[发明专利]一种用于眼球追踪和虹膜识别的一体化镜杯

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于眼球追踪和虹膜识别的一体化镜杯，尤其涉及一种用于虚拟现实或增强现实设备中的一体化镜杯。

背景技术

头戴式虚拟现实设备(又称VR眼镜，或者VR头盔)和头戴式增强现实设备(又称AR眼镜，或AR头盔)是目前正在快速发展和普及的虚拟现实和增强现实产品。现有虚拟现实和增强现实设备中都使用了透镜，利用其折射光特效，使用户看清距离眼睛3-7cm的头显内的事物，例如HTC Vive的内置菲涅尔透镜，Oculus Rift CV1的内置混合菲涅尔透镜等。

眼球追踪是基于标定的眼球特征点，实时记录眼动轨迹在屏幕上的扫视轨迹的技术。虹膜识别技术是基于人眼虹膜的唯一性的特点，提取虹膜特征点作为标定点，从而进行身份识别和眼球追踪的技术。眼球追踪与虹膜识别技术的结合将有助于提供一种新型的人机交互方式，无需依赖鼠标、键盘或者游戏手柄，只需通过眼球运动即可，操作过程简单、快捷，对虚拟现实或增强现实用户来说，用户体验将显著改善。

虚拟现实或增强现实现有技术中的镜杯存在以下问题：

一、将透镜通过透镜支架直接固定安装，用于集中光束，提高对比度，增强图像的清晰度，没有眼球追踪和虹膜识别的功能，一般通过在镜杯之外另设置摄像头或眼球追踪和虹膜识别设备来实现。

二、采取在人眼视线前上方或前下方等设置摄像头或眼球追踪和虹膜识别设备来进行眼球追踪和虹膜识别，导致其采集的图像并不是使用时用户眼球的正眼图像，而是呈一定角度的变形图像，需要后续采取技术手段对变形图像进行处理，占用虚拟现实或增强现实设备的处理能力。

三、有的采用可见光，使用时干扰用户视线或破坏视觉效果。

发明内容

本发明提供了一种用于眼球追踪和虹膜识别的一体化镜杯，可以直接代替现有虚拟现实或增强现实设备中的普通镜杯，方便安装与更换，在实现现有的镜杯的技术效果的同时，增加眼控的功能，采集用户眼球的正眼图像，节约后续处理图像程序，释放虚拟现实或增强现实设备的处理能力；该镜杯中的摄像头位于用户视线之外，不干扰用户的视线或视觉效果，达到更佳的用户体验。

本发明提供的一种用于眼球追踪和虹膜识别的一体化镜杯，包括透镜和透镜支架，该透镜支架包括支架底座和支架侧壁，其特征在于：还包括眼球追踪和虹膜识别模块，以进行眼球追踪和虹膜识别，所述眼球追踪和虹膜识别模块与镜杯一体化设置，该眼球追踪和虹膜识别模块包括红外反光部件、摄像头、红外光源；所述摄像头设置于用户使用时看不见的位置上；所述一体化镜杯是虚拟现实或增强现实设备中的镜杯。

优选地，所述透镜安装在支架底座上，红外反光部件、摄像头、红外光源安装在支架侧壁上。

优选地，镜杯通过卡扣、螺旋或螺钉安装在虚拟现实或增强现实设备中。

优选地，所述红外光源与摄像头集成在一起。

优选地，所述红外反光部件与支架底座平面呈一定夹角θ，所述夹角θ的度数为0°～45°。

优选地，所述摄像头与红外反光部件面对面放置，所述摄像头的中轴线与支架底座平面呈夹角度为0°～90°。

优选地，所述摄像头与红外反光部件面对面放置，所述摄像头的中轴线与支架底座平面呈夹角度为90°-2θ。

优选地，所述红外反光部件安装在支架侧壁的内侧壁上，所述红外反光部件与支架底座平面呈夹角θ，并与相对的另一侧壁相交；所述红外反光部件与透镜支架形成闭合空间，将所述摄像头、红外光源、透镜密封在所述闭合空间内。

优选地，所述摄像头内嵌在支架侧壁的内壁上，并与红外反光部件面对面放置，所述摄像头的中轴线与支架底座平面呈夹角90°-2θ。

优选地，还包括计算单元，所述计算单元根据摄像头所拍摄的眼睛图像计算出眼睛的位置坐标和/或识别虹膜特征，并通过有线或无线的方式进行数据传输。

用户在使用用于眼球追踪和虹膜识别的一体化镜杯时，红外光源发出的光经过红外反光部件反射到人眼，人眼部的光线再经过透镜，照射到红外反光部件上，相应的红外线被反射回来，并被面朝红外反光部件的摄像头捕获到清晰的眼部图像，然后传送到头戴式虚拟现实或增强现实设备的计算单元做图像分析处理。