一種基于視覺追蹤的頭戴顯示設備的紅外燈透射裝置的制作方法

文檔序號：12458217閱讀：310來源：國知局

本發明屬于紅外照射領域，具體來說是一種基于視覺追蹤的頭戴顯示設備的紅外燈透射裝置。

背景技術：

頭戴顯示設備在近兩年備受行業矚目，它可以模擬真實的場景，讓人在虛擬的世界里得到感官的滿足，被稱為“下一代計算機平臺”。目前針對頭戴顯示設備有不同的交互解決方案，例如：手柄操縱、觸摸板操作、語音控制、3D手勢識別、眼控交互等等。針對頭戴顯示設備還可以配置視覺追蹤模塊，滿足一些特定的使用場景。

視覺追蹤需要實時獲知使用者的瞳孔及虹膜相關數據，通過計算，得出使用者的真實注視點及視點位置的景深等信息。因為要進行瞳孔及虹膜的數據獲取，需要在頭戴顯示設備中裝置紅外燈，并采用微型紅外攝像頭采集使用者的人眼照片。

在頭戴顯示設備中，人眼離紅外燈的距離一般小于3cm。虹膜及視網膜的色素吸收的紅外線會轉變為熱能。高溫會導致淚膜的持續蒸發，淚腺分泌不暢，從而會出現干眼的癥狀。紅外線也會導致慢性瞼緣炎、結膜炎。同時高溫會導致角膜蛋白凝結，從而造成晶狀體局部混濁、視網膜損傷。長時間高輻照的紅外線對人眼的照射，甚至可以引起白內障。

在算法部分，需要去除噪聲對瞳孔及虹膜識別的干擾，圖像噪聲越多，需要的計算時間越長，需要占用的芯片資源越多，容易造成延時，影響用戶體驗。

技術實現要素：

本發明公開了一種基于視覺追蹤的頭戴顯示設備的紅外燈透射裝置，用于解決在頭戴顯示設備中的紅外燈的紅外線照射人眼的光生物安全問題，并且減少瞳孔及虹膜識別算法的運算量。

為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于視覺追蹤的頭戴顯示設備的紅外燈透射裝置，其特征在于，包括：包括紅外燈1、電路板2、透紅外罩3。

優選的，紅外燈1與電路板2連接；紅外燈1發出的光經過透紅外罩3到達人眼；透紅外罩3設置在所述電路板2或所述頭戴顯示設備上。

優選的，紅外燈1燈接于電路板2上；電路板2固定于頭戴顯示設備上；透紅外罩3在紅外燈1的上方且將紅外燈1罩在密閉空間內；透紅外罩3位于紅外燈1和人眼之間。

優選的，本裝置可以為1套或者多套，根據頭戴顯示設備中的視覺追蹤具體算法而定，或對環境光的具體要求而定。

優選的，紅外燈1為波長為810nm或850nm或940nm的貼片紅外LED。

優選的，紅外燈1包括但不限于1顆，優選為2顆或4顆或6顆或8顆或10顆或12顆。

優選的，紅外燈1的驅動電流或電壓由紅外燈驅動電路控制；紅外燈驅動電路或者設計在電路板2上，或者設計在頭戴顯示設備的主板上，或者設計在頭戴顯示設備的視覺追蹤模塊上，或者設計為一個單獨的紅外燈驅動模塊。

優選的，電路板2為單面或雙面或多層的PCB板，優選單面或雙面的柔性FPCB板或者鋁基板；電路板2與頭戴顯示設備電連接。

優選的，電路板2固定于頭戴顯示設備上，具體固定位置根據具體光路需求而定。可以固定于左光學透鏡的外環處，或者可以固定于右光學透鏡的外環處。

優選的，電路板2固定前需敷散熱膏，以加強散熱，延長紅外燈的使用壽命。

優選的，電路板2的形狀和大小基于具體需求設定，可以為異形，發明優選為環狀，且環內徑大于光學透鏡4的外徑；電路板2厚度不超過2mm。

優選的，透紅外罩3由透紅外的材質加工而成，透紅外的材質包括但不局限于透紅外PMMA或PC或光學玻璃或ABS；透紅外罩3只能透過某個波長的紅外光，如810nm或850nm或940nm的近紅外光，透光率為85％以上；透紅外罩3顏色包括但不局限于黑色或白色或紅色。

優選的，紅外燈1的發光方向垂直于透紅外罩3或者和透紅外罩3成0～90°夾角。

優選的，頭戴顯示設備包括光學透鏡4、顯示模塊5、殼體6。光學透鏡4包括左光學透鏡和右光學透鏡，分別對應使用者的左右眼；使用者在使用頭戴顯示設備時，眼睛靠近光學透鏡4，可以觀看顯示模塊5上的內容。

優選的，頭戴顯示設備包括視覺追蹤模塊、微型紅外攝像頭；紅外燈1透過透紅外罩3發光；微型紅外攝像頭采集使用者的人眼照片；視覺追蹤模塊進行數據的處理或者傳輸。

相比現有技術，本技術方案主要有2個優點：

1、極大的減少了到達人眼的紅外光，降低了紅外高溫導致淚膜的持續蒸發和角膜蛋白凝結的風險，避免了紅外線對人眼的直接傷害，直接改善使用者在佩戴頭戴顯示設備時的舒適度；

2、光學效果佳，能有效遏制各種雜光干擾，減少圖像噪聲，減少算法的運算量，改善使用者在使用頭戴顯示設備時的交互體驗。

附圖說明

此附圖說明所提供的圖片用來輔助對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的不當限定，在附圖中：

圖1為本發明提供的第一種實施方式一種基于視覺追蹤的頭戴顯示設備的紅外燈透射裝置的結構示意圖。

圖2為本發明提供的第一種實施方式一種基于視覺追蹤的頭戴顯示設備的紅外燈透射裝置的正視圖。

圖3為本發明提供的第二種實施方式一種基于視覺追蹤的頭戴顯示設備的紅外燈透射裝置的正視圖。

圖4為本發明提供的第三種實施方式一種基于視覺追蹤的頭戴顯示設備的紅外燈透射裝置的正視圖。

主要部件符號說明如下：紅外燈1、電路板2、透紅外罩3、光學透鏡4、顯示模塊5、殼體6。

具體實施方式

為了使本領域的技術人員可以更好地理解本發明，下面結合附圖和示例性實施例對本發明技術方案進一步說明。本示例性實施例不意圖限制本公開的范圍、適用性或配置。應當理解到，可以在組件的具體布置方面做出各種改變而不脫離權利要求中闡述的本發明實用方案的精神和范圍。

如圖1、圖2所示的實施例一，一種基于視覺追蹤的頭戴顯示設備的紅外燈透射裝置，包括紅外燈1、電路板2、透紅外罩3。頭戴顯示設備包括光學透鏡4、顯示模塊5、殼體6。

使用者在使用頭戴顯示設備時，眼睛靠近光學透鏡4，透過光學透鏡4，使用者可以觀看顯示模塊5上的內容。使用者在使用頭戴顯示設備時，紅外燈1透過透紅外罩3發光，微型紅外攝像頭采集使用者的人眼照片，視覺追蹤模塊或VR主板模塊或外接運算模塊進行運算，可以實時得出使用者的瞳孔及虹膜相關數據、使用者的真實注視點及視點位置的景深等信息。

以下詳細介紹各部分特征及工作原理：

(一)紅外燈

紅外燈1為光源，紅外燈(1)為波長為810nm或850nm或940nm的貼片紅外LED；紅外燈(1)包括但不限于1顆，設置數量根據需求而定，可以為一個，也可以為多個，本發明對此并不限制，優選為2顆或4顆或6顆或8顆或10顆或12顆。

紅外燈1焊接于電路板2上，透紅外罩3在紅外燈1的上方且將紅外燈1罩在密閉空間內，紅外燈1的光不能直射人眼，紅外燈1發出的光經過透紅外罩3到達人眼。

具體的，使用多顆紅外燈時，紅外燈根據具體光路設計其分布位置，使進入人眼的光均勻，且使微型紅外攝像頭采集到的黑白圖像邊緣清晰分明，以減少算法中對于瞳孔或者虹膜特征提取的運算量。

紅外燈1的驅動電流由紅外燈驅動電路控制；紅外燈驅動電路或者設計在電路板2上。

具體的，驅動電流大小根據紅外燈的參數設定，在滿足圖像邊緣清晰的前提下，盡量采用更小電流，以降低紅外燈的總輻照值。

紅外燈1的發光方向垂直于透紅外罩3的水平面。

(二)電路板

電路板2為單面柔性FPCB板，因為柔性FPCB板耐彎折性、精密性更好。

紅外燈驅動電路或者設計在電路板2上，電路板2與頭戴顯示設備電連接。

具體的，電路板2與頭戴顯示設備通過排線連接，頭戴顯示設備給電路板2供電。