CN104759095A - 一种虚拟现实头戴显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虚拟现实头戴显示系统，主机用于控制应用程序和头戴显示器的正常运行，并输出显示内容到第一显示器和头戴显示器；第一收发器用于与头戴显示器建立数据连接，并收发显示内容和反馈控制信号；第二收发器用于与第一收发器建立数据连接，并收发显示内容和反馈控制信号；第二显示器用于与第一显示器同步显示显示内容；其中，陀螺仪用于检测操作者所佩戴的头戴显示器所转动的视觉角度、速度以及方向，并根据检测结果输出显示数据，控制器用于控制第二显示器显示显示数据对应的显示内容。通过上述方式，本发明能够灵活性根据头戴显示器的旋转改变应用程序的显示画面，大大提升用户的体验。

Description

一种虚拟现实头戴显示系统

技术领域

本发明涉及虚拟游戏技术领域，特别是涉及一种虚拟现实头戴显示系统。

背景技术

随着科学技术的发展，虚拟现实技术日渐成熟，虚似现实技术已经普遍应用在大众生活领域中。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

然而，在传统的虚拟现实头戴显示系统中，应用程序植入控制平台内，头戴显示器显示应用程序中的显示画面，能够达到立体的效果。但是，传统的虚拟现实头戴显示系统中，头戴显示器只是从视觉让用户体验立体效果，其并不能很大的满足用户的立体体验。

综上所述，有必要提供一种虚拟现实头戴显示系统以解决上述问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种虚拟现实头戴显示系统，能够提升用户的体验。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种虚拟现实头戴显示系统，该系统包括控制平台和头戴显示器，其中：控制平台包括主机、第一显示器和第一收发器，主机用于控制应用程序和头戴显示器的正常运行，并输出显示内容到第一显示器和头戴显示器，第一显示器用于显示显示内容，显示内容包括应用程序的显示画面，第一收发器用于与头戴显示器建立数据连接，并收发显示内容和反馈控制信号，其中反馈控制信号用于检测头戴显示器获取的显示内容是否完整；头戴显示器包括陀螺仪、控制器、第二显示器和第二收发器，第二收发器用于与第一收发器建立数据连接，并收发显示内容和反馈控制信号；第二显示器用于与第一显示器同步显示显示内容；其中，陀螺仪用于检测操作者所佩戴的头戴显示器所转动的视觉角度、速度以及方向，并根据检测结果输出显示数据，控制器用于控制第二显示器显示显示数据对应的显示内容，第二收发器还用于发送显示数据至控制平台，以使得第二显示器与第一显示器同步显示显示数据对应的显示内容。

其中，第一收发器还用于从头戴显示器获取转动的视觉角度、速度、方向，主机还用于根据转动的视觉角度、速度、方向改变与转动的视觉角度、速度、方向对应的应用程序的显示画面，以使得第一显示器和第二显示器同步显示转动的视觉角度、速度、方向对应的显示画面。

其中，第一收发器和第二收发器建立有线或无线数据连接。

其中，该系统还包括：动感座椅，与控制平台数据连接，包括多个动力缸、与多个动力缸连接的座椅以及配套动感设备，多个动力缸用于根据控制平台的应用程序的动作事件执行预设动作，座椅和配套动感设备随着预设动作全方位运动，以达到动感座椅和配套动感设备与应用程序的动作事件同步的效果。

其中，该系统还包括：游戏操纵设备，与控制平台数据连接，用于操作者通过游戏操纵设备控制应用程序的动作。

其中，游戏操纵设备包括赛车模拟器，赛车模拟器包括方向盘和功能键，方向盘用于控制赛车在应用程序中的显示画面的方向，功能键用于控制赛车在应用程序中的显示画面的速度。

其中，游戏操纵设备包括自行车模拟器，与控制平台数据连接，自行车模拟器包括左方向键、右方向键和脚踏键，左方向键用于控制自行车在应用程序中的显示画面的左方向，右方向键用于控制自行车在应用程序中的显示画面的右方向，脚踏键用于控制自行车在应用程序中的显示画面的前进和后退。

其中，游戏操纵设备包括游戏枪，与控制平台建立蓝牙连接，用于控制操作者在应用程序的射击操作。

其中，游戏操纵设备还包括：行动方向仪，与控制平台数据连接，操作者可在行动方向仪上自由走动，用于实现操作者在应用程序中的显示画面的走动。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的虚拟现实头戴显示系统主机用于控制应用程序和头戴显示器的正常运行，并输出显示内容到第一显示器和头戴显示器；第一收发器用于与头戴显示器建立数据连接，并收发显示内容和反馈控制信号；第二收发器用于与第一收发器建立数据连接，并收发显示内容和反馈控制信号；第二显示器用于与第一显示器同步显示显示内容；其中，陀螺仪用于检测操作者所佩戴的头戴显示器所转动的视觉角度、速度以及方向，并根据检测结果输出显示数据，控制器用于控制第二显示器显示显示数据对应的显示内容。通过上述方式，本发明能够灵活性根据头戴显示器的旋转改变应用程序的显示画面，且不但从视觉上让用户体验立体效果，更从触觉上让用户体验立体效果，大大提升用户的体验。

附图说明

图1是本发明虚拟现实头戴显示系统的第一实施例的结构示意图；

图2是本发明虚拟现实头戴显示系统的第二实施例的结构示意图；

图3是本发明虚拟现实头戴显示系统的第三实施例的结构示意图；

图4是本发明虚拟现实头戴显示系统的第四实施例的结构示意图。

具体实施方式

请参见图，图1是本发明虚拟现实头戴显示系统的第一实施例的结构示意图。该系统包括头戴显示器11、控制平台12和动感座椅13。

控制平台12为整个系统的核心，其安装有应用程序，用户通过将自制的应用程序安装在控制平台12内，其中应用程序优选为游戏应用程序。控制平台12能够启动、管理、添加、删除和编辑和下载应用程序，同时还可以播放影片以及抓取应用程序的动作事件等多种功能。控制平台12通过串口或网线把硬件设备连接起来。在本实施例中，控制平台12包括第一显示器121、主机122和第一收发器123。主机122为控制平台12的核心，用于控制应用程序和头戴显示器11的正常运行，并输出显示内容到第一显示器121和头戴显示器11上。其中控制平台12还可以包括启动、管理、添加、删除、编辑以及抓取应用程序的动作事件。第一显示器121用于显示主机122输出的显示内容，其中显示内容包括应用程序的显示画面或主机122输出的其他内容。第一收发器123用于与头戴显示器11建立数据连接，并收发所述显示内容和反馈控制信号；具体而言，第一收发器123将主机122输出的显示内容发送给头戴显示器11，同时还可以接收头戴显示器11的反馈控制信号，反馈控制信号主要用来检测头戴显示器11获取的显示内容是否完整、头戴显示器11是否正常工作、以及头戴显示器11的是否主动与控制平台12建立数据传输。应理解，控制平台12还包括鼠标（未图示）、键盘（未图示）和其他硬件设备。

头戴显示器11包括第二显示器111、控制器112、陀螺仪113和第二收发器114。第二收发器114用于与第一收发器123建立数据连接，并收发显示内容和反馈控制信号。其中，第一收发器123和第二收发器114建立有线或无线数据连接，优选地，第一收发器123和第二收发器114建立蓝牙数据连接。第二显示器111用于与第一显示器121同步显示主机122输出的显示内容，即第二显示器111用于与第一显示器121同步显示应用程序的显示画面。具体而言，第一显示器121显示应用程序的显示画面时，第一收发器123将第一显示器121显示应用程序的显示画面的参数发送给第二显示器111，以使第二显示器111同步显示应用程序的显示画面。

陀螺仪113用于检测操作者所佩戴的头戴显示器11所运动的姿态，具体地，陀螺仪113用于检测操作者所佩戴的头戴显示器11所转动的视觉角度、速度以及方向，即陀螺仪113检测头戴显示器11所转动的视觉角度、视觉速度以及视觉方向，如检测操作者所佩戴的头戴显示器11是往哪个方向转动，转动的速度是多少，转动了多少角度等。陀螺仪113还用于根据检测结果输出显示数据，控制器112用于控制第二显示器111显示显示数据对应的显示内容，具体而言，控制器112控制第二收发器114发送显示数据至控制平台12的第一收发器123，主机122根据显示数据改变显示内容，以使得第一显示器121显示显示数据对应的显示内容，第一收发器123再发显示数据对应的显示内容给第二收发器114，最后第二显示器111从第二收发器114获取显示数据对应的显示内容后，显示操作者所佩戴的头戴显示器11所转动的视觉角度、速度以及方向对应的应用程序的显示画面。

在本实施例中，第一收发器123还用于从头戴显示器11获取显示数据，即第一收发器123从头戴显示器11获取操作者所佩戴的头戴显示器11所转动的视觉角度、速度、方向，主机122还用于根据视觉角度、速度、方向改变与视觉角度、速度、方向对应的应用程序的显示画面或其他显示内容，以使得第一显示器121和第二显示器111同步显示视觉角度对应的显示画面或其他显示内容。另外，第二收发器114还用于发送显示数据至控制平台12，以使得第二显示器111与第一显示器121同步显示显示数据对应的显示内容。

动感座椅13与控制平台12数据连接，动感座椅13包括多个动力缸131、座椅132和配套动感设备（未图示），动力缸131与座椅132连接。动力缸131用于根据控制平台12的应用程序或其他内容的动作事件执行预设动作，座椅132以及配套动感设备随着预设动作全方位运动，以达到动感座椅13和配套动感设备与应用程序的动作事件同步的效果。其中配套动感设备可以是音响或摄像头等，摄像头可以随着预设动作全方位运动以拍下整个操作者所参与的过程。

在本实施例中，应用程序优选为《过山车》或《太空漫游》等游戏，用虚拟现实眼镜（即头戴显示器11）来作为显示设备，体验《过山车》、《太空漫游》等游戏，让操作者体验感接近真实场景。主机122优选对应用程序的显示画面提前进行动作事件的定制，即主机122能够根据时间轴实时抓取动作事件。举例而言，主机122控制应用程序的正常运行，第一显示器121根据时间轴的顺序不断更换显示应用程序的显示画面，第一收发器123实时将显示画面传输给第二收发器114，第二显示器111与第一显示器121同步显示应用程序的显示画面。主机122每到一个时间点就抓取一动作事件，然后主机122控制动力缸131执行与动作事件相对应的预设动作，如动作事件是向左倾斜，则主机122控制动力缸131向左倾斜，使得与动力缸131连接的座椅132向左倾斜，从而达到动感座椅13与应用程序的动作事件同步的效果。另外，陀螺仪113实时检测操作者所佩戴的头戴显示器11所转动的视觉角度，视觉角度包括上下或左右观看，如操作者向上观看时，控制器112控制第二收发器114将操作者向上观看的参数传输给第一收发器123，主机122根据操作者向上观看的参数改变与操作者向上观看的参数对应的应用程序的显示画面，即主机122将操作者向上观看的显示画面显示在第一显示器121上；同时再通过第一收发器123将操作者向上观看的参数对应的应用程序的显示画面发送给第二收发器114，以使得第一显示器121和第二显示器111同步显示操作者向上观看的参数对应的应用程序的显示画面。

如图2所示，图2是本发明虚拟现实头戴显示系统的第二实施例的结构示意图。图2所示的系统与图1所示的系统主要区别在于：该系统还包括游戏操纵设备，游戏操纵设备与控制平台22数据连接，游戏操纵设备用于操作者通过游戏操纵设备控制应用程序的动作。

在本实施例中，应用程序优选为赛车游戏和飞行游戏，游戏操纵设备包括赛车模拟器24，赛车模拟器24包括方向盘241和功能键242，方向盘241用于控制赛车在应用程序中的方向，即操作者通过方向盘241可控制赛车在应用程序中的左右方向；功能键242用于控制赛车在应用程序的速度，优选地，功能键242可以包括刹车键和加速键，即操作者通过功能键242可实现赛车在应用程序中的加速和刹车等功能。赛车模拟器24还包括手柄，方向盘241可以为飞行摇控杆。

应理解，赛车模拟器24实际也属于成飞行模拟器，即赛车模拟器24适合于赛车或飞机游戏应用程序。具体而言，用户自制赛车或飞机游戏应用程序安装在主机222内。如玩赛车游戏时，通过截取方向盘241或手柄上和功能键242的操作（如方向盘241或手柄上和功能键242的的控制键），将该操作对应的坐标信息传输到控制平台22上，控制平台22发放指令到已经配套的动感座椅23和头戴显示器21中，在不影响原有赛车游戏程序的情况下，仿赛车外接设备产生相应的摇摆动作和按键效果。如玩飞机游戏时，通过截取飞行摇控杆或手柄上和功能键242的操作（如飞行摇控杆或手柄上和功能键242的控制键），将该操作对应的坐标信息传输到控制平台22上，控制平台22发放指令到已经配套的动感座椅23和头戴显示器21中，在不影响原有飞机游戏程序的情况下，仿飞机外接设备产生相应的摇摆动作和按键效果。

如图3所示，图3是本发明虚拟现实头戴显示系统的第三实施例的结构示意图。图3所示的系统与图1所示的系统主要区别在于：图3的系统不包括动感座椅，该系统还包括游戏操纵设备，游戏操纵设备包括自行车模拟器33，自行车模拟器33与控制平台32数据连接。在本实施例中，应用程序优选为自行车游戏，自行车模拟器33包括左方向键331、右方向键332和脚踏键333，左方向键331用于控制自行车在应用程序的左方向，右方向键332用于控制自行车在应用程序的右方向，脚踏键333用于控制自行车在应用程序的前进和后退，包括自行车的启动、加速、刹车。

应理解，在其他实施例中，自行车模拟器33还包括动力缸（未图示），动力缸根据应用程序的动作事件执行预设动作，以达到自行车模拟器33与应用程序的动作事件同步的效果。如应用程序的动作事件为跳跃动作，动力缸也执行跳跃动作，使得自行车模拟器33也达到跳跃动作。

如图4所示，图4是本发明虚拟现实头戴显示系统的第四实施例的结构示意图。图4所示的系统与图1所示的系统主要区别在于：图4的系统不包括动感座椅，该系统还包括游戏操纵设备43，游戏操纵设备43包括游戏枪431和行动方向仪432。游戏枪431与控制平台42建立蓝牙连接，用于控制操作者在应用程序的射击操作。行动方向仪432与控制平台42数据连接，操作者可在行动方向仪432上自由走动，用于实现操作者在应用程序中的显示画面的走动，如操作者在行动方向仪432上走动，可改变第二显示器111与第一显示器121同步显示的应用程序的显示画面，当操作者在行动方向仪432上往右边走动时，第二显示器111与第一显示器121同步显示的应用程序的右边显示画面。在本实施例中，应用程序优选为《战地》或《反恐精英》等游戏，操作者佩戴头戴显示器11后可以完全真实地进入上述模拟游戏对战中。

本发明通过建立一套体感外接设备系统，即通过虚拟现实头戴显示系统仿造生活中的飞机、赛车、枪、跑步机、游戏或者模拟驾车，并通过该系统与头戴显示器的游戏画面（显示画面）形成联动，外接设备（如动感座椅或行动方向仪）根据游戏画面仿造相关类似的动作，使得外接设备同步头戴显示器的游戏画面，大大增加了虚拟现实眼镜的沉浸式体验感，让体验者入身其境。

综上所述，本发明的虚拟现实头戴显示系统包括控制平台和头戴显示器，其中，控制平台包括主机、第一显示器和第一收发器，头戴显示器包括陀螺仪、控制器、第二显示器和第二收发器；主机用于控制应用程序的正常运行，第一显示器用于显示应用程序的显示画面，第一收发器用于与头戴显示器建立数据连接；第二收发器用于与第一收发器建立数据连接，第二显示器用于与第一显示器同步显示应用程序的显示画面；陀螺仪用于检测操作者所佩戴的头戴显示器所转动的视觉角度，控制器用于控制第二显示器显示操作者所佩戴的头戴显示器所转动的视觉角度对应的应用程序的显示画面。通过上述方式，本发明能够灵活性根据头戴显示器的旋转改变应用程序的显示画面，其从视觉上让用户的立体效果大大提升，另外，动感座椅以及游戏操纵设备这些硬件设备上来与控制平台建立数据传输，且动感座椅以及游戏操纵设备这些硬件设备能够同步执行与显示画面对应的运动姿态，从触觉上让用户体验立体效果，进一步提升用户的体验。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种虚拟现实头戴显示系统，其特征在于，所述系统包括控制平台和头戴显示器，其中：

所述控制平台包括主机、第一显示器和第一收发器，所述主机用于控制应用程序和头戴显示器的正常运行，并输出显示内容到所述第一显示器和所述头戴显示器，所述第一显示器用于显示所述显示内容，所述显示内容包括所述应用程序的显示画面，所述第一收发器用于与所述头戴显示器建立数据连接，并收发所述显示内容和反馈控制信号，其中所述反馈控制信号用于检测所述头戴显示器获取的所述显示内容是否完整；

所述头戴显示器包括陀螺仪、控制器、第二显示器和第二收发器，所述第二收发器用于与所述第一收发器建立数据连接，并收发所述显示内容和所述反馈控制信号；所述第二显示器用于与所述第一显示器同步显示所述显示内容；

其中，所述陀螺仪用于检测操作者所佩戴的所述头戴显示器所转动的视觉角度、速度以及方向，并根据检测结果输出显示数据，所述控制器用于控制所述第二显示器显示所述显示数据对应的所述显示内容，所述第二收发器还用于发送所述显示数据至所述控制平台，以使得所述第二显示器与所述第一显示器同步显示所述显示数据对应的所述显示内容。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一收发器还用于从所述头戴显示器获取所述转动的视觉角度、速度、方向，所述主机还用于根据所述转动的视觉角度、速度、方向改变与所述转动的视觉角度、速度、方向对应的所述应用程序的显示画面，以使得所述第一显示器和所述第二显示器同步显示所述转动的视觉角度、速度、方向对应的显示画面。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一收发器和所述第二收发器建立有线或无线数据连接。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

动感座椅，与所述控制平台数据连接，包括多个动力缸、与所述多个动力缸连接的座椅以及配套动感设备，所述多个动力缸用于根据所述控制平台的所述应用程序的动作事件执行预设动作，所述座椅和所述配套动感设备随着所述预设动作全方位运动，以达到所述动感座椅和所述配套动感设备与所述应用程序的动作事件同步的效果。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

游戏操纵设备，与所述控制平台数据连接，用于所述操作者通过所述游戏操纵设备控制所述应用程序的动作。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述游戏操纵设备包括赛车模拟器，所述赛车模拟器包括方向盘和功能键，所述方向盘用于控制赛车在所述应用程序中的显示画面的方向，所述功能键用于控制所述赛车在所述应用程序中的显示画面的速度。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述游戏操纵设备包括自行车模拟器，与所述控制平台数据连接，所述自行车模拟器包括左方向键、右方向键和脚踏键，所述左方向键用于控制自行车在所述应用程序中的显示画面的左方向，所述右方向键用于控制所述自行车在所述应用程序中的显示画面的右方向，所述脚踏键用于控制所述自行车在所述应用程序中的显示画面的前进和后退。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述游戏操纵设备包括游戏枪，与所述控制平台建立蓝牙连接，用于控制所述操作者在所述应用程序的射击操作。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述游戏操纵设备还包括：

行动方向仪，与所述控制平台数据连接，所述操作者可在所述行动方向仪上自由走动，用于实现所述操作者在所述应用程序中的显示画面的走动。