[发明专利]用于确定注视方向的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及确定眼睛的注视方向。

背景技术

人的注视方向可以用来选择显示于计算机屏幕上的选项。因此可以使用提供关于注视方向的信息的眼睛跟踪器设备而不是计算机鼠标例如作为指示和选择设备。

当光撞击眼睛时在晶状体、角膜和视网膜的边界上出现若干反射。这些反射提供称为普尔钦(Purkinje)图像的反射斑。来自外角膜表面的反射提供第一普尔钦图像，也称为反光点(glint)。可以基于瞳孔相对于第一普尔钦图像的位置的位置来确定眼睛的取向。

专利申请PCT/FI2006/050043公开了一种包括衍射光束扩展器以提供两个照射光束的眼睛跟踪器设备。使用两个普尔钦图像使该确定过程基本上独立于在眼睛与跟踪器设备之间的距离。所述申请也公开了眼睛跟踪器设备可以与虚拟显示单元组合使用，其中所述虚拟显示单元被布置成显示虚拟图像。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于确定注视方向的设备和方法。

根据本发明的第一方面，提供一种用于确定眼睛的注视方向的设备，所述设备包括：

-第一成像单元，用于获取所述眼睛的图像，

-基本上平坦波导衬底，

-光源，用于提供第一光束，所述第一光束被基本上校准，

-输入耦合光栅，用于将所述光束的光衍射到所述衬底并且形成在所述衬底内在不同方向上传播的第一输入耦合光束和第二输入耦合光束，

-第一扩展光栅部分，用于通过衍射所述第一输入耦合光束的光来提供第一扩展内部光束，

-第二扩展光栅部分，用于通过衍射所述第二输入耦合光束的光来提供第二扩展内部光束，

-第一输出耦合光栅部分，用于通过从所述衬底衍射输出所述第一内部光束的光来形成第一基本上校准的照射光束，

-第二输出耦合光栅部分，用于通过从所述衬底衍射输出所述第二内部光束的光来形成第二基本上校准的照射光束，所述照射光束具有相对于所述设备的不同方向，从而所述第一照射光束在光从眼睛的表面反射时提供第一反射斑并且所述第二照射光束在光从所述眼睛的表面反射时提供第二反射斑，所述反射斑出现于所述图像中，以及

-数据处理单元，用于基于所述第一反射斑在所述图像中的位置、所述第二反射斑在所述图像中的位置、所述眼睛的瞳孔和/或虹膜在所述图像中的位置和照射光束的方向来确定眼睛相对于所述设备的注视方向。

根据本发明的第二方面，提供一种用于确定眼睛的注视方向的方法，所述方法包括：

-通过使用第一成像单元来获取所述眼睛的图像，

-通过使用光源来提供基本上校准的第一光束，

-通过使用输入耦合光栅来衍射所述第一光束的光以便形成在基本上平坦波导衬底内在不同方向上传播的第一输入耦合光束和第二输入耦合光束，

-通过第一扩展光栅部分来衍射所述第一输入耦合光束的光以提供在所述衬底内传播的第一扩展内部光束，

-通过第二扩展光栅部分来衍射所述第二输入耦合光束的光以提供在所述衬底内传播的第二扩展内部光束，

-通过第一输出耦合光栅部分从所述衬底衍射输出所述第一扩展内部光束的光以形成第一基本上校准的照射光束，

-从所述衬底衍射输出所述第二扩展内部光束的光以形成第二基本上校准的照射光束，所述照射光束具有不同方向，从而所述第一照射光束在光从眼睛的表面反射时提供第一反射斑并且所述第二照射光束在光从所述眼睛的表面反射时提供第二反射斑，所述反射斑出现于所述图像中，以及

-基于所述第一反射斑在所述图像中的位置、所述第二反射斑在所述图像中的位置、眼睛的瞳孔和/或虹膜在所述图像中的位置和照射光束的方向来确定眼睛的注视方向。

根据本发明的第三方面，提供一种用于显示虚拟图像和用于确定眼睛的注视方向的便携设备，所述设备包括：

-第一成像单元，用于获取所述眼睛的图像，

-基本上平坦波导衬底，

-光源，用于提供第一光束，所述第一光束被基本上校准，

-输入耦合光栅，用于将所述光束的光衍射到所述衬底并且形成在所述衬底内在不同方向上传播的第一输入耦合光束和第二输入耦合光束，

-第一扩展光栅部分，用于通过衍射所述第一输入耦合光束的光来提供第一扩展内部光束，

-第二扩展光栅部分，用于通过衍射所述第二输入耦合光束的光来提供第二扩展内部光束，

-第一输出耦合光栅部分，用于通过从所述衬底衍射输出所述第一内部光束的光来形成第一基本上校准的照射光束，