[发明专利]使用定向光源的基于闪光的注视跟踪

说明书

各种具体实施基于角膜中心和(a)瞳孔中心或(b)眼球中心来确定注视方向。使用定向光源以产生从眼睛表面反射并由传感器捕获的一个或多个闪光来确定角膜中心。例如使用记录光源取向的编码器可以知道来自定向光源的光的角度(例如，方向)。光源的已知方向有助于确定角膜上的闪光的距离，并且使得能够例如基于单个闪光来确定角膜位置。可以确定角膜中心(例如，使用平均角膜半径或先前测量的角膜半径或使用来自第二闪光的信息)。可以使用角膜中心和瞳孔中心或眼球中心来确定注视方向。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年9月9日提交的美国临时申请序列号62/897,540的权益，该申请全文并入本文。

技术领域

本公开一般涉及注视跟踪，并且具体地涉及用于使用用于在眼睛表面上产生一个或多个闪光的光源的光源方向进行注视跟踪的系统、方法和设备。

背景技术

一些现有注视跟踪系统使用从眼睛表面反射的光来估计注视方向。此类技术可以使用多个闪光以识别沿用户注视的位置(例如，瞳孔中心、眼睛中心和角膜中心)或通过识别用户的眼睛形状、位置和取向来估计用户的注视方向。现有技术可能无法从单个闪光确定注视方向，并且可能不像期望的那样准确或有效。

发明内容

本文公开的各种具体实施包括基于角膜中心和(a)瞳孔中心或(b)眼球中心来确定注视方向的设备、系统和方法。使用定向光源(例如，产生窄束光)以产生从眼睛表面反射并由传感器捕获的一个或多个闪光来确定角膜中心。使用定向光源而不是全向光源(例如，产生漫射光)可提供各种优点。例如使用编码器可以知道来自定向光源的光的方向(例如，角度)，该编码器记录当光产生时光源的取向以及所识别的反射。可以基于来自传感器的数据来确定反射的方向(例如，角度)。使用基于像素的传感器可以提供各种优点。例如，可以解释来自相机或其他基于像素的传感器的像素数据以确定反射方向。光源方向和反射方向有助于确定角膜表面上发生反射(例如，闪光)的位置的距离。这可以使得例如基于单个闪光来确定角膜位置。然后可以确定角膜中心(例如，使用平均角膜半径或先前测量的角膜半径或使用来自第二闪光的信息)。然后可以使用角膜中心和瞳孔中心或眼球中心来确定注视方向。

一些具体实施涉及一种在具有处理器的电子设备处确定注视方向的方法。例如，该处理器可执行存储在非暂态计算机可读介质中的指令以确定或跟踪注视方向。该方法经由光源产生光束。光束随时间在多个方向上移动，并且当在多个方向中的第一方向上产生光束时，在传感器处接收来自眼睛的一部分的反射，例如，检测到闪光。光源是定向光源，并且因此光源的方向(例如，角度)是可变的。在一些具体实施中，扫描仪被配置为从多个角度(例如，方向)扫描来自光源的光，使得光在不同时间从眼睛表面上的各个点反射离开。在一些具体实施中，扫描仪被实现为具有一个或两个旋转度以及能够响应于控制信号而改变所述角度的一个或两个马达的机电组件，并且每个旋转度具有测量当前角度的一个编码器。扫描仪可以用于直接改变光源的照明锥的主要方向(如果其安装在扫描仪上)，或者它可以通过改变光源的光朝向其引导的镜子的角度来间接执行。例如，扫描仪可以使用电动马达或伺服马达或电流计或压电致动器来控制两个旋转接头；或者又如，其可以是MEMS镜。另选地，可以在不使用任何移动部件的情况下实现扫描仪；在这种情况下，可以使用以1D或2D阵列组织的多个窄束光源；每个光源以不同的角度指向，并且具有控制逻辑部件，所述控制逻辑部件响应于控制信号而打开/关闭特定光源，例如打开根据以与由控制信号设定的目标角度最接近的匹配而取向的光源。

当检测到闪光时，与产生闪光的光相关联的光源的相关联的方向或角度可被识别并且用于确定角膜表面上的闪光位置并最终确定注视方向。在此示例中，反射中的一些但不是所有反射将产生可用于确定注视方向的闪光。定向光源可以是激光、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、窄束光源、准直光源等。编码器可以在产生光束时识别光源的第一角度(例如，方向)，使得方向(例如，角度)可以与相应的闪光相关联。