眼动追踪光学装置、头戴显示设备及眼动追踪方法与流程

技术特征：
1.一种眼动追踪光学装置，包括光学组件、显示屏、相机和红外发射器，其特征在于：所述光学组件包括并排设置的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜靠近第二透镜一侧设有一凹面，凹面上设有第一部分反射器；所述第二透镜为波导透镜，波导透镜中间设置有第二部分反射器，显示屏位于波导透镜上方，相机位于波导透镜下方，用于拍摄眼部的图像；第一部分反射器用于将经波导透镜传输的显示屏图像光线反射放大后射入人眼以及供外部光线穿过进入人眼，第二部分反射器用于将波导透镜中传输的红外发射器光线反射后射入人眼，实现相机接收的光线与图像光线同轴。2.根据权利要求1所述的眼动追踪光学装置，其特征在于：所述波导透镜包括波导棱镜和波导补偿镜，所述波导棱镜和波导补偿镜沿斜面贴合组成均厚的光学透镜，所述第二部分反射器设置在所述斜面位置，用于实现红外发射器发出的光线经部分反射器反射后，射入人眼。3.根据权利要求2所述的眼动追踪光学装置，其特征在于：所述波导棱镜和波导补偿镜之间还设有红外反射膜。4.根据权利要求1所述的眼动追踪光学装置，其特征在于：所述第一透镜为一均厚的弧形透镜，包括凸面和凹面，并且凹面靠近第二透镜。5.根据权利要求4所述的眼动追踪光学装置，其特征在于：所述第一透镜的前侧和/或后侧设有红外截止玻片。6.根据权利要求1至5任一项所述的眼动追踪光学装置，其特征在于：所述第一部分反射器和第二部分反射器为半透半反膜或反射偏振膜。7.根据权利要求1至5任一项所述的眼动追踪光学装置，其特征在于：所述红外发射器包括至少一个，红外发射器与相机位于同一位置，和/或红外发射器位于波导透镜后侧的顶部和/或底部。8.根据权利要求1至5任一项所述的眼动追踪光学装置，其特征在于：所述相机为红外摄像机。9.一种头戴显示设备，其特征在于：具有权利要求1-8任一项所述的眼动追踪光学装置。10.根据权利要求9所述的头戴显示设备，其特征在于：所述眼动追踪光学装置包括两个相机，分别对应左眼和右眼设置，用于拍摄左眼、右眼瞳孔，确定左眼、右眼的瞳距和瞳高。11.一种应用权利要求1-8所述装置进行眼动追踪的方法，包括图像识别模块和分析处理模块，其特征在于包括以下步骤：s1、相机获取眼部图像信息，传给图像识别模块；s2、图像识别模块识别瞳孔和红外图像点位置；s3、相机间隔设定时间t1，再次获取眼部图像信息，图像识别模块再次识别瞳孔和红外图像点位置；s4、分析处理模块根据两次识别的瞳孔和红外图像点的位置，计算眼部位置移动的方向和距离；s5、根据步骤s4计算的眼部位置变化，系统执行相对应的映射操作。12.根据权利要求11所述的眼动追踪方法，其特征在于：步骤s2和s3中，红外图像点包
括一个，确定瞳孔与红外图像点的相对位置。13.根据权利要求11所述的眼动追踪方法，其特征在于：步骤s2和s3中，红外图像点包括多个，确定瞳孔和这些红外图像点的相对位置，或以红外图像点构建坐标系，确定瞳孔在坐标系中的位置。14.根据权利要求11所述的眼动追踪方法，其特征在于：步骤s5中所述映射操作包括与眼睛注视点相对应的光标随眼睛的移动相应移动。15.根据权利要求11所述的眼动追踪方法，其特征在于：若经过设定时间t2，瞳孔位置未变化或变化范围小于设定值，系统执行相应的操作，其中t2>t1。16.根据权利要求11所述的眼动追踪方法，其特征在于：若步骤s1、s3中获取的眼部图像信息与设定的图像范围相比，超出设定范围时，本次获取眼部变化不进行运算，系统不做出对应的反应。

技术总结
本发明涉及头戴显示设备领域，尤其涉及一种眼动追踪光学装置以及应用该装置的头戴显示设备和眼动追踪方法。一种眼动追踪光学装置包括光学组件、显示屏、相机和红外发射器，所述光学组件包括并排设置的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜靠近第二透镜一侧设有一凹面，凹面上设有第一部分反射器；所述第二透镜为波导透镜，波导透镜中间设置有第二部分反射器，显示屏位于波导透镜上方，相机位于波导透镜下方，用于拍摄眼部的图像。本发明利用波导透镜、凹面透镜和部分反射器组成光学组件，实现显示屏光线和红外发射器光线平行射入人眼，从而实现了相机对眼睛图像的同轴追踪拍摄，提高了眼部追踪的准确性。部追踪的准确性。部追踪的准确性。


技术研发人员：卫荣杰
受保护的技术使用者：塔普翊海（上海）智能科技有限公司
技术研发日：2022.04.19
技术公布日：2022/6/24