本實用新型屬于眼球追蹤技術領域，具體涉及一種視頻眼鏡的眼球追蹤模組。

背景技術：

眼球追蹤是利用機械、電子、光學等各種檢測手段獲取受試者當前“注視方向”的技術。隨著計算機視覺、人工智能技術和數字化技術的迅速發(fā)展，眼球追蹤技術已成為當前熱點研究領域，在人機交互領域有著廣泛應用，例如，可應用于車輛輔助架駛、虛擬現實、認知障礙診斷等。

現有的眼球追蹤設備，普遍具有結構復雜、占用空間大以及眼球追蹤精度有限等不足。

技術實現要素：

針對現有技術存在的缺陷，本實用新型提供一種視頻眼鏡的眼球追蹤模組，可有效解決上述問題。

本實用新型采用的技術方案如下：

本實用新型提供一種視頻眼鏡的眼球追蹤模組，包括：至少2個紅外光源(1)、至少一個圖像傳感器組件(2)、紅外濾光部件(11)以及追蹤模組殼體(6)；

其中，所述紅外光源(1)固定設置于眼球(7)的側前方區(qū)域且位于視頻眼鏡可視角度的邊緣或外部，用于向眼球(7)發(fā)射紅外光，眼球(7)反射紅外光，從而形成眼球反射光路；

所述圖像傳感器組件(2)固定設置于眼球側前方區(qū)域且位于視頻眼鏡可視角度的邊緣或外部，并且，所述圖像傳感器組件(2)設置于所述眼球反射光路上，用于直接采集眼球圖像；

所述紅外濾光部件(11)設置于圖像傳感器組件(2)到眼球(7)之間的傳輸光路上；

所述追蹤模組殼體(6)設置有固定件，所述固定件包括紅外光源固定件(6-1)、圖像傳感器組件固定件(6-2)以及連接件(6-4)；

所述紅外光源固定件(6-1)，用于將紅外光源固定在所述追蹤模組殼體(6)上；

所述圖像傳感器組件固定件(6-2)，用于將圖像傳感器組件(2)固定在所述追蹤模組殼體(6)上；

所述連接件(6-4)，用于將所述眼球追蹤模組固定在視頻眼鏡殼體(8)上；

所述紅外光源固定件(6-1)、所述圖像傳感器組件固定件(6-2)與所述追蹤模組殼體(6)為可拆固定連接或不可拆固定連接；所述連接件(6-4)與所述追蹤模組殼體(6)為可拆固定連接。

優(yōu)選的，所述固定件還包括透鏡固定件(6-3)，用于將透鏡(3)固定在所述追蹤模組殼體(6)上；所述透鏡固定件(6-3)與所述追蹤模組殼體(6)為可拆固定連接或不可拆固定連接。

優(yōu)選的，所述可拆固定連接為螺紋連接或銷連接或彈性形變連接或鎖扣連接或插接；所述不可拆固定連接為焊接或粘接或鉚接。

優(yōu)選的，還包括透鏡(3)；所述透鏡(3)固定設置于眼球(7)到顯示屏(4)之間的傳輸光路上，并且，所述透鏡(3)的外緣位于視頻眼鏡可視角度的邊緣或外部，用于輔助調節(jié)焦距。

優(yōu)選的，所述透鏡(3)固定設置于眼球(7)到所述紅外光源(1)之間的傳輸光路上；或者，所述透鏡(3)固定設置于所述紅外光源(1)到所述顯示屏(4)之間的傳輸光路上。

優(yōu)選的，所述透鏡(3)的側面及表面鍍有增透膜，用于消除雜散光。

優(yōu)選的，所述透鏡(3)為視力矯正鏡。

優(yōu)選的，所述視力矯正鏡為凸透鏡或凹透鏡。

優(yōu)選的，各個所述紅外光源(1)設置于視頻眼鏡的目鏡(5)的前方。

優(yōu)選的，所述紅外光源(1)的周圍還設置有燈罩(1-1)。

優(yōu)選的，所述紅外光源固定件(6-1)和/或所述燈罩(1-1)采用不透光材質，用于把紅外光源的照射角度的范圍限定在不小于10°且不大于180°，防止紅外光源發(fā)出的光反射或直接照射到目鏡(5)。

優(yōu)選的，所述紅外濾光部件(11)集成在圖像傳感器組件(2)內部或表面；

或者，所述追蹤模組殼體(6)還設置有紅外濾光部件固定件，所述紅外濾光部件(11)通過紅外濾光部件固定件固定在所述追蹤模組殼體(6)上。

本實用新型提供的視頻眼鏡的眼球追蹤模組具有以下優(yōu)點：

具有結構簡單、占用空間小、眼球追蹤精度高、裝配靈活以及使用方便的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的單眼球追蹤模組的1種裝配關系示意圖；

圖2為本實用新型提供的單眼球追蹤模組的分解狀態(tài)示意圖；

圖3為本實用新型提供的單眼球追蹤模組在組裝狀態(tài)的第1角度示意圖；

圖4為本實用新型提供的單眼球追蹤模組在組裝狀態(tài)的第2角度示意圖；

圖5為本實用新型提供的單眼球追蹤模組在組裝狀態(tài)的第3角度示意圖；

圖6為本實用新型提供的單眼球追蹤模組中透鏡采用凹透鏡時的成像光路示意圖；

圖7為本實用新型提供的單眼球追蹤模組中透鏡采用凸透鏡時的成像光路示意圖；

圖8為本實用新型提供的雙眼球追蹤模組的立體結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明：

本實用新型提供一種視頻眼鏡的眼球追蹤模組，可設置在虛擬現實眼鏡裝置中，通過對虛擬現實眼鏡的內部結構獨特設計，完成眼球追蹤，從而使用戶在佩戴眼鏡觀看位于眼鏡前方的顯示終端時，能夠基于眼球追蹤技術對顯示終端進行操作控制，并實現人機交互和注視點渲染等功能。

本實用新型提供的視頻眼鏡的眼球追蹤模組為單眼球追蹤模組或雙眼球追蹤模組，參考圖1-圖7，為單眼球追蹤模組的結構示意圖，參考圖8，為雙眼球追蹤模組的結構示意圖。由于雙眼球追蹤模組是將兩個單眼球追蹤模組整合到一起形成的產品，其與單眼球追蹤模組的實現原理基本相同，因此，為方便說明，以下以單眼球追蹤模組為例進行介紹：

結合圖1-圖7，本實用新型提供的視頻眼鏡的眼球追蹤模組，包括：至少2個紅外光源1、至少一個圖像傳感器組件2、紅外濾光部件11以及追蹤模組殼體6；

其中，紅外光源1固定設置于眼球7的側前方區(qū)域且位于視頻眼鏡可視角度的邊緣或外部，用于向眼球7發(fā)射紅外光，眼球7反射紅外光，從而形成眼球反射光路；

圖像傳感器組件2固定設置于眼球側前方區(qū)域且位于視頻眼鏡可視角度的邊緣或外部，并且，圖像傳感器組件2設置于眼球反射光路上，用于直接采集眼球圖像；

紅外濾光部件11設置于圖像傳感器組件2到眼球7之間的傳輸光路上；此處，在圖像傳感器組件前加上紅外濾光部件，只允許紅外光源發(fā)出的光線通過成像鏡頭，可消除其他波長光線對圖像的影響，提高成像質量。

追蹤模組殼體6設置有固定件，如圖3-5所示，示出了各類固定件的設置方式，固定件包括紅外光源固定件6-1、圖像傳感器組件固定件6-2以及連接件6-4；

紅外光源固定件6-1，用于將紅外光源固定在追蹤模組殼體6上；圖像傳感器組件固定件6-2，用于將圖像傳感器組件2固定在追蹤模組殼體6上；連接件6-4，用于將眼球追蹤模組固定在視頻眼鏡殼體8上；

紅外光源固定件6-1、圖像傳感器組件固定件6-2與追蹤模組殼體6為可拆固定連接或不可拆固定連接；連接件6-4與追蹤模組殼體6為可拆固定連接。實際應用中，可拆固定連接為螺紋連接或銷連接或彈性形變連接或鎖扣連接或插接；不可拆固定連接為焊接或粘接或鉚接。

本實用新型提供的視頻眼鏡的眼球追蹤模組，主要創(chuàng)新點如下：

(1)追蹤模組殼體6設置固定件，通過固定件安裝紅外光源和圖像傳感器組件，具有易裝配的優(yōu)點；

(2)對于目前市場上虛擬現實眼鏡來說，大多數顯示終端直接設置在目鏡的正后端，而圖像傳感器組件的鏡頭設置于目鏡的正后端，該種設置方式會造成用戶可觀察到圖像傳感器組件的鏡頭，影響用戶正常觀看顯示屏幕的信息。而本實用新型中，參照圖中所示，在眼球側前方區(qū)域且位于視頻眼鏡可視角度的邊緣或外部安裝圖像傳感器組件，因此，在進行眼球追蹤時，不會影響用戶正常觀看顯示屏幕的信息。

另外，傳統技術中，在視頻眼鏡的目鏡與顯示屏之間的區(qū)域設置紅外截止濾光器件，因此，眼球反射的近紅外光線經視頻眼鏡的目鏡5折射、再經紅外截止濾光器件反射后，才最終成像到圖像傳感器組件。

而本實用新型中，不需要設置紅外截止濾光器件，因此，眼球反射的近紅外光線直接反射到圖像傳感器組件。由此避免了紅外截止濾光器件反射產生雜散光，還避免了菲涅爾透鏡(部分視頻眼鏡的目鏡5為菲涅爾透鏡)凹槽的折射對圖像的不利影響，因此，本實用新型圖像傳感器組件采集到的圖像質量更高，提高了眼球追蹤精度。

(3)另外，各類固定件優(yōu)選與追蹤模組殼體可拆固定連接，因此，用戶根據實際需求，可靈活選擇是否安裝對應的部件，具有使用靈活的優(yōu)點。

實際應用中，在以上結構的基礎上，還可進行以下改進：

改進1：透鏡固定件和透鏡

固定件還包括透鏡固定件6-3，用于將透鏡3固定在追蹤模組殼體6上；透鏡固定件6-3與追蹤模組殼體6為可拆固定連接或不可拆固定連接。此處的可拆固定連接為螺紋連接或銷連接或彈性形變連接或鎖扣連接或插接；不可拆固定連接為焊接或粘接或鉚接。

對于透鏡固定件，用戶可根據自己實際需求，選擇是否安裝透鏡固定件，以及是否安裝透鏡。

還包括透鏡3；透鏡3的外緣位于視頻眼鏡可視角度的邊緣或外部。對于視力存在問題的佩戴者，透鏡3可以為視力矯正鏡，例如為凸透鏡或凹透鏡，具體的厚度和類型可以根據使用者的視力情況而定，從而輔助調節(jié)焦距，使有視力問題的佩戴者能夠看清圖像，如圖6，為單眼球追蹤模組中透鏡采用凹透鏡時的成像光路示意圖；如圖7，為單眼球追蹤模組中透鏡采用凸透鏡時的成像光路示意圖。另外，對于視力正常的佩戴者，可以完全不放置透鏡，也可以放置平行平板，平行平板的表面可以鍍膜，比如反射膜等，從而實現保護視力的作用。

也就是說，本實用新型中，透鏡3為一個可選擇的部件，具體選擇的類型根據佩戴者需求靈活設置。

圖6和圖7中，透鏡3均設置于眼球到紅外光源之間的傳輸光路上，眼球追蹤模組的成像光路為：

(1)紅外光源發(fā)出的紅外光經透鏡3折射后到達眼球，眼球反射紅外光；

具體的，由于人眼能感知的波長為380nm-780nm，為了不影響人們正常觀看顯示終端，紅外光源基本選擇人眼敏感度低、危害性小的近紅外光源。

(2)眼球反射紅外光，經紅外濾光部件11過濾后，成像到圖像傳感器組件。

具體的，透鏡3固定設置于眼球7到顯示屏4之間的傳輸光路上，更具體的，透鏡3固定設置于眼球7到紅外光源1之間的傳輸光路上，如圖3所示，為該種裝配位置的示意圖；或者，透鏡3固定設置于紅外光源1到顯示屏4之間的傳輸光路上，如圖4所示，為該種裝配位置的示意圖；也就是說，紅外光可能穿過透鏡3，也可能不穿過透鏡3。

此外，透鏡3的側面及表面鍍有紅外增透膜，用于消除雜散光。

改進2：紅外光源

各個紅外光源1設置于視頻眼鏡的目鏡5的前方。紅外光源1的周圍還設置有燈罩1-1。紅外光源固定件6-1和/或燈罩1-1采用不透光材質，用于把紅外光源的照射角度的范圍限定在不小于10°且不大于180°，防止紅外光源發(fā)出的光反射或直接照射到目鏡5，從而產生雜散光。

改進3：紅外濾光部件

紅外濾光部件11集成在圖像傳感器組件2內部或表面；或者，追蹤模組殼體6還設置有紅外濾光部件固定件，紅外濾光部件11通過紅外濾光部件固定件固定在追蹤模組殼體6上。

改進4：還包括主控單元9和智能設備10

智能設備可以為手機、平板電腦、電腦、智能眼鏡等終端設備。主控單元9分別與紅外光源、圖像傳感器組件以及智能設備連接。

需要強調的是，本實用新型涉及到的主控單元，可以為獨立的一個主控電路板；也可以集成到智能設備中。

主控單元用于控制紅外光源的開閉狀態(tài)；還用于接收圖像傳感器組件采集到的圖像，并傳輸給智能設備。

本實用新型提供的視頻眼鏡的眼球追蹤模組具有以下優(yōu)點：

具有結構簡單、占用空間小、眼球追蹤精度高、裝配靈活以及使用方便的優(yōu)點。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本實用新型的保護范圍。