一种基于光波导的眼动追踪方法及AR眼镜技术

本发明专利技术公开了一种基于光波导的眼动追踪方法及AR眼镜，方法包括：红外发射装置发射第一红外光并通过光波导传输到人眼；利用探测器阵列探测从人眼反射回来的第二红外光坐标，以确定人眼注视位置；其中，所述第一红外光为红外发射器发射的红外光；所述第二红外光为人眼视网膜反射回来的红外光；AR眼镜包括红外发射装置、第一耦合装置、第二耦合装置、光波导、探测器阵列。实施本发明专利技术，通过采用探测器阵列获取人眼注视位置，解决了一般红外AR眼动追踪眼镜设备CPU能耗大、计算量过大的问题，有效实现了眼动追踪系统的轻量化小型化。了眼动追踪系统的轻量化小型化。了眼动追踪系统的轻量化小型化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光波导的眼动追踪方法及AR眼镜
[0001]本专利技术涉及增强现实
，特别涉及一种基于光波导的眼动追踪方法及AR眼镜。

技术介绍

[0002]现有AR增强现实技术为近眼显示系统，将显示器上的像素画面，通过一系列的光学成像元件形成远处的虚像并投射到人眼中。
[0003]AR眼镜需要透视(see
‑
through)，既要看到真实的外部世界，也要看到虚拟信息，所以成像系统不能挡在视线前方。为了实现这一效果，需要多加一个或一组光学元件或设备用叠加的方式将虚拟信息图像与真实世界的场景融合为一体，即为增强现实。
[0004]光波导不仅仅可以收集眼睛的巩膜、虹膜、瞳孔图像来计算视觉中心点，还可以采集人眼内部视网膜的影像，可以通过采集到的视网膜影像观察到视网膜上包括血管、中央凹、视盘、黄斑等生理特征，再通过光波导传输给摄像头每一帧视网膜图像上不同的特征变化计算获取眼球运动向量。有了图像计算眼球运动向量的算法有很多，也可以视网膜全部影像计算机获取后储存起来，并将影像一一与眼球注视方向对应，从而根据实时所拍摄到的视网膜图像计算获得注视方向。
[0005]但是无论是上述描述中的光波导方式还是其他如结构光逛场摄像头或是瞳孔角膜反射的方式都是通过对摄像头拍摄到的图像进行计算而获得眼球的注视位置，而这样的图像计算算法对CPU计算能力以及耗电量是很有挑战的。在小型化穿戴AR设备上，这更是限制点。

技术实现思路

[0006]现有技术中，通过对摄像头拍摄到的图像进行计算而获得人眼的注视位置，加大了AR眼镜设备的能耗及计算负担。
[0007]针对上述问题，提出一种基于光波导的眼动追踪方法及AR眼镜，通过红外发射装置发射第一红外光，利用第一耦合装置耦合到光波导，并通过第二耦合装置传输到人眼，利用竖向探测器阵列和横向探测器阵列分别对一维扩瞳装置、二维扩瞳装置反射回来的亮度最强的第二红外光进行探测，得到人眼的注视位置坐标，本申请采用探测器阵列获取人眼注视位置，解决了一般红外AR眼动追踪眼镜设备CPU能耗大、计算量过大的问题，有效实现了眼动追踪系统的轻量化小型化。
[0008]第一方面，一种基于光波导的眼动追踪方法，包括：
[0009]步骤100、红外发射装置发射第一红外光并通过光波导传输到人眼；
[0010]步骤200、利用探测器阵列探测从人眼反射回来的第二红外光坐标，以确定人眼注视位置；
[0011]其中，所述第一红外光为红外发射器发射的红外光；
[0012]所述第二红外光为人眼视网膜反射回来的红外光。
[0013]结合本专利技术所述的基于光波导的眼动追踪方法，第一种可能的实施方式中，所述
步骤110包括：
[0014]步骤111、将发射的第一红外光耦合入光波导；
[0015]步骤112、将在所述光波导传输的所述第一红外光耦合依次进入一维扩瞳装置、二维扩瞳装置；
[0016]步骤113、二维扩瞳装置将所述第一红外光耦合出进入人眼。
[0017]结合本专利技术第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述步骤111包括：
[0018]步骤1111、将所述第一红外光依次通过第一光学聚焦装置、虚拟成像装置及第二光学聚焦装置；
[0019]步骤1112、第一耦合装置将从所述第二光学聚焦装置传输过来的第一红外光耦合到光波导。
[0020]结合本专利技术第二种可能的实施方式，第三种可能的实施方式中，所述步骤112包括：
[0021]步骤1121、将第一红外光通过光波导传输到一维扩瞳装置中；
[0022]步骤1122、所述一维扩瞳装置对第一红外光进行一维扩瞳；
[0023]步骤1123、将一维扩瞳后的第一红外光通过光波导传输到二维扩瞳装置中。
[0024]结合本专利技术第三种可能的实施方式，第四种可能的实施方式中，所述步骤112还包括：
[0025]步骤1124、所述二维扩瞳装置对传输过来的所述第一红外光进行二维扩瞳；
[0026]步骤1125、所述二维扩瞳装置将二维扩瞳后的第一红外光耦合传输到人眼。
[0027]结合本专利技术第四种可能的实施方式，第五种可能的实施方式中，所述步骤200包括：
[0028]步骤210、将从人眼视网膜反射出来的第二红外光依次耦合进入二维扩瞳装置、一维扩瞳装置；
[0029]步骤220、利用探测器阵列分别对二维扩瞳装置、一维扩瞳装置反射的亮度最强的红外光进行探测。
[0030]结合本专利技术第五种可能的实施方式，第六种可能的实施方式中，所述步骤220包括：
[0031]步骤221、利用所述探测器阵列中的横向探测器阵列获取最高亮度的第二红外光的第一位置；
[0032]步骤222、利用所述探测器阵列中的竖向探测器阵列获取最高亮度的第二红外光的第二位置；
[0033]步骤223、将所述第一位置、第二位置分别作为人眼注视点的横坐标、纵坐标。
[0034]第二方面、一种AR眼镜，采用第一方面所述的基于光波导的眼动追踪方法，包括：
[0035]红外发射装置；
[0036]第一耦合装置；
[0037]第二耦合装置；
[0038]光波导；
[0039]探测器阵列；
[0040]所述红外发射装置设置在眼镜框的两端，用于发射第一红外光到第一耦合装置；
[0041]所述第一耦合装置设置在眼镜框对应所述红外发射装置的光路位置上，用于将发射的第一红外光耦合入光波导；
[0042]所述第二耦合装置用于从人眼视网膜反射来的第二红外光耦合入光波导或者将光波导传输过来的第一红外光传输到人眼；
[0043]所述探测器阵列用于探测从所述第二耦合装置耦合出来的部分第二红外光，获取亮度最强第二红外光坐标。
[0044]结合第二方面所述的AR眼镜，第一种可能的实施方式中，所述AR眼镜为二维扩瞳AR眼镜，所述第二耦合装置包括：
[0045]一维扩瞳装置；
[0046]二维扩瞳装置；
[0047]所述一维扩瞳装置设置在光波导对应瞳孔的上眼眶位置，用于对光波导传输过来的第一红外光或者虚拟影像进行横向一维扩瞳；
[0048]所述二维扩瞳装置在光波导对应瞳孔的镜片位置，用于对光波导传输过来的第一红外光或者虚拟影像进行竖向二维扩瞳。
[0049]结合第二方面第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述探测器阵列包括：
[0050]横向探测器阵列；
[0051]竖向探测器阵列；
[0052]所述横向探测器阵列用于对一维扩瞳装置反射回来的亮度最强的第二红外光进行探测，获取第一位置；
[0053]所述竖向探测器阵列用于对二维扩瞳装置反射回来的亮度最强的第二红外光进行探测，获取第二位置。
[0054]实施本专利技术所述的一种基于光波导的眼动追踪方法及AR眼镜，通过红外发射装置发射第一红外光，利用第一耦合装置耦合到光波导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光波导的眼动追踪方法，其特征在于，包括：步骤100、红外发射装置发射第一红外光并通过光波导传输到人眼；步骤200、利用探测器阵列探测从人眼反射回来的第二红外光坐标，以确定人眼注视位置；其中，所述第一红外光为红外发射器发射的红外光；所述第二红外光为人眼视网膜反射回来的红外光。2.根据权利要求1所述的基于光波导的眼动追踪方法，其特征在于，所述步骤110包括：步骤111、将发射的第一红外光耦合入光波导；步骤112、将在所述光波导传输的所述第一红外光耦合依次进入一维扩瞳装置、二维扩瞳装置；步骤113、二维扩瞳装置将所述第一红外光耦合出进入人眼。3.根据权利要求2所述的基于光波导的眼动追踪方法，其特征在于，所述步骤111包括：步骤1111、将所述第一红外光依次通过第一光学聚焦装置、虚拟成像装置及第二光学聚焦装置；步骤1112、第一耦合装置将从所述第二光学聚焦装置传输过来的第一红外光耦合到光波导。4.根据权利要求3所述的基于光波导的眼动追踪方法，其特征在于，所述步骤112包括：步骤1121、将第一红外光通过光波导传输到一维扩瞳装置中；步骤1122、所述一维扩瞳装置对第一红外光进行一维扩瞳；步骤1123、将一维扩瞳后的第一红外光通过光波导传输到二维扩瞳装置中。5.根据权利要求4所述的基于光波导的眼动追踪方法，其特征在于，所述步骤112还包括：步骤1124、所述二维扩瞳装置对传输过来的所述第一红外光进行二维扩瞳；步骤1125、所述二维扩瞳装置将二维扩瞳后的第一红外光耦合传输到人眼。6.根据权利要求5所述的基于光波导的眼动追踪方法，其特征在于，所述步骤200包括：步骤210、将从人眼视网膜反射出来的第二红外光依次耦合进入二维扩瞳装置、一维扩瞳装置；步骤220、利用探测器阵列分别对二维扩瞳装置、一维扩瞳装置反射的亮度...

【专利技术属性】
技术研发人员：高逸，刘飞，龚杰，
申请(专利权)人：深圳格多维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：