[发明专利]眼球追踪架构

说明书

一种眼球追踪架构，包括：一热镜、一红外线光源及一摄影机；其中，该热镜设于一头戴式显示装置内之显示器与一人眼之间；该摄影机设于该头戴式显示装置内之显示器一侧，与一控制电路连接，其撷取该热镜反射之红外线图案之影像，及撷取该人眼之眼睛影像，并将撷取之复合影像传予该控制电路，使该控制电路藉一视线映像函数进行补偿计算，而推算出视线落点于该显示器之位置，再控制该显示器反馈显示相对应之资讯，如此，通过红外光束之散斑投射到该热镜上，而非直接投射到眼球内，可避免红外线直接投射到眼球造成伤害。

技术领域

本发明系一种眼球追踪架构设计，尤指一种在该架构中加入一热镜(Hot Mirror)的设计，让红外光束之散斑投射到该热镜上，而非直接投射到眼球内，再藉由一摄影机(Camera)取像比对瞳孔与该热镜上的红外线图案(IR Pattern)进行眼球位置与追踪演算。

背景技术

按，眼球追踪技术主要由自医疗研发开始，经过技术累积以后，目前进入商业化应用阶段，陆续被应用于手机、计算机、汽车等不同设备上。随着AR/VR产业的发展，由眼球追踪，衍生的注视点渲染技术，降低CPU计算负载30％－70％。除了降低硬件成本之外，更有助于提高使用者的体验。

目前眼球追踪技术在硬件部分主要区分为侵入式与非侵入式。在非侵入式的架构下，主要又以下四种为主要方式，其1.依据头部位置和脸部变化推测移动，其2.眼球和眼球周边的特征变化进形追踪，其3.根据虹膜角度变化进形追踪，其4.主动式投射红外线光束到虹膜提取特征。

请参阅图1A、图1B所示，其中主动式投射红外线光束到虹膜提取特征之方式，系一光源11照在人的眼睛12上，通过瞳孔13和角膜14反射的光斑，做为瞳孔13判断基准，然后以一摄影机15取像辨识瞳孔13和角膜14，并记录下眼睛12移动轨迹，得到眼动数据。再进行图形处理和追踪算法，来计算出视线向量与时间。

目前也以主动式投射红外线光束提取特征的技术具有较佳的精准度，请参阅图2所示，但考虑到红外线光束会对眼睛内的虹膜21和水晶体22所吸收，容易让视网膜23灼伤，长期下来更有可能导致白内障，因此如何控制监控光源投射到眼球内的能量，并且在装置异常时如何藉由安全监控停止运作，一直是技术开发的重点。

由此可见，上述习用物品仍有诸多缺失，实非一良善之设计者，而亟待加以改良。

发明内容

有鉴于此，本案发明人本于多年从事相关产品之制造开发与设计经验，针对上述之目标，详加设计与审慎评估后，终得一确具实用性之本发明。

本发明之目的，在提供一种眼球追踪架构，系在该架构中加入一热镜(HotMirror)的设计，让红外光束之散斑投射到该热镜上，而非直接投射到眼球内，再藉由一摄影机(Camera)取像比对瞳孔与该热镜上的红外线图案(IR Pattern)进行眼球位置与追踪演算，如此不但可藉由主动式投射红外线光束提取特征提高精度，同时亦可以避免红外线直接投射到眼球造成伤害。

根据上述之目的，本发明之眼球追踪架构，其主要系包括有：一热镜(HotMirror)、一红外线光源及一摄影机；其中，该热镜设于一头戴式显示装置内之显示器与一人眼之间，其供反射红外线；该红外线光源设于该头戴式显示装置内之显示器一侧，与该头戴式显示装置之控制电路电性连接，该控制电路可控制该红外线光源，投射进行量测眼睛移动轨迹之红外线光斑至该热镜上，使该热镜反射红外线光斑形成一红外线图案(IRPattern)；该摄影机设于该头戴式显示装置内之显示器另一侧，与该控制电路电性连接，其系撷取该热镜反射之红外线图案之影像，以及撷取该人眼之眼睛影像，并将撷取之红外线图案影像及眼睛影像的复合影像传予该控制电路，使该控制电路藉由一视线映像函数进行补偿计算，而推算出视线落点于该显示器之位置，再控制该显示器反馈显示相对应之资讯，令能随着眼球移动之不同位置，操控该显示器产生不同之显示资讯；藉此，在该架构中加入一热镜的设计，让红外光束之散斑投射到该热镜上，而非直接投射到眼球内，如此不但可以避免红外线直接投射到眼球造成伤害，同时亦可藉由主动式投射红外线光束提取特征提高精度。