一种透镜组件、红外补光方法及眼动跟踪方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于眼动跟踪的红外补光透镜组件，其设置于显示屏靠近人眼的一侧，沿远离所述显示屏的方向，所述透镜组件依次包括：线性偏振片和1/4波片，与所述显示屏相贴合；第一透镜，间隔设置于所述线性偏振片和1/4波片背离所述显示屏的一侧；第二透镜，间隔设置于所述第一透镜背离所述显示屏的一侧；其中，所述第二透镜靠近所述显示屏的一侧设置有红外增透反射偏振片，所述红外增透反射偏振片用于反射和通过可见光的偏振光，并通过红外光。红外补光灯发射红外光照射人眼，人眼反射的红外光先后经过第二透镜和第一透镜，再经过显示屏到达屏下红外摄像头。显示屏到达屏下红外摄像头。显示屏到达屏下红外摄像头。

【技术实现步骤摘要】
一种透镜组件、红外补光方法及眼动跟踪方法和系统


[0001]本专利技术涉及眼动跟踪系统及方法，尤其涉及一种透镜组件、红外补光方法及眼动跟踪方法和系统。

技术介绍

[0002]眼动跟踪技术广泛应用于人机交互、虚拟现实、车辆辅助驾驶、人因分析和心理研究等多个领域。其中，眼动跟踪是一个识别某人在看什么、怎么看的过程，从眼球的生理结构来说，人类主要通过中央凹区域来获取视觉数据，中央凹只能提供约1
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2度的视角。虽然该区域仅占视野范围的极小部分，但通过此区域记录的信息却包含了通过视觉神经传递到大脑的有效视觉信息的50％。因此，人类的视觉和注意系统围绕着一个主要目标工作，使感兴趣的目标的光学成像聚焦于中央凹处。
[0003]按照使用场景来分类，眼动跟踪设备主要可以分为两种：屏幕式眼动仪和穿戴式眼动仪。屏幕式眼动仪放置在离用户一定距离的地方来跟踪用户的眼球运动。穿戴式眼动仪通过将眼动跟踪系统和场景摄像机集成在轻量化的框架上，例如眼镜或头盔上，来采集用户在真实环境中的眼动行为，这种情况下的视线方向检测精度较高，用户可以自由移动，使实验的生态效度最大化。
[0004]现有的眼动跟踪产品中显示屏和摄像头通常是相互独立的，摄像头一般是设置显示屏下方，并向上有一个倾角，这样拍出来的图像人眼就不是正对摄像头，会有明显的倾角。而将摄像头设置在屏幕内，又存在光线亮度不足，难以获得清晰人眼图像的问题。因此，有必要提供一种既能够正对人眼拍摄获得人眼图像，又能克服亮度不足，难以获得清晰人眼图像的眼动跟踪方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种既能够正对人眼拍摄获得人眼图像，又能克服亮度不足，难以获得清晰人眼图像的眼动跟踪方案。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供一种用于眼动跟踪的红外补光透镜组件，其设置于显示屏靠近人眼的一侧，沿远离所述显示屏的方向，所述透镜组件依次包括：
[0007]线性偏振片，与所述显示屏相贴合；
[0008]第一透镜，间隔设置于所述线性偏振片背离所述显示屏的一侧；
[0009]第二透镜，间隔设置于所述第一透镜背离所述显示屏的一侧；
[0010]其中，所述第二透镜靠近所述显示屏的一侧设置有红外增透反射偏振片，所述红外增透反射偏振片用于反射和通过可见光的偏振光，并通过红外光；
[0011]红外补光灯发射红外光照射人眼，人眼反射的红外光先后经过所述第二透镜、所述红外增透反射偏振片、所述第一透镜、所述线性偏振片，再经过显示屏到达屏下红外摄像头。
[0012]更优地，所述线性偏振片背离所述显示屏的一侧还设置有：
[0013]第一波片，所述第一波片为45
°
1/4波片，所述第一波片与所述线性偏振片相贴合；
[0014]显示屏发出的可见光的光线经所述线性偏振片生成P偏振光，所述P偏振光经所述第一波片生成圆偏振光。
[0015]更优地，所述第一透镜靠近所述显示屏的一面形成有第一面，所述第一透镜背离所述显示屏的一面形成有第二面，所述透镜组件还包括：
[0016]第二波片，与所述第二面相贴合，所述第二波片为45
°
1/4波片；
[0017]所述第一面为凸面，所述第二面为平面，所述圆偏振光经所述第一面射入所述第一透镜，所述圆偏振光通过所述第二波片时生成S偏振光或P偏振光。
[0018]更优地，所述第二透镜靠近所述显示屏的一面形成有第三面，所述第二透镜背离所述显示屏的一面形成有第四面，所述红外增透反射偏振片设置于所述第三面靠近所述显示屏的一侧，所述第三面为平面，所述第四面为凸面，
[0019]当所述圆偏振光通过所述第二波片生成P偏振光时，所述P偏振光通过所述红外增透反射偏振片和第二透镜，并抵达人眼；
[0020]当所述圆偏振光通过所述第二波片生成S偏振光时，所述S偏振光经所述红外增透反射偏振片反射后，通过所述第二波片并生成圆偏振光，所述圆偏振光经所述第一面反射后再次通过所述第二波片，并生成P偏振光。
[0021]更优地，红外光先照射向人眼，经人眼反射后射进所述第二透镜，且自所述第二透镜的所述第四面射入，自所述第二透镜的所述第三面射出，再射入所述红外增透反射偏振片，并依次经过所述第二波片、所述第一透镜、所述第一波片、所述线性偏振片、所述显示屏，进而射入所述屏下红外摄像头，使所述屏下红外摄像头获得人眼的红外图像。
[0022]一种用于眼动跟踪的系统，用于拍摄人眼红外图像信息，并通过所述人眼红外图像信息进行眼动跟踪，包括所述的用于眼动跟踪的红外补光透镜组件，所述系统还包括：
[0023]红外补光灯，设置于所述第二透镜背离所述显示屏的一侧，所述红外补光灯发射的红外光照射人眼，以提高人眼的红外光亮度。
[0024]更优地，所述系统还包括：
[0025]正常显示单元，配置于所述显示屏的一部分显示区域；
[0026]屏下显示单元，配置于所述显示屏的另一部分显示区域；
[0027]屏下红外摄像头，设置于所述屏下显示单元背离所述线性偏振片的一侧，并用于拍摄用户的人眼，以获得红外图像；
[0028]中控单元，分别与所述正常显示单元、屏下显示单元、红外补光灯、以及屏下红外摄像头相连接。
[0029]更优地，所述中控单元包括：
[0030]正常显示控制单元，与所述正常显示单元相连；
[0031]屏下显示控制单元，与所述屏下显示单元相连，并用于控制所述屏下显示单元显示或消失预设图像；
[0032]图像处理单元，与所述屏下红外摄像头相连，并用于处理屏下摄像头拍摄的红外图像；
[0033]眼动跟踪计算单元，与所述图像处理单元相连，并用于进行视线跟踪计算。
[0034]一种用于眼动跟踪的红外补光方法，应用于所述的用于眼动跟踪的系统，所述用
于眼动跟踪的红外补光方法包括步骤：
[0035]启动所述红外补光灯进行红外补光，所述红外补光灯发射的红外光照射人眼，以提高人眼的红外光亮度，人眼反射的红外光先后经过所述第二透镜、所述红外增透反射偏振片、所述第一透镜、所述线性偏振片到达显示屏的屏下红外摄像头。
[0036]一种用于眼动跟踪的方法，应用于所述的用于眼动跟踪的系统，所述用于眼动跟踪的方法包括步骤：
[0037]控制所述屏下显示单元按照预设频率显示或消失预设图像；
[0038]在所述预设图像消失的瞬间，控制所述红外补光灯启动，以照亮用户的人眼，人眼反射的红外光先后经过所述第二透镜、所述红外增透反射偏振片、所述第一透镜、所述线性偏振片到达显示屏的屏下红外摄像头，所述屏下红外摄像头接收所述红外光，以得到红外图像；
[0039]通过图像处理单元对所述红外图像进行处理，以得到图像特征数据；
[0040]通过所述眼动跟踪计算单元对所述图像特征数据进行视线跟踪计算，以得到所述用户的人眼所注视所述显示单元的屏幕位置的信息，完成眼动跟踪。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于眼动跟踪的红外补光透镜组件，其设置于显示屏靠近人眼的一侧，其特征在于，沿远离所述显示屏的方向，所述透镜组件依次包括：线性偏振片，与所述显示屏相贴合；第一透镜，间隔设置于所述线性偏振片背离所述显示屏的一侧；第二透镜，间隔设置于所述第一透镜背离所述显示屏的一侧；其中，所述第二透镜靠近所述显示屏的一侧设置有红外增透反射偏振片，所述红外增透反射偏振片用于反射和通过可见光的偏振光，并通过红外光；红外补光灯发射红外光照射人眼，人眼反射的红外光先后经过所述第二透镜、所述红外增透反射偏振片、所述第一透镜、所述线性偏振片，再经过显示屏到达屏下红外摄像头。2.根据权利要求1所述的用于眼动跟踪的红外补光透镜组件，其特征在于，所述线性偏振片背离所述显示屏的一侧还设置有：第一波片，所述第一波片为45
°
1/4波片，所述第一波片与所述线性偏振片相贴合；显示屏发出的可见光的光线经所述线性偏振片生成P偏振光，所述P偏振光经所述第一波片生成圆偏振光。3.根据权利要求2所述的用于眼动跟踪的红外补光透镜组件，其特征在于，所述第一透镜靠近所述显示屏的一面形成有第一面，所述第一透镜背离所述显示屏的一面形成有第二面，所述透镜组件还包括：第二波片，与所述第二面相贴合，所述第二波片为45
°
1/4波片；所述第一面为凸面，所述第二面为平面，所述圆偏振光经所述第一面射入所述第一透镜，所述圆偏振光通过所述第二波片时生成S偏振光或P偏振光。4.根据权利要求3所述的用于眼动跟踪的红外补光透镜组件，其特征在于，所述第二透镜靠近所述显示屏的一面形成有第三面，所述第二透镜背离所述显示屏的一面形成有第四面，所述红外增透反射偏振片设置于所述第三面靠近所述显示屏的一侧，所述第三面为平面，所述第四面为凸面，当所述圆偏振光通过所述第二波片生成P偏振光时，所述P偏振光通过所述红外增透反射偏振片和第二透镜，并抵达人眼；当所述圆偏振光通过所述第二波片生成S偏振光时，所述S偏振光经所述红外增透反射偏振片反射后，通过所述第二波片并生成圆偏振光，所述圆偏振光经所述第一面反射后再次通过所述第二波片，并生成P偏振光。5.根据权利要求4所述的用于眼动跟踪的红外补光透镜组件，其特征在于，红外光先照射向人眼，经人眼反射后射进所述第二透镜，且自所述第二透镜的所述第四面射入，自所述第二透镜的所述第三面射出，再射入所述红外增透反射偏振片，并依次经过所述第二波片、所述第一透镜、所述第一波片、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许明秋，梁立伟，张强，王勃飞，陈晨航，杜与涌，
申请(专利权)人：深圳市华弘智谷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：