一种基于光学相干法追踪眼球运动的装置制造方法及图纸

技术编号:23487595 阅读:27 留言:0更新日期:2020-03-10 13:55
本实用新型专利技术提供了一种光学相干法追踪眼球运动的装置,该装置包括傅里叶光学相干层析系统和若干时域光学相干层析系统,通过傅里叶光学相干层析系统可以对人眼进行三维扫描,建立其被测者眼球模型,然后结合时域光学相干层析系统实时检测人眼各点的深度信息,然后结合建模计算可以做到实时的人眼位置分析;眼球追踪测量精度高;进一步地,对于时域光学相干层析系统部分,采用高速旋转的单面镀膜玻璃体来改变光源到参考臂的光程距离,从而达到与人眼不同深度位置的相干干涉,使得系统测量频率和精度大幅提升。

A device for tracking eye movement based on optical coherence

【技术实现步骤摘要】
一种基于光学相干法追踪眼球运动的装置
本技术属于眼球运动追踪
,具体涉及一种基于光学相干法追踪眼球运动的装置。
技术介绍
眼球追踪技术是一种利用机械、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,可应用于虚拟现实、增强现实、车辆辅助驾驶、用户体验、认知障碍诊断等多个领域。目前,追踪人眼运动方法是基于普通摄像头模块,通过计算捕捉到的两幅微小时间间隔下的眼球部位图片的像素差,实现对眼球运动的追踪。然而经技术人研究发现,现有的用于实现眼球追踪技术的眼球追踪模组实时性不高,追踪错误率也较高,使得现有眼球追踪模组无法完成高精度的如近距离VR浸入式交互要求。光学相干层析成像(opticalcoherencetomography,OCT)是20世纪90年代逐步发展而成的一种新的三维层析成像技术。OCT基于低相干干涉原理获得深度方向的层析能力,通过扫描可以重构出生物组织或材料内部结构的二维或三维图像,其信号对比度源于生物组织或材料内部光学反射(散射)特性的空间变化。该成像模式的核心部件包括宽带光源、迈克尔逊干涉仪和光电探测器,其轴向分辨率取决于宽带光源的相干长度,一般可以达到1-10μm,而径向分辨率与普通光学显微镜类似,决定于样品内部聚焦光斑的尺寸,一般也在微米量级。OCT具有非接触、非侵入、成像速度快(实时动态成像)、探测灵敏度高等优点。
技术实现思路
>本技术的目的是,提供一种基于光学相干法追踪眼球运动的装置,可以实时追踪,且追踪测量精度高。为了达到上述技术目的,本技术的技术方案如下:一种基于光学相干法追踪眼球运动的装置,包括一傅里叶光学相干层析系统,用于扫描获取被测者眼睛的初始三维模型;若干时域光学相干层析系统,用于实时扫描获取被测者眼睛扫描点的深度信息;及处理器,用于根据各光学系统扫描获得的图像信息建立被测者眼球三维模型;及计算眼前角膜各位置曲率,和位置信息。进一步地,所述时域光学相干层析系统包括参考臂,所述参考臂包括第一透镜组、高速旋转单面镀膜玻璃体、第一固定反射镜,光束进入后依次经过第一透镜组后,入射到高速旋转单面镀膜玻璃体,然后到达固定反射镜。进一步地,所述时域光学相干层析系统有4个。进一步地,所述时域光学相干层析系统的扫描点距离眼球中心点的距离为8mm。进一步地,所述时域光学相干层析系统包括样品臂,所述样品臂包括第二透镜组和第一扫描振镜,进入的光束经第二透镜组后到达第一扫描振镜,然后反射到待测者眼睛进行扫描。进一步地,所述时域光学相干层析系统还包括有行位电机,用于调整扫描点的位置。进一步地,所述时域光学相干层析系统包括第一光源,所述第一光源的中心波长为960nm。进一步地,所述傅里叶光学相干层析系统包括第二光源、第二光纤耦合器、参考臂、样品臂和光谱仪;其中所述参考臂包括第三透镜和第二固定反射镜;所述样品臂包括第四透镜、第二扫描振镜、物镜;光谱仪包括第五透镜、光栅、CCD相机;第二光源发出的光,经第二光纤耦合器分束后分别进入参考臂和样品臂,进入参考臂的光经第三透镜聚焦到第二固定反射镜后反射,其中部分向后散射的光原路返回进入光纤耦合器,形成参考光;进入样品臂的光,依次经过第四透镜、扫描振镜、物镜后聚焦到待测者眼睛,然后进行扫描,扫描后向后散射的光部分原路返回进入第二光纤耦合器,形成样品光,参考光和样品光,发生干涉,干涉光进入光谱仪后经光栅分束,分别经第五透镜聚焦到CCD相机成像。进一步地,所述第二光源的中心波长为960nm。本技术提供的光学相干法追踪眼球运动的装置,包括傅里叶光学相干层析系统和若干时域光学相干层析系统,通过傅里叶光学相干层析系统可以对人眼进行三维扫描,建立其被测者眼球模型,然后结合时域光学相干层析系统实时检测人眼各扫描点点的深度信息,然后结合建模计算可以做到实时的人眼位置分析,追踪测量精度高;进一步地,对于时域光学相干层析系统部分,通过改变传统移动参考臂改变相干位置的方法,采用高速旋转的反射镜来改变光源到参考臂的光程距离,从而达到与人眼不同深度位置的的相干干涉。将传统的平移变动改变成了绕中心旋转的变动,使得系统测量精度大幅提升,同时相同电机硬件情况下转动光程改变频率可以远大于平移光程改变频率,即大幅度提高了测量的实时性。附图说明图1是本技术实施例的基于光学相干法追踪眼球运动的装置示意图;图2是本技术实施例的时域光学相干层析系统结构示意图;图3是高速旋转单面镀膜玻璃体改变相干位置的示意图;图4本技术实施例的傅里叶光学相干层析系统结构示意图;图5本技术的装置追偿眼球运动方法流程图;图6本技术的追踪眼球运动方法示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例详细说明本技术的技术方案。本技术提供了一种基于光学相干法追踪眼球运动的装置,包括:一傅里叶光学相干层析系统,用于扫描获取被测者眼睛的初始三维模型;若干时域光学相干层析系统,用于实时扫描获取被测者眼睛扫描点的深度信息;及处理器,用于根据各光学系统扫描获得的图像信息建立被测者眼球三维模型;及计算眼前角膜各位置曲率,和位置信息。通过傅里叶光学相干层析系统可以对人眼进行三维扫描,建立其被测者眼球模型,然后结合时域光学相干层析系统实时检测人眼各点的深度信息,然后结合建模计算可以做到实时的人眼位置分析;眼球追踪测量精度高。实施例1如图1-6所示,一种基于光学相干法追踪眼球运动的装置,包括一傅里叶光学相干层析系统,用于扫描获取被测者眼睛的初始三维模型;4个时域光学相干层析系统,用于实时扫描获取被测者眼睛对应点位的深度信息;及处理器9,用于根据光学路径扫描获得的图像建立被测者眼球三维模型;及计算眼前角膜各位置曲率,和位置信息。其中,如图2所示,时域光学相干层析系统包括第一光源1、第一光纤耦合器2、参考臂、样品臂和光电探测器8;其中,参考臂包括第一透镜组3、高速旋转单面镀膜玻璃体4、第一固定反射镜5,样品臂包括第二透镜组6,第一扫描振镜7,光源1中心波长为960nm。第一光源1发出的光,经第一光纤耦合器2分束后,分别进入参考臂和样品臂,进入参考臂的光经过第一透镜组3平行、缩束后,经高速旋转单面镀膜玻璃体4反射到达第一固定反射镜5,然后向后反射,其中向后散射的部分光按原路返回后进入第一光纤耦合器2形成参考光;进入样品臂的光经过第二透镜组6平行、缩束后,到达第一扫描振镜7,然后进入待测样品扫描,从样品上向后散射的部分光原路返回到达第一光纤耦合器2形成样品光;样品光和参考光由于光程差发生干涉,干涉光被光电探测器收集,将光信号转变为电信号,然后经一处理器9(如电脑终端PC)成像。该时域光学相干层析系统,参考臂中设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光学相干法追踪眼球运动的装置,其特征在于,包括/n一傅里叶光学相干层析系统,用于扫描获取被测者眼睛的初始三维模型;/n若干时域光学相干层析系统,用于实时扫描获取被测者眼睛扫描点的深度信息;/n及处理器,用于根据各光学系统扫描获得的图像信息建立被测者眼球三维模型;及计算眼前角膜各位置曲率,和位置信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光学相干法追踪眼球运动的装置,其特征在于,包括
一傅里叶光学相干层析系统,用于扫描获取被测者眼睛的初始三维模型;
若干时域光学相干层析系统,用于实时扫描获取被测者眼睛扫描点的深度信息;
及处理器,用于根据各光学系统扫描获得的图像信息建立被测者眼球三维模型;及计算眼前角膜各位置曲率,和位置信息。


2.根据权利要求1所述的基于光学相干法追踪眼球运动的装置,其特征在于,所述时域光学相干层析系统包括参考臂,所述参考臂包括第一透镜组、高速旋转单面镀膜玻璃体、第一固定反射镜,光束进入后,经过第一透镜组入射到高速旋转单面镀膜玻璃体,然后到达固定反射镜。


3.根据权利要求2所述的基于光学相干法追踪眼球运动的装置,其特征在于,所述时域光学相干层析系统有4个。


4.根据权利要求3所述的基于光学相干法追踪眼球运动的装置,其特征在于,所述时域光学相干层析系统的扫描点距离眼球中心点的距离为8mm。


5.根据权利要求2所述的基于光学相干法追踪眼球运动的装置,其特征在于,所述时域光学相干层析系统包括样品臂,所述样品臂包括第二透镜组和第一扫描振镜,进入的光束经第二透镜组后到达第一扫描振镜,然后反射到待测者眼睛进行扫描。


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【专利技术属性】
技术研发人员:秦嘉安林刘华宗
申请(专利权)人:广东唯仁医疗科技有限公司
类型:新型
国别省市:广东;44

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