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面向人(腦-眼)機交互的眼動追蹤隱形眼鏡

2024-07-11 16:41:05
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所屬領域:
新一代信息技術
項目成果/簡介:

VR/AR設備從大型的顯示器裝備到頭戴式裝備,小型化、輕量化、自然化、隱蔽化是設備的主要發展方向。隱形眼鏡天然與眼睛合為一體,有望實現原位眼動追蹤功能,賦能精準實時、輕量無感、自然高效的眼機交互應用,是VR/AR設備的終極形態。尤其可以閉眼的時候使用。

正常微結構加工或制備一般是在平面上進行的,所有芯片加工也都是平面加工,但隱形眼鏡比較特殊,是一個精密的曲面,在加工上非常有挑戰性,而且正常芯片都在干燥的環境中進行,但隱形眼鏡需要在濕潤的環境中工作,因為眼睛表面是濕潤的,所以以前的技術方法和材料體系都存在一定限制性。

該眼動追蹤隱形眼鏡由四個無線射頻器件構成,分布于隱形眼鏡的四周并封裝在醫療級硅橡膠材質內。其具有和人眼角膜相匹配的曲率,表面親水化改性和極薄的厚度使其水潤透氧、舒適無感。用戶佩戴隱形眼鏡之后,通過簡單的隱式校準過程,定標人眼眼球個體差異和佩戴過程中的隨機性,基于時序眼動追蹤算法實現高精度的眼動追蹤。

基于隱形眼鏡眼動追蹤和眼動命令輸入的眼機交互系統

應用范圍:

基于頻率編碼策略,該隱形眼鏡具有無線無源、輕量無感、柔軟安全的特點,能夠實現高精度的眼動追蹤和眼動命令識別,有望在人機交互、眼腦醫學診療、眼-腦科學研究、心理學研究等領域展開應用。例如,在進行AR、VR體驗時,根據實時眼動角度使用視網膜渲染技術,減少用戶眩暈感,節省圖形渲染計算資源;基于眼動追蹤等人機交互技術達成高效自然的交互體驗。從醫學角度講,通過監測微眼顫、睡眠快速眼動期、斜視,可以進行眼腦醫學診療、開展心理學研究等,例如針對阿爾茨海默癥進行早篩和病程監測、針對癲癇患者進行日常監測和預警等。

效益分析:

眼動角精度優于0.5°,甚至小于中央凹所提供的視角,滿足眼動追蹤的精度要求。隱形眼鏡工作過程中魯棒穩定,無線射頻的技術方案免疫強光、投影圖像對眼動追蹤的干擾。器件的工作頻率也規避了常見的電磁干擾,例如手機、路由器等射頻信號源。此外,隱形眼鏡的生物相容性封裝保證了器件的安全性,通過72小時細胞毒性測試以及長達一周的長期活體兔眼刺激測試,和商用隱形眼鏡無明顯差異。

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