Reducing specular reflections from eyeglasses for improved eye tracking
2022 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Förbättrad blickspårning genom reducering av reflektioner från glasögon (Swedish)
Abstract [en]
Studies estimate that as much as 95% of people would benefit from eyeglasses.This means having eye tracking work well with eyeglasses is key to making thetechnology universal. Unfortunately, eyeglasses make eye tracking challenging.One common issue is the large reflections caused by anti-reflective coatedeyeglasses. Though they may have good performance in the visible spectrum,anti-reflective coatings are highly reflective under near-infrared illumination.In this thesis, we investigate using circularly polarized illumination to combatthe size and intensity of the glasses reflections.
Polarization is one of the only properties of light that we cannot perceivewith the naked eye. Thus, we have built an imaging polarimeter that allows usto easily visualize polarization state. We then use a well-known optical system,the optical isolator, to separate the glasses reflections. We also looked at howincidence angle and specific coating affected our ability to reduce reflections.
Our results show that we can reduce the intensity of glasses reflectionsby 99%. However, in general, it is difficult to reduce the glasses reflectionswithout sacrificing the some of the integrity of the glint. The various coatingsalso behaved differently under circularly polarized illumination. There arespecific cases where glasses reflections were reduced, while the glint wasonly minimally affected. This thesis also serves as a jumping-off point usepolarization in future iterations of eye trackers.
Abstract [sv]
Enligt vissa studier skulle så stor andel som 95% av befolkningen ha nytta avglasögon. Ska blickspårning bli ett mer universellt verktyg är det därför viktigtatt dessa system fungerar även med glasögon. Blickspårning försvåras dockavsevärt av att glasögonen orsakar störande reflexer, vilket förvärras ytterligareav de antireflexbehandlingar som ofta är standard. Antireflexbehandlingarminskar förvisso reflexerna i det synliga spektrat, men ökar dem istället för deinfraröda våglängder som används vid blickspårning. I detta arbete undersökervi hur cirkulärpolariserat ljus kan minska störningarna från oönskade reflexeri glasögonen.
Polarisation är en egenskap hos ljuset som normalt inte kan uppfattasmed blotta ögat, så vi byggde en polarimeter för att mäta Stokes parametraroch därmed avgöra polarisationen hos det reflekterade ljuset. Vi användecirkulärpolariserad belysning och fann att typen av antireflexbehandlingstarkt påverkade polarisationen hos det reflekterade ljuset. Därefter användevi ett system av polarisationsfilter och kvartsvågsplattor för att särskiljareflexerna från glasögonen. Vi undersökte även hur infallsvinkel och typav antireflexbehandling påverkade möjligheten att reducera dessa oönskadereflexer.
Vi kunde därmed reducera reflexerna från glasögonen med så mycket som99%. Det är dock svårt att reducera reflexen från glasögonen och samtidigtbevara reflexen från hornhinnan som är viktig vid blickspårning. Det är ävensvårt att skapa en generell metod då olika typer av antireflexbehandling ger såpass skilda resultat. I specifika fall kunde vi effektivt reducera reflexerna frånglasögonen men behålla de från hornhinnan. Vi har också skapat verktyg förframtida användning av polariserat ljus vid ögonspårning.
Place, publisher, year, edition, pages
2022.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2022:120
Keywords [en]
Gaze tracking, optical polarization, Stokes parameters, optical devices, optical reflection
Keywords [sv]
Blickspårning, polarisation av ljus, Stokes parametrar, optiska komponenter, reflektion av ljus
National Category
Physical Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-314258OAI: oai:DiVA.org:kth-314258DiVA, id: diva2:1671528
External cooperation
Tobii AB
Subject / course
Physics
Educational program
Master of Science - Engineeering Physics
Supervisors
Examiners
2022-06-172022-06-172022-06-25Bibliographically approved