近眼显示设备及眼动追踪方法与流程

本发明涉及眼球追踪，尤其涉及一种近眼显示设备及眼动追踪方法。

背景技术：

1、近眼显示设备通常配置有眼动追踪功能，以通过追踪人眼运动状态实现人机交互。相关技术中，采用红外灯珠提供红外光，红外光照射人眼后反射，相机采集人眼图像，从而根据采集的人眼图像判断人眼的注视方向，实现眼动追踪。然而，红外灯珠提供的红外光照射范围固定，当人眼正视前侧时，红外光照射人眼瞳孔，在角膜上形成清晰的亮斑，相机能够采集到清晰的人眼图像，而当人眼注视边缘侧时，红外光照射到巩膜发生漫反射，在巩膜上形成散斑，导致相机采集到的人眼图像难以实现高精度的眼动追踪，也即是，眼动追踪的范围存在限制。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种近眼显示设备及眼动追踪方法，旨在扩大眼动追踪的范围，使得红外光精准传输至眼部的瞳孔区域，提高眼动追踪的精度。

2、第一方面，本发明实施例提供一种近眼显示设备，包括：

3、光波导，所述光波导包括多个第一耦出结构，所述第一耦出结构能够在耦出状态和非耦出状态之间切换；

4、光源组件，用于朝向所述光波导出射红外光；

5、图像采集单元，用于采集眼部的图像；

6、处理单元，电连接于所述光波导和所述图像采集单元，所述处理单元用于：

7、根据所述眼部的图像确定眼部预设区域的位置；

8、根据所述眼部预设区域的位置，在所述多个第一耦出结构中确定目标耦出结构；

9、控制所述目标耦出结构处于所述耦出状态，以使所述红外光从所述目标耦出结构耦出至所述眼部的瞳孔区域；

10、根据所述眼部的图像中所述红外光形成的光斑，确定所述眼部的注视方向。

11、可选地，所述眼部预设区域包括以下至少一种：瞳孔区域、角膜区域；

12、所述目标耦出结构的位置与所述瞳孔区域之间的距离小于所述多个第一耦出结构中其他第一耦出结构与所述瞳孔区域之间的距离；和/或

13、所述目标耦出结构的位置与所述角膜区域之间的距离小于所述多个第一耦出结构中其他第一耦出结构与所述角膜区域之间的距离。

14、可选地，所述眼部预设区域包括所述瞳孔区域、角膜区域和巩膜区域；

15、所述根据所述眼部的图像确定眼部预设区域的位置，包括：

16、根据所述眼部的图像确定所述瞳孔区域、所述角膜区域和所述巩膜区域之间的位置关系；所述根据所述眼部预设区域的位置，在所述多个第一耦出结构中确定目标耦出结构，包括：

17、根据所述瞳孔区域、所述角膜区域和所述巩膜区域之间的位置关系在多个所述第一耦出结构中确定所述目标耦出结构。

18、可选地，所述处理单元根据所述眼部预设区域的位置，在所述多个第一耦出结构中确定目标耦出结构时，用于：

19、基于预设的第一耦出结构与眼部预设区域的位置之间的对应关系，根据所述眼部预设区域的位置，在所述多个第一耦出结构中确定目标耦出结构。

20、可选地，所述处理单元还用于在所述目标耦出结构处于所述耦出状态时，控制所述红外光的耦出角度。

21、可选地，所述第一耦出结构包括第一电极层、双折射材料层和第二电极层，所述双折射材料层位于所述第一电极层和所述第二电极层之间；

22、所述处理单元电连接于所述第一电极层和所述第二电极层，所述处理单元通过调整向所述第一电极层和所述第二电极层施加的电压，控制所述第一耦出结构切换至所述耦出状态或所述非耦出状态。

23、可选地，所述第一耦出结构还包括取向层，所述取向层设于所述第一电极层和所述双折射材料层之间。

24、可选地，所述光源组件还用于朝向光波导出射可见光，所述光波导还包括：

25、第一波导本体，设有第二耦出结构和多个所述第一耦出结构，所述第二耦出结构用于将耦入所述光波导的可见光耦出。

26、可选地，所述光波导还包括第一耦入结构，所述第一耦入结构设于所述第一波导本体，所述光源组件出射的所述可见光和所述红外光均通过所述第一耦入结构耦入所述第一波导本体；或者

27、所述光波导包括第一耦入结构和第二耦入结构，所述第一耦入结构和所述第二耦入结构均设于所述第一波导本体，所述可见光通过所述第一耦入结构耦入所述第一波导本体，所述红外光通过所述第二耦入结构耦入所述第一波导本体。

28、可选地，所述第一耦出结构和所述第二耦出结构位于所述第一波导本体的同一侧，多个所述第一耦出结构围绕所述第二耦出结构的中心区域设置；或者

29、所述第一耦出结构和所述第二耦出结构位于所述第一波导本体的相背两侧。

30、可选地，所述光源组件还用于朝向光波导出射可见光，所述光波导还包括：

31、第一波导本体，设有第一耦入结构和第二耦出结构，所述可见光通过所述第一耦入结构耦入所述第一波导本体，并传输至所述第二耦出结构后通过所述第二耦出结构耦出；

32、第二波导本体，设有第二耦入结构和多个所述第一耦出结构，所述红外光通过所述第二耦入结构耦入所述第二波导本体。

33、第二方面，本发明实施例还提供一种近眼显示设备的眼动追踪方法，所述近眼显示设备包括光源组件、光波导以及图像采集单元，所述光波导包括多个第一耦出结构，所述第一耦出结构能够在耦出状态和非耦出状态之间切换，所述光源组件用于朝向所述光波导出射红外光，所述图像采集单元用于采集眼部的图像；

34、所述眼动追踪方法包括：

35、获取所述眼部的图像；

36、根据所述图像确定眼部预设区域的位置；

37、根据所述眼部预设区域的位置，在多个所述第一耦出结构中确定目标耦出结构；

38、控制所述目标耦出结构处于所述耦出状态，以使所述红外光从所述目标耦出结构耦出至所述眼部的瞳孔区域；

39、再次获取所述眼部的图像；

40、根据再次获取的所述图像中所述红外光形成的光斑，确定所述眼部的注视方向。

41、本发明实施例提供一种近眼显示设备及眼动追踪方法，通过图像采集单元采集眼部的图像确定眼部预设区域的位置，然后根据眼部预设区域的位置在多个第一耦出结构中确定目标耦出结构，控制目标耦出结构处于耦出状态，使得光源组件朝向光波导出射的红外光，经由处于耦出状态的目标耦出结构耦出至眼部的瞳孔区域，以在眼部的角膜上形成清晰的光斑，从而能够根据图像采集单元再次采集的眼部具有光斑的图像确定眼部的注视方向。其中，红外光在光波导内部传输并从多个第一耦出结构耦出后所能覆盖的范围更广，有利于增大眼动追踪的范围，而根据图像采集单元采集的眼部图像确定眼部预设区域的位置，使得光波导能够根据眼部预设区域的位置确定目标耦出结构，使得目标耦出结构耦出红外光，有利于提高红外光的传输位置精度，耦出的红外光精准地传输至眼部角膜，在眼部角膜形成光斑，实现高精度的眼动追踪。

技术特征：

1.一种近眼显示设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述眼部预设区域包括以下至少一种：瞳孔区域、角膜区域；

3.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述眼部预设区域包括所述瞳孔区域、角膜区域和巩膜区域；

4.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述处理单元根据所述眼部预设区域的位置，在所述多个第一耦出结构中确定目标耦出结构时，用于：

5.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述处理单元还用于在所述目标耦出结构处于所述耦出状态时，控制所述红外光的耦出角度。

6.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述第一耦出结构包括第一电极层、双折射材料层和第二电极层，所述双折射材料层位于所述第一电极层和所述第二电极层之间；

7.根据权利要求6所述的近眼显示设备，其特征在于，所述第一耦出结构还包括取向层，所述取向层设于所述第一电极层和所述双折射材料层之间。

8.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光源组件还用于朝向光波导出射可见光，所述光波导还包括：

9.根据权利要求8所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光波导还包括第一耦入结构，所述第一耦入结构设于所述第一波导本体，所述光源组件出射的所述可见光和所述红外光均通过所述第一耦入结构耦入所述第一波导本体；或者

10.根据权利要求8所述的近眼显示设备，其特征在于，所述第一耦出结构和所述第二耦出结构位于所述第一波导本体的同一侧，多个所述第一耦出结构围绕所述第二耦出结构的中心区域设置；或者

11.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光源组件还用于朝向光波导出射可见光，所述光波导还包括：

12.一种近眼显示设备的眼动追踪方法，其特征在于，所述近眼显示设备包括光源组件、光波导以及图像采集单元，所述光波导包括多个第一耦出结构，所述第一耦出结构能够在耦出状态和非耦出状态之间切换，所述光源组件用于朝向所述光波导出射红外光，所述图像采集单元用于采集眼部的图像；

技术总结
本发明实施例提供一种近眼显示设备及眼动追踪方法。该近眼显示设备包括光波导、光源组件、图像采集单元和处理单元，光波导包括多个第一耦出结构，第一耦出结构能够在耦出状态和非耦出状态之间切换；光源组件用于朝向光波导出射红外光；图像采集单元用于采集眼部的图像；处理单元电连接光波导和图像采集单元，用于：根据眼部的图像确定眼部预设区域的位置；根据眼部预设区域的位置，在多个第一耦出结构中确定目标耦出结构；控制目标耦出结构处于耦出状态，以使红外光从目标耦出结构耦出至眼部的瞳孔区域；根据眼部的图像中红外光形成的光斑，确定眼部的注视方向。本发明实施例的技术方案，旨在扩大眼动追踪的范围，使得红外光精准传输至眼部的瞳孔区域，提高眼动追踪的精度。

技术研发人员：马国庆,关健,兰富洋,何强,王兆民
受保护的技术使用者：珠海莫界科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/13