[发明专利]使用结构光的眼睛追踪

权利要求书

1.一种眼睛追踪单元，包括：

结构光的发射器，被配置为以结构光图案照射用户的眼睛，其中，所述结构光图案在所述眼睛的表面的一部分上产生失真的照射图案；

照相机，被配置为捕获与所述眼睛的表面的一部分相关联的所述失真的照射图案的图像；以及

眼睛方位估计模块，被配置为基于由所述照相机捕获的图像和所述眼睛的模型来估计所述眼睛的方位，其中，估计所述眼睛的方位包括：

估计所述眼睛的瞳孔中心轴的方向；以及

基于估计的所述瞳孔中心轴的方向并且基于所述瞳孔中心轴与所述眼睛的凹轴之间的偏移，来估计所述凹轴的方向。

2.根据权利要求1所述的眼睛追踪单元，其中，所述眼睛追踪单元是头戴式显示器(HMD)的组件，所述HMD包括：

显示元件，被配置为向佩戴所述HMD的用户显示内容；以及

光学块，被配置为引导来自所述显示元件的光至所述HMD的出射光孔。

3.根据权利要求1所述的眼睛追踪单元，还包括校准模块，所述校准模块被配置为：

控制显示元件，以在所述显示元件上在一位置处显示视觉指示器；

从所述照相机接收由所述发射器投射到所述眼睛上的第二失真照射图案的第二图像；以及

基于捕获的所述第二图像并且基于所述视觉指示器的所述位置训练用户的所述眼睛的所述模型。

4.根据权利要求1所述的眼睛追踪单元，其中，所述眼睛方位估计模块被配置为：

基于在所述图像中捕获的所述照射图案中的失真来确定所述眼睛的表面的所述部分的形状；以及

比较所述眼睛的模型与确定的所述眼睛的表面的所述部分的形状。

5.根据权利要求1所述的眼睛追踪单元，其中，所述眼睛方位估计模块被配置为：

检测捕获的所述图像中的多个照射点中的每个照射点的位置；

基于所述失真的照射图案在捕获的所述图像中的位置与在所述结构光图案中的所述照射点自所述发射器的对应角的比较，确定每个照射点的三维位置；以及

比较所述眼睛的模型与确定的所述照射点的三维位置。

6.根据权利要求1所述的眼睛追踪单元，其中，所述眼睛方位估计模块被配置为：部分地基于对所述眼睛的特征的位置进行检测来估计所述眼睛的方位，其中，基于捕获的所述图像和所述眼睛的模型来进行所述检测，所述特征选自由角膜的曲率、角膜-巩膜界面、所述角膜之下的虹膜特征、以及所述角膜的顶点组成的组。

7.根据权利要求1所述的眼睛追踪单元，其中，所述眼睛方位估计模块被配置为部分地基于确定眼睛的偏转、俯仰和滚转转动以及所述眼睛的三维移位矢量来估计所述眼睛的方位。

8.根据权利要求1所述的眼睛追踪单元，其中，所述结构光图案选自由点矩阵、正弦曲线、单线或多线片段、以及多色调图案组成的组。

9.根据权利要求1所述的眼睛追踪单元，其中，所述结构光图案包括红外光，并且其中，所述照相机是红外照相机。