[发明专利]用于电子动画设备的机械眼球

说明书

一种电子动画设备包括机械眼球，该机械眼球被配置为围绕在固定中心点相交的第一旋转轴和第二旋转轴旋转。控制器被配置为生成眼睛运动指令，该眼睛运动指令使电子动画设备围绕第一旋转轴和第二旋转轴中的至少一个旋转机械眼球。眼睛运动指令是基于用于跟踪用户眼睛运动的眼睛跟踪系统生成的。控制器将所跟踪的眼睛运动映射到机械眼球的运动，并基于该映射生成眼睛运动指令。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年6月11日提交的美国申请第16/437,579号的优先权，出于所有目的，该申请的内容通过引用整体结合于此。

背景

本公开总体上涉及电子动画设备(animatronic devices)，并且具体地涉及包括被配置为围绕两个轴旋转的机械眼球的电子动画设备。

眼睛跟踪系统被设计用于测量受试者一只或两只眼睛的位置和运动。由于人眼能够在不同的方向上移动，移动范围从细微到大，移动从慢到快，因此验证眼睛跟踪系统以确保其准确跟踪和测量眼睛运动是非常重要的。眼睛跟踪系统通常通过对人类受试者进行模拟来评估，在模拟中，受试者被要求在进行测量时将他们的眼睛聚焦在屏幕上的指定目标上。然而，很难确认受试者是否聚焦在屏幕上的正确目标上，这可能会在校准过程中引入可变性。因此，验证眼睛跟踪系统表现有多好可能具有挑战性，除非能够精确控制受试者的眼睛所看的地方。

虽然之前已经开发出了一些机械眼球用于机械地控制机械眼球指向的方向，但是这些设计通常使用一系列推棒(例如，耦合到连杆臂的伺服马达)来推动机械眼球的一些部分，以使其在一个或更多个方向上旋转。作为示例，第一推棒可以耦合到机械眼球的一部分以使其在第一方向上旋转，第二推棒可以耦合到机械眼球的另一不同的部分以使其在第二方向上旋转。推棒系统通常会消耗大量空间，这对于在电子动画系统或真实的机械眼球中使用是不切实际的。此外，为了对机械眼球定向，使得机械眼球的光轴指向期望的方向，推棒系统将需要查找表，该查找表定义每个推棒在空间中的每个可能方向上的臂角。此外，当臂被向前推或向后拉时，臂角度改变，导致臂的一端(耦合到机械眼球的一端)行进的距离随着位置而变化。在这种配置中，每个位置都取决于每个推棒的前一位置和臂角，因为它会影响到达后一位置所需的行进距离。最终是，一个臂的运动影响另一个臂的运动，导致效果复杂化，并可能引入显著的误差。

概述

实施例涉及一种包括一个或更多个机械眼球的电子动画设备，所述一个或更多个机械眼球被设计成类似于人的眼球。每个机械眼球被配置为围绕在机械眼球的固定中心点处相交的第一旋转轴和第二旋转轴旋转。控制器产生眼睛运动指令，该眼睛运动指令使电子动画设备围绕第一旋转轴、第二旋转轴或其某种组合旋转机械眼球。在一个实施例中，控制器基于跟踪用户右眼和/或左眼的眼睛运动的眼睛跟踪系统生成眼睛运动指令。该电子动画设备基于控制器提供的眼睛运动指令来致动机械眼球的一部分。眼睛运动指令可以使机械眼球以镜像用户眼睛运动的方式旋转。

根据本公开的一个方面，一种系统包括被配置为生成眼睛运动指令的控制器和包括被配置为根据眼睛运动指令围绕中心点旋转的机械眼球的电子动画设备。机械眼球具有均在中心点处相交的第一旋转轴和第二旋转轴。

在一些实施例中，控制器还可以被配置为从眼睛跟踪系统接收用户眼睛的所跟踪的眼睛运动，将所跟踪的眼睛运动映射到机械眼球的运动，并基于映射生成指令。

在一些实施例中，电子动画设备可以进一步包括附加的机械眼球，并且控制器可以进一步被配置为从眼睛跟踪系统接收用户的第一只眼睛和第二只眼睛的所跟踪的眼睛运动，将用户的第一只眼睛的所跟踪的眼睛运动映射到机械眼球的运动，并且将用户的第二只眼睛的所跟踪的眼睛运动映射到附加的机械眼球的运动，以及基于第一只眼睛的运动和第二只眼睛的运动的映射，生成用于机械眼球和附加的机械眼球的同步指令。