WO2023155814A1 - 一种眼动追踪智能眼镜 - Google Patents

Abstract

一种眼动追踪智能眼镜，包括镜框（11）、鼻托（12）和透镜（2），还包括光源组件、分光束组件、第一图像采集模组（6）和通信主板，光源组件设置于镜框（11）上，能够发射光束，光束用于射向用户眼部（100）；分光束组件设置为反射捕获用户眼部（100）的图像；第一图像采集模组（6）设置在鼻托（12）的靠近相应透镜（2）的一侧，且第一图像采集模组（6）设置于分光束组件的反射光路上，第一图像采集模组（6）通过分光束组件反射采集用户眼部（100）的图像；通信主板分别与第一图像采集模组（6）和光源组件通信连接。

Description

一种眼动追踪智能眼镜

交叉援引

本公开要求于2022年02月18日提交中国专利局、申请号为202210152870.5、申请名称“一种眼动追踪智能眼镜”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本公开涉及眼球追踪技术领域，尤其涉及一种眼动追踪智能眼镜。

背景技术

如图1所示，现有的眼动追踪智能眼镜包括框体5′、安装于框体5′上的鼻托3′和透镜2′，采用图像传感器的安装方式主要有两种，一种是正对人眼拍摄眼部图像，其遮挡视线，效果较差。另一种是在眼镜正前方设置平面二向色镜，图像传感器4′设置在框体5′上且朝向二向色镜安装，且图像传感器4′通常设置眼镜框体5′上，在人眼正下方或者外侧下方，图像传感器4′通过二向色镜反射拍摄眼部图像；当框体5′上设置有红外灯1′时，红外灯1′在眼部形成光斑，图像传感器4′同时拍摄眼部图像和光斑。然而，图像传感器具有一定的体积，导致了用于安装图像传感器的框体尺寸增大，且结合后体积较大，框体5′显得臃肿、造型复杂，另外还会导致不同程度上遮挡部分边缘视野。

发明内容

本公开的目的在于提供一种眼动追踪智能眼镜，结构紧凑简洁，增大视野。

为达此目的，本公开采用以下技术方案：

一种眼动追踪智能眼镜，包括镜框、鼻托和透镜，还包括：

光源组件，设置于所述镜框上，能够发射光束，所述光束用于射向用户眼部；

分光束组件，设置为反射捕获所述用户眼部的图像；

第一图像采集模组，设置在所述鼻托的靠近相应所述透镜的一侧，且所述第一图像采集模组设置于所述分光束组件的反射光路上，所述第一图像采集模组通过所述分光束组件反射采集所述用户眼部的图像；

通信主板，分别与所述第一图像采集模组和所述光源组件通信连接。

可选地，所述分光束组件包括二向色镜，所述二向色镜设置于所述透镜内侧。

可选地，所述二向色镜为镀层，所述镀层设置于所述透镜上；或

所述二向色镜包括曲面透明片和设置于所述曲面透明片的凹面上的镀层，所述曲面透明片设置于所述透镜上。

可选地，所述光源组件包括红外灯，所述镀层为红外截止滤光膜。

可选地，所述镜框包括两个对称设置的框体，所述光源组件包括设置于所述框体上的若干组灯体，若干组所述灯体设置在所述镜框内侧。

可选地，所述眼动追踪智能眼镜包括多个不同的所述透镜，多个所述透镜能够择一地可拆卸地设置于所述镜框上。

可选地，所述镜框上设置有读取模块和识别模块，所述识别模块设置为存储所述透镜的信息，所述读取模块能够读取所述识别模块信息，所述读取模块与所述通信主板通信连接。

可选地，所述眼动追踪智能眼镜还包括外框，所述外框可拆卸连接于所述 镜框上，所述透镜和所述识别模块设置于所述外框上，所述读取模块设置于所述镜框上。

可选地，所述外框磁性吸附、卡接或螺纹连接于所述镜框上。

可选地，所述眼动追踪智能眼镜还包括与所述通信主板通信连接的第二图像采集模组，所述第二图像采集模组设置于所述镜框的外侧，所述第二图像采集模组倾斜向下且与视平线呈夹角设置。

本公开的有益效果：

本公开提供的一种眼动追踪智能眼镜，使用时，通信主板开启光源组件，光源组件向用户眼部发射光束，在用户眼部形成反射点，该光束经过用户眼部反射至分光束组件，再经过分光束组件反射，第一图像采集模组能够捕获采集分光束组件反射的带有光斑的用户眼部图像，并将用户眼部的图像信息发送至通信主板，通信主板对采集信息进行相关计算以实现眼动追踪；通过将第一图像采集模组设置在鼻托上，能够实现眼动追踪，且相较于背景技术中将第一图像采集模组设置在镜框上，更有利于使框体做的更轻薄、纤细，使整体结构紧凑简洁。

附图说明

图1是现有技术中的眼动追踪智能眼镜的结构示意图；

图2是本公开的实施例一提供的一个视角下的眼动追踪智能眼镜的结构示意图；

图3是本公开的实施例一提供的另一个视角下的眼动追踪智能眼镜的结构示意图；

图4是本公开的具体实施方式提供的眼动追踪智能眼镜的剖视图；

图5是本公开的实施例二提供的眼动追踪智能眼镜的结构示意图；

图6是本公开的实施例二提供的眼动追踪智能眼镜的爆炸图。

图中：
100、用户眼部；
1′、红外灯；2′、透镜；3′、鼻托；4′、图像传感器；5′、框体；
1、镜架；11、镜框；111、框体；12、鼻托；13、镜腿；2、透镜；3、红
外灯；4、镀层；5、外框；51、避让孔；6、第一图像采集模组；7、第二图像采集模组；8、读取模块；9、识别模块；10、磁性吸附组件；101、第一磁铁；102、第二磁铁；
A、视场边缘；B、视平线；C1、发射光线；C2、第一反射线；C3、第二反
射线。

具体实施方式

为使本公开解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本公开实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上” 或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

本实施例提供了一种眼动追踪智能眼镜，如图2-图4所示，包括镜框11、鼻托12和透镜2，还包括光源组件、分光束组件、第一图像采集模组6和通信主板；具体地，光源组件设置于镜框11上，能够发射光束，光束用于射向用户眼部100；分光束组件设置为反射捕获用户眼部100的图像；第一图像采集模组6设置在鼻托12的靠近相应透镜2的一侧，且第一图像采集模组6设置于分光束组件的反射光路上，第一图像采集模组6通过分光束组件反射采集用户眼部100的图像；通信主板分别与第一图像采集模组6和光源组件通信连接。

一般地，镜框11包括两个分别设置为安装透镜2的框体111，两个框体111靠近彼此一侧分别设置有鼻托12；鼻托12可以是可拆卸的安装在镜框11上，也可以是与框体11一体成型。进一步地，镜框11上设置有镜腿13，以便用于使用，镜框11和镜腿13形成镜架1。本实施例中，内侧为镜框11朝向用户眼部100的一侧，外侧为镜框11背离用户眼部100的一侧。

使用时，通信主板开启光源组件，光源组件向用户眼部100发射光束，在用户眼部100形成反射点，该光束经过用户眼部100反射至分光束组件，再经过分光束组件反射，第一图像采集模组6能够捕获采集分光束组件反射的带有光斑的用户眼部100图像，并将用户眼部100的图像信息发送至通信主板，通 信主板对采集信息进行相关计算以实现眼动追踪；通过将第一图像采集模组6设置在鼻托12上，能够实现眼动追踪，且相较于背景技术中将第一图像采集模组6设置在镜框11上，更有利于使框体111做的更轻薄、纤细，使整体结构紧凑简洁。

参照图4，光束中的一个光线为例进行示例性说明，光源组件向用户眼部100发射发射光线C1，发射光线C1经眼部反射出第一反射线C2，第一反射线C2再经过分光束组件反射出第二反射线C3，第一图像采集模组6采集第二反射线C3反射的光，即用户眼部100的图像。由于鼻托12设置在框体111的侧面，第一图像采集模组6安装在鼻托12上时，其处于视场边缘A之外，不会遮挡边缘视野，从而增大了视野。

具体地，通信主板能够控制光源组件开启或者关闭，或者通信主板也可以调节光源组件发射光束的光强。通信主板对采集信息的具体计算方法等可参照现有技术，不再赘述。

具体地，如图2-图4所示，分光束组件设置于透镜2内侧，第一图像采集模组6可以直接采集分光束组件反射的图像信息，避免透镜2遮挡，提高了拍摄清晰度，进而提高了计算精度和使用效果；避免分光束组件设置于透镜2外侧，使光线经过透镜2再进入分光束组件，分光束组件的反射光线再经过透镜2反射在第一图像采集模组6上，影响了图像质量，降低了计算精度。

可选地，分光束组件包括二向色镜，二向色镜设置于透镜2内侧，二向色镜的特点为对一定波长的光几乎全透光，而另一些波长的光几乎全反射，本实施例中，可以仅对光源组件发射的光束进行全反射，而对其他光束全透光，提高了第一图像采集模组6采集用户眼部100图像的效果，进而提高了计算精度；具体地，二向色镜的具体型号可以根据光源组件进行选择。

本实施例中，如图2和图4所示，二向色镜为镀层4，镀层4设置于透镜2上，形成反射式眼镜，透镜2与二向色镜结合，简化了镜片数量；其他实施例中，二向色镜包括曲面透明片和设置于曲面透明片的凹面上的镀层4，曲面透明片设置于透镜2上。

本实施例中，如图2和图3所示，镜框11包括两个对称设置的框体111，光源组件包括设置于框体111上的若干组灯体，若干组灯体设置在镜框11内侧，灯体设置为向用户眼部100发射光束。本实施例中，灯体为红外灯3，镀层4为红外截止滤光膜。本实施例中，透镜2安装于框体111上。

为提高眼动追踪智能眼镜的适用性，增大使用范围，眼动追踪智能眼镜包括多个不同的透镜2，通过配置多个不同的透镜2，以根据需要进行选择；具体地，不同透镜2可以分为平面透镜2、近视透镜2或远视透镜2，另外，近视透镜2及远视透镜2也可以分别设置有多个，不同透镜2的读数不同，可根据实际情况进行选择。具体地，透镜2可拆卸连接于镜框11上，根据使用需要选择其中一个透镜2将其安装于镜框11上即可，拆装方便。

眼动算法需要根据第一图像采集模组6的具体位置和当前使用的分光束组件型号进行相关眼动追踪的运算，理论上，第一图像采集模组6安装于鼻托12上的固定位置，分光束组件为确定型号，因此直接计算即可。第一图像采集模组6的位置信息为经透镜2反射后的等效第一图像采集模组6的位置信息，然而由于透镜2的型号不同，透镜2的反射参数相应变化，会导致等效第一图像采集模组6的位置信息相应变化，因此更换透镜2后，如果采用第一图像采集模组6的理论值进行计算，会导致计算结果不准确。另外，二向色镜为透镜2上的镀层4，透镜2发生变化时，同样会导致二向色镜发生变化。

本实施例中，镜框11上设置有读取模块(图中未示出)和识别模块(图中 未示出)，识别模块设置为存储透镜的信息，读取模块能够读取识别模块信息，读取模块与通信主板通信连接。具体地，当二向色镜为单独设置的结构时，识别模块可以直接识别二向色镜的信息，以用于后续计算。当透镜2为镀层4时，其参数根据透镜2的变化为变化，可选地，识别模块9可以同时存储多个透镜2的信息，透镜2信息分别与二向色镜信息和第一图像采集模组6的信息一一对应，当选定透镜2后，则识别透镜2型号并切换相应二向色镜信息和第一图像采集模组6的信息，读取模块获取以上信息，并将其发送给通信主板以供后续计算使用，从而达到良好的眼动追踪精度；更换透镜2后即可识别切换至更换后的透镜2信息，使用方便。具体地，识别模块可以通过IC或电连等方式直接和透镜2上的对应模块通讯获取信息，具体识别模块如何识别透镜2上对应模块信息可参照现有技术，不再赘述。

其他实施例中，也可以在选定透镜2后，将透镜2信息输入到通信主板内，以供后续计算，结构简单，然而操作较麻烦。

具体地，可通过测试得到二向色镜和第一图像采集模组6与透镜2对应的信息，在不同透镜2制作完成后分别对其进行测试，得到不同采用不同透镜2的第一图像采集模组6和第一图像采集模组6的测试信息；当实际使用相应透镜2时，则调取与相应透镜2的第一图像采集模组6和二向色镜的信息进行计算，提高了计算结果的准确性。

在测试环节中，采用额外的固定标的物，通过对能反射红外灯3的固定标的物在第一图像采集模组6中的反射的红外光斑的定位；由于固定标的物的具体参数、红外灯3安装于镜框11的具体位置以及第一图像采集模组6的参数均为确定值，综合上述内容可以推断出等效第一图像采集模组6的空间位置信息。

本实施例中，如图3所示，眼动追踪智能眼镜还包括与通信主板通信连接的第二图像采集模组7，第二图像采集模组7设置于镜框11的外侧，第二图像采集模组7设置为采集环境信息，眼动信息通过结合环境信息，能够有利于后续对用户进行注意力等分析，提高了分析效果。进一步地，第二图像采集模组7倾斜向下且与视平线B呈夹角设置，由于眼部获取信息时，一般上部视场边缘A与视平线B的夹角小于下部视场边缘A与视平线B的夹角，根据眼部活动特性，可相应调整第二图像采集模组7与视平线B之间的夹角，以增大第二图像采集模组7在视平线B以下方向的拍摄范围，与眼部活动范围相适配，增大了眼部追踪范围，提高了分析效果。

具体地，第一图像采集模组6设置为采集用户眼部100图像，其可以是摄像设备、图像传感器、照相机或摄像机等，不进行限定。具体地，第二图像采集模组7也可以是摄像设备、图像传感器、照相机或摄像机等，不进行限定。

实施例二

本实施例提供了一种眼动追踪智能眼镜，且本实施例提供的眼动追踪智能眼镜与实施例一中的眼动追踪智能眼镜的整体结构基本相同，仅透镜2的安装位置存在差异，本实施例不再对与实施例一相同的结构进行赘述。

如图5和图6所示，本实施例分别与实施例一的区别在于，眼动追踪智能眼镜还包括外框5，外框5可拆卸连接于镜框11上，透镜2和识别模块9设置于外框5上，读取模块8设置于镜框11上。配镜后，将透镜2信息存储在识别模块9内，识别模块9和镜框11上的读取模块8配合完成识别，通过透镜2安装在外框5上，更换透镜2时将外框5从镜框11上取下后再进行更换，更方便，眼动追踪智能眼镜结构复杂，操作不便。

本实施例中，如图6所示，第二图像采集模组7安装于镜框11上，外框5 上开设有避让孔51，以防止遮挡第二图像采集模组7。

具体地，外框5磁性吸附、卡接或螺纹连接于镜框11上，具体方式不进行限定。本实施例中，如图5和图6所示，眼动追踪智能眼镜包括磁性吸附组件10，磁性吸附组件10包括安装于外框5上的第一磁铁101和安装于镜框11上的第二磁铁102，第一磁铁101和第二磁铁102能够相互吸附，简单可靠。

显然，本公开的上述实施例仅仅是为了清楚说明本公开所作的举例，而并非是对本公开的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开权利要求的保护范围之内。

工业实用性

本公开实施例所提供的眼动追踪智能眼镜将图像采集模组设置在鼻托上，能够实现眼动追踪，且相较于相关技术中将第一图像采集模组设置在镜框上，更有利于使框体做的更轻薄、纤细，使整体结构紧凑简洁，增大了视野。

Claims (10)

1. 一种眼动追踪智能眼镜，包括镜框(11)、鼻托(12)和透镜(2)，还包括：

   光源组件，设置于所述镜框(11)上，能够发射光束，所述光束用于射向用户眼部(100)；

   分光束组件，设置为反射捕获所述用户眼部(100)的图像；

   第一图像采集模组(6)，设置在所述鼻托(12)的靠近相应所述透镜(2)的一侧，且所述第一图像采集模组(6)设置于所述分光束组件的反射光路上，所述第一图像采集模组(6)通过所述分光束组件反射采集所述用户眼部(100)的图像；

   通信主板，分别与所述第一图像采集模组(6)和所述光源组件通信连接。
2. 根据权利要求1所述的眼动追踪智能眼镜，其中，所述分光束组件包括二向色镜，所述二向色镜设置于所述透镜(2)内侧。
3. 根据权利要求2所述的眼动追踪智能眼镜，其中，

   所述二向色镜为镀层(4)，所述镀层(4)设置于所述透镜(2)上；或

   所述二向色镜包括曲面透明片和设置于所述曲面透明片的凹面上的镀层，所述曲面透明片设置于所述透镜(2)上。
4. 根据权利要求3所述的眼动追踪智能眼镜，其中，所述光源组件包括红外灯(3)，所述镀层(4)为红外截止滤光膜。
5. 根据权利要求1所述的眼动追踪智能眼镜，其中，所述镜框(11)包括两个对称设置的框体(111)，所述光源组件包括设置于所述框体(111)上的若干组灯体，若干组所述灯体设置在所述镜框(11)内侧。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的眼动追踪智能眼镜，其中，所述眼动追踪智能眼镜包括多个不同的所述透镜(2)，多个所述透镜(2)能够择地 可拆卸地设置于所述镜框(11)上。
7. 根据权利要求6所述的眼动追踪智能眼镜，其中，所述镜框(11)上设置有读取模块(8)和识别模块(9)，所述识别模块(9)设置为存储所述透镜(2)的信息，所述读取模块(8)能够读取所述识别模块(9)信息，所述读取模块(8)与所述通信主板通信连接。
8. 根据权利要求7所述的眼动追踪智能眼镜，其中，所述眼动追踪智能眼镜还包括外框(5)，所述外框(5)可拆卸连接于所述镜框(11)上，所述透镜(2)和所述识别模块(9)设置于所述外框(5)上，所述读取模块(8)设置于所述镜框(11)上。
9. 根据权利要求8所述的眼动追踪智能眼镜，其中，所述外框(5)磁性吸附、卡接或螺纹连接于所述镜框(11)上。
10. 根据权利要求6所述的眼动追踪智能眼镜，其中，所述眼动追踪智能眼镜还包括与所述通信主板通信连接的第二图像采集模组(7)，所述第二图像采集模组(7)设置于所述镜框(11)的外侧，所述第二图像采集模组(7)倾斜向下且与视平线(B)呈夹角设置。