一種虛擬現(xiàn)實組件系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，包括近眼顯示器、顯示器控制單元，以及控制器，所述近眼顯示器與所述顯示器控制單元是可分離的，其中，所述近眼顯示器包括第一傳感器，用于感測所述近眼顯示器的三軸姿態(tài)和/或三軸位置；所述顯示器控制單元包括第一連接件、通信模塊和供電模塊，其中所述第一連接件用于連接所述控制器，所述通信模塊用于以有線或無線方式接收并發(fā)送數(shù)據(jù)/控制信號，并傳輸至所述近眼顯示器以及接收來自所述近眼顯示器發(fā)送的信號，所述供電模塊用于為所述顯示器控制單元供電；所述控制器包括第二連接件和第二傳感器，其中所述第二連接件用于連接所述顯示器控制單元，所述第二傳感器用于感測所述控制器的三軸姿態(tài)和/或三軸位置。
【專利說明】一種虛擬現(xiàn)實組件系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域，特別涉及一種實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實場景的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,簡稱VR)是近年來出現(xiàn)的高科技技術(shù)。虛擬現(xiàn)實是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。虛擬現(xiàn)實技術(shù)涵蓋了包括實時三維計算機圖形技術(shù)，廣角(寬視野)立體顯示技術(shù)，對觀察者頭、眼和手的跟蹤傳感技術(shù)，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語音輸入輸出等多種技術(shù)。已經(jīng)廣泛應(yīng)用在醫(yī)學、娛樂、軍事航天、訓練等多個領(lǐng)域中。
[0003]在虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的場景中，通常使用者通過佩戴頭戴式顯示器，利用控制器以及各種傳感器來跟蹤頭部和身體的各種運動，從而使使用者體驗到身臨其境的感受。為了減輕頭戴式顯示器的重量，現(xiàn)有的產(chǎn)品采用將顯示器部分和控制器部分可分離的方案，即在用戶的操作下可分離。例如，將電路板單獨裝在控制盒中，然后通過電纜線等有線方式將控制器和頭戴式顯示器相連。但這樣會為用戶的使用帶來極大的操控上的不便性。由于控制盒需要單獨安放，例如放在桌子上，或者放在地上，因此無法方便地讓用戶手持，使得用戶的活動范圍及其有限，受到阻礙和影響。另外，因此控制盒和頭戴式顯示器之間的連線也會阻礙用戶的運動，造成不便，降低用戶體驗。
[0004]另外，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的游戲場景中，很多是以第一人稱視角的游戲，例如第一人稱視角的射擊游戲(FPS)。但現(xiàn)有的FPS在利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬第一人稱視角的情形中，體驗都不夠真實。例如，當在游戲中需要玩家進行物品拋擲時，只能通過按動控制器上的按鍵來模擬，并不能真實的模擬拋擲的用戶體驗。當玩家控制角色進行移動時，現(xiàn)有的游戲控制都是通過按鍵或搖桿來控制角色的前后左右移動，這和真是環(huán)境中的移動方式相差甚遠，不夠真實。而且，虛擬現(xiàn)實設(shè)備中采用計算機視覺方法跟蹤用戶，從而實現(xiàn)運動跟蹤，這個方案系統(tǒng)龐大復(fù)雜，不易于民用推廣。
[0005]因此，需要一種體驗更好的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，包括近眼顯示器、顯示器控制單元，以及控制器，所述近眼顯示器與所述顯示器控制單元是可分離的，其中，所述近眼顯示器包括第一傳感器，用于感測所述近眼顯示器的三軸姿態(tài)和/或三軸位置；所述顯示器控制單元包括第一連接件、通信模塊和供電模塊，其中所述第一連接件用于連接所述控制器，所述通信模塊用于以有線或無線方式接收并發(fā)送數(shù)據(jù)/控制信號，并傳輸至所述近眼顯示器以及接收來自所述近眼顯示器發(fā)送的信號，所述供電模塊用于為所述顯示器控制單元供電；所述控制器包括第二連接件和第二傳感器，其中所述第二連接件用于連接所述顯示器控制單元，所述第二傳感器用于感測所述控制器的三軸姿態(tài)和/或三軸位置。[0007]優(yōu)選地，所述近眼顯示器與所述顯示器控制單元通過連線連接并傳輸數(shù)據(jù)和/或供電信號。
[0008]優(yōu)選地，所述顯示器控制單元包括接口模塊用于連接到其他顯示終端或外設(shè)。
[0009]優(yōu)選地，所述第一傳感器和第二傳感器選自加速度傳感器、角速度傳感器和磁感應(yīng)傳感器中的至少一種或多種的組合。
[0010]優(yōu)選地，所述加速度傳感器用于感測所述控制器在慣性系中的線加速度或線速度是否達到一定閾值，是則觸發(fā)控制信號。
[0011]優(yōu)選地，所述角速度傳感器用于感測所述控制器在慣性系中的角加速度或角速度是否達到一定閾值，是則觸發(fā)控制信號。
[0012]優(yōu)選地，當所述傳感器感測到的運動達到一定閾值后，通過記錄觸發(fā)閾值時刻由傳感器感測到的參數(shù)作為初始參量，觸發(fā)由多個指令構(gòu)成的事件。
[0013]優(yōu)選地，當所述第一傳感器或第二傳感器感測到用戶產(chǎn)生相對于自身坐標軸中第一方向的位移或傾斜，且當所述位移或傾斜超過一定閾值之后，所述傳感器觸發(fā)指令以持續(xù)發(fā)出所第一述方向上的移動控制信號。
[0014]優(yōu)選地，當所述第一傳感器或第二傳感器感測到用戶產(chǎn)生了相對于所述第一方向不同的第二方向的移動或傾斜時，且當該第二方向上的位移或傾斜超過一定閾值之后，觸發(fā)控制信號以停止之前沿所述第一方向的持續(xù)移動，或者觸發(fā)向該第二方向上的位移控制信號。
[0015]優(yōu)選地，所述顯示器控制單元和控制器為可分離式組合套件，其組合方式為卡扣式或磁吸式。
[0016]優(yōu)選地，所述組合套件為手持槍體形狀，所述顯示器控制單元為槍管部分，所述控制器為槍柄部分。
[0017]優(yōu)選地，還包括脫扣機關(guān)，用于在用戶的單手手指朝向第一方向的扳動下使所述顯示器控制單元與所述控制器脫開。
[0018]優(yōu)選地，所述脫扣機關(guān)用于在用戶朝向與所述第一方向不同的第二方向的扳動下觸發(fā)所述控制器的操作。
[0019]優(yōu)選地，所述脫扣機關(guān)觸發(fā)所述控制器的操作為開啟感測用戶的拋擲動作。
[0020]優(yōu)選地，所述無線方式的所述通信模塊選自WiF1、藍牙、紅外線、超聲波、WirelessUSB、RFID、NFC中的至少一種。
[0021]優(yōu)選地，所述供電模塊用于為所述顯示器控制單元和/或所述控制器進行供電。
[0022]優(yōu)選地，所述供電模塊將容納電池的電池槽設(shè)置為穿通所述顯示器控制單元的機身，以使用戶在所述顯示器控制單元的機身一側(cè)放入新的電池時，同時將舊的電池頂出機身。
[0023]優(yōu)選地，所述顯示器控制單元還包括至少一個操控按鈕。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以讓用戶舒適而自然地操控顯示器的顯示器控制單元部分，避免了外界線纜對用戶頭部的限制。單手操作脫出機構(gòu)，無需用戶的雙手操作，提高了便利性。根據(jù)本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)采用真實的甩動動作來模擬拋擲的用戶操作，通過感測用戶身體的真實移動來控制虛擬人物的運動，提高了用戶的使用體驗。
[0025]應(yīng)當理解，前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說明和解釋，并不應(yīng)當用作對本發(fā)明所要求保護內(nèi)容的限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]參考隨附的附圖，本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點將通過本發(fā)明實施方式的如下描述得以闡明，其中:
[0027]圖1是根據(jù)本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的顯示器控制單元包裹控制器的連接形式。
[0029]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的近眼顯示器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例當控制器中的傳感器感測用戶的甩動或拋擲動作并達到一定閾值時觸發(fā)指令的過程。
[0031]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例當近眼顯示器或控制器中的傳感器感測用戶發(fā)生位移動作并達到一定閾值時觸發(fā)指令的過程。
【具體實施方式】
[0032]通過參考示范性實施例，本發(fā)明的目的和功能以及用于實現(xiàn)這些目的和功能的方法將得以闡明。然而，本發(fā)明并不受限于以下所公開的示范性實施例；可以通過不同形式來對其加以實現(xiàn)。說明書的實質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本發(fā)明的具體細節(jié)。
[0033]在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。在附圖中，相同的附圖標記代表相同或類似的部件，或者相同或類似的步驟。
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)100包括近眼顯示器101、顯示器控制單元102，以及控制器103，其中，近眼顯示器101用于佩戴在使用者頭部提供顯示功能，近眼顯示器101與顯示器控制單元102是分體的，之間可以通過連線104連接并傳輸數(shù)據(jù)和/或供電信號?？刂茊卧?02為用戶手持的操控部分，用于在虛擬現(xiàn)實的體驗中進行操控，如操控訓練或游戲中人物的動作等等。顯示器控制單元102接收來自控制器103的控制信號，生成供近眼顯示器101顯示的顯示控制信號。
[0035]優(yōu)選地，顯示器控制單元102和控制器103可以設(shè)置為可分離式組合套件。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述組合套件例如可以設(shè)置為手持槍體形狀，顯示器控制單元102為槍管部分，控制器103為槍柄部分。槍管部分和槍柄部分通過連接件102a和103a沿如圖1所示的雙向箭頭方向進行組合。連接件102a和103a的組合方式例如可以為卡扣式或磁吸式。例如可以采用如圖1所示的陰陽卡扣的形式，也可以采用包覆式卡扣形式，例如圖2所示的由顯示器控制單元102包裹控制器103的連接形式。可以理解的是，所述組合套件還可以設(shè)置為其他便于用戶手持的方式，例如操縱桿、手柄、方向盤的方式。
[0036]近眼顯示器101需要在使用時較長時間佩戴在使用者的頭部，因此需要重量輕以保證佩戴的舒適性。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，近眼顯示器101與顯示器控制單元之間優(yōu)選通過有線方式的連線104連接。連線104不僅可以傳輸數(shù)據(jù)和信號，還可以通過設(shè)置在顯示器控制單元102中的供電模塊102e (將在下文描述)傳輸供電信號，以免除近眼顯示器101需要配置額外的供電單元所增加的重量。
[0037]如圖1所示，控制器103包括脫扣機關(guān)103b用于控制顯示器控制單元102與控制器103的脫扣。在組合套件設(shè)置為手持槍體形狀的實施例中，脫扣機關(guān)103b可以設(shè)置為扳機的形狀。用于在使用時可以單手操控以控制控制顯示器控制單元102與控制器103的脫扣，大大提高了使用的便捷性。如圖2所示，用戶可以通過單手手指朝向如圖2所示的方向dl扳動脫扣機關(guān)103b從而使所述顯示器控制單元102與所述控制器103脫開。
[0038]更優(yōu)選地，作為控制器103的控制按鍵之一，脫扣機關(guān)103b還可以設(shè)置在其他方向運動從而觸發(fā)額外的控制功能，例如，用戶沿如圖2所示的與方向dl不同的方向d2的扳動脫扣機關(guān)103b，從而觸發(fā)所述控制器的其他的操作。這些操作將在下文詳細說明。
[0039]如圖1所示，顯示器控制單元102包括連接件102a、接口模塊102b、中央處理單元102c、通信模塊102d和供電模塊102e。接口模塊102b包括至少一個視/音頻顯示接口，用于連接到其他顯示終端。接口模塊102b例如可以選自本領(lǐng)域常用的視/音頻顯示輸出接口，選自HDMI接口、micro-HDMI接口、VGA接口等。當連接到其他視頻顯示裝置時，顯示器控制單元102本身可以將原本傳輸至近眼顯示器101的視頻信號傳輸至外接的顯示設(shè)備，例如電視、投影等，為其提供視頻輸出信號。接口模塊102b還可以是USB接口用于連接其他外設(shè)，如充電器、外接傳感器(如紅外或激光測距傳感器等)。
[0040]中央處理單元102e用于控制顯示器控制單元102各個模塊的工作，并控制通信模塊102d用于從主機以有線或無線方式接收并發(fā)送數(shù)據(jù)/控制信號，并將信號傳輸至近眼顯示器101進行顯示，還可以接收來自近眼顯示器101發(fā)送的信號(例如傳感器感測的信號)并處理后發(fā)送回主機進行信號交互。所述主機例如為電腦、游戲機等可運行供根據(jù)本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)100實現(xiàn)人機交互的軟件或游戲。出于使用者操控靈活性的考慮，通信模塊102d優(yōu)選以無線方式進行信號傳送。所述無線方式的通信模塊102d可以選自WiF1、藍牙、紅外線、超聲波、Wireless USB、RFID、NFC中的至少一種。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，也可以采用有線方式進行連接和數(shù)據(jù)信號傳送。
[0041]供電模塊102e用于為顯示器控制單元102供電。優(yōu)選地，在顯示器控制單元102和近眼顯示器101通過有線方式連接的情況下，還可以為近眼顯示器101供電。更優(yōu)選地，也可以為控制器103進行供電。供電模塊102e可采用充電電池、一次性電池等多種方式。優(yōu)選采用可替換式電池供電方式，以方便使用者可以通過更改電池延長使用時間。供電模塊102e容納電池的電池槽可以設(shè)置為穿通顯示器控制單元102的機身，這樣用戶在更換電池時，可以在顯示器控制單元102的機身一側(cè)放入新的電池，同時將舊的電池頂出機身，方便用戶單手操作。
[0042]優(yōu)選地，顯示器控制單元102還可以包括至少一個操控按鈕102f。在控制器103上的操控按鈕不方便使用時或是單獨使用顯示器控制單元102時進行虛擬現(xiàn)實場景的操控。操控按鈕102f可以包括控制方向鍵的上、下、左、右按鍵以及選擇、開始、切換等按鍵。
[0043]控制器103包括連接件103a、脫扣機關(guān)103b、傳感器103c。傳感器103c用于感測當用戶手持控制器103發(fā)生運動時的運動信號。所述運動例如拋擲、晃動、甩動、拋接、移動、轉(zhuǎn)動等一種或多種。傳感器103c可以用于感測所述控制器103的三軸(x，y，z)姿態(tài)和/或三軸(X，y, Z)位置。傳感器103c例如可以選自加速度傳感器(重力傳感器)、角速度傳感器(陀螺儀)、磁感應(yīng)傳感器中的至少一種或多種的組合。傳感器的感測操作將在下文詳細說明。
[0044]優(yōu)選地，控制器103還可以包括通信模塊103d和操控按鍵103e。通信模塊102d用于與主機或顯示器控制單元以有線或無線方式接收并發(fā)送數(shù)據(jù)/控制信號。通信模塊102d優(yōu)選以無線方式進行信號傳送。所述無線方式的通信模塊102d可以選自WiF1、藍牙、紅外線、超聲波、Wireless USB、RFID、NFC中的至少一種。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，也可以采用有線方式進行連接和數(shù)據(jù)信號傳送。操控按鈕102f例如可以包括控制方向鍵的上、下、左、右按鍵以及選擇、開始、切換等按鍵。更優(yōu)選地，控制器103可以配備獨立的供電單元(圖中未示出)以便在控制器103獨立于顯示器控制單元102工作時為其供電。
[0045]如圖1所示，近眼顯示器101包括顯示屏IOla和傳感器101b。傳感器IOlb用于感測當用戶佩戴近眼顯示器101發(fā)生運動時的運動信號。傳感器IOlb例如可以用于感測所述近眼顯示器101的三軸姿態(tài)和三軸位置。傳感器IOlb例如可以選自加速度傳感器、陀螺儀、重力傳感器、角速度傳感器中的至少一種。傳感器的感測操作將在下文詳細說明。
[0046]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的近眼顯示器300的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，近眼顯示器101可以設(shè)置為護目鏡式，包括顯示器殼體301、內(nèi)嵌于該顯示器殼體301的靠近人臉一側(cè)且與人左右眼對應(yīng)的顯示屏302、以及與顯示器殼體301連接并向后延伸以圍繞使用者頭部固定該顯示器殼體的環(huán)狀頭帶303。
[0047]所述顯示器殼體301外觀類似護目鏡，其靠近人臉一側(cè)向內(nèi)凹陷一預(yù)定深度，凹陷部布置有顯示屏302，凹陷部四周由支撐于頭上部的前額支撐部304、支撐于頭下部的臉頰支撐部305、支撐于人臉中間的鼻托306、以及支撐于頭左右側(cè)部的頭帶303包圍，形成與人臉的緊密貼合，如此外界可見光被隔離而不能進來。通過調(diào)節(jié)頭帶303，使用者在佩戴上該護目鏡式顯示器時，可以不受外界可見光影響且清楚地看到屏幕上的游戲畫面。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的實施例，控制器103可以包括傳感器用于感測當用戶手持控制器發(fā)生運動時的運動信號或人體姿態(tài)信號。所述運動和姿態(tài)例如拋擲、晃動、甩動、拋接、移動、轉(zhuǎn)動、傾斜等一種或多種。例如，傳感器可以是加速度傳感器(重力傳感器)，可以輸出指示控制器由于被用戶拋擲、晃動、甩動等而產(chǎn)生的加速運動的信號?？刂破?03可以監(jiān)測來自該加速傳感器的輸出信號，并且當檢測到輸出信號的閾值時觸發(fā)指令。例如，當用戶以一定的力度甩動拋擲或控制器103到達一定加速度時會達到該閾值。傳感器也可以是角速度傳感器(陀螺儀)，輸出指示控制器由于被用戶拋擲、晃動、甩動等而產(chǎn)生的角速度變化的信號。
[0049]更優(yōu)選地，傳感器還可以包括磁感應(yīng)傳感器，用于感測用戶運動產(chǎn)生的磁場變化從而對加速度傳感器或角速度傳感器進行偏移矯正，以使得感測的結(jié)果更為精確。
[0050]如圖4所示，在一些實施例中，傳感器感測用戶動作達到一定閾值時可以觸發(fā)指令，這種指令可以是執(zhí)行包含有一系列步驟的過程中的下一步驟的指令。例如，當用戶處于戰(zhàn)斗游戲的虛擬現(xiàn)實環(huán)境中時，此時用戶握持住控制器400作為虛擬的游戲中的手雷，用戶沿如圖4所示方向甩動或拋擲控制器400，當加速度傳感器401感測到用戶拋擲控制器400在慣性系中的線加速度或線速度達到一定閾值后，觸發(fā)指令，該指令例如可以是控制虛擬現(xiàn)實環(huán)境游戲中的虛擬手雷開始脫離開用戶的手并自行運動以達到預(yù)定的目標。自行運動的軌跡可以通過記錄觸發(fā)閾值時刻由傳感器感測到的用戶的加速度、拋擲方向等感測參數(shù)作為初始參量，進行拋物線運動模擬的計算從而得到。
[0051]可選地，傳感器還可以是用來感測角速度的角速度傳感器，例如陀螺儀，當用戶沿如圖4所示方向甩動或拋擲控制器400，角速度傳感器401感測到用戶拋擲控制器400在慣性系中的角加速度或角速度達到一定閾值后，觸發(fā)指令。
[0052]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的控制器103采用的傳感器為集成加速度傳感器、陀螺儀和磁感應(yīng)傳感器一體的九軸空間自由度運動傳感器。
[0053]更優(yōu)選地，控制器103還可以配合外接傳感器進行進一步精確的矯正和測量。例如通過顯示器控制單元102的接口連接外接的測距儀(紅外、激光)來測量人體與固定標志物之間的距離，從而更為精確的感測人體的運動或姿態(tài)的變化。
[0054]可以理解的是，在一些實施例中，該指令可以由用戶預(yù)先定義。指令的閾值大小也可以由用戶自行預(yù)先定義，閾值的大小可以用來反應(yīng)觸發(fā)傳感器的靈敏度，過低的閾值有可能造成用戶在不經(jīng)意間移動控制器而錯誤地觸發(fā)相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的操作。
[0055]優(yōu)選地，所述控制器400包括有彈性的系帶，用于使用戶將控制器400通過系帶系在手腕上，可以防止拋擲過程中用戶脫手誤將控制器400丟出去造成的損壞。根據(jù)一個實施例，由于系帶在用戶拋擲時受到拉拽，而產(chǎn)生一個特定的速度或加速度的變化，也可以將該速度或加速度的變化作為傳感器的觸發(fā)控制信號從而觸發(fā)后續(xù)的指令或事件。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中指令的觸發(fā)還可以通過圖2中所示的脫扣機關(guān)103b來實現(xiàn)觸發(fā)。脫扣機關(guān)103b的觸發(fā)類似于物理按鍵式觸發(fā)，可以通過各種按鍵方式來實現(xiàn)，例如長按、短按、點按等。通過設(shè)置按動不同的時長，可以觸發(fā)不同的信號功能。例如，當用戶處于戰(zhàn)斗游戲的虛擬現(xiàn)實環(huán)境中時，此時用戶握持住控制器400作為虛擬的游戲中的手雷，用戶通過向某一方向(例如圖2中所示的方向d2)按住脫扣機關(guān)103b持續(xù)特定的時間，例如3-5秒。該時長也可以由用戶自行設(shè)定。當按照脫扣機關(guān)103b達到或超過預(yù)定的時長后，用戶釋放脫扣機關(guān)103b，觸發(fā)指令實現(xiàn)手雷的拋擲。
[0057]根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中指令的觸發(fā)還可以通過圖2中所示的脫扣機關(guān)103b的操作造成顯示器控制單元102與控制器103的脫扣動作來觸發(fā)?？梢詫@示器控制單元102與控制器103的連接部分設(shè)置至少一個電觸點，當用戶在使用時通過向一個方向扳動脫扣機關(guān)103b時，可以單手操控以控制控制顯示器控制單元102與控制器103的脫扣，此時顯示器控制單元102與控制器103的連接部分中的至少一個電觸點斷開，觸發(fā)指令。例如，當用戶處于戰(zhàn)斗游戲的虛擬現(xiàn)實環(huán)境中時，此時用戶通過向一個方向扳動脫扣機關(guān)103b時，控制控制顯示器控制單元102與控制器103的脫扣，導致顯示器控制單元102與控制器103的連接部分中的至少一個電觸點斷開。此時產(chǎn)生觸發(fā)信號開啟感測用戶的拋擲動作，例如在虛擬現(xiàn)實游戲環(huán)境中的“扔手雷”模式，用戶可以接著通過上面描述的利用傳感器檢測運動速度、或通過長按脫扣機關(guān)103b來觸發(fā)后續(xù)的操作。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的實施例，近眼顯示器中也可以包括傳感器用于感測當用戶的頭部佩戴所述近眼顯示器發(fā)生平移或帶有方向性的傾斜運動時的運動信號。所述傳感器例如可以是加速度(重力)傳感器，可以輸出指示由于用戶發(fā)生位置上的移動而產(chǎn)生的運動的信號，從而觸發(fā)進一步的指令。顯示器控制單元可以監(jiān)測來自近眼顯示器的該傳感器所感測而輸出的信號，并且當檢測到輸出信號的閾值時觸發(fā)指令。例如，當用戶偏離自身坐標軸中某一方向發(fā)生位移或傾斜，且當該方向的位移或傾斜角度超過一定閾值之后，會觸發(fā)指令。這樣可以實現(xiàn)本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)對使用者的位置跟蹤，使得現(xiàn)實和虛擬同步?？商鎿Q地，也可以通過顯示器控制單元中的傳感器實現(xiàn)上述用戶偏離自身坐標軸中某一方向上位移或傾斜角度的感測。[0059]圖5示意性地示出了這一位置移動跟蹤的過程。如圖5所示，在一些實施例中，傳感器感測用戶是否向任意方向發(fā)生了一定幅度的位移，當位移達到一定閾值時可以觸發(fā)指令，這種指令可以是執(zhí)行包含有一系列步驟的過程中的下一步驟的指令。例如，當用戶處于游戲的虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的虛擬人物行走的過程中時，此時用戶佩戴近眼顯示器501，用戶沿如圖5所示任一方向發(fā)生移動，當近眼顯示器501中感測位移的傳感器感測到用戶產(chǎn)生相對于自身坐標軸中某一方向的位移，且當某一方向的位移超過一定閾值之后，傳感器就會觸發(fā)指令以控制在虛擬場景中的人物持續(xù)發(fā)出這個方向上的移動控制信號，即開始向用戶移動的方向行走。當傳感器感測到用戶接著產(chǎn)生了相對于前一位移方向不同的第二位移方向的移動時，且當該第二方向上的位移超過一定閾值之后，可以觸發(fā)第二控制信號，以停止之前沿某一方向的持續(xù)運動，或者當該第二方向上的位移超過另一閾值之后，也可以觸發(fā)向該第二方向上的位移控制信號。
[0060]根據(jù)又一實施例，當用戶沿如圖5所示任一方向發(fā)生移動，近眼顯示器501中的傳感器顯示器控制單元502中的傳感器也可以通過感測用戶產(chǎn)生相對于自身坐標軸中某一方向的傾斜而觸發(fā)指令。且當某一方向的傾斜角度超過一定閾值(例如一定的角度)之后，傳感器就會觸發(fā)指令以控制在虛擬場景中的人物持續(xù)發(fā)出這個方向上的移動控制信號，即開始向用戶移動的方向行走。當傳感器感測到用戶接著產(chǎn)生了相對于前一方向不同的第二方向的傾斜時，且當該第二方向上的傾斜超過一定角度達到閾值之后，可以觸發(fā)第二控制信號，以停止之前沿某一方向的持續(xù)位移運動?；蛘弋斣摰诙较蛏系膬A斜超過另一閾值之后，也可以觸發(fā)向該第二方向上的位移控制信號。優(yōu)選地，該前一方向與第二方向之間的夾角大于90度。
[0061]當傳感器感測到的用戶位移發(fā)生變化并達到特定的閾值時，觸發(fā)的下一步操作也可以作為之后一系列操作的起始信號。例如，可以在觸發(fā)向某一個方向開始移動后，持續(xù)地向該方向一直自行移動以達到預(yù)定的目標。自行移動的軌跡、初始速度等可以通過記錄觸發(fā)閾值時刻由傳感器感測到的用戶的移動幅度、移動加速度、線速度等感測參數(shù)作為初始參量，進行移動運動模擬的計算從而得到。
[0062]可以理解的是，在一些實施例中，該指令可以由用戶預(yù)先定義。指令的閾值大小也可以由用戶自行預(yù)先定義，閾值的大小可以用來反應(yīng)觸發(fā)傳感器的靈敏度，過低的閾值有可能造成用戶在不經(jīng)意間移動近眼顯示器而錯誤地觸發(fā)相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的操作。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，上述設(shè)置在近眼顯示器中的感測用戶位移的傳感器也可以設(shè)置在控制器或顯示器控制單元中，以便當用戶通過顯示器控制單元連接外部顯示器時感測用戶的位移運動。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以讓用戶舒適而自然地操控顯示器的控制單元部分，避免了外界線纜對用戶頭部的限制。單手操作脫出機構(gòu)，無需用戶的雙手操作，提高了便利性。根據(jù)本發(fā)明的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)采用真實的甩動動作來模擬拋擲的用戶操作，通過感測用戶身體的真實移動來控制虛擬人物的運動，提高了用戶的使用體驗。
[0065]結(jié)合這里披露的本發(fā)明的說明和實踐，本發(fā)明的其他實施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是易于想到和理解的。說明和實施例僅被認為是示例性的，本發(fā)明的真正范圍和主旨均由權(quán)利要求所限定。
【權(quán)利要求】
1.一種虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，包括近眼顯示器、顯示器控制單元，以及控制器，所述近眼顯示器與所述顯示器控制單元是可分離的，其中， 所述近眼顯示器包括第一傳感器，用于感測所述近眼顯示器的三軸姿態(tài)和/或三軸位置； 所述顯示器控制單元包括第一連接件、通信模塊和供電模塊，其中所述第一連接件用于連接所述控制器，所述通信模塊用于以有線或無線方式接收并發(fā)送數(shù)據(jù)/控制信號，并傳輸至所述近眼顯示器以及接收來自所述近眼顯示器發(fā)送的信號，所述供電模塊用于為所述顯示器控制單元供電； 所述控制器包括第二連接件和第二傳感器，其中所述第二連接件用于連接所述顯示器控制單元，所述第二傳感器用于感測所述控制器的三軸姿態(tài)和/或三軸位置。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一傳感器和第二傳感器選自加速度傳感器、角速度傳感器和磁感應(yīng)傳感器中的至少一種或多種的組合。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述加速度傳感器用于感測所述控制器在慣性系中的線加速度或線速度是否達到一定閾值，是則觸發(fā)控制信號。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述角速度傳感器用于感測所述控制器在慣性系中的角加速度或角速度是否達到一定閾值，是則觸發(fā)控制信號。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當所述傳感器感測到的運動達到一定閾值后，通過記錄觸發(fā)閾值時刻由傳感器感測到的參數(shù)作為初始參量，觸發(fā)由多個指令構(gòu)成的事件。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當所述第一傳感器或第二傳感器感測到用戶產(chǎn)生相對于自身坐標軸中第一方向的位移或傾斜，且當所述位移或傾斜超過一定閾值之后，所述傳感器觸發(fā)指令以持續(xù)發(fā)出所第一述方向上的移動控制信號。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中當所述第一傳感器或第二傳感器感測到用戶產(chǎn)生了相對于所述第一方向不同的第二方向的移動或傾斜時，且當該第二方向上的位移或傾斜超過一定閾值之后，觸發(fā)控制信號以停止之前沿所述第一方向的持續(xù)移動，或者觸發(fā)向該第二方向上的位移控制信號。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述顯示器控制單元和控制器為可分離式組合套件，其組合方式為卡扣式或磁吸式。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中還包括脫扣機關(guān)，用于在用戶的單手手指朝向第一方向的扳動下使所述顯示器控制單元與所述控制器脫開。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述脫扣機關(guān)用于在用戶朝向與所述第一方向不同的第二方向的扳動下觸發(fā)所述控制器的操作。
【文檔編號】A63F13/428GK103877726SQ201410143435
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】覃政 申請人:北京蟻視科技有限公司