CN105827953A - 虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置及其启闭控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置，包括热释电红外传感器及与热释电红外传感器相连的摄像头，热释电红外传感器包括光学透镜、热释电元件及与热释电元件相连的信号处理电路，所述光学透镜是规格为仅可供人体发出的红外线通过的菲涅尔滤光透镜。本发明还提供上述装置的启闭控制方法，包括：探测步骤，热释电红外传感器探测是否有操作者人体产生的红外线，若有，发出第一控制信号，若无，则发出第二控制信号；控制步骤，摄像头接到第一控制信号时，开启摄像头，若接到第二控制信号，关闭摄像头。本发明利用热释电红外传感器实时检测使用者情况，进而实现VR头盔中的摄像头的启闭控制，可大幅度减少摄像头在非使用状态下的耗电量。

Description

虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置及其启闭控制方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其是指虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置及其启闭控制方法。

背景技术

虚拟现实（VirtualReality，简写为VR）是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术。虚拟现实所涉及到的体感交互技术是一项无需借助任何控制设备，可直接使用肢体动作与数字设备和环境互动，随心所欲地操控的智能技术，该技术的核心在于它让计算机有了更精准和有效的“眼睛”去观察这个世界，并根据操作者的动作来完成各种指令。

VR头盔上安装有摄像头，利用其可实现操作者与VR头盔的体感交互，从而无需再借助其他设备实现VR头盔中相关系统功能的控制。在这一过程中，摄像头需要一直开启以便随时接收操作者的肢体动作。

目前的VR头盔一般以手机作为计算和显示的单元，安装在头盔的前部，以手机的摄像头作为体感交互的摄像头。也有部分VR头盔采用一体机的方式，单独安装有前端摄像头。无论采用何种方式，在操作者使用过程中，显示和计算都将耗费大量的电量，如果摄像头一直开启，也将消耗大量的电量。以当前的便携式电子设备的电池电量来看，难以供操作者长久使用，若在使用过程中，因为电量不足而无法继续使用，必将影响操作者的体验感。因而，有必要对摄像头进行有效的节能控制，即当操作者与VR头盔无任何体感交互时，关闭摄像头；当操作者与VR头盔有体感交互时，开启摄像头，从而节约耗电量，延长VR头盔的电池使用时间。然而，在现有的VR头盔产品中，却还没有此类控制设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置，以对摄像头进行有效的节能控制。

本发明另一所要解决的技术问题在于，提供一种虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置的启闭控制方法，以对摄像头进行有效的节能控制。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置，包括设置于虚拟现实头盔上的热释电红外传感器以及与热释电红外传感器相连的摄像头，所述热释电红外传感器又包括供外部红外线穿过射入的光学透镜、设置于光学透镜后侧以接收射入的红外线的热释电元件以及与热释电元件相连以根据热释电元件的状态发出对应的控制信号至摄像头来控制摄像头启闭的信号处理电路，所述光学透镜是规格为仅可供人体发出的红外线通过的菲涅尔滤光透镜。

进一步地，所述热释电红外传感器为被动式热释电红外传感器。

进一步地，所述信号处理电路包括用于延时发出控制信号的延时电路。

进一步地，可通过菲涅尔滤光透镜的红外线的波长为10±2um。

另一方面，本发明还提供一种虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置的启闭控制方法，包括如下步骤：

探测步骤，热释电红外传感器探测其有效探测距离范围内是否有操作者人体产生的红外线，若有，发出第一控制信号，若无，则发出第二控制信号；

控制步骤，摄像头根据热释电红外传感器传来的控制信号的类型采用对应的操作：接到第一控制信号时，开启摄像头以获取操作者的肢体动作来实现对虚拟现实头盔中相关系统功能的控制，若接到第二控制信号，关闭摄像头。

进一步地，在探测步骤中，热释电红外传感器没有接收到在其有效探测距离范围内没有操作者产生红外线时，延时预定时长后再发出第二控制信号。

进一步地，控制步骤中，在接收对应的控制信号时，先判断摄像头当前状态，如摄像头当前状态与所接收到的控制信号所要实现的状态相同，则维持现状，如摄像头当前状态与所接收到的控制信号所要实现的状态相反，执行对应的控制信号指令而使摄像头切换状态。

进一步地，可通过菲涅尔滤光透镜的红外线的波长为10±2um。

进一步地，所述第一控制信号为高电平，第二控制信号为低电平；或者所述第一控制信号为低电平，第二控制信号为高电平。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：本发明通过在虚拟现实头盔上安装热释电红外传感器，用于实时检测使用者情况，进而根据检测结果实现VR头盔中的摄像头的开启和关闭，从而可以在体感交互中大幅度减少摄像头在非使用状态下的耗电量，有效节省了摄像头消耗的电量。

附图说明

图1是本发明虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置的组装示意图。

图2是本发明虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置的结构原理框图。

图3是本发明虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置的启闭控制方法流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1及图2所示，本发明提供一种虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置，其装设于虚拟现实头盔（VR头盔）100上，包括设置于虚拟现实头盔100的前盖上的热释电红外传感器1和与所述热释电红外传感器1相连的摄像头2，所述摄像头用于获取操作者的肢体动作来实现对VR头盔中相关系统功能的控制。

如图2所示，所述热释电红外传感器1与VR头盔100的摄像头2相连以控制摄像头2的开启和关闭。具体地，所述热释电红外传感器1包括供外部的红外线穿过射入的光学透镜10、设置于光学透镜后侧以接收射入的红外线的热释电元件12以及与热释电元件相连的信号处理电路14。

由于人体都有相对恒定的体温，一般为37摄氏度，所以，人体会发出波长通常为10±2um的红外线，通过检测是否有这一特定波长的红外线，即可作为判定是否有操作者的依据。而为了使热释电红外传感器1仅对人体发出的红外线敏感，所述光学透镜10优选采用规格为仅可供波长与人体所发出的红外线相符的红外线通过的菲涅尔滤光透镜，从而使得环境的干扰受到明显抑制。

所述热释电红外传感器1就是依靠探测人体发射的波长通常为10±2um的红外线来进行工作的，热释电红外传感器1内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。为抑制因自身温度变化而产生的干扰，热释电红外传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。

所述热释电红外传感器1探测在其有效探测距离范围内是否有人体产生红外线，如果有，则发出第一控制信号，如果没有，则发出第二控制信号。在具体实施时，若摄像头当前为开启状态，而未能有效探测到人体产生的红外线时，延时T秒后再发出第二控制信号，一般可预定为延时3~5秒，设置延迟发出第二控制信号的目的在于防止因为操作者短暂间断后再次与VR头盔进行交互，而造成摄像头的频繁开启和关闭。而如果摄像头当前为关闭状态，在有效探测到人体产生的红外线时，通常立即发出第一控制信号来即时启动摄像头而不做延时处理，以避免用户感觉反应迟钝，影响体验。而为了避免外部人员的干扰，可以将热释电红外传感器1的探测范围设置在50cm以内。此外，将所述第一控制信号设置为高电平信号，而所述第二控制信号为低电平信号；当然，可以理解的是，信号类型也可互换设置，即：所述第一控制信号设置为低电平信号，而所述第二控制信号为高电平信号。

人体发射的10um左右的红外线通过菲涅耳滤光透镜后聚集到热释电元件12，热释电元件12在接收到人体发出的红外线后温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续的信号处理电路14检测到后即可进行相应处理并最终发出对应的控制信号给摄像头2。

所述摄像头2与所述热释电红外传感器1相连，根据所接收到的所述热释电红外传感器1发来的不同的控制信号进行对应的控制操作：收到第一控制信号时，即会开启摄像头2，从而能获取操作者的肢体动作，实现对VR头盔中相关系统功能的控制；而若接到第二控制信号，则会关闭摄像头2，从而有效节约电量消耗。

虽然，在操作者使用VR头盔的过程中，所述热释电红外传感器1一直保持工作状态，但是，由于所述热释电红外传感器1的功耗很低，一般只有几十微瓦，因而并不会消耗很多的电量。

如图3所示，本发明还提供一种虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置的启闭控制方法，其步骤如下：

探测步骤，热释电红外传感器探测其有效探测距离范围内是否有操作者人体产生的红外线，若有，发出第一控制信号，若无，则发出第二控制信号；

控制步骤，摄像头根据热释电红外传感器传来的控制信号采用对应的操作：接到第一控制信号时，开启摄像头以获取操作者的肢体动作来实现对VR头盔中相关系统功能的控制，若接到第二控制信号，关闭摄像头，并跳回探测步骤循环进行。

当然，在实际使用时，根据摄像头当前的工作状态，在具体细节控制上可以进行适当的优化：当摄像头当前为开启状态时，若仍接到第一控制信号，则只需维持当前状态，而无需重复开启动作，在接到第二控制信号时，则关闭摄像头，从而结束当前状态。而当摄像头当前为关闭状态时，若仍接到第二控制信号，则只需维持当前状态，而无需重复关闭动作，在接到第一控制信号时，则开启摄像头，从而结束当前状态。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (9)

1.一种虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置，其特征在于，包括设置于虚拟现实头盔上的热释电红外传感器以及与热释电红外传感器相连的摄像头，所述热释电红外传感器又包括供外部红外线穿过射入的光学透镜、设置于光学透镜后侧以接收射入的红外线的热释电元件以及与热释电元件相连以根据热释电元件的状态发出对应的控制信号至摄像头来控制摄像头启闭的信号处理电路，所述光学透镜是规格为仅可供人体发出的红外线通过的菲涅尔滤光透镜。

2.如权利要求1所述的虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置，其特征在于，所述热释电红外传感器为被动式热释电红外传感器。

3.如权利要求1所述的虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置，其特征在于，所述信号处理电路包括用于延时发出控制信号的延时电路。

4.如权利要求1所述的虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置，其特征在于，可通过菲涅尔滤光透镜的红外线的波长为10±2um。

5.一种虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置的启闭控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

探测步骤，热释电红外传感器探测其有效探测距离范围内是否有操作者人体产生的红外线，若有，发出第一控制信号，若无，则发出第二控制信号；

控制步骤，摄像头根据热释电红外传感器传来的控制信号的类型采用对应的操作：接到第一控制信号时，开启摄像头以获取操作者的肢体动作来实现对虚拟现实头盔中相关系统功能的控制，若接到第二控制信号，关闭摄像头。

6.如权利要求5所述的虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置的启闭控制方法，其特征在于，在探测步骤中，热释电红外传感器没有接收到在其有效探测距离范围内操作者产生红外线时，延时预定时长后再发出第二控制信号。

7.如权利要求5所述的虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置的启闭控制方法，其特征在于，控制步骤中，在接收对应的控制信号时，先判断摄像头当前状态，如摄像头当前状态与所接收到的控制信号所要实现的状态相同，则维持现状，如摄像头当前状态与所接收到的控制信号所要实现的状态相反，执行对应的控制信号指令而使摄像头切换状态。

8.如权利要求5所述的虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置的启闭控制方法，其特征在于，可通过菲涅尔滤光透镜的红外线的波长为10±2um。

9.如权利要求5所述的虚拟现实头盔的体感交互摄像头装置的启闭控制方法，其特征在于，所述第一控制信号为高电平，第二控制信号为低电平；或者所述第一控制信号为低电平，第二控制信号为高电平。