[發(fā)明專利]對頭部旋轉(zhuǎn)的檢測被改進(jìn)的頭部跟蹤系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110264724.3
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102435139A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W.赫斯;T.邁耶
• 申請（專利權(quán)）人: 哈曼貝克自動系統(tǒng)股份有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/26;H04R5/033
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 丁藝;沙捷

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及確定使用者頭部位置的頭部跟蹤系統(tǒng)，并涉及使用該頭部跟蹤系統(tǒng)為所述使用者生成虛擬環(huán)繞聲的音響系統(tǒng)。

背景技術(shù)

頭部跟蹤系統(tǒng)是已知的，其檢測不同類型的頭部運(yùn)動。例如，使用陀螺儀(gyroscope)檢測頭部圍繞該頭部的縱向軸(即在頭部水平面上)的轉(zhuǎn)動。使用這樣的陀螺儀檢測角加速度。

EP?2012170A1揭示了一種頭部跟蹤系統(tǒng)，其中使用了位置敏感器件和諸如LED的光源校準(zhǔn)在陀螺儀中出現(xiàn)的偏差。利用該專利申請中使用的幾何布置只能檢測到大致+/-20°的較小的頭部旋轉(zhuǎn)。使用如在EP?2012170A1中描述的實(shí)施例，不可能在足以覆蓋使用者平常頭部運(yùn)動的范圍內(nèi)(例如在車輛中)，僅使用一個(gè)單獨(dú)的位置敏感器件來確定頭部的位置。

據(jù)此，存在對提供一種頭部跟蹤系統(tǒng)的需求，利用這樣頭部跟蹤系統(tǒng)，能夠用單獨(dú)的位置敏感器件在大致+/-45°的范圍內(nèi)進(jìn)行頭部跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容

提供了一種確定使用者頭部位置的頭部跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括將光線發(fā)射到設(shè)置在支撐構(gòu)件中的平面矩形位置敏感器件上的光源，該光源發(fā)射的該光線在位置敏感器件上生成光斑。此外，提供了頭部位置確定模塊，其使用光斑在位置敏感器件上的位置確定頭部位置。支撐構(gòu)件被設(shè)計(jì)成支撐位置敏感器件，使得在平面矩形位置敏感器件表面法向指向光源的頭枕位置(head?rest?position)，在位置敏感器件(100)的一對相對的角之間的對角線被水平定向，使得頭部在水平面上的旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致光斑朝矩形位置敏感器件的一個(gè)角移位。利用由支撐構(gòu)件改進(jìn)的位置敏感器件的定向，能夠檢測到更大范圍的頭部旋轉(zhuǎn)或頭部的點(diǎn)頭運(yùn)動。在EP?2102170A1中描述的實(shí)施例中，位置敏感器件被定向成使得頭部旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致光斑向位置敏感器件邊緣移位。通過將位置敏感器件相對于在EP2102170A1中使用的定向轉(zhuǎn)動45°角擴(kuò)大了檢測范圍。光斑在位置敏感器件上的位置是對頭部旋轉(zhuǎn)的量度。因?yàn)榫匦挝恢妹舾衅骷膬蓚€(gè)相對角之間的距離大于該矩形位置敏感器件兩個(gè)邊緣之間的距離，所以能夠檢測更大的頭部旋轉(zhuǎn)的范圍。使用經(jīng)改進(jìn)的位置敏感器件的位置，能夠檢測相對于直視前方的位置(參考位置)大約成+/-45°的頭部旋轉(zhuǎn)。

位置敏感器件可以是正方形的位置敏感器件，支撐構(gòu)件以使得頭部在水平面或垂直面上的轉(zhuǎn)動導(dǎo)致光斑在正方形位置敏感器件對角線上移位的方式，支撐該正方形位置敏感器件。以使得在使用者向前直視時(shí)光斑位于該正方形位置敏感器件的中心的方式相對于該位置敏感器件布置光源。這定義出頭枕位置(head?rest?position)，在該處該平面位置敏感器件的表面法向指向光源。當(dāng)使用者在水平面上以一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)頭部時(shí)，該光斑以一個(gè)方向沿對角線移動；反之，當(dāng)使用者以其它方向旋轉(zhuǎn)頭部時(shí)，該光斑在對角線上以其它方向移動。

支撐構(gòu)件能夠在其頂點(diǎn)上支撐位置敏感器件。

頭部位置確定模塊可被配置成確定與該頭部在水平面上的轉(zhuǎn)向相對應(yīng)的頭部偏轉(zhuǎn)角，其中以使得頭部的轉(zhuǎn)動會引起光斑在該位置敏感器件的對角線上移位的方式相對于位置敏感器件放置光源。于是該位置敏感器件根據(jù)光斑相對于所述對角線的位置確定偏轉(zhuǎn)角。而且，除偏轉(zhuǎn)角以外，位置確定模塊可進(jìn)一步配置成確定頭部的對應(yīng)于該頭部的點(diǎn)頭運(yùn)動的俯仰角(pitch?angle)，其中相對于位置敏感器件以使得頭部的點(diǎn)頭動作導(dǎo)致光斑在該位置敏感器件的另一條對角線上移位的方式放置光源，該位置敏感器件根據(jù)光源相對于所述另一條對角線的位置確定出俯仰角。在此實(shí)施例中，頭部位置確定模塊對描述該頭部在水平面上相對于頭部的直視位置的旋轉(zhuǎn)的角進(jìn)行確定，并且額外確定了描述使用者是否正在向上或向下看的角。換言之，確定了頭部旋轉(zhuǎn)的方位角(azimuth?angle)和仰角(elevation?angle)。

尤其地，當(dāng)頭部跟蹤系統(tǒng)連同為使用者生成虛擬環(huán)繞聲的基于耳機(jī)的音響系統(tǒng)的一起使用時(shí)，對方位角確定，偏轉(zhuǎn)角是最重要的角，因?yàn)榉轿唤堑淖兓淖兞穗p耳間時(shí)間差異和雙耳間水平差異，這些是被人類大腦用于定位聲源所使用的最主要的定位提示。因此，點(diǎn)頭的運(yùn)動，即仰角并不是必須要確定的，因?yàn)閮H確定出方位角便足夠了。