CN107436491A - 虚拟现实显示设备的威胁警示系统及其威胁警示方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种虚拟现实显示设备的威胁警示系统及其威胁警示方法。该虚拟现实显示设备的威胁警示系统包括：一侦测模块，具有至少一传感器，用以侦测至少一外部对象的距离及方向，并产生至少一距离信息及一方向信息；一警示模块，所述警示模块用以产生一警示信号，所述警示信号用以提醒用户和外部对象距离过近，以及所述外部对象的方向的信息；一控制模块，所述控制模块和所述侦测模块及所述警示模块电性连接，所述控制模块通过所述距离信息判断所述外部对象的距离，且当外部对象的距离小于一警示距离时，通过所述警示模块发出一威胁警示信号，以达警示使用者的目的。

Description

虚拟现实显示设备的威胁警示系统及其威胁警示方法

技术领域

本发明有关于一种虚拟现实显示设备的威胁警示系统及其威胁警示方法，特别涉及一种运用于头戴式的虚拟现实显示设备的威胁警示系统及其威胁警示方法。

背景技术

在虚拟现实显示技术中，往往利用头戴显示器(Head-MountedDisplay，以下简称HMD)作为立体影像的显示设备。虚拟现实显示技术使用的头戴式显示器的构造通常具有一个眼罩，所述眼罩能够覆盖于使用者双眼的前方，并将使用者双眼的视野完全遮蔽，且在眼罩的内部设置两个对应于用户双眼的影像显示组件，所述两影像显示组件分别能够产生一影像信号，分别传送至用户的双眼，所述两影像显示组件显示的影像信号具有一视差，因此产生立体的视觉效果。

现有的虚拟现实头戴显示器为求使得使用者能够沉浸于显示器显示影像所塑造出的虚拟现实的视觉效果，因此必须利用眼罩将使用者双眼的视野遮蔽，避免使用者双眼看到周遭环境的影像而影响到用户的视觉感受。

然而，当使用者配戴现有虚拟现实头戴显示器时，由于使用者双眼被眼罩覆盖，无法观察到周遭环境的影像，无法侦测周围具有威胁性的物体，因此如果用户的肢体动作过于激烈，而靠近墙壁、桌椅、电器用品或其他物品时，将会非常容易产生碰撞，而造成危险。

此外，若使用者在公开场合配戴现有虚拟现实头戴显示器时(例如搭乘飞机或长途客运时，配戴头戴显示器进行游戏或观看影片)，无法察觉他人接近使用者，因此若有窃贼接近使用者偷窃其随身物品，或者有其他侵入者接近并做出对使用者伤害的行为(例如攻击使用者，或偷走使用者随身物品)，使用者将难以察觉而遭受损害。

由于以上原因造成现有的虚拟现实使用的头戴显示器使用上存有相当大的缺点，故，如何通过结构设计的改良，来提升头戴显示设备使用的安全性，已成为该项事业所欲解决的重要课题之一。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种能够克服现有头戴式虚拟现实显示设备会遮断使用者双眼视野，无法看见周遭环境影像，导致危险情形发生的虚拟现实显示设备的威胁警示系统及其警示方法。

本发明实施例提供一种虚拟现实显示设备的威胁警示系统，用以安装于一头戴显示设备上，所述头戴显示设备能够配戴于一使用者的头部并显示一虚拟实境立体影像，所述威胁警示系统包括：一侦测模块，所述侦测模块具有至少一传感器，至少一所述传感器设置于所述头戴显示设备上，且至少一所述传感器能够侦测所述使用者周遭的至少一外部对象距离用户的距离以及至少一所述外部对象的方向位置，并提供一距离信息及一方向信息；一警示模块，所述警示模块用以产生一威胁警示信号，所述警示信号用以供用户察觉所述外部对象靠近的信息，以及所述外部对象相对于用户的方向；及一控制模块，所述控制模块和所述侦测模块及所述警示模块电性连接，并依据所述侦测模块提供的所述距离信息及方向信息判断所述外部对象和用户的距离是否小于一警示距离，当所述外部对象和用户的距离小于所述警示距离时，所述控制模块控制所述警示模块发出所述威胁警示信号。

本发明较佳实施例中，其中所述警示模块包括多个震动单元，多个所述震动单元分别设置于所述头戴显示设备上的不同角度位置上，所述控制模块通过控制多个所述震动单元当中和所述外部对象的方向相对应的其中之一或多个所述震动单元产生震动，以形成所述警示信号。

本发明较佳实施例中，其中所述威胁警示信号还包括一音频信号，所述警示模块进一步包括至少一音频单元，所述音频信号由至少一所述音频单元所产生。

本发明较佳实施例中，其中所述威胁警示信号还包括一视觉信号，所述控制模块通过驱动所述头戴显示设备将所述视觉信号显示出来。

本发明较佳实施例中，其中还进一步包括一摄像模块，所述摄像模块具有至少一摄像镜头，所述摄像镜头能够获取用户周遭的环境影像，所述控制模块判断至少一所述外部对象的距离是否小于一警示距离，当至少一所述外部对象的距离小于所述警示距离时，所述控制模块控制所述头戴显示设备的影像来源切换为所述摄像模块所获取的所述环境影像，并通过所述头戴显示设备将所述环境影像信号显示出来。

本发明较佳实施例中，其中还进一步包括一发信单元及一接收单元，其中所述发信单元能够设置于一用户随身物之上，且能够发出一定位信号，所述接收单元电性连接于所述控制模块，且能够接收所述定位信号，以分析所述发信单元和所述接收单元的距离；所述控制模块于所述发信单元和所述接收单元的距离超过一预定距离时，控制所述警示模块发出一远离警示信息。

本发明实施例还提供一种虚拟现实显示设备的威胁警示方法，其特征在于所述威胁警示方法包括：在一头戴显示设备提供一侦测模块及一警示模块，所述侦测模块及所述警示模块电性连接于一控制模块；通过所述侦测模块侦测至少一外部对象的距离及方向，并输出一距离信息及一方向信息至所述控制模块；所述控制模块接收所述侦测模块产生的所述距离信息，并判断至少一所述外部对象的距离是否小于一警示距离，当所述外部对象的距离小于所述警示距离时，控制所述警示模块产生一威胁警示信号；其中所述威胁警示信号为一具有方向指示性的警示信号，用以指示用户所述外部对象的方向。

本发明威胁警示方法的较佳实施例中，其中所述威警示模块包括多个震动单元及多个音频单元，所述威胁警示信号包括一由多个所述震动单元产生的震动信号，及一由多个所述音频单元产生的声音信号；其中多个所述震动单元分别设置于所述头戴显示设备的不同角度位置上，且能够由所述控制模块控制，使多个所述震动单元当中和所述外部对象的方向相对应的一个或多个所述震动单元产生震动，以形成和所述外部对象的方向相对应的所述震动信号。

本发明威胁警示方法的较佳实施例中，其中还进一步包括一摄像模块，所述摄像模块具有至少一摄像镜头，所述摄像镜头能够获取用户周遭的环境影像，所述控制模块判断至少一所述外部对象的距离小于所述警示距离时，所述控制模块控制所述头戴显示设备的影像来源切换为所述摄像模块所获取的所述环境影像，并通过所述头戴显示设备将所述环境影像信号显示出来。

本发明威胁警示方法的较佳实施例中，其中还进一步包括一发信单元及一接收单元，其中所述发信单元能够设置于一用户随身物之上，且能够发出一定位信号，所述接收单元电性连接于所述控制模块，且能够接收所述定位信号，以分析所述发信单元和所述接收单元的距离；所述控制模块于所述发信单元和所述接收单元的距离超过一预定距离时，控制所述警示模块发出一远离警示信息。

本发明的有益效果，在于能够解决现有的头戴式虚拟现实显示器会遮断使用者双眼视野，导致使用者进行虚拟现实游戏或观看虚拟现实影片时，无法察觉可能和墙壁、或室内其他固定对象发生碰撞的危险，或者是无法察觉其他人靠近使用者所可能产生的威胁的缺点。

为使能还进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而说明书附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为本发明虚拟现实显示设备的威胁警示系统的系统方块图。

图2为本发明虚拟现实显示设备的威胁警示系统一具体实施例的立体图。

图3为本发明虚拟现实显示设备的威胁警示系统一具体实施例的俯视图。

图4为本发明虚拟现实显示设备的威胁警示系统一具体实施例的使用状态示意图。

图5为本发明虚拟现实显示设备的威胁警示方法的方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明头戴显示设备的威胁警示系统的系统方块图，本发明头戴显示设备的威胁警示系统包括：一侦测模块10、一控制模块20、一头戴显示设备30、一警示模块40、及一摄像模块50。

其中所述头戴显示设备30为一个能够用以显示3D立体影像的显示设备，该头戴显示设备30具有一个能够配戴于使用者头部并覆盖双眼的眼罩32，以及一头带33。该眼罩32内部具有两个影像显示组件31，两所述影像显示组件31分别对应用户双眼，且分别能够显示一具有视差的立体影像，并将所述立体影像传递至用户双眼，而使得用户产生立体的视觉效果。

所述侦测模块10具有多个传感器11，如图1及图2所示，该些传感器11分别设置于头戴显示设备30的眼罩32上不同角度位置上，该实施例中，传感器21可以为声波传感器、超声波传感器、激光测距器、光电传感器、射频组件等各种类型的距离传感器，每一个传感器11分别位于置30的不同角度位置上，因此各个传感器11分别能够侦测从不同方位角度接近用户的外部对象。该侦测模块10能够侦测外部对象和用户的相对距离以及外部对象的方向，并产生一距离信息及方向信息，并将该距离信息及方向信息输出至该控制模块20。

如图1所示，所述控制模块20和所述侦测模块10及所述警示模块40电性连接，该控制模块20能够依据侦测模块10提供的所述距离信息及方向信息判断所述外部对象和用户的距离是否小于一警示距离，当所述外部对象和用户的距离小于所述警示距离时，进一步控制所述警示模块40发出一威胁警示信号。

如图1及图2所示，该警示模块40中包括有多个震动单元41，以及至少一音频单元42。该实施例中，控制模块20具有用以控制震动单元41的震动驱动模块21，以及用以控制音频单元42的音频驱动模块22，以及一用以驱动所述头戴显示设备30的头戴显示器驱动模块23。该实施例中，震动单元41可以为震动组件，且各个震动单元41分别设置在头戴显示设备30上的不同角度位置上；而所述音频单元42则为一耳机装置，该音频单元42可以利用虚拟现实显示系统原有的音响系统，因此不需额外设置。

该警示模块40能够受所述控制模块20控制，而产生所述威胁警示信号，该实施例中，警示模块40产生的威胁警示信号同时具有方向指示的功能，用以供用户辨识具有威胁对象的概略方向。

该警示模块40产生的威胁警示信号能够通过震动、音频、以及视觉显示的方式呈现。该实施例中，警示模块40产生的威胁警示信号可以包括一震动信号，该震动信号为当控制模块20判断外部对象的距离小于所述警示距离时，该控制模块20便通过所述震动驱动模块21驱动该些震动单元41产生震动。而且该控制模块20还能够进一步依据所述方向信息，判断所述外部对象的方位，并且控制多个所述震动单元41当中和所述外部对象的方位相对应的一个或多个所述震动单元41产生震动，以形成一和外部对象的方向相对应的震动信号，使得用户能够依据产生震动信号的震动单元41的方位，而辨识出所述外部对象的方向。

该实施例中，威胁警示信号还进一步包括一音频信号，所述音频信号可以为一警告音响，并且通过所述音频单元42输出。该音频信号也可以为一具有方向性的音响，其实现使音频信号具有方向性的技术手段，能够利用选择和外部对象的方向对应的音频单元42发出音响的方式，或者是多个音频单元42发出音响强度的区别的方式，产生使得使用者能够以听觉别出外部对象的方向的警示音响信号。

此外，所述威胁警示信号还可以包括一视觉信号，该视觉信号可以为一图像，或者是闪烁灯号等信息，该视觉信号是通过头戴显示设备30显示出来。该视觉信号同样地可以为一方向指示信号，以供用户辨识出外部对象的方向。

本发明的威胁警示系统，还可以进一步地在外部对象的距离过近产生威胁时，将头戴显示设备30显示的影像切换为摄像模块50所获取的环境影像。如图1及图2所示，所述摄像模块50具有至少一摄像镜头51，至少一所述摄像镜头51能够获取用户周遭的环境影像。该摄像镜头51产生的环境影像能够通过该控制模块20的头戴显示器驱动模块23输出到该头戴显示设备30，并通过头戴显示设备30的影像显示组件31显示出来，以供用户观看到外部环境的影像。

该控制模块20能够在判断外部对象的距离小于警示距离时，控制该头戴显示设备30所显示的影像信号切换为所述摄像模块50所获取的环境影像，以使得用户能够看见外部环境的影像，以利于用户采取适当的回避行动。

如图5所示为本发明的威胁警示系统的运作方式，为当使用者配戴所述头戴显示设备30进行游戏或观赏虚拟现实影片时，侦测模块10的多个传感器11持续地侦测使用者周遭环境的外部对象和用户之间的相对距离。所述控制模块20持续接收来自于各个传感器11产生的距离信息，并分析各个传感器11所侦测到各种外部对象70距离用户的距离是否会和使用者产生碰撞、或者是会对使用者产生安全的威胁。当外部对象70和用户的距离小于一预定的警示距离A时，则控制模块20便控制所述警示模块40产生所述威胁警示信号，以提醒用户可能和外部对象70产生碰撞或有威胁，以及具有威胁的外部对象70的方位，同时还可以通过头戴显示器驱动模块23将头戴显示设备30接收的影像信号切换为摄像模块50所产生的环境影像信号，如此便能够使得使用者观看到周遭环境的影像，而能够察觉到威胁情形，进而采取回避行动避免危险情形发生。

如图4所示，本发明的侦测模块10能够侦测的外部对象包括了室内的墙壁71、用户周遭的固定对象72(如：计算机、游戏主机、音响设备等)，以及靠近使用者的侵入者73。

此外，本发明的虚拟现实显示设备的威胁警示系统当中，还能够进一步包括一发信单元60及一接收单元61。该实施例中，发信单元60具有一扣件62，使该发信单元60能够固定于一使用者的随身物品74上(如背包、手机上)，该发信单元60能够持续发出一定位信号，并由所述接收单元61接收，所述控制模块20能够依据所述发信单元60发出的定位信号判断发信单元60和接收单元61的相对距离，当发信单元60的具离超过所述警示距离时，则控制模块20也能够发出一警示信号，以警告用户。由于该发信单元60能够附着于用户随身物品74上，故能够防止使用者在配戴头戴显示设备30而使其视线被遮断情形下，若随身物品74被其他人取走情形。

如图5所示，为本发明虚拟现实显示设备的威胁警示方法的流程图。本发明的威胁警示方法，是由设置在头戴显示设备30上的侦测模块10持续地侦测用户周遭环境的外部对象，并且取得外部对象的距离信息及方向信息(步骤S1)，然后侦测模块20将外部对象的距离信息及方向信息输出至控制模块20(步骤S2)，控制模块20接收到外部对象的距离信息与方向信息后，先行判断外部对象的距离是否小于所述警示距离(步骤S3)，当外部对象的距离小于所述警示距离时，该控制模块20便通过所述震动驱动单元21、以及音频驱动单元22、驱动所述警示模块40中的震动单元41及音频单元42产生所述威胁警示信号(步骤S4)。其中，在步骤S4中，所述控制模块20控制该警示模块40产生的所述威胁警示信号可以为一具有方向指示性的警示信号，以使得用户可以根据该威胁警示信号辨别出所述外部对象相对于用户的方向。

同时，该控制模块20在所述外部对象的距离小于所述警示距离时，进一步地通过所述头戴显示器驱动模块23将所述头戴显示设备30的影像切换为所述摄像模块50所获取的环境影像，以使得用户观看到周遭环境的影像(步骤S5)，以协助用户通过视觉观察到周遭环境的状况，以避免视线被遮蔽而产生危险情形。

此外，所述接收单元61持续接收发信单元60发出的定位信号，控制模块20通过发信单元60的定位信号判断该发信单元60距离接收单元61的相对距离，当该发信单元60相距接收单元61的距离达一预定距离时，该控制模块20便控制该警示模块40发出一远离警示信号(步骤S6)，以提醒使用者随身物品可能被移动到警示距离以外的范围的信息，藉以防止用户操作头戴显示设备30时，随身物品被其他人取走情形产生。

〔实施例的可能技术效果〕

综上所述，本发明的有益效果，在于能够于使用者在使用头戴式的头戴显示设备30进行虚拟现实游戏或观赏虚拟现实影片的过程中，随时侦测用户周遭的外部对象(例如：墙壁、游戏主机、屏幕等固定对象)和用户之间的相对距离，并于用户距离外部对象的距离过近时，将摄像模块50获取的环境影像传输至头戴显示设备30上，让用户得知和外部对象距离过近的信息，并指示外部对象的方向，以达到警示使用者，促使使用者采取危险回避的目的。

因此通过本发明的技术，能够解决现有的头戴式虚拟现实显示器会遮断使用者双眼视野，导致使用者进行虚拟现实游戏或观看虚拟现实影片时，无法察觉可能和墙壁、或室内其他固定对象发生碰撞的危险，或者是无法察觉其他人靠近使用者所可能产生的威胁的缺点。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种虚拟现实显示设备的威胁警示系统，用以安装于一头戴显示设备上，所述头戴显示设备能够配戴于一使用者的头部并显示一虚拟实境立体影像，其特征在于，所述威胁警示系统包括：

一侦测模块，所述侦测模块具有至少一传感器，至少一所述传感器设置于所述头戴显示设备上，且至少一所述传感器能够侦测所述使用者周遭的至少一外部对象距离用户的距离以及至少一所述外部对象的方向位置，并提供一距离信息及一方向信息；

一警示模块，所述警示模块用以产生一威胁警示信号，所述警示信号用以供用户察觉所述外部对象靠近的信息，以及所述外部对象相对于用户的方向；及

一控制模块，所述控制模块和所述侦测模块及所述警示模块电性连接，并依据所述侦测模块提供的所述距离信息及方向信息判断所述外部对象和用户的距离是否小于一警示距离，当所述外部对象和用户的距离小于所述警示距离时，所述控制模块控制所述警示模块发出所述威胁警示信号。

2.如权利要求1所述的虚拟现实显示设备的威胁警示系统，其特征在于：所述警示模块包括多个震动单元，多个所述震动单元分别设置于所述头戴显示设备上的不同角度位置上，所述控制模块通过控制多个所述震动单元当中和所述外部对象的方向相对应的其中之一或多个所述震动单元产生震动，以形成所述警示信号。

3.如权利要求2所述的虚拟现实显示设备的威胁警示系统，其特征在于：所述威胁警示信号还包括一音频信号，所述警示模块进一步包括至少一音频单元，所述音频信号由至少一所述音频单元所产生。

4.如权利要求3所述的虚拟现实显示设备的威胁警示系统，其特征在于：所述威胁警示信号还包括一视觉信号，所述控制模块通过驱动所述头戴显示设备将所述视觉信号显示出来。

5.如权利要求4所述的虚拟现实显示设备的威胁警示系统，其特征在于：其中还进一步包括一摄像模块，所述摄像模块具有至少一摄像镜头，所述摄像镜头能够获取用户周遭的环境影像，所述控制模块判断至少一所述外部对象的距离是否小于一警示距离，当至少一所述外部对象的距离小于所述警示距离时，所述控制模块控制所述头戴显示设备的影像来源切换为所述摄像模块所获取的所述环境影像，并通过所述头戴显示设备将所述环境影像显示出来。

6.如权利要求5所述的虚拟现实显示设备的威胁警示系统，其特征在于：其中还进一步包括一发信单元及一接收单元，其中所述发信单元能够设置于一用户随身物之上，且能够发出一定位信号，所述接收单元电性连接于所述控制模块，且能够接收所述定位信号，以分析所述发信单元和所述接收单元的距离；所述控制模块于所述发信单元和所述接收单元的距离超过一预定距离时，控制所述警示模块发出一远离警示信息。

7.一种虚拟现实显示设备的威胁警示方法，其特征在于所述威胁警示方法包括：

在一头戴显示设备提供一侦测模块及一警示模块，所述侦测模块及所述警示模块电性连接于一控制模块；

通过所述侦测模块侦测至少一外部对象的距离及方向，并输出一距离信息及一方向信息至所述控制模块；

所述控制模块接收所述侦测模块产生的所述距离信息，并判断至少一所述外部对象的距离是否小于一警示距离，当所述外部对象的距离小于所述警示距离时，控制所述警示模块产生一威胁警示信号；

其中所述威胁警示信号为一具有方向指示性的警示信号，用以指示用户所述外部对象的方向。

8.如权利要求7所述的虚拟现实显示设备的威胁警示方法，其特征在于：所述警示模块包括多个震动单元及多个音频单元，所述威胁警示信号包括一由多个所述震动单元产生的震动信号，及一由多个所述音频单元产生的声音信号；其中多个所述震动单元分别设置于所述头戴显示设备的不同角度位置上，且能够由所述控制模块控制，使多个所述震动单元当中和所述外部对象的方向相对应的一个或多个所述震动单元产生震动，以形成和所述外部对象的方向相对应的所述震动信号。

9.如权利要求8所述的虚拟现实显示设备的威胁警示方法，其特征在于：其中还进一步包括一摄像模块，所述摄像模块具有至少一摄像镜头，所述摄像镜头能够获取用户周遭的环境影像，所述控制模块判断至少一所述外部对象的距离小于所述警示距离时，所述控制模块控制所述头戴显示设备的影像来源切换为所述摄像模块所获取的所述环境影像，并通过所述头戴显示设备将所述环境影像显示出来。

10.如权利要求9所述的虚拟现实显示设备的威胁警示方法，其特征在于：其中还进一步包括一发信单元及一接收单元，其中所述发信单元能够设置于一用户随身物之上，且能够发出一定位信号，所述接收单元电性连接于所述控制模块，且能够接收所述定位信号，以分析所述发信单元和所述接收单元的距离；所述控制模块于所述发信单元和所述接收单元的距离超过一预定距离时，控制所述警示模块发出一远离警示信息。