[發明專利]便攜式設備、虛擬現實系統及方法

有效

• 申請號: 201280059523.2
• 申請日: 2012-10-04
• 公開（公告）號: CN104024984A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 克里斯托弗·穆奇勒;斯特凡·奧托;尼古拉斯·威特
• 申請（專利權）人: 弗蘭霍菲爾運輸應用研究公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;A63F13/00;G02B27/01
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;李春暉

技術領域

本發明的一些實施例涉及便攜式設備。本發明的另外一些實施例涉及虛擬現實系統(virtual?reality?system)。

背景技術

迄今為止，由于兩個主要的原因，尚不可能實現其中用戶能夠如同在現實環境中一樣地在虛擬環境中活動和移動的第一人稱游戲。第一，不可能足夠精確地確定對象的觀察方向。第二，使用已知的系統不能在幾厘米內精確地進行對對象的定位。另外，處理時間必須最小，以便傳達與系統的實時交互。第三，當前方法應用了或多或少受限制的硬件設施(hardware?setup)，例如像為航空或汽車所知的跑步機或模擬器的所謂的2D網絡行走平臺(2D?Cyber?Walk?platform)。

由于對地板和必須要安裝到頭部的大量電子設備的地面控制，該網絡行走平臺很不靈活。此外，與其他用戶的交互會要求將這樣的設施用于參與的任何人。

發明內容

本發明的目的是創建能夠向駐留在完全虛擬環境或虛擬世界中的用戶傳達感覺(或印象，impression)的構思。

該目的由根據權利要求1所述的便攜式設備和根據權利要求18所述的方法來達到。

本發明的實施例創建一種便攜式設備，包括觀察方向傳感器，該觀察方向傳感器配置成確定便攜式設備的用戶在真實世界中的觀察方向。此外，便攜式設備包括位置確定器，該位置驅動器配置成確定用戶在真實世界中的位置。此外，便攜式設備包括處理單元，該處理單元配置成基于用戶在真實世界中的觀察方向和用戶在真實世界中的位置來生成虛擬世界，其中在真實世界的3D坐標系中觀察方向的變化引起在虛擬世界的3D坐標系中觀察方向的變化。此外，便攜式設備包括顯示器，該顯示器配置成向用戶顯示所生成的虛擬世界同時阻擋真實世界的景象。

本發明的實施例的思想是，當結合不同的傳感器信息(比如，用戶在真實世界中的位置和觀察方向)以創建虛擬世界時，以及此外當向用戶顯示虛擬世界同時阻擋真實世界的景象時，便攜式設備可以向用戶傳達駐留在完全虛擬世界中的感覺。因此，用戶在真實世界中的移動可以由便攜式設備檢測到，并且可以轉變(轉換)成用戶在虛擬世界中的移動。通過阻擋用戶的真實世界的景象，便攜式設備可以傳達用戶駐留在完全虛擬世界中的感覺。

因此，便攜式設備使得能夠模擬溫度、氣候和與時間無關的虛擬現實或虛擬世界，在虛擬現實或虛擬世界中用戶可以自由移動并且用戶可以與其交互。此外，在包括多個便攜式設備的虛擬現實系統的一個實例中，便攜式設備實現了多于一個的用戶的集成。作為示例，每個用戶可以攜帶他自己的便攜式設備，該便攜式設備可以直接或通過外部通信單元與其他便攜式設備通信。

根據一些實施例，便攜式設備可以是能夠由用戶隨身攜帶在手中的手持設備。便攜式設備的顯示器可以與例如處理單元、位置確定器和觀察方向傳感器一起處于一個殼體中，使得用戶手中僅攜帶一個還包括顯示器的設備。此外，顯示器可以處于與觀察方向傳感器、位置確定器和處理單元不同的殼體中。例如，處理單元可以通過無線通信接口或有線通信接口連接至顯示器。作為一個示例，便攜式設備可以包括眼鏡，該眼鏡包括顯示器。

根據另外的實施例，完整的便攜式設備可以集成在例如眼鏡中，使得用戶不必一定要在其手中攜帶便攜式設備而是可以將該便攜式設備戴在他的頭上。

如前面所提到的，顯示器配置成通過阻擋真實世界的景象來向用戶顯示所生成的虛擬世界。根據一些實施例，顯示器可以通過顯示來阻擋真實世界的景象，這表示顯示器僅顯示虛擬世界而不顯示真實世界。這與增強現實系統(augmented?reality?system)顯著不同，在增強現實系統中鑒于真實世界虛擬地放置虛擬元素。

換句話說，用戶僅當不注視顯示器時才可以觀察真實世界。

根據另外的實施例，例如，在其中眼鏡中包括顯示器的實施例中，可以構造顯示器和眼鏡，使得即使當用戶沒有直接注視著顯示器時戴著眼鏡的用戶的真實世界的景象也被阻擋。

本發明的優點是，實施例提供了基于真實且精確的傳感器數據(例如，來自觀察方向傳感器和位置確定器)提供完全虛擬創建的環境的系統或便攜式設備。這使得用戶能夠物理上在真實環境中活動，但看到并與之交互的是虛擬環境。用戶可以如同在現實中一樣地在虛擬環境中活動和移動。因此，用戶可以自己玩游戲(他最近在家在該工作站上玩的游戲)，獨立地活動和移動而不需要控制屏幕上的化身。

附圖說明

將詳細描述本發明的實施例，其中：

圖1示出了根據本發明的一個實施例的便攜式設備的框圖；