CN113573764A - 视觉舒缓装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及视觉舒缓装置40，其包括至少一个惯性传感器41、处理单元42和至少一个屏幕43。屏幕43旨在定位在侧面、在用户的外围视场中。处理单元联接到惯性传感器41和屏幕43。装置40被配置成在屏幕43上显示代表惯性信息的惯性栅格，所显示的所述惯性栅格包括最多十六个点和/或线的交织。

Description

视觉舒缓装置

技术领域

本发明涉及视觉舒缓装置。更具体地，本发明涉及视觉测位装置，其有利地是单侧或双侧的，尤其用来弥补视觉空白或相反视觉封闭的情况下的醒觉状态紊乱。

背景技术

视场由于其难以惯性稳定和其弱测位而可能引起幽闭恐惧症、旷野恐惧症、各种眩晕、各种头痛、晕动症或电脑病等，并且在许多情况下可能引起不适、紧张、并因此引起醒觉状态缺陷。此类烦恼已证实会造成严重的不便。

优选地，但非限制性地，在如下应用背景下可采用此类视觉舒缓装置：所述应用背景与封闭或部分封闭的空间相关联，所述空间可能是移动的，例如运送乘客（包括动物），如非限制性地，汽车、火车、飞机、船只的车厢、机舱和运送笼子；并且所述应用背景与可能使得能够显示图像的固定或移动的空间相关联，如尤其是电影厅、电梯和其他架空索道的舱室、放射学器械和/或扫描装置、固定或移动的模拟器、虚拟现实、混合现实或增强现实的面罩。

当个体置于运动中的环境中而没有视觉感知到该运动时、以及在相反情况下，会产生视觉和内耳感知平衡之间的感知差异。在这种情况下，在运动中的物体内部，例如在运动中的船舱内部，眼睛感知到稳定环境，而内耳感知到相反的信息。个体感知到船的运动。这种感知矛盾或差异即导致运动病的原因，非限制性地包括晕船、晕机、晕车等，也称为晕动症。这种晕动症也可能出现在使用模拟器和/或虚拟和/或增强现实面罩时。在这种情况下，内耳感知到的信息与个体看到的信息是矛盾的。

为了缓解此类不便，开发了各种抗晕动症装置。例如，为了对抗晕动症，国际专利申请WO01/22151提出了包括视觉平衡装置的眼镜，所述视觉平衡装置被添加或集成到应定位在个体的外围视场中的任何载体，在这种情况下被添加或集成到所述眼镜。视觉平衡装置由管或管子或任何其他本身封闭的容器构成，其不透光、透明或半透明，其中包含以不同的状态和/或质量存在的至少两种物质，例如，一种以液体形式而另一种以气体形式，使得所述物质之间的界面标记出能看到的水平参考点。

本身封闭的管呈如下大致形式：环状物，或者插入或集成到镜片或目镜、具有或不具有镜片的框架中、或甚至通过粘合剂或夹具固定的环面。管所包含的两种物质中的至少一种是液体，使得该物质以与内耳的方式基本相似的方式起作用。

替换地，视觉平衡装置可以呈现出相同类型的虚拟或光图像的形式，其投影或集成在眼镜镜片中，所述图像是借助于例如包括传感器的电子装置获得的，所述传感器以陀螺仪或者移动的或周围环境的位置信息的任何其他传感器来源的形式，所述传感器被布置或适配成检测该位置相对于重力的变化。信息可能由计算机处理，之后通过成像或照明系统部署在用户的单眼或双眼处，所述成像或照明系统例如以屏幕的内周或外周的形式，或以动画的形式，或者通过一个或多个壁挂式或非壁挂式的屏幕，或者甚至以照明系统的形式，例如通过光束，或者甚至以借助于电致发光二极管的显示装置或列的形式。

在这样的装置中，例如由于光照水平的变化，可能会出现感知问题。因此，装置可能由于对比度或照明的周围布置不佳而不太有效。此外，已证实此类抗晕动症装置提供的信息太多，因此在分析时很难区分，无法获得预期的功效。

当多个视觉信息、尤其是大量惯性信息汇入视场时，如自然在任何景色中那样，直观地带来的感知策略不那么直接、非常复杂且难以访问。事实上，信息量越大就越繁琐，于是使得测位越发困难且因此更慢，因为惯性信息的体量因其丰度而干扰其效率。

发明内容

本发明通过其结构和其组成而使得能够解决全部或部分上述缺点。

更具体地，根据本发明的视觉舒缓装置弥补了这些困难，这是通过提出一种新的视觉信息布置和组织，缩减至其最简、最少，可由人类或动物用户的大脑快速访问和分析。由根据本发明的视觉舒缓装置部署的视觉信息以符合人体工程学、简化且精简的内容的形式，因此引起舒缓和醒觉状态，远远超出当前装置所提出的晕动症减少或甚至消除。

优选地，但非限制性地，可以在如下应用背景下采用根据本发明的视觉舒缓装置：所述应用背景与封闭或部分封闭的空间相关联，所述空间可能是移动的，例如运送乘客（包括动物），如非限制性地，汽车、火车、飞机、船只的车厢、机舱和运送笼子；并且所述应用背景与可能使得能够显示图像的固定或移动的空间相关联，如尤其是放射学器械和/或扫描装置、电影厅、电梯和其他架空索道的舱室、固定或移动的模拟器、虚拟现实、混合现实或增强现实的面罩。

更具体地，本发明提出一种视觉舒缓装置，包括至少一个惯性传感器、处理单元和至少一个屏幕。屏幕旨在定位在侧面、在用户的外围视场中。处理单元联接到惯性传感器和屏幕。该装置被配置成在屏幕上显示代表惯性信息的惯性栅格，所显示的所述惯性栅格包括最多十六个点和/或线的交织。

根据一个优选实施例，该装置可以包括两个屏幕，它们被布置为置于用户每只眼睛的外侧单眼视场中，每个屏幕显示代表惯性信息的惯性栅格。

为了更加有效，屏幕上显示的惯性栅格最多可以包括九个点和/或线的交织。

根据一个特定实施例，惯性传感器可以成一体地固定到屏幕并且可以将惯性信息提供给处理单元，惯性信息代表所述屏幕的惯性取向。

惯性传感器可以包括从以下列表中选择的一种或多种类型的传感器：一个或多个加速度计、陀螺仪、惯性测量单元、磁场检测器。

处理单元可以被配置成产生包括根据从传感器接收的惯性信息而在屏幕上定向和移位的惯性栅格的图像。

更具体地，处理单元可以被配置成：

- 在空间中具有固定位置的用户周围产生虚拟栅格，

- 根据惯性信息相对于虚拟栅格定位屏幕，以及

- 根据屏幕定位来提取代表要显示在屏幕上的惯性栅格的图像。

为了在载具中实施该装置，该装置还可以包括用于载具座椅的固定部件和将至少一个屏幕连接到固定部件的至少一个连接臂，从而将屏幕置于该座椅的用户的头部一侧附近，使得屏幕置于所述用户的外围视场中。

根据一个实施例，本发明可以是一副眼镜，包括旨在与用户的耳朵配合的两个镜腿，所述一副眼镜包括至少一个视觉舒缓装置，至少一个屏幕固定在镜腿之一上，使得屏幕置于侧面、在用户的外围视场中。

根据另一实施例，本发明可以是一种虚拟现实面罩，包括旨在置于用户视场中的机身并且包括置于用户的中央视场中的至少一个主屏幕，所述面罩包括视觉舒缓装置，其中，两个屏幕可置于机身内部侧面，使得它们分别置于用户的右眼和左眼的外围视场中。

附图说明

通过阅读接下来对本发明的特定实施例的描述并参考附图，将更好地理解本发明，并且其其他特征和优点将愈发显现，所述特定实施例是作为例证性而非限制性的示例给出的，在附图中：

图1示出以眼镜形式的本发明的第一实施例，

图2示出以虚拟现实面罩形式的本发明的第二实施例，

图3示出本发明的第三实施例，其旨在固定到载具座椅，

图4示出本发明的功能简图，

图5至图7图示了根据本发明的惯性栅格的第一优选实施例，

图8和图9图示了根据本发明的惯性栅格的第二优选实施例，

图10和图11图示了根据本发明的惯性栅格的第三优选实施例。

具体实施方式

考虑到外围视场更特别地专用于该阅读栅格功能或使得能够同时结构化、定位并然后聚焦的惯性视觉支持，根据本发明的视觉舒缓装置通过单眼、侧面但矢状的视觉通道而提供了一种信息系统，该信息系统的特征在于尽可能地简化从而最易于被直接感知的视觉刺激。

事实上，根据本发明的视觉舒缓装置的特征尤其在于其提出的视觉信息的极度简化，这更具体地是由于其布置和设计。由于这种视觉舒缓装置的有利布置和构造，其于是使得能够设计出清晰且简洁的视觉信息，因此由人类或动物用户的大脑更简单快速地感知到所述信息，并且因此由人类或动物用户的大脑更简单快速地分析，即更好的感知整合和更好的功效。

根据本发明的视觉舒缓装置可以被布置成使得它产生和显示惯性信息，所述惯性信息以惯性栅格的形式，通过每一侧或每只眼睛最多十六个点或线的交织来提供，或者通过每一侧或每只眼睛最多三条线（具有可变长度）来提供。优选地，为了仅向每只眼睛提供必要的信息，可以将这种惯性信息布置为以九个点的形式提供。这样概述的这些图像于是使得能够更快地感知到视场中提供的惯性信息。

按照根据本发明的视觉舒缓装置的优选但非限制性的示例，视觉舒缓装置可以包括一个或多个侧向矢状屏幕，即从前向后或从后向前定向，所述屏幕非常侧向地连接，被布置成联合使用或由每只眼睛依次使用，并且所述屏幕设置在每只眼睛的单眼外侧视场中，如马眼罩那样，以便向单眼或双眼提供视觉信息，所述视觉信息以点或线的形式、以概括且简化的方式显示。这样，所述屏幕可以覆盖每只眼睛的单眼视场的一部分。可选地，作为变型或作为补充，为了改善根据本发明的视觉舒缓装置的用户（无论其（非限制性地）是飞行员、汽车司机和/或任何其他车上或者船上的操作者）对外部世界的醒觉状态和感知，该视觉舒缓装置的一个或多个屏幕有利地可以是半透明的或甚至透明的。

优选地但非限制性地，为了将所述屏幕保持在确定的最佳位置，即在每只眼睛的单眼外侧视场中，根据本发明的视觉舒缓装置可以包括一体协作的支撑件，其是根据与一个或多个屏幕的任何合适的机械连接，例如榫槽连接、枢轴连接、球窝连接或滑动连接，并且所述一个或多个屏幕被布置成将所述屏幕保持在确定的位置中，例如上文提到的那样。可选地，为了便于制造根据本发明的视觉舒缓装置，该视觉舒缓装置的支撑件可以有利地但非限制性地包括头带、软帽、帽子、头盔、面罩或具有或不具有目镜的与眼镜架的大致形状相似或相同的其他结构。

图1示出了根据本发明的以一副眼镜10形式的视觉舒缓装置的示例，其包括连接到两个镜腿12的两个目镜11，镜腿12旨在与用户的耳朵配合以将这副眼镜保持在目镜11被置于用户的中央视场中的位置。两个屏幕13被置于眼镜的镜腿12上，使得屏幕被置于所述一副眼镜10的用户的外围视场中。

图2示出了以虚拟现实面罩20形式的视觉舒缓装置的示例，其包括机身21，机身21旨在置于用户的视场中并且包括置于用户的中央视场中的至少一个主屏幕22。两个屏幕23侧向置于机身21内部，使得它们分别置于用户的右眼和左眼的外围视场中。

根据各种实施例，本发明提出了根据本发明的视觉舒缓装置10或20的前述屏幕13和23能够连成一体地协作，这是根据与一个或多个屏幕的任何合适的机械连接，例如榫槽连接、枢轴连接、球窝连接或滑动连接，并且一个或多个屏幕被布置成使得所述屏幕13和23保持在相对于各类型的支撑件确定的位置中，所述支撑件如面罩20、一副眼镜10或者虚拟现实、混合现实或增强现实模拟器，甚至直接与所述支持件集成。

作为变型，根据应用场景或按照需求，尤其是结合由固定或可移动支撑件产生的密闭空间，例如飞机的舱室或更一般性地载具的舱室，或者甚至可选地距头部稍远一点，这样的屏幕可以与支撑件一体协作，这是根据任何合适的机械连接，例如榫槽连接、枢轴连接、球窝连接或滑动连接，并且屏幕被布置成使得所述屏幕利用使得保持在确定的位置的全部或部分支撑件而保持在确定的位置。作为非限制性示例，当根据本发明的视觉舒缓装置与飞机驾驶舱或更一般性地载具的舱室相结合地使用时，所述屏幕于是可以从舱顶保持或者与用户的座椅配合，与例如乘客或司机或者更一般性地所述装置的用户的头枕配合，或者当所述装置的用户是儿童时与儿童汽车座椅配合。为此，根据本发明的视觉舒缓装置可以被布置为与乘客的座椅（例如头枕）配合的眼罩。此外，作为变型或补充，为了根据乘客或更一般性地为了根据用户进行适配（无论用户是否需要永久或临时使用所述视觉舒缓装置），本发明提出，这样的装置（更特别地屏幕）可以以任何方式可折叠、可收起或可拆卸。

图3示出了用于载具座椅的视觉舒缓装置30的示例。装置30包括：使得能够使装置30与载具座椅连成一体的固定部件31；和将两个屏幕33分别连接到固定部件31的两个连接臂32。固定部件31例如由设有两个紧固箍的杆构成，所述两个紧固箍将要与头枕固定柱配合。连接臂可以是可相对于固定部件31和屏幕33移动的臂，使得能够调整屏幕以便将其置于该座椅的用户的头部一侧附近、在所述用户的外围视场中。作为非限制性示例，固定部件31和每个连接臂32之间的连接可以是枢轴连接，而臂32与屏幕33之间的连接可以是球窝连接。

根据本发明的视觉舒缓装置可以包括一组一个或两个屏幕，这些屏幕连接到所述面罩、所述眼镜或所述模拟器的目镜的外侧，放送全部或部分的信息，所述信息是最低限度的，并且能够被人脑快速感知到；以及可能还有电子元件，例如一个或多个惯性和/或磁传感器、可能的能量源和处理单元，这些元件通过联接而一起协作。

图4详细示出了视觉舒缓装置40的功能简图，使得其可以在前述的一副眼镜10、面罩20或装置30中实施。装置40主要包括连接到处理单元42的惯性传感器41，处理单元42本身连接到两个屏幕43。

惯性传感器41用于测量视觉舒缓装置40所经历的惯性信息。该惯性信息可以对应于当视觉舒缓装置与用户连成一体时（例如一副眼镜或面罩）用户感受到的惯性信息，或对应于当该装置固定到用户的周围环境时用户的周围环境的惯性信息。惯性传感器41可以是各种类型的，例如惯性测量单元、陀螺仪、一个或多个加速度计、或地球磁场检测器、或者这些各种类型传感器的组合。重要的是惯性传感器41能够提供代表该装置经历的运动和/或经历的加速度的信息，以便能够制定代表该运动的惯性栅格。

处理单元42包括连接到微处理器425的输入/输出接口421、数据存储器422、程序存储器423和视频接口424。根据一个优选实施例，处理单元42是微控制器型电路，它集成有电路421到425或实现相同功能的等效电路。输入/输出接口421通过已知类型的有线或无线链路连接到惯性传感器41，以便从惯性传感器41接收采样的惯性数据并将它们提供给微处理器。数据存储器422是工作存储器，例如RAM型存储器，其使得能够存储微处理器425使用和计算的所有数据。程序存储器423是非易失性存储器，其存储由微处理器425执行的程序以及配置数据，配置数据使得能够在激活视觉舒缓装置时初始化数据存储器。视频接口424从微处理器425接收与要显示在屏幕43上的图像相对应的数据。视频接口424对控制信号和图像信号塑形以便将它们提供给所述屏幕43。

如果希望将屏幕43集成在一副眼镜中，则屏幕43可以具有非常小的尺寸，例如对角线约1英寸，或者如果希望将它们固定在头枕上，则屏幕43可以具有稍大的尺寸，例如对角线约5英寸。320x200像素的分辨率足以显示参考惯性栅格。然而，如果栅格只包括点，则可以使用更低的分辨率，而对于包括线的交织的栅格，可以使用更高的分辨率以获得更好的运动流畅性。

在包含在程序存储器423中的程序当中，包括多个指令的程序，微处理器425执行这些指令来实施将惯性传感器41提供的惯性信息转换为要显示在屏幕43上的至少一个图像的方法。

根据第一实施例，由微处理器425实施的方法在数据存储器422中初始化要显示在屏幕上的惯性栅格。然后，在接收到惯性信息时，微处理器425计算屏幕43上惯性栅格的移位，所述移位对应于与惯性信息所指示的运动相反的运动。

图5至图7图示了第二实施例，其中视觉舒缓装置40与用户连成一体，例如在一副眼镜10或虚拟现实面罩20的情况中。由微处理器425实施的方法可以包括围绕用户501创建虚拟星座或虚拟栅格500，所述虚拟栅格500在围绕用户501的空间中具有固定位置。在图5的示例中，虚拟栅格500对应于包括多条交织的线502的球体，以向用户501提供由线的交织形成的惯性栅格。微处理器425然后根据惯性信息来确定用户501在虚拟星座500内的位置。在确定了用户501的位置后，可以将窗口503定位在虚拟栅格500上以对应于屏幕43被置于其中的用户501的外围视场，如图6所示。微处理器425然后从虚拟栅格500提取与窗口503相对应的图像，以将其提供给视频接口424以便将其显示在屏幕43上。

图7图示了根据惯性信息而在屏幕43上显示的图像。图7a示出了例如对应于初始化位置的惯性栅格。初始化位置可以对应于当视觉舒缓装置40被通电时或者当按下存在于该装置上的按钮（未示出）以使得能够初始化该装置时栅格相对于用户的定位。微处理器425然后将惯性传感器41提供的惯性信息记录为虚拟栅格500的固定位置。这样获得的图像对应于如图5所示安置的用户501的位置。

在装置初始化之后，将惯性信息与初始化惯性信息进行比较以指示用户501相对于所述初始化位置的移位，例如分别由图7b和7c中的箭头70b和70c所示。微处理器425根据这样确定的移位来计算用户501相对于虚拟栅格的位置。然后可以提取对应于移位的图像并将其显示在屏幕43上，分别如图7b和7c所示。

该实施例可以适用于各种其他类型的惯性栅格。图8和图9图示了用于获得由点构成的惯性栅格的类似方法。图8中的虚拟栅格500由多个点802构成。窗口503的定位以与上面结合图5至图7描述的相同的方式进行。微处理器425然后可以提取并在屏幕43上显示代表惯性栅格的图像，如图9所示。图9a对应于初始化位置，而图9b和9c对应于受到由箭头90b和90c表示的运动影响的惯性栅格的图像。

根据一个变型，图10和11图示了用于获得由线的交织和点的混合构成的惯性栅格的类似方法。图10的虚拟栅格500由多条线1002和多个点1003构成。窗口503的定位以与上面结合图5至图7描述的相同的方式进行。微处理器425然后可以提取并在屏幕43上显示代表惯性栅格的图像，如图11所示。图11a对应于初始化位置，而图11b和11c对应于受到由箭头110b和110c表示的运动影响的惯性栅格的图像。

任何其他形式的惯性栅格仍然是可能的，只要屏幕上显示的点和/或线的交织的数量保持有限，以免在用户的外围视场中提供太多信息。

借助于图5至图11详述的实施例参考了与用户连成一体的视觉舒缓装置。因此，装置的任何运动都对应于用户的运动。而显示在屏幕43上的惯性栅格的运动则对应于用户感受到的运动。替换地，当视觉舒缓装置40没有与用户连成一体时，例如当其固定到座椅时，惯性栅格的显示应对应于座椅感受到的运动。事实上，如果用户相对于座椅不动，则座椅感受到的运动与用户感受到的运动相同。当用户相对于座椅移动时，显示的惯性栅格代表座椅的运动，并构成添加至用户相对于座椅的运动的视觉参考。重要的是惯性栅格的图像代表屏幕13、23、33或43感受到的运动，所述屏幕显示所述运动使得用户能够具有与其内耳感受到的运动的对应性。

视觉舒缓装置40是在具有两个屏幕的情况下描述的。然而，单个屏幕就足够了，因为可以将惯性传感器41和处理单元42集成在屏幕43的机身中。这样，使用两个屏幕的装置可以包括彼此独立但进行相同类型的处理的两个装置40。

处理单元42也可以由任何其他处理单元来代替，只要后者能够将惯性测量信息转换为惯性栅格图像即可。

Claims (10)

1.一种视觉舒缓装置（10、20、30、40），包括至少一个惯性传感器（41）、处理单元（42）和至少一个屏幕（13、23、33、43），屏幕（13、23、33、43）旨在定位在侧面、在用户的外围视场中，处理单元（42）联接到惯性传感器（41）和屏幕（13、23、33、43），其特征在于，该装置（10、20、30、40）被配置成在屏幕（13、23、33、43）上显示代表惯性信息的惯性栅格，所显示的所述惯性栅格包括最多十六个点和/或线的交织。

2.根据权利要求1所述的装置，包括两个屏幕（13、23、33、43），它们被布置为置于用户每只眼睛的外侧单眼视场中，每个屏幕显示代表惯性信息的惯性栅格。

3.根据前一权利要求所述的装置，其中，屏幕（43）上显示的惯性栅格最多包括九个点和/或线的交织。

4.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其中，惯性传感器（41）成一体地固定到屏幕（13、23、33、43）并且将惯性信息提供给处理单元（42），惯性信息代表所述屏幕（13、23、33、43）的惯性取向。

5.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其中，惯性传感器（41）包括从以下列表中选择的一种或多种类型的传感器：

- 一个或多个加速度计，

- 陀螺仪，

- 惯性测量单元，

- 磁场检测器。

6.根据权利要求4或5中的一项所述的装置，其中，处理单元（42）被配置成产生包括根据从传感器（41）接收的惯性信息而在屏幕（13、23、33、43）上定向和移位的惯性栅格的图像。

7.根据前一权利要求所述的装置，其中，处理单元（42）被配置成：

- 在空间中具有固定位置的用户周围产生虚拟栅格（500），

- 根据惯性信息相对于虚拟栅格定位屏幕，以及

- 根据屏幕定位来提取代表要显示在屏幕上的惯性栅格的图像。

8.根据前述权利要求中的一项所述的装置，还包括用于载具座椅的固定部件（31）和将至少一个屏幕（33）连接到固定部件（31）的至少一个连接臂（32），从而将屏幕（33）置于该座椅的用户的头部一侧附近，使得屏幕（33）置于所述用户的外围视场中。

9.一副眼镜（10），包括旨在与用户的耳朵配合的两个镜腿（12），其特征在于，其包括至少一个根据权利要求1至7中的一项所述的装置，至少一个屏幕（13）固定在镜腿（12）之一上，使得屏幕置于侧面、在用户的外围视场中。

10.一种虚拟现实面罩（20），包括旨在置于用户视场中的机身（21）并且包括置于用户的中央视场中的至少一个主屏幕（22），其特征在于，其包括根据权利要求2至7中的一项所述的装置，并且其中，两个屏幕（23）置于机身内部侧面，使得它们分别置于用户的右眼和左眼的外围视场中。

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