部件260与底板270形成盒子的形状，将扫描组件200封入盒子内侧，使光线仅能沟通过透光部件210射入扫描组件200，从而减少环境光线对扫描组件200的干扰。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，扫描组件200还包括连接部件240，电路部件230通过连接部件240与红外光电部件220连接。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，连接部件240为铜柱，铜柱通过焊料250与红外光电部件220连接。

图6示出了根据本申请第二个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件200的示意图。如图6所示，用于眼球追踪的图像扫描系统还包括引导组件300，引导组件300设置在穿戴组件100上，眼球1和角膜2发出的红外线400通过引导组件300射入扫描组件200。引导组件300包括但不限于反射镜。其中，眼球1和角膜2发出的红外线400经引导组件300反射后通过透光部件210进入感测单元221。

图7示出了根据本申请第三个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件的示意图。如图7所示，红外光电部件220包括多个感测单元221，多个感测单元221沿第一方向线性排列，也就是说，感测单元221以排列成一行的方式设置在红外光电部件220的表面。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，透光部件210包括多个遮光体210a，多个遮光体210a间隔设置。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，扫描组件200还包括电路部件230，电路部件230设置在红外光电部件220下方。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，扫描组件200还包括屏蔽部件260，屏蔽部件260位于扫描组件200朝向眼球的一侧，屏蔽部件260围绕感测单元221设置，屏蔽部件260用于减少周围的环境红外光进入红外光电部件220从而降低外部因素对扫描组件200的干扰。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，扫描组件200还包括电路部件230还包括连接部件240，电路部件230通过连接部件240与红外光电部件220连接。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，用于眼球追踪的图像扫描系统还包括底板270，底板270设置在电路部件230下方。

在一些可选的实施方式中，根据本申请的上述一个实施方式提供的用于眼球追踪的图像扫描系统，用于眼球追踪的图像扫描系统还包括封装部件280，封装部件280包覆在红外光电部件220、电路部件230和连接部件240外侧。

图8示出了如图7所示的根据本申请第四个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件200的感测单元221在红外光电部件表面的设置位置示意图如图8所示，多个感测单元221还沿第二方向排列，第二方向与第一方向为不相同的方向，优选地，多个感测单元221在红外光电部件220的表面形成矩阵。矩阵形的感测单元221中每个感测单元221分别检测眼球1的部分区域，可以通过判断角膜2被哪些感测单元211检测到来确定角膜2的位置。

图9示出了根据本申请第四个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件200的示意图。如图9所示，透光部件210还包括多个透光体210b，多个透光体210b与遮光体210a间隔设置。

图10示出了根据本申请第五个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件200的示意图。如图10所示，透光部件210还包括多个第一透镜210c，第一透镜210c的数量与透光体210b的数量相同，每个第一透镜210c分别设置在一个透光体210b的顶部。

图11示出了根据本申请第六个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统的扫描组件200的示意图。如图11所示，透光部件210为透镜，透镜覆盖感测单元221且设置在红外光电部件220的表面。

图12示出了根据本申请一个实施方式的用于眼球追踪的图像扫描系统对于红外线的感知范围示意图，图12中横坐标为波长，纵坐标为用于眼球追踪的图像扫描系统的感测单元接收红外线后的标准化输出值，纵坐标为1时代表最大输出。如图12所示，用于眼球追踪的图像扫描系统能够检测到波长为2～8μm的红外线，而人体在体温在37摄氏度时发出的红外线波长范围为3～30μm，因此本申请中的用于眼球追踪的图像扫描系统能够在不使用额外光源的情况下有效识别人体发出的红外线并定位瞳孔的位置。

根据本申请实施方式用于眼球追踪的图像扫描系统的优点在于：通过接收眼球发射的红外辐射检测眼球动作，无需使用光源照射眼球，降低了系统功耗和成本，消除了因为光线照射眼球而对眼球造成伤害的危险；不使用可见光进行跟踪，降低了系统由于外部光源干扰而导致的误差。

尽管已参考本申请的特定实施例描述并说明了本申请，但这些描述和说明并不是用于限制本申请。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效元件而不脱离如由权利要求限定的本申请的保护范围。归因于制造过程中的变量等等，本申请中的技术再现与实际设备之间可能存在区别。可存在未特定说明的本申请的其它实施例。应将说明书和图示视为说明性的，而非限制性的，可根据本申请的目的和精神做出修改，所有这些修改都在权利要求的保护范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，在不脱离本申请的启示的情况下，可重新组合、细分或排列这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并不限制本申请。

Claims (10)

1.一种用于眼球追踪的图像扫描系统，其特征在于，包括：

穿戴组件；

扫描组件，所述扫描组件包括透光部件和红外光电部件，所述红外光电部件包括感测单元，所述扫描组件设置在穿戴组件上，所述透光部件设置在所述感测单元上方且位于所述红外光电部件朝向眼球的一侧，所述感测单元位于所述红外光电部件朝向眼球的一侧，所述多个感测单元沿第一方向线性排列。

2.根据权利要求1所述的用于眼球追踪的图像扫描系统，其特征在于，所述透光部件包括多个遮光体，所述多个遮光体间隔设置。

3.根据权利要求2所述的用于眼球追踪的图像扫描系统，其特征在于，所述透光部件还包括多个透光体，所述多个透光体与所述遮光体间隔设置。

4.根据权利要求3所述的用于眼球追踪的图像扫描系统，其特征在于，所述透光部件还包括多个第一透镜，所述第一透镜的数量与所述透光体的数量相同，每个所述第一透镜分别设置在一个所述透光体的顶部。

5.根据权利要求1所述的用于眼球追踪的图像扫描系统，其特征在于，所述多个感测单元还沿第二方向排列并在所述红外光电部件的表面形成矩阵，所述第二方向与所述第一方向为不相同的方向。

6.根据权利要求1所述的用于眼球追踪的图像扫描系统，其特征在于，所述透光部件为透镜，透镜覆盖所述感测单元。

7.根据权利要求1所述的用于眼球追踪的图像扫描系统，其特征在于，所述扫描组件还包括电路部件，电路部件设置在红外光电部件下方。

8.根据权利要求7所述的用于眼球追踪的图像扫描系统，其特征在于，所述扫描组件还包括连接部件，所述电路部件通过连接部件与红外光电部件连接。

9.根据权利要求1所述的用于眼球追踪的图像扫描系统，其特征在于，所述扫描组件还包括屏蔽部件，所述屏蔽部件围绕所述感测单元设置。

10.根据权利要求1所述的用于眼球追踪的图像扫描系统，其特征在于，所述用于眼球追踪的图像扫描系统还包括引导组件，所述引导组件设置在穿戴组件上，眼球和角膜发出的红外线通过引导组件射入扫描组件。