TWI614729B - 虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統及其威脅警示方法 - Google Patents

Abstract

一種虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統，包括：一偵測模組，具有至少一感測器，用以偵測至少一外部物件的距離及方向，並產生至少一距離資訊及一方向資訊；一警示模組，所述警示模組用以產生一警示訊號，所述警示訊號用以提醒使用者和外部物件距離過近，以及所述外部物件的方向的訊息；一控制模組，所述控制模組和所述偵測模組及所述警示模組電性連接，所述控制模組透過所述距離資訊判斷所述外部物件的距離，且當外部物件的距離小於一警示距離時，透過所述警示模組發出一威脅警示訊號，以達警示使用者的目的。本發明同時提供一種頭戴顯示裝置的威脅警示方法。

Description

虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統及其威脅警示方法

本發明係有關於一種虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統及其威脅警示方法，尤指一種運用於頭戴式的虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統及其威脅警示方法。

在虛擬實境顯示技術中，往往利用頭戴顯示器(Head-Mounted Display，以下簡稱HMD)作為立體影像的顯示裝置。虛擬實境顯示技術使用的頭戴式顯示器的構造通常具有一個眼罩，所述眼罩能夠覆蓋於使用者雙眼的前方，並將使用者雙眼的視野完全遮蔽，且在眼罩的內部設置兩個對應於使用者雙眼的影像顯示元件，所述兩影像顯示元件分別能夠產生一影像訊號，分別傳送至使用者的雙眼，所述兩影像顯示元件顯示的影像訊號具有一視差，因此產生立體的視覺效果。

現有的虛擬實境頭戴顯示器為求使得使用者能夠沈浸於顯示器顯示影像所塑造出的虛擬實境的視覺效果，因此必須利用眼罩將使用者雙眼的視野遮蔽，避免使用者雙眼看到周遭環境的影像而影響到使用者的視覺感受。

然而，當使用者配戴現有虛擬實境頭戴顯示器時，由於使用者雙眼被眼罩覆蓋，無法觀察到周遭環境的影像，無法偵測周圍具有威脅性的物體，因此如果使用者的肢體動作過於激烈，而靠近牆壁、桌椅、電器用品或其他物品時，將會非常容易產生碰撞， 而造成危險。

此外，若使用者在公開場合配戴現有虛擬實境頭戴顯示器時(例如搭乘飛機或長途客運時，配戴頭戴顯示器進行遊戲或觀看影片)，無法察覺他人接近使用者，因此若有竊賊接近使用者偷竊其隨身物品，或者有其他侵入者接近並做出對使用者傷害的行為(例如攻擊使用者，或偷走使用者隨身物品)，使用者將難以察覺而遭受損害。

由於以上原因造成習用的虛擬實境使用的頭戴顯示器使用上存有相當大的缺點，故，如何藉由結構設計的改良，來提升頭戴顯示裝置使用的安全性，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本發明主要目的在於提供一種能夠克服現有頭戴式虛擬實境顯示裝置會遮斷使用者雙眼視野，無法看見周遭環境影像，導致危險情形發生的虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統及其警示方法。

本發明實施例提供一種頭戴顯示裝置的威脅警示系統，所述威脅警示系統包括：一頭戴顯示裝置，所述頭戴顯示裝置能夠配戴於一使用者的頭部；一偵測模組，所述偵測模組具有至少一感測器，至少一所述感測器設置於所述頭戴顯示裝置上，且至少一所述感測器能夠偵測所述使用者周遭的至少一外部物件距離使用者的距離以及至少一所述外部物件的方向位置，並提供一距離資訊及一方向資訊；一警示模組，所述警示模組用以產生一威脅警示訊號，所述警示訊號用以供使用者察覺所述外部物件靠近的訊息，以及所述外部物件相對於使用者的方向；及一控制模組，所述控制模組和所述偵測模組及所述警示模組電性連接，並依據所述偵測模組提供的所述距離資訊及方向資訊判斷所述外部物件和使用者的距離是否小於一警示距離，當所述外部物件和使用者的 距離小於所述警示距離時，所述控制模組控制所述警示模組發出所述威脅警示訊號。

本發明之虛擬實境顯示系統的較佳實施例中，其中所述警示模組包括多個震動單元，多個所述震動單元分別設置於所述頭戴顯示裝置上的不同角度位置上，所述控制裝置透過控制多個所述震動單元當中和所述外部物件的方向相對應的其中之一或多個所述震動單元產生震動，以形成所述警示訊號。

本發明之虛擬實境顯示系統的較佳實施例中，其中所述威脅警示訊號還包括一音訊訊號，所述警示模組進一步包括至少一音訊單元，所述音訊訊號由至少一所述音訊單元所產生。

本發明之虛擬實境顯示系統的較佳實施例中，其中更進一步包括一攝像模組，所述攝像模組具有至少一攝像鏡頭，所述攝像鏡頭能夠擷取使用者周遭的環境影像，所述控制模組判斷至少一所述外部物件的距離是否小於一警示距離，當至少一所述外部物件的距離小於所述警示距離時，所述控制模組控制所述頭戴顯示裝置的影像來源切換為所述攝像模組所擷取的所述環境影像，並透過所述頭戴顯示裝置將所述環境影像訊號顯示出來。

本發明之虛擬實境顯示系統的較佳實施例中，其中更進一步包括一發訊單元及一接收單元，其中所述發訊單元能夠設置於一使用者隨身物之上，且能夠發出一定位訊號，所述接收單元電性連接於所述控制裝置，且能夠接收所述定位訊號，以研判所述發訊單元和所述接收單元的距離；所述控制裝置於所述發訊單元和所述接收單元的距離超過一預定距離時，控制所述警示模組發出一遠離警示訊息。

本發明實施例還提供一種虛擬實境顯示裝置的威脅警示方法，所述威脅警示方法包括：在一頭戴顯示裝置提供一偵測模組及一警示模組，所述偵測模組及所述警示模組電性連接於一控制 模組；透過所述偵測模組偵測至少一外部物件的距離及方向，並輸出一距離資訊及一方向資訊至所述控制模組；所述控制模組接收所述偵測模組產生的所述距離資訊，並判斷至少一所述外部物件的距離是否小於一警示距離，當所述外部物件的距離小於所述警示距離時，控制所述警示模組產生一威脅警示訊號；其中所述威脅警示訊號為一具有方向指示性的警示訊號，用以指示使用者所述外部物件的方向。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

10‧‧‧偵測模組

11‧‧‧感測器

20‧‧‧控制模組

21‧‧‧震動驅動模組

22‧‧‧音訊驅動模組

23‧‧‧頭戴顯示器驅動模組

30‧‧‧頭戴顯示裝置

31‧‧‧影像顯示元件

32‧‧‧眼罩

33‧‧‧頭帶

40‧‧‧警示模組

41‧‧‧震動單元

42‧‧‧音訊單元

50‧‧‧攝像模組

51‧‧‧攝像鏡頭

60‧‧‧發訊單元

61‧‧‧接收單元

62‧‧‧扣件

70‧‧‧外部物件

71‧‧‧牆壁

72‧‧‧固定物件

73‧‧‧侵入者

74‧‧‧隨身物

A‧‧‧警示距離

圖1為本發明虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統的系統方塊圖。

圖2為本發明虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統一具體實施例的立體圖。

圖3為本發明虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統一具體實施例的俯視圖。

圖4為本發明虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統一具體實施例的使用狀態示意圖。

圖5為本發明虛擬實境顯示裝置的威脅警示方法的方法流程圖。

如圖1所示，為本發明頭戴顯示裝置的威脅警示系統的系統方塊圖，本發明頭戴顯示裝置的威脅警示系統包括：一偵測模組10、一控制模組20、一頭戴顯示裝置30、一警示模組40、及一攝像模組50

其中所述頭戴顯示裝置30為一個能夠用以顯示3D立體影像的顯示裝置，該頭戴顯示裝置30具有一個能夠配戴於使用者頭部並覆蓋雙眼的眼罩32，以及一頭帶33。該眼罩32內部具有兩個影像顯示元件31，兩所述影像顯示元件31分別對應使用者雙眼， 且分別能夠顯示一具有視差的立體影像，並將所述立體影像傳遞至使用者雙眼，而使得使用者產生立體的視覺效果。

所述偵測模組10具有多個感測器11，如圖1及圖2所示，該些感測器11分別設置於頭戴顯示裝置30的眼罩32上不同角度位置上，該實施例中，感測器11可以為聲波感測器、超音波感測器、雷射測距器、光電感測器、射頻元件等各種類型的距離感測器，每一個感測器11分別位於頭戴顯示裝置30的不同角度位置上，因此各個感測器11分別能夠偵測從不同方位角度接近使用者的外部物件。該偵測模組10能夠偵測外部物件和使用者的相對距離以及外部物件的方向，並產生一距離資訊及方向資訊，並將該距離資訊及方向資訊輸出至該控制模組20。

如圖1所示，所述控制模組20和所述偵測模組10及所述警示模組40電性連接，該控制模組20能夠依據偵測模組10提供的所述距離資訊及方向資訊判斷所述外部物件和使用者的距離是否小於一警示距離，當所述外部物件和使用者的距離小於所述警示距離時，進一步控制所述警示模組40發出一威脅警示訊號。

如圖1及圖2所示，該警示模組40中包括有多個震動單元41，以及至少一音訊單元42。該實施例中，控制模組20具有用以控制震動單元41的震動驅動模組21，以及用以控制音訊單元42的音訊驅動模組22，以及一用以驅動所述頭戴顯示裝置30的頭戴顯示器驅動模組23。該實施例中，震動單元41可以為震動元件，且各個震動單元41分別設置在頭戴顯示裝置30上的不同角度位置上；而所述音訊單元42則為一耳機裝置，該音訊單元42可以利用虛擬實境顯示系統原有的音響系統，因此不需額外設置。

該警示模組40能夠受所述控制模組20控制，而產生所述威脅警示訊號，該實施例中，警示模組40產生的威脅警示訊號同時具有方向指示的功能，用以供使用者辨識具有威脅物件的概略方向。

該警示模組40產生的威脅警示訊號能夠透過震動、音訊、以及視覺顯示的方式呈現。該實施例中，警示模組40產生的威脅警示訊號可以包括一震動訊號，該震動訊號為當控制模組20判斷外部物件的距離小於所述警示距離時，該控制模組20便透過所述震動驅動模組21驅動該些震動單元41產生震動。而且該控制模組20還能夠進一步依據所述方向資訊，判斷所述外部物件的方位，並且控制多個所述震動單元41當中和所述外部物件的方位相對應的一個或多個所述震動單元41產生震動，以形成一和外部物件的方向相對應的震動訊號，使得使用者能夠依據產生震動訊號的震動單元41的方位，而辨識出所述外部物件的方向。

該實施例中，威脅警示訊號還進一步包括一音訊訊號，所述音訊訊號可以為一警告音響，並且透過所述音訊單元42輸出。該音訊訊號也可以為一具有方向性的音響，其達成使音訊訊號具有方向性的技術手段，能夠利用選擇和外部物件的方向對應的音訊單元42發出音響的方式，或者是多個音訊單元42發出音響強度的區別的方式，產生使得使用者能夠以聽覺別出外部物件的方向的警示音響訊號。

此外，所述威脅警示訊號還可以包括一視覺訊號，該視覺訊號可以為一圖像，或者是閃爍燈號等資訊，該視覺訊號是透過頭戴顯示裝置30顯示出來。該視覺訊號同樣地可以為一方向指示訊號，以供使用者辨識出外部物件的方向。

本發明的威脅警示系統，還可以進一步地在外部物件的距離過近產生威脅時，將頭戴顯示裝置30顯示的影像切換為攝像模組50所擷取的環境影像。如圖1及圖2所示，所述攝像模組50具有至少一攝像鏡頭51，至少一所述攝像鏡頭51能夠擷取使用者周遭的環境影像。該攝像鏡頭51產生的環境影像能夠透過該控制模組20的頭戴顯示器驅動模組23輸出到該頭戴顯示裝置30，並透過頭戴顯示裝置30的影像顯示元件31顯示出來，以供使用者觀看 到外部環境的影像。

該控制模組20能夠在判斷外部物件的距離小於警示距離時，控制該頭戴顯示裝置30所顯示的影像訊號切換為所述攝像模組50所擷取的環境影像，以使得使用者能夠看見外部環境的影像，以利於使用者採取適當的迴避行動。

如圖5所示為本發明之威脅警示系統的運作方式，為當使用者配戴所述頭戴顯示裝置30進行遊戲或觀賞虛擬實境影片時，偵測模組10的多個感測器11持續地偵測使用者周遭環境的外部物件和使用者之間的相對距離。所述控制模組20持續接收來自於各個感測器11產生的距離資訊，並研判各個感測器11所偵測到各種外部物件70距離使用者的距離是否會和使用者產生碰撞、或者是會對使用者產生安全的威脅。當外部物件70和使用者的距離小於一預定的警示距離A時，則控制模組20便控制所述警示模組40產生所述威脅警示訊號，以提醒使用者可能和外部物件70產生碰撞或有威脅，以及具有威脅的外部物件70的方位，同時還可以透過頭戴顯示器驅動模組23將頭戴顯示裝置30接收的影像訊號切換為攝像模組50所產生的環境影像訊號，如此便能夠使得使用者觀看到周遭環境的影像，而能夠察覺到威脅情形，進而採取迴避行動避免危險情形發生。

如圖4所示，本發明的偵測模組10能夠偵測的外部物件包括了室內的牆壁71、使用者周遭的固定物件72(如：電腦、遊戲主機、音響設備等)，以及靠近使用者的侵入者73。

此外，本發明的虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統當中，還能夠進一步包括一發訊單元60及一接收單元61。該實施例中，發訊單元60具有一扣件62，使該發訊單元60能夠固定於一使用者的隨身物品74上(如背包、手機上)，該發訊單元60能夠持續發出一定位訊號，並由所述接收單元61接收，所述控制模組20能夠依據所述發訊單元60發出的定位訊號判斷發訊單元60和接收 單元61的相對距離，當發訊單元60的具離超過所述警示距離時，則控制模組20也能夠發出一警示訊號，以警告使用者。由於該發訊單元60能夠附著於使用者隨身物品74上，故能夠防止使用者在配戴頭戴顯示裝置30而使其視線被遮斷情形下，若隨身物品74被其他人取走情形。

如圖5所示，為本發明虛擬實境顯示裝置之威脅警示方法的流程圖。本發明的威脅警示方法，是由設置在頭戴顯示裝置30上的偵測模組10持續地偵測使用者周遭環境的外部物件，並且取得外部物件的距離資訊及方向資訊(步驟S1)，然後偵測模組10將外部物件的距離資訊及方向資訊輸出至控制模組20(步驟S2)，控制模組20接收到外部物件的距離資訊與方向資訊後，先行判斷外部物件的距離是否小於所述警示距離(步驟S3)，當外部物件的距離小於所述警示距離時，該控制模組20便透過所述震動驅動單元21、以及音訊驅動單元22、驅動所述警示模組40中的震動單元41及音訊單元42產生所述威脅警示訊號(步驟S4)。其中，在步驟S4中，所述控制模組20控制該警示模組40產生的所述威脅警示訊號可以為一具有方向指示性的警示訊號，以使得使用者可以根據該威脅警示訊號辨別出所述外部物件相對於使用者的方向。

同時，該控制模組20在所述外部物件的距離小於所述警示距離時，進一步地透過所述頭戴顯示器驅動模組23將所述頭戴顯示裝置30的影像切換為所述攝像模組50所擷取的環境影像，以使得使用者觀看到周遭環境的影像(步驟S5)，以協助使用者透過視覺觀察到周遭環境的狀況，以避免視線被遮蔽而產生危險情形。

此外，所述接收單元61持續接收發訊單元60發出的定位訊號，控制模組20透過發訊單元60的定位訊號判斷該發訊單元60距離接收單元61的相對距離，當該發訊單元60相距接收單元61的距離達一預定距離時，該控制模組20便控制該警示模組40發 出一遠離警示訊號(步驟S6)，以提醒使用者隨身物品可能被移動到警示距離以外的範圍的訊息，藉以防止使用者操作頭戴顯示裝置30時，隨身物品被其他人取走情形產生。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明的有益效果，在於能夠於使用者在使用頭戴式的頭戴顯示裝置30進行虛擬實境遊戲或觀賞虛擬實境影片的過程中，隨時偵測使用者周遭的外部物件(例如：牆壁、遊戲主機、螢幕等固定物件)和使用者之間的相對距離，並於使用者距離外部物件的距離過近時，將攝像模組50擷取的環境影像訊號傳輸至頭戴顯示裝置30上，讓使用者得知和外部物件距離過近的訊息，並指示外、部物件的方向，以達到警示使用者，促使使用者採取危險迴避的目的。

因此透過本發明的技術，能夠解決現有的頭戴式虛擬實境顯示器會遮斷使用者雙眼視野，導致使用者進行虛擬實境遊戲或觀看虛擬實境影片時，無法察覺可能和牆壁、或室內其他固定物件發生碰撞的危險，或者是無法察覺其他人靠近使用者所可能產生的威脅的缺點。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

Claims (10)

1. 一種虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統，其中包括：一頭戴顯示裝置，所述頭戴顯示裝置能夠配戴於一使用者的頭部；一偵測模組，所述偵測模組具有多個感測器，多個所述感測器分別設置於所述頭戴顯示裝置的不同角度位置上，且至少一所述感測器能夠偵測所述使用者周遭的至少一外部物件距離使用者的距離以及至少一所述外部物件的方向位置，並提供一距離資訊及一方向資訊；一警示模組，所述警示模組用以產生一威脅警示訊號，所述警示訊號用以供使用者察覺所述外部物件靠近的訊息，以及所述外部物件相對於使用者的方向；及一控制模組，所述控制模組和所述偵測模組及所述警示模組電性連接，並依據所述偵測模組提供的所述距離資訊及方向資訊判斷所述外部物件和使用者的距離是否小於一警示距離，當所述外部物件和使用者的距離小於所述警示距離時，所述控制模組控制所述警示模組發出所述威脅警示訊號。
2. 如請求項1所述的虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統，其中所述警示模組包括多個震動單元，多個所述震動單元分別設置於所述頭戴顯示裝置上的不同角度位置上，所述控制裝置透過控制多個所述震動單元當中和所述外部物件的方向相對應的其中之一或多個所述震動單元產生震動，以形成所述警示訊號。
3. 如如請求項2所述的虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統，其中所述威脅警示訊號還包括一音訊訊號，所述警示模組進一步包括至少一音訊單元，所述音訊訊號由至少一所述音訊單元所產生。
4. 如請求項3所述的虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統，其中所 述威脅警示訊號還包括一視覺訊號，所述控制模組透過驅動所述頭戴顯示裝置將所述視覺訊號顯示出來。
5. 如請求項4所述的虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統，其中更進一步包括一攝像模組，所述攝像模組具有至少一攝像鏡頭，所述攝像鏡頭能夠擷取使用者周遭的環境影像，所述控制模組判斷至少一所述外部物件的距離是否小於一警示距離，當至少一所述外部物件的距離小於所述警示距離時，所述控制模組控制所述頭戴顯示裝置的影像來源切換為所述攝像模組所擷取的所述環境影像，並透過所述頭戴顯示裝置將所述環境影像訊號顯示出來。
6. 如請求項5所述的虛擬實境顯示裝置的威脅警示系統，其中更進一步包括一發訊單元及一接收單元，其中所述發訊單元能夠設置於一使用者隨身物之上，且能夠發出一定位訊號，所述接收單元電性連接於所述控制裝置，且能夠接收所述定位訊號，以研判所述發訊單元和所述接收單元的距離；所述控制裝置於所述發訊單元和所述接收單元的距離超過一預定距離時，控制所述警示模組發出一遠離警示訊息。
7. 一種虛擬實境顯示裝置的威脅警示方法，所述威脅警示方法包括：在一頭戴顯示裝置提供一偵測模組及一警示模組，所述偵測模組及所述警示模組電性連接於一控制模組；所述偵測模組具有多個感測器，多個所述感測器分別設置於所述頭戴顯示裝置的不同角度位置上，透過所述偵測模組的多個所述感測器偵測至少一外部物件的距離及方向，並輸出一距離資訊及一方向資訊至所述控制模組；所述控制模組接收所述偵測模組產生的所述距離資訊，並判斷至少一所述外部物件的距離是否小於一警示距離，當所述外部物件的距離小於所述警示距離時，控制所述警示模組產生 一威脅警示訊號；其中所述威脅警示訊號為一具有方向指示性的警示訊號，用以指示使用者所述外部物件的方向。
8. 如請求項7所述的虛擬實境顯示裝置的威脅警示方法，其中所述威警示模組包括多個震動單元及多個音訊單元，所述威脅警示訊號包括一由多個所述震動單元產生的震動訊號，及一由多個所述音訊單元產生的聲音訊號；其中多個所述震動單元分別設置於所述頭戴顯示裝置的不同角度位置上，且能夠由所述控制模組控制，使多個所述震動單元當中和所述外部物件的方向相對應的一個或多個所述震動單元產生震動，以形成和所述外部物件的方向相對應的所述震動訊號。
9. 如請求項8所述的虛擬實境顯示裝置的威脅警示方法，其中更進一步包括一攝像模組，所述攝像模組具有至少一攝像鏡頭，所述攝像鏡頭能夠擷取使用者周遭的環境影像，所述控制模組判斷至少一所述外部物件的距離小於所述警示距離時，所述控制模組控制所述頭戴顯示裝置的影像來源切換為所述攝像模組所擷取的所述環境影像，並透過所述頭戴顯示裝置將所述環境影像訊號顯示出來。
10. 如請求項9所述的虛擬實境顯示裝置的威脅警示方法，其中更進一步包括一發訊單元及一接收單元，其中所述發訊單元能夠設置於一使用者隨身物之上，且能夠發出一定位訊號，所述接收單元電性連接於所述控制裝置，且能夠接收所述定位訊號，以研判所述發訊單元和所述接收單元的距離；所述控制裝置於所述發訊單元和所述接收單元的距離超過一預定距離時，控制所述警示模組發出一遠離警示訊息。