TWI507762B - 眼球追跡裝置及其光學組件 - Google Patents

眼球追跡裝置及其光學組件 Download PDF

Info

Publication number
TWI507762B
TWI507762B TW102119428A TW102119428A TWI507762B TW I507762 B TWI507762 B TW I507762B TW 102119428 A TW102119428 A TW 102119428A TW 102119428 A TW102119428 A TW 102119428A TW I507762 B TWI507762 B TW I507762B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
incident
eyeball
frame
tracking device
Prior art date
Application number
TW102119428A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201445212A (zh
Inventor
Hui Hsuan Chen
Wen Yen Su
Hung Ching Lai
Original Assignee
Pixart Imaging Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pixart Imaging Inc filed Critical Pixart Imaging Inc
Priority to TW102119428A priority Critical patent/TWI507762B/zh
Priority to CN201310249943.3A priority patent/CN104216122B/zh
Priority to US14/280,534 priority patent/US20140354953A1/en
Publication of TW201445212A publication Critical patent/TW201445212A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI507762B publication Critical patent/TWI507762B/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/013Eye tracking input arrangements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/113Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Description

眼球追跡裝置及其光學組件
本發明乃是關於一種眼球追跡裝置及其元件,特別是指一種眼球追跡裝置及使用於此眼球追跡裝置的光學組件。
現有科技已發展出一種眼球追跡裝置(eye tracking device)。這種裝置能偵測眼球的運動,並且可以應用於醫療設備以及眼動儀(eye tracker)。此外,眼球追跡裝置可搭配影像處理技術與演算法而設計成輸入裝置(input device)或虛擬實境裝置(virtual reality device),例如視動滑鼠(eye mouse)以及頭戴式顯示器(Head Mounted Display,HMD)。
一般眼球追跡裝置通常具有多個發光源與攝影機,而各個發光源能個別對眼睛發出光線,以在眼球上形成多個亮點(glint)。這些亮點位於眼球的瞳孔(pupil)外,而攝影機擷取瞳孔、虹膜(iris)以及這些亮點的影像。利用影像處理技術以及演算法,這些亮點能作為定位點,而眼球追跡裝置能偵測這些亮點與瞳孔之間的相對運動,進而偵測眼球的運動。
各個亮點基本上是由單一個發光源所產生,所以亮點的數量通常等於發光源的數量。換句話說,現有眼球追跡裝置可在眼球上產生的亮點數量是由發光源的數量來決定。現有的眼球追跡裝置所具有的發光源的數量越多,形成在眼球上的亮點的數量也越多。
本發明提供一種眼球追跡裝置,其利用光學組件來將發光源所 發出的光線分成多條出射光,而這些出射光能在眼球上形成多個亮點。
本發明提供一種光學組件,其適用於上述眼球追跡裝置。
本發明一實施例提出一種光學組件,其包括一發光源以及一分光元件。發光源用於發出一入射光。分光元件用於將入射光分成多條出射光,其中入射光與這些出射光皆為不可見光。這些出射光入射至一眼球,並在眼球上形成多個亮點。至少部分這些亮點位於眼球的瞳孔外的區域。
本發明另一實施例提出一種眼球追跡裝置,其包括一承載框架、上述光學組件以及上述影像擷取單元。承載框架適於配置在使用者的面前,而光學組件與影像擷取單元皆裝設於承載框架。
利用上述分光元件,單一發光源所發出的入射光可以分成多條出射光,而這些出射光能照射在眼球上,從而形成多個可作為定位點的亮點。利用這些亮點,本發明的眼球追跡裝置得以偵測眼球的運動。
為了能更進一步瞭解本發明的技術,請參閱以下詳細說明與圖式,相信本發明的特徵,當可由此得以具體瞭解。然而,所附圖式與附件僅提供參考與說明用,並非用來對本發明加以限制者。
50‧‧‧眼鏡
100、500‧‧‧眼球追跡裝置
110、210、210’、310、410、510‧‧‧光學組件
112‧‧‧發光源
114、314、414‧‧‧分光元件
114c‧‧‧包覆層
114g、114g’、214g‧‧‧導光件
114i‧‧‧光輸入件
120‧‧‧影像擷取單元
130、530‧‧‧承載框架
132‧‧‧鏡框
134‧‧‧鏡腳
314a、314b‧‧‧稜面
531‧‧‧結合件
532‧‧‧框體
532a‧‧‧第一半框件
532b‧‧‧第二半框件
A1、A2‧‧‧夾角
B1‧‧‧眼球
C1‧‧‧頂角
D1、D2、D3‧‧‧分光部
E1‧‧‧軸線
G1‧‧‧亮點
H1‧‧‧框口
I1‧‧‧虹膜
L1‧‧‧出射光
L2‧‧‧入射光
P1‧‧‧瞳孔
S11、S11’‧‧‧出射面
S12、S12’‧‧‧入射面
S13、S13’‧‧‧底面
S15‧‧‧側面
S14‧‧‧傾斜面
S21‧‧‧光輸出面
S22‧‧‧光輸入面
T1‧‧‧厚度
圖1A是本發明一實施例之眼球追跡裝置的側視示意圖。
圖1B是圖1A中眼球追跡裝置的前視示意圖。
圖2A是圖1A中眼球追跡裝置的放大示意圖。
圖2B是從底面觀看圖2A中光學組件的示意圖。
圖2C是圖2B中光學組件的剖面示意圖。
圖2D是圖2B中線I-I的剖面示意圖。
圖2E是本發明另一實施例中的光學組件的底視示意圖。
圖2F是本發明另一實施例中的光學組件的剖面示意圖。
圖3是本發明另一實施例之光學組件的俯視示意圖。
圖4是本發明另一實施例之光學組件的立體示意圖。
圖5A是本發明另一實施例之眼球追跡裝置的立體示意圖。
圖5B是圖5A中眼球追跡裝置的前視示意圖。
圖1A是本發明一實施例之眼球追跡裝置的側視示意圖,而圖1B是圖1A中眼球追跡裝置的前視示意圖。請參閱圖1A與圖1B,眼球追跡裝置100包括光學組件110、影像擷取單元120與承載框架130。光學組件110與影像擷取單元120皆裝設於承載框架130,而光學組件110與影像擷取單元120可以利用膠黏(adhesive)、螺絲鎖固(screwing)或機械卡合的方式裝設於承載框架130。承載框架130可供使用者配戴,並能使光學組件110與影像擷取單元120配置在使用者的眼球B1前方。
具體而言,承載框架130可為鏡架,並包括至少一個鏡框(frame)132與一對鏡腳(temple)134。利用鏡腳134,使用者能將承載框架130配戴在臉上,以使承載框架130配置在使用者的面前。此外,在圖1A與圖1B的實施例中,承載框架130包括一對鏡框132,但在其他實施例中,承載框架130可以只包括一個鏡框132。鏡腳134連接鏡框132。例如,鏡腳134可樞接鏡框132,以使鏡腳134能相對於鏡框132轉動。此外,鏡腳134也可以固定於鏡框132,即鏡腳134整體上不會與鏡框132相對轉動。或者是,鏡框132與鏡腳134可以採用一體成型之設計。上述關於承載框架130的描述僅為舉例說明,但不以此為限。
光學組件110能發出多條出射光L1至眼球B1,而這些出射光L1會照射在眼球B1上,並形成多個亮點G1,其中至少部分這些亮點G1會位在眼球B1瞳孔P1外的區域上。出射光L1為不可見光(invisible light),例如紅外光(infrared light)。在本實施例中,影像擷取單元120適於擷取波長範圍與出射光L1相同或相似的光線所形成的影像,意即影像擷取單元120可為紅外線影像感測器 (IR image sensor)。具體而言,影像擷取單元120不僅能擷取亮點G1的影像,且也能擷取眼球B1的影像,例如擷取瞳孔P1及虹膜I1的影像。這些亮點G1能作為定位點,而在偵測瞳孔P1運動的時候,影像擷取單元120所擷取到的亮點G1的影像可當作固定不動的參考座標點。此外,影像擷取單元120可為互補式金屬氧化物半導體感測元件(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Sensor,CMOS Sensor)或電荷耦合元件(Charge-Coupled Device,CCD)。
圖2A是圖1A中眼球追跡裝置的放大示意圖。請參閱圖2A,光學組件110包括發光源112與分光元件114,而發光源112與分光元件114皆固定於鏡框132。從圖1A與圖2A可得知,當承載框架130被使用者配戴時,發光源112、分光元件114以及影像擷取單元120皆位在眼球B1與鏡框132之間,但連接關係並不以此為限。
發光源112用於發出入射光L2,且發光源112可以是發光二極體(Light Emitting Diode,LED)。分光元件114用於將入射光L2分成這些出射光L1,其中入射光L2為不可見光,例如紅外光。具體而言,分光元件114可為一導光件114g。導光件114g的形狀為條狀,且導光件114g對入射光L2的波長而言具有相當高的穿透率。
雖然導光件114g對入射光L2的波長而言具有良好的穿透率,但入射光L2為不可見光(例如紅外光),所以導光件114g對可見光而言不一定具有良好的穿透率。也就是說,從人眼來看,導光件114g可能是透光或不透光。此外,構成導光件114g的材料可為塑膠或玻璃,而材料為塑膠的導光件114g可利用射出成型來製成。
導光件114g具有出射面S11、入射面S12以及底面S13,其中入射面S12連接在出射面S11與底面S13之間。出射面S11相 對於底面S13。以圖2A為例,出射面S11可為導光件114g的頂面,而底面S13可為導光件114g的底面,並與鏡框132連接。發光源112配置於入射面S12,並能朝向入射面S12發出入射光L2,以使入射光L2從入射面S12入射於導光件114g。進入導光件114g中的入射光L2會於底面S13分成多條出射光L1,而出射光L1會經由出射面S11出射,從而照射在眼球B1上。
圖2B是從底面觀看圖2A中光學組件的示意圖,而圖2C是圖2B中的剖面示意圖,其中圖2C是沿著軸線E1而剖面。請參閱圖2B與圖2C,導光件114g更具有多個位於底面S13的分光部D1,而這些分光部D1能將入射光L2分成這些出射光L1。分光部D1可為多條溝槽(如圖2C所示)或多條條狀油墨層,其中此溝槽例如是V形溝(V-cut),並可經由射出成型或機械加工而形成,其中此機械加工例如是沖壓、壓印或切割。
在入射光L2從入射面S12進入導光件114g之後,分光部D1能反射入射光L2,並以散射(scattering)方式將入射光L2分成多條出射光L1。如此,光學組件110得以發出多條出射光L1至眼球B1。此外,由於分光部D1的形狀為條狀,例如溝槽或條狀油墨層,所以這些出射光L1在眼球B1上所形成的多個亮點G1的形狀可以是條狀。
在本實施例中,導光件114g與分光部D1二者的形狀皆為條狀,其中導光件114g沿著軸線E1而延伸,如圖2B所示,而這些分光部D1與軸線E1交錯。導光件114g的形狀可以是彎曲的,例如導光件114g的形狀可為U型條(如圖2B所示)。因此,軸線E1可以是彎曲線。此外,形狀為U型條的導光件114g可以配合鏡框132的形狀而裝設於鏡框132,甚至更可與鏡框132整合成一體,即導光件114g與鏡框132可整合成一般眼鏡的鏡框。不過,須說明的是,在其他實施例中,導光件114g的形狀可為直條狀、S形狀或弧狀,所以導光件114g的形狀不限定只能是U型條。
導光件114g可更具有傾斜面S14。傾斜面S14可為平面,並連接在出射面S11與底面S13之間。傾斜面S14相對於入射面S12,即傾斜面S14與入射面S12分別位於導光件114g的相對兩側。傾斜面S14與出射面S11之間的夾角A1小於傾斜面S14與底面S13之間的夾角A2,其中夾角A1小於90度,夾角A1較佳為45度,而夾角A2大於90度。傾斜面S14可將部分入射光L2與出射光L1反射至出射面S11,因此傾斜面S14能幫助光線從出射面S11出射,以充分利用發光源112所發出的入射光L2。
請參閱圖2A與圖2B,在本實施例中,分光元件114也可以更包括光輸入件114i,其中光輸入件114i對入射光L2而言基本上是透光的,且構成光輸入件114i的材料可以相同於構成導光件114g的材料。光輸入件114i具有光輸出面S21及光輸入面S22,其中光輸出面S21的面積小於光輸入面S22的面積。
入射光L2能從光輸入面S22進入光輸入件114i,並從光輸出面S21離開光輸入件114i。光輸入件114i連接導光件114g,且光輸出面S21面對入射面S12。例如,光輸入件114i的光輸出面S21可以利用光學膠(optical glue)來連接導光件114g的入射面S12。或者,光輸入件114i與導光件114g兩者可採用射出成型的方式而同時製成,即光輸入件114i與導光件114g可以是一體成型。
當發光源112發出入射光L2時,入射光L2能從光輸入面S22進入光輸入件114i,並依序通過光輸出面S21與入射面S12。此外,導光件114g的厚度T1可以介於0.1公厘至0.5公厘之間,而此範圍的厚度T1小於一般發光二極體的寬度。當以發光源112為發光二極體時,光輸入件114i的光輸入面S22可以大於或等於發光源112的出射面S11,以使發光源112所發出的光線,即入射光L2,能盡量從光輸入面S22入射至光輸入件114i內。當入射光L2進入光輸入件114i之後,光輸入件114i會導引入射光L2至光輸出面S21,以使入射光L2能盡量入射於導光件114g。如此,能有 效地利用發光源112所發出的入射光L2。
須說明的是,在本實施例中,分光元件114包括光輸入件114i,但是在其他實施例中,分光元件114可以不包括光輸入件114i。所以,圖2A與圖2B所示的光輸入件114i僅供舉例說明,並不限定分光元件114必須要包括光輸入件114i。
圖2D是圖2B中線I-I的剖面示意圖。請參閱圖2B、圖2C與圖2D,分光元件114可以更包括包覆層114c,而包覆層114c局部覆蓋導光件114g,並暴露導光件114g的部分表面。詳細而言,導光件114g更具有一對側面S15,而這對側面S15彼此相對,並連接出射面S11、入射面S12與底面S13。包覆層114c覆蓋底面S13與這些側面S15,並且暴露出射面S11。
在本實施例的其中一種範例中,入射光L2對包覆層114c的光反射率可在70%以上。所以,包覆層114c能反射入射光L2,以使這些出射光L1能盡量從出射面S11出射。此外,在本實施例的另一種範例中,包覆層114c可以接觸導光件114g,且入射光L2能穿透包覆層114c,其中包覆層114c對應入射光L2的折射率小於導光件114g對應入射光L2的折射率,所以包覆層114c與導光件114g之間的界面能以全反射(total internal reflection)的方式反射入射光L2與出射光L1,使得出射光L1能盡量從出射面S11出射。
須說明的是,由於入射光L2為不可見光(例如紅外光),所以不論入射光L2對包覆層114c而言是否透光,從人眼來看,可被入射光L2穿透的包覆層114c不一定是透光的,而能直接反射入射光L2的包覆層114c可以是透光的。此外,在本發明其中一實施例中,導光件114g與光輸入件114i兩者不僅對入射光L2而言是透光的,而且對可見光而言兩者同樣也可以是透光的。
圖2E是本發明另一實施例中的光學組件的底視示意圖。請參閱圖2E,本實施例的光學組件210與前述實施例的光學組件110 相似。例如,光學組件210可包括發光源112與包覆層114c(圖2E未繪示),其中入射光L2對前述包覆層114c的光反射率可在70%以上。所以,兩者同樣的技術特徵與功效不再重複贅述,而以下僅說明光學組件210與110兩者之間的差異。
有別於光學組件110中的分光部D1,在光學組件210中,導光件214g具有多個分光部D2,而這些分光部D2為多個點狀凹孔或多個點狀油墨層,即各個分光部D2的形狀為點狀。因此,當這些分光部D2以散射方式將入射光L2分成出射光L1時,這些出射光L1在眼球B1上所形成的多個亮點G1的形狀可為點狀。
圖2F是本發明另一實施例中的光學組件的剖面示意圖。請參閱圖2F,本實施例的光學組件210’與前述實施例的光學組件110及210相似,所以這些光學組件的相同技術特徵以及功效不再重複贅述,而以下僅說明光學組件210’與前述光學組件110及210之間的差異。
具體而言,在光學組件210’中,導光件114g’具有出射面S11’、入射面S12’、底面S13’以及多個分光部D3連接在出射面S11’與底面S13’之間,且出射面S11’相對於底面S13’。不同於先前實施例的光學組件110及210,這些分光部D3位於出射面S11’。當入射光L2從入射面S12’進入導光件114g’之後,這些分光部D3會破壞入射光L2在出射面S11’所發生的全反射,以至於在導光件114g’內傳遞的入射光L2能經由分光部D3而出射於出射面S11’。如此,導光件114g’也能將入射光L2分成多條出射光L1,從而在眼球B1上形成多個亮點G1。
在本實施例中,分光部D3可以是形成於出射面S11’上的多個凸起部,而這些凸起部可經由射出成型或機械加工而形成,其中此機械加工例如是沖壓、壓印或切割。此外,分光部D3的結構可相同於分光部D1或D2,即分光部D3可以是條狀或點狀,且分光部D3可以是凹孔、溝槽或油墨層,其中油墨層可用噴墨的方式而 形成出射面S11’上。此外,前述實施例中的分光部D2或D3也可形成於導光件114g’的底面S13’。
圖3是本發明另一實施例之光學組件的俯視示意圖。請參閱圖3,本實施例的光學組件310與前述實施例的光學組件110之間的主要差異在於:光學組件310包括分光元件314與發光源112,其中分光元件314為稜鏡,而分光元件314是以折射方式將入射光L2分成多條出射光L1。
具體而言,分光元件314具有一面稜面314a與兩面稜面314b,其中稜面314a鄰接在這兩面稜面314b之間,而發光源112配置於這兩面稜面314b之間的頂角C1。發光源112能對頂角C1發出入射光L2,而入射光L2能從這兩面稜面314b入射至分光元件314中。據此,依據折射原理,分光元件314能將入射光L2分成兩道出射光L1,讓光學組件310發出多條出射光L1至眼球B1。
圖4是本發明另一實施例之光學組件的立體示意圖。請參閱圖4,在本實施例的光學組件410中,除了稜鏡之外,光學組件410的分光元件414可為稜鏡片,如圖4所示。分光元件414也能依據折射原理,將入射光L2分成多條出射光L1,以發出多條出射光L1至眼球B1。此外,光學組件410的功效與光學組件310相同,而除了分光元件414與314之外,光學組件410與310兩者的特徵實質上也彼此相同,所以有關光學組件410的其他特徵,以下不再重複贅述。
圖5A是本發明另一實施例之眼球追跡裝置的立體示意圖,而圖5B是圖5A中眼球追跡裝置的前視示意圖。請參閱圖5A與圖5B,本實施例的眼球追跡裝置500與前述實施例的眼球追跡裝置100相似。例如,眼球追跡裝置500包括光學組件510、影像擷取單元120以及承載框架530,其中光學組件510可以是前述實施例的光學組件110、210、310以及410中的其中一者。因此,以下僅說明眼球追跡裝置500與100兩者之間的差異。
有別於眼球追跡裝置100,承載框架530例如是眼鏡用的前掛框,並且可以與眼鏡50結合,其中承載框架530可利用磁鐵或夾具來與眼鏡50結合。具體而言,承載框架530可以包括結合件531,而結合件531可以與眼鏡50的鏡架結合,其中結合件531可以是磁鐵(如圖5A所示)或夾具。
光學組件510與影像擷取單元120皆裝設於承載框架530,而光學組件510與影像擷取單元120可以利用膠黏、螺絲鎖固或機械卡合的方式裝設於承載框架530。當使用者配戴已與承載框架530結合的眼鏡50之後,承載框架530能使光學組件510與影像擷取單元120配置在使用者的眼球B1前方。
承載框架530包括至少一框體532,而在圖5A與圖5B所示的實施例中,承載框架530可包括一對框體532,其中結合件531連接這些框體532。各個框體532包括第一半框件532a與第二半框件532b,其中第一半框件532a與第二半框件532b相連而圍繞一個框口H1。影像擷取單元120與光學組件510分別位在第一半框件532a與第二半框件532b。也就是說,在單一個框體532中,影像擷取單元120與光學組件510會分別安排在框體532的相對兩側,以使影像擷取單元120能利於擷取亮點G1的影像。
綜上所述,利用以上分光元件,單一發光源所發出的入射光能以散射或折射的方式而分成多條出射光,而這些出射光能照射在眼球上,從而形成多個可作為定位點的亮點。利用這些亮點,本發明的眼球追跡裝置得以偵測眼球的運動。此外,由於本發明的眼球追跡裝置是利用分光元件,將發光源的光線分光,進而在眼球上形成多個亮點,因此相較於習知眼球追跡裝置,本發明能減少發光源的數量,進而幫助縮小眼球追跡裝置的整體體積以及減少眼球追跡裝置的耗電量。
以上所述僅為本發明的實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧眼球追跡裝置
110‧‧‧光學組件
112‧‧‧發光源
114‧‧‧分光元件
114g‧‧‧導光件
114i‧‧‧光輸入件
120‧‧‧影像擷取單元
132‧‧‧鏡框
L1‧‧‧出射光
L2‧‧‧入射光
S11‧‧‧出射面
S12‧‧‧入射面
S13‧‧‧底面
S21‧‧‧光輸入面
S22‧‧‧光輸出面

Claims (28)

  1. 一種光學組件,包括:一發光源,用於發出一入射光;以及一分光元件,用於將該入射光分成多條出射光,其中該入射光與該些出射光皆為不可見光,該些出射光入射至一眼球,並在該眼球上形成多個亮點,而至少部分該些亮點位於該眼球的一瞳孔外的區域;其中該分光元件包括一導光件,該導光件具有一出射面、一入射面、一底面以及多個分光部,該入射面連接在該出射面與該底面之間,且該出射面相對於該底面,該些分光部位於該底面,該入射光從該入射面進入該導光件,而該些分光部反射該入射光,並將該入射光分成該些出射光,該些出射光從該出射面出射。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學組件,其中該導光件更具有一傾斜面,該傾斜面連接在該出射面與該底面之間,並相對於該入射面,該傾斜面與該出射面之間的夾角小於該傾斜面與該底面之間的夾角。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光學組件,其中該些分光部為多個點狀凹孔或多個點狀油墨層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學組件,其中該分光元件更包括一光輸入件,該光輸入件具有一光輸出面以及一光輸入面,該光輸入件連接該導光件,而該光輸出面面對該入射面,該入射光從該光輸入面進入該光輸入件,並依序通過該光輸出面與該入射面,其中該光輸出面的面積小於該光輸入面的面積。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光學組件,其中該導光件與該些分光部的形狀皆為條狀,該導光件沿著一軸線而延伸,而該些分光部與該軸線交錯。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光學組件,其中該些分光部為多條溝槽或多條條狀油墨層。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之光學組件,其中該軸線為彎曲線。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光學組件,其中該導光件的形狀為U型條。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光學組件,其中該分光元件更包括一包覆層,該包覆層覆蓋該底面與該導光件的一對側面,並且暴露該出射面,其中該對側面彼此相對,並且連接該出射面、該入射面與該底面。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之光學組件,其中該包覆層對應該入射光的折射率小於該導光件對應該入射光的折射率。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之光學組件,其中該入射光對該包覆層的光反射率在70%以上。
  12. 一種眼球追跡裝置,包括:一承載框架,適於配置在一使用者的面前;一光學組件,裝設於該承載框架,並包括:一發光源,用於發出一入射光;一分光元件,用於將該入射光分成該些出射光,其中該入射光與該些出射光皆為不可見光,該些出射光入射至該使用者的一眼球,並在該眼球上形成多個亮點,而至少部分該些亮點位於該眼球的一瞳孔外的區域;以及一影像擷取單元,配置於該承載框架,並用於擷取該眼球的影像;其中,該承載框架包括至少一框體,而該框體包括一第一半框件與一第二半框件,該第一半框件與該第二半框件相連而圍繞一框口,該影像擷取單元與該光學組件分別位在該第一半框件與該第二半框件。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之眼球追跡裝置,其中該承載框架更包括一結合件,該結合件連接該框體,並用於與一鏡架結 合。
  14. 一種眼球追跡裝置,包括:一承載框架,適於配置在一使用者的面前;一光學組件,裝設於該承載框架,並包括:一發光源,用於發出一入射光;一分光元件,用於將該入射光分成該些出射光,其中該入射光與該些出射光皆為不可見光,該些出射光入射至該使用者的一眼球,並在該眼球上形成多個亮點,而至少部分該些亮點位於該眼球的一瞳孔外的區域;以及一影像擷取單元,配置於該承載框架,並用於擷取該眼球的影像;其中,該承載框架包括一鏡框與一對鏡腳,該些鏡腳連接該鏡框,該發光源、該分光元件與該影像擷取單元皆固定於該鏡框,當該鏡架被配戴時,該發光源、該分光元件與該影像擷取單元皆位在該眼球與該鏡框之間。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之眼球追跡裝置,其中該入射光與該些出射光皆為紅外光。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之眼球追跡裝置,其中該分光元件為稜鏡或稜鏡片。
  17. 一種眼球追跡裝置,包括:一承載框架,適於配置在一使用者的面前;一光學組件,裝設於該承載框架,並包括:一發光源,用於發出一入射光;一分光元件,用於將該入射光分成該些出射光,其中該入射光與該些出射光皆為不可見光,該些出射光入射至該使用者的一眼球,並在該眼球上形成多個亮點,而至少部分該些亮點位於該眼球的一瞳孔外的區域;以及一影像擷取單元,配置於該承載框架,並用於擷取該眼球的影 像;其中,該分光元件包括一導光件,該導光件具有一出射面、一入射面、一底面以及多個分光部,該入射面連接在該出射面與該底面之間,且該出射面相對於該底面,該些分光部位於該底面,該入射光從該入射面進入該導光件,而該些分光部反射該入射光,並將該入射光分成該些出射光,該些出射光從該出射面出射。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之眼球追跡裝置,其中該導光件更具有一傾斜面,該傾斜面連接在該出射面與該底面之間,並相對於該入射面,該傾斜面與該出射面之間的夾角小於該傾斜面與該底面之間的夾角。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之眼球追跡裝置,其中該些分光部為多個點狀凹孔或多個點狀油墨層。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之眼球追跡裝置,其中該分光元件更包括一光輸入件,該光輸入件具有一光輸出面以及一光輸入面,該光輸入件連接該導光件,而該光輸出面面對該入射面,該入射光從該光輸入面進入該光輸入件,並依序通過該光輸出面與該入射面,其中該光輸出面的面積小於該光輸入面的面積。
  21. 如申請專利範圍第17項所述之眼球追跡裝置,其中該導光件與該些分光部的形狀皆為條狀,該導光件沿著一軸線而延伸,而該些分光部與該軸線交錯。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之眼球追跡裝置,其中該些分光部為多條溝槽或多條條狀油墨層。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之眼球追跡裝置,其中該軸線為彎曲線。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之眼球追跡裝置,其中該導光件的形狀為U型條。
  25. 如申請專利範圍第17項所述之眼球追跡裝置,其中該分光元件更包括一包覆層,該包覆層覆蓋該底面與該導光件的一對側 面,並且暴露該出射面,其中該對側面彼此相對,並且連接該出射面、該入射面與該底面。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之眼球追跡裝置,其中該包覆層對應該入射光的折射率小於該導光件對應該入射光的折射率。
  27. 如申請專利範圍第25項所述之眼球追跡裝置,其中該入射光對該包覆層的光反射率在70%以上。
  28. 如申請專利範圍第17項所述之眼球追跡裝置,其中該眼球的影像包括該些亮點的影像及該瞳孔的影像。
TW102119428A 2013-05-31 2013-05-31 眼球追跡裝置及其光學組件 TWI507762B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102119428A TWI507762B (zh) 2013-05-31 2013-05-31 眼球追跡裝置及其光學組件
CN201310249943.3A CN104216122B (zh) 2013-05-31 2013-06-21 眼球追迹装置及其光学组件
US14/280,534 US20140354953A1 (en) 2013-05-31 2014-05-16 Tracking device and optical assembly thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102119428A TWI507762B (zh) 2013-05-31 2013-05-31 眼球追跡裝置及其光學組件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201445212A TW201445212A (zh) 2014-12-01
TWI507762B true TWI507762B (zh) 2015-11-11

Family

ID=51984732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102119428A TWI507762B (zh) 2013-05-31 2013-05-31 眼球追跡裝置及其光學組件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140354953A1 (zh)
CN (1) CN104216122B (zh)
TW (1) TWI507762B (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM474479U (zh) * 2013-11-06 2014-03-21 Pixart Imaging Inc 眼球追跡裝置及其影像擷取模組
US20150223683A1 (en) * 2014-02-10 2015-08-13 Labyrinth Devices, Llc System For Synchronously Sampled Binocular Video-Oculography Using A Single Head-Mounted Camera
CN105242773B (zh) * 2015-08-31 2018-08-31 联想(北京)有限公司 一种电子设备
CN106873159A (zh) 2017-02-27 2017-06-20 阿里巴巴集团控股有限公司 虚拟现实头戴设备
US10679052B2 (en) * 2017-03-13 2020-06-09 Htc Corporation Head mounted display device, object tracking apparatus and method for tracking object thereof
US11556741B2 (en) 2018-02-09 2023-01-17 Pupil Labs Gmbh Devices, systems and methods for predicting gaze-related parameters using a neural network
US11194161B2 (en) 2018-02-09 2021-12-07 Pupil Labs Gmbh Devices, systems and methods for predicting gaze-related parameters
US11393251B2 (en) 2018-02-09 2022-07-19 Pupil Labs Gmbh Devices, systems and methods for predicting gaze-related parameters
US10775616B1 (en) 2018-03-21 2020-09-15 Facebook Technologies, Llc Lenses integrated with micro-light emitting diodes
EP3818409A4 (en) * 2018-07-05 2022-04-13 Magic Leap, Inc. WAVEGUIDE BASED ILLUMINATION FOR A HEAD MOUNT DISPLAY SYSTEM
US10942349B2 (en) * 2018-08-21 2021-03-09 Facebook Technologies, Llc Illumination assembly with in-field micro devices
US11426070B2 (en) * 2018-11-30 2022-08-30 Google Llc Infrared illuminator and related eye tracking apparatus and method
WO2020147948A1 (en) 2019-01-16 2020-07-23 Pupil Labs Gmbh Methods for generating calibration data for head-wearable devices and eye tracking system
CN109725416B (zh) * 2019-03-13 2021-09-21 北京七鑫易维信息技术有限公司 眼球追踪光学系统、头戴式设备及成像方法
US11676422B2 (en) 2019-06-05 2023-06-13 Pupil Labs Gmbh Devices, systems and methods for predicting gaze-related parameters

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200624082A (en) * 2005-01-07 2006-07-16 Univ Nat Central Method and apparatus of communication through eye movements and analysis method of communication through eye movements
TW200938176A (en) * 2008-03-05 2009-09-16 Coretronic Corp Eyeball locating method and system
US20090328089A1 (en) * 2007-05-16 2009-12-31 Neurofocus Inc. Audience response measurement and tracking system
TW201025993A (en) * 2007-04-24 2010-07-01 Kuo-Ching Chiang Digital image capturing device

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5632742A (en) * 1994-04-25 1997-05-27 Autonomous Technologies Corp. Eye movement sensing method and system
CN1162249A (zh) * 1994-04-25 1997-10-15 独立技术公司 眼动感知方法和系统
US5886822A (en) * 1996-10-08 1999-03-23 The Microoptical Corporation Image combining system for eyeglasses and face masks
JP4641647B2 (ja) * 2001-04-13 2011-03-02 日東光学株式会社 拡大鏡
US20060158639A1 (en) * 2002-05-28 2006-07-20 Campin John A Eye tracker and pupil characteristic measurement system and associated methods
WO2004109349A2 (en) * 2003-06-10 2004-12-16 Elop Electro-Optics Industries Ltd. Method and system for displaying an informative image against a background image
US8360578B2 (en) * 2006-01-26 2013-01-29 Nokia Corporation Eye tracker device
PL2242419T3 (pl) * 2008-02-14 2016-05-31 Nokia Technologies Oy Urządzenie i sposób określania kierunku spojrzenia
DE112008003724T5 (de) * 2008-02-14 2011-06-22 Hirokawa, Hidekazu Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur Verfolgung der Bewegungen eines Augapfels, bei dem die optische Achse und die Achse eines emittierten Strahlenbündels zueinander ausgerichtet sind
JP5389492B2 (ja) * 2009-03-25 2014-01-15 オリンパス株式会社 頭部装着型映像表示装置
JP5545076B2 (ja) * 2009-07-22 2014-07-09 ソニー株式会社 画像表示装置及び光学装置
CN102125422A (zh) * 2010-01-12 2011-07-20 北京科技大学 视线追踪系统中基于瞳孔-角膜反射的视线估计方法
US8189263B1 (en) * 2011-04-01 2012-05-29 Google Inc. Image waveguide with mirror arrays
IL219907A (en) * 2012-05-21 2017-08-31 Lumus Ltd Integrated head display system with eye tracking

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200624082A (en) * 2005-01-07 2006-07-16 Univ Nat Central Method and apparatus of communication through eye movements and analysis method of communication through eye movements
TW201025993A (en) * 2007-04-24 2010-07-01 Kuo-Ching Chiang Digital image capturing device
US20090328089A1 (en) * 2007-05-16 2009-12-31 Neurofocus Inc. Audience response measurement and tracking system
TW200938176A (en) * 2008-03-05 2009-09-16 Coretronic Corp Eyeball locating method and system

Also Published As

Publication number Publication date
TW201445212A (zh) 2014-12-01
CN104216122A (zh) 2014-12-17
US20140354953A1 (en) 2014-12-04
CN104216122B (zh) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI507762B (zh) 眼球追跡裝置及其光學組件
US20220244546A1 (en) Head-mounted display eyeball tracker integrated system
US20200150439A1 (en) Head mounted display and low conspicuity pupil illuminator
US9606354B2 (en) Heads-up display with integrated display and imaging system
JP2022031715A (ja) 視標追跡及び走査レーザ投影をウェアラブルヘッドアップディスプレイに統合するシステム、デバイス、及び方法
US11693243B2 (en) Polarizing beam splitting system
IL273397B1 (en) An augmented reality display with a waveguide configured to capture images of an eye and/or environment
US10521658B2 (en) Embedded eye tracker with dichroic mirror
KR20160132972A (ko) 근안 디스플레이를 위한 저프로파일 이미지 조합기
TW201708882A (zh) 具有堆疊光導之近眼式顯示器
TWM545308U (zh) 取像裝置
CN111505826A (zh) 用于眼睛追踪的镜片和具有此镜片的装置
TWM552620U (zh) 生物辨識裝置
US20170261750A1 (en) Co-Aligned Retinal Imaging And Display System
TWM555505U (zh) 生物辨識裝置
US11426070B2 (en) Infrared illuminator and related eye tracking apparatus and method
KR102323201B1 (ko) 광 효율 개선을 위한 곡선 배치 반사 구조를 갖는 증강 현실용 광학 장치
SE543066C2 (en) Head-worn device and lens for eye-tracking applications that includes an absorptive layer
US12099197B2 (en) Head-mounted display eyeball tracker integrated system
WO2018113121A1 (zh) 生物辨识装置
US9585557B1 (en) Spectral flying spot eye-tracker and heads-up display
US11796829B1 (en) In-field illuminator for eye depth sensing
JPWO2019016926A1 (ja) 頭部装着型表示装置