TW201344502A - 耳戴式眼控裝置 - Google Patents

Abstract

一種耳戴式眼控裝置，本體內裝有運作所需的電子零組件，掛耳勾體自本體向外延伸，讓使用者能勾掛在耳朵上，取像模組與本體相連，用以取得使用者的眼部影像。本發明所提供之耳戴式眼控裝置，具有偵測、辨識眼球運動狀態的功能進而執行多樣化的指令控制。

Description

耳戴式眼控裝置

本發明是有關一種眼控裝置，特別是一種勾掛在使用者單邊耳朵上的耳戴式眼控裝置。

利用眼睛的運動而控制其他設備或進行各類研究，有多種技術已被公開而為社會大眾所熟知。如美國專利公開號US2011/0279666，“Detection of gaze point assisted by optical reference signal”，666’一案的主要技術特徵是，讓使用者配戴一個特殊設計的眼鏡，並在使用者前方設置一個展示櫃，展示櫃中放置多種商品，數個定位感測器安裝於展示櫃的適當位置。眼鏡的鏡架上設有CCD攝影機，可觀測使用者的眼睛運動，鏡架上另有位置感測器，藉由位置感測器與定位感測器的訊號交互傳遞，確認使用者與展示櫃之間的相對空間關係。666’案的目的在於商品開發研究與調查(marketing research)等行銷議題，觀察使用者的眼睛注視或停留程度，協助廠商決定哪一種商品的包裝外觀比較受消費者的歡迎。此類技術已實際應用於Tobii公司所開發的Tobii Glasses。

美國專利公告第6,003,991號，”Eye examination apparatus and method for remote examination of a patient by a health professional”，此案適用於醫學領域，主要提供了一個可讓病患配戴的眼鏡，眼鏡的正前方設置了攝影機用以取得使用者的眼睛影像。透過傳輸線將影像回傳到電腦設備與螢幕，如此醫師可以很清楚的觀察到病患的眼睛狀態，而進行治療或醫學研究。

Rochester Institute of technology的Jason S.bacock & Jeff B. Pelz等人所發表的論文：”Building a lightweight eyetracking headgear”中提到一種新穎的設計，以輕便、低成本、並具有開源程式碼支援為主要訴求的眼睛追蹤裝置，此設計於眼鏡的鏡架上增設一個對準使用者眼睛的攝影機，進而追蹤眼睛的運動狀態。

另由TempOne,Graffiti Research Lab,OpenFrameworks，The Ebeling Group等研究團隊於2007開發的“The EyeWriter”，是一種類似上述Jason等人開發的眼睛控制裝置。”The Eyewriter”的原始動機，是有一群軟體程式開發專家，為了幫助患有「漸凍症(ALS)」而逐漸失去四肢活動能力的街頭藝術家Samuel Taylor Coleridge，讓他能夠利用眼睛再度揮灑繪畫作品。”TheEyewriter”於眼鏡的鏡架上配置兩個攝影機，正對使用者的兩隻眼睛，搭配開源的軟體程式讀取資料，偵測眼睛的運動而讓Samuel能重拾畫筆。

Basilio Noris,Jean-Baptiste Keller and Aude Billard等人所提出的論文：”A wearable Gaze Tracking System for Children in Unconstrained Environments”，揭露一種穿戴式的眼睛追蹤裝置，主要包含了兩部上下相鄰的攝影機，並於攝影機之間設有一面反射鏡，位於上方的攝影機拍攝使用者的正前方影像，而下方的攝影機除了擷取使用者的手部動作區域之外，藉由反射鏡還能同時取得使用者的眼部影像。此設計主要是觀察記錄兒童的學習互動狀態，而且還可以使用在貓狗之類的小型寵物身上。實際使用時把裝置夾置於帽子上，再讓兒童帶上帽子即可運作。

綜觀上述習知技術，美國專利US2011/0279666、6,003,991、論文：”Building a lightweight eyetracking headgear”、”A wearable Gaxe Tracking System for Children in Unconstrained Environments”以及“The Eyewriter”，為了不同的目的而提出類似的解決方案，然而仔細探究，該等裝置都是在眼鏡鏡架的基礎上，配置攝影機而取得眼睛影像，雖能合理運作，但是對於已經配戴有眼鏡的使用者，或是躺在病床上的病人而言，並不十分方便。對於一般使用者而言，為了讓鏡架能夠支撐額外配置的攝影機，鏡架必須重新設計符合需求，而不能自由選擇鏡架的造型。對病人而言，很多病患由於手術或其他理由，必須躺在病床上甚至需要護士協助翻身而無法自由活動，當身體轉側而進行換藥、換管等各種醫療行為時，鏡架就會因為身體的翻動而脫離了正確的取像位置，再者鏡架是同時勾掛在雙邊耳朵上的，所以無論向左側身或向右側身，都會壓迫到病人的耳朵，而造成實際使用上的各種困擾。

有鑑於此，本發明提供一種耳戴式眼控裝置，捨棄傳統以眼鏡鏡架的雙邊耳朵勾掛為基礎的設計，採用單邊耳朵勾掛的設計，能有效避免上述各類缺失。

本發明所揭露之耳戴式眼控裝置，主要包含有內裝有運作所需之電子零組件的本體，掛耳勾體連接於本體，讓使用者能勾掛在單邊耳朵上，取像模組與本體的電子零組件電性相接，可以取得使用者的眼睛影像，而執行後續多樣化的操作控制。

本發明之耳戴式眼控裝置，提供一種不影響用戶視野的先進解決方案。本發明的裝置，在不需更動改造，已經戴眼鏡使用者的原有眼鏡鏡架之前提下，提供更為人性化的新穎設計，適用於所有的使用者，無論配戴眼鏡與否，都無限制。關於醫學上的應用，比如醫生的診療開刀中，本發明的裝置完全不會遮蔽醫生的視野，而提供更為安全的手術環境，避免任何的視野干擾。對於行動不便的病患而言，無論是左右翻身，或是背部清理換藥等等醫療行為，本發明之裝置完全不會干擾護理人員的通常動作，相較於習知技術中醫療人員必須遷就眼鏡類型眼控裝置所產生的困擾，本發明所揭露的裝置在使用上更為合理，利於實施各種醫療行為。

本發明亦是一種保障行車安全的眼控裝置。傳統的眼控裝置，其攝影機最好正對使用者的眼睛而取得較佳的眼球影像，更為明確的說，應該架在使用者眼睛的正前方，習知技術是往下移動了一小段距離以免完全遮蔽使用者的視野。然而在實務上，駕駛的視野理當毫無遮蔽而保持其可視範圍的完整性，部分遮蔽視野的設計也就代表安全上的隱憂。比如大貨車的駕駛員，大型貨車的駕駛座位通常比較高，傳統眼控裝置遮蔽了駕駛下半部的視野，傳統眼鏡型的設計難以避免犧牲了駕駛的部分視野而換得眼控功能，但視覺上的死角卻可能造成交通安全事故。本發明的耳戴式眼控裝置為側向拍攝，完全不會遮蔽駕駛的可視範圍，在滿足行車安全的先決要件下，提供操作便利的眼控性能。

美國專利第7,974,664號，”Bluetooth earphone and ear-hook device thereof”，揭露一種無線藍芽耳機的設計，如該專利的第2圖、第3圖所示，此技術著重於藍芽耳機的耳勾旋轉設計。比對本發明與664’案之技術內容，雖然兩者同樣使用單耳勾掛的結構，但是該等前案並沒有教示、建議(teach,suggestion)眼睛取像拍攝模組的使用，且本發明更提供使用者眼球溝通控制需求，以及醫學臨床上的使用，本發明所提供的解決技術方案充分符合專利申請之進步性訴求。與664’案類似的技術領域，尚有美國公告第7,289,640號、第8,027,638號等案，於此一併提供審核參考。

有關本發明之目的、技術內容與特點，以下舉一較佳實施例並配合圖式予以說明。

請參考圖1，依據本發明所揭露之耳戴式眼控裝置，主要由本體、掛耳勾體、與取像模組所組成。其中，本體10的內部裝設有運作所需的電子零組件，掛耳勾體20連接於本體10，外觀略呈U型，讓使用者方便勾掛在單邊耳朵上。較佳者，掛耳勾體20可為可撓性材質，可受力彎曲而產生變形，便於使用者調整配戴上的舒適度。取像模組40配置於延伸臂30上，用以取得使用者的眼睛影像。延伸臂30自本體10一側向外延伸，有一個軸柱50分別穿設本體10與延伸臂30，而使延伸臂30能以軸柱50為圓心，而相對本體10產生旋轉運動，方便使用者調整配戴的角度。本體內部還裝佩有訊號傳輸模組(圖中未示)，如此本體10所產生的訊號，或是眼睛影像等資料，能以無線傳輸的方式向外傳遞。當然，也可以選擇使用訊號傳輸線(圖中未示)，以有限傳輸的方式將本體10所產生的訊號與各種資料傳遞至外界。

聲音產生模組60設於本體10上，並位於使用者耳朵之一側，鄰近於掛耳勾體20，可以產出聲波而被使用者聽見。延伸臂30上還可以選擇性地配置麥克風(圖中未示)，大約是取像模組40的附近位置，用以接收使用者的聲音，如此可以強化擴展本發明的控制溝通功能，如聲音記錄、緊急醫療呼救等等。

本發明之裝置在接收到使用者的眼睛影像後，可以對眼球的運動進行分析判斷作業，進而執行多種控制操作。如自動撥打接聽電話、控制輪椅等設備的前進後退駕駛方向，或是操控音樂聲音大小與曲目播放，等等多樣化的執行操作。

雖然本發明揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，本發明領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，本發明之保護範圍當以後附的申請專利範圍所界定者為準。

10．．．本體

20．．．掛耳勾體

30．．．延伸臂

40．．．取像模組

50．．．軸柱

60．．．聲音產生模組

圖1是本發明的較佳實施例示意圖。

10．．．本體

20．．．掛耳勾體

30．．．延伸臂

40．．．取像模組

50．．．軸柱

60．．．聲音產生模組

Claims (10)

1. 一種耳戴式眼控裝置，係包括有：一本體，其內裝有運作所需之電子零組件；一掛耳勾體，連接於該本體，可供使用者勾掛於使用者之一耳朵上；以及一取像模組，與該本體電性相接，係用以取得使用者之眼睛影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之耳戴式眼控裝置，其中更包含有一延伸臂，與該本體相連，該取像模組係設於該延伸臂上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之耳戴式眼控裝置，其中該延伸臂以可相對於該本體旋轉的方式與該本體相連。
4. 如申請專利範圍第2項所述之耳戴式眼控裝置，其中更包含有一軸柱，穿設於該延伸臂與該本體，以使該延伸臂以該軸柱為圓心，而相對該本體產生旋轉運動。
5. 如申請專利範圍第1項所述之耳戴式眼控裝置，其中更包含有一訊號傳輸模組，係用以將該本體所產生之訊號以無線傳輸的方式，送出至外部。
6. 如申請專利範圍第1項所述之耳戴式眼控裝置，其中更包含有一訊號傳輸線，係用以將該本體所產生之訊號以有線傳輸的方式，送出至外部。
7. 如申請專利範圍第1項所述之耳戴式眼控裝置，其中該聲音產生模組係設於該掛耳勾體之鄰近處。
8. 如申請專利範圍第1項所述之耳戴式眼控裝置，其中該掛耳勾體係以可撓性材質所構成，可受力彎曲而變形。
9. 如申請專利範圍第1項所述之耳戴式眼控裝置，其中更包含有一麥克風，電性相接於該電子零組件，係用以接收聲音。
10. 如申請專利範圍第1項所述之耳戴式眼控裝置，其中更包含有一聲音產生模組，可發出聲音而被使用者聽見。