DE102014015024A1

DE102014015024A1 - Farblichtvorrichtung und Wärmevorrichtung für Head Mounted Displays

Info

Publication number: DE102014015024A1
Application number: DE102014015024.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2016-04-14

Abstract

Head Mounted Diplays nutzen Licht nur zur Abbildung von Bildinformationen auf den Sehapparat des Nutzers. Licht, wie auch Wärme spielt eine wesentliche Rolle bei der empfindlichen Sinneswahrnehmung des gesamten menschlichen Kopfes – so vor allem bei der Oberflächen- und Tiefenhautreizung. Durch die Verwendung von Licht und Wärmeelementen in, an und um einen Head Mounted Display, kann die Reizung der menschlichen Wahrnehmung gesteigert werden. Oder, wenn eine symbolische Abbildung von Bewegungsenergien der virtuellen Welt auf die menschliche Haut, in Form von Wärm- und Lichteffekten erfolgt, kann der Simulator-Krankheit entgegengewirkt werden.

Description

Sämtliche Arten von bilddarstellenden Medien, die vom Nutzer im Gesicht beziehungsweise auf den Augen getragen werden und die Bildinformation so direkt auf kürzestem Weg dem Sichtfeld des Nutzers bereitstellen, egal ob diese Medien nun Head Mounted Displays, Videobrillen oder sonst wie genannt werden, diese Brillen für Virtuelle Realität (von nun BfVR) nutzen die Lichtinformationen ihrer bilddarstellenden Einheiten nur für die Reizung eines Teil des Sichtfeldes des Nutzers. Das volle Sichtfeld des Nutzers kann meist noch nicht angesprochen werden, da die verwendeten Objektivsysteme, die die Inhalte der bilddarstellenden Einheiten komfortabel fokussierbar für die Augen des Nutzers abbilden, das dieser Verbund aus bilddarstellenden Einheiten und Objektiven aufgrund vieler technischer Limitierungen die Bildinformation nur einem Teil des maximalen Sichtfeldes des Nutzers bereitstellt. Aber selbst wenn sehr aufwendige Aufbauten verwendet werden, oder es dann in der Zukunft möglich wäre annähernd das gesamte Sichtfeld des Nutzers mit Bildinformationen, also Licht von der oder den bilddarstellenden Einheiten der BfVR zu versorgen, würde immer noch Umgebungslicht fehlen, dass im Alltag im äußersten Augenwinkel eines Menschen zu seiner Wahrnehmung beiträgt. Aber hier in den absoluten Augenwinkeln, wo besonders starke Lichtquellen wie Sonnenstrahlen eine signifikanten Wahrnehmungsreiz darstellen, an diesen Augenwinkeln beginnt auch eine weitere, sehr sensibel Wahrnehmungsform von Licht bei Menschen. Die gesamte Haut des Menschen, aber im besonderen die Gesichtshaut und die Kopfhaut sind lebenswichtige Licht- und Wärmesensoren in der Wahrnehmung eines Menschen. Besonders die Haut die die Augen Umgibt ist sensibel für Lichtreize sowie Wärme oder die Wärmeeffekte die durch Licht hervorgerufen werden. Somit wird die Wahrnehmung von Licht- und Wärmequellen weit über das Sichtfeld des Menschen ermöglicht. Der Mensch ist sogar ohne weiteres im Stande die Sonne an eine unbedeckten Tag, genau in Höhen- und Breitenlage zu lokalisieren – auch wenn die Sonne hinter ihm ist und nur der Hinterkopf mit Licht- und Wärmenergie getroffen wird. Aber die bewusste und unbewusste Wahrnehmung der Haut des Menschen ist noch viel detaillierter, also die bloße Erkennung von Licht und Wärme. Licht regt in den Hautschichten des Menschen chemische Reaktionen hervor, die von Hormon- (z. B. Melatonin) bis zur Vitaminproduktion (z. B. Vitamin D) die gesamte Körper- und Gehirnchemie beeinflussen. Dabei spielt nicht nur die Lichtintensität eine Rolle, sondern auch die Lichtzusammensetzung. Also die Farbtemperatur des Lichtes und die Zusammensetzung aus verschiedenen Wellenlängen des Lichtes ist ebenso entscheidend für die im Körper ausgelösten Reaktionen, und die bewusste oder unbewusste Beeinflussung des Menschen (wie zum Beispiel die Gemütsstimmung). Vieles davon ist möglich, da unterschiedliche Wellenlängen von Licht unterschiedlich tief in die menschliche Haut eindringen können, und somit unterschiedliche Effekte und Thermaleffekte in unterschiedlichen Gewebeschichten hervorrufen, was die betroffenen Gewebeschichten mit Reaktionen gemäß ihren Aufgabenbereichen begleiten. Es ist also zu erkennen, das BfVR nur wenige Möglichkeiten des Lichtes, der Wärme oder der Wärme aus Licht nutzen um den Menschen mit einer realitätsnahen Abbildung zu versorgen, und damit auch die Simulator-Krankheit begünstigen
Der in Patentanspruch 1 angeführten Erfindung liegt das Problem zugrunde, das bei Nutzern von BfVR außerhalb der Lichtemissionen der bilddarstellenden Einheit oder Einheiten, ebenso Augenlichtreize im Außenbereich und Licht- und Wärmereize auf der Haut hervorzurufen, um mehr Realitätsnähe und Einbindung des Nutzers zu erreichen.
Dieses Problem wird mit den in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen erreicht. Durch die Verwendung von Licht- und oder Wärmequellen in der BfVR, und oder außerhalb der BfVR, ist es nun möglich Hautreize auszuüben. Lichtwellengenau und punktgenau ist bei entsprechender Ansteuerung nun möglich, die Hautoberflächen sowie Hautschichten mit Wärme- und Lichtenergie zu aktivieren. Ebenso können die Augenwinkel der Nutzers einer BfVR nun mit Licht gereizt werden, was das eingeschränkte Sichtfeld innerhalb einer BfVR auszugleichen vermag. Durch das direkte Einstrahlen von Licht in die Augenwinkel des Nutzers und gleichzeitiger Speisung des engeren Sichtfeldes des Nutzers durch das Objektivsystem der BfVR, bleibt ein ungenutzter Übergangsbereich im Sichtfeld des Nutzers zurück. Wenn also das Sichtfeld von bilddarstellender Einheit oder Einheiten und Objektivsystemen einer BfVR beispielsweise 90 Grad des horizontalen des Sichtfeldes des Nutzers abdecken, und die im Patentanspruch 1 beschriebenen Merkmale verwendet werden, um Grad 0 bis 30 und Grad 170 bis 200 des horizontalen menschlichen Sichtfeldes zusätzlich mit Lichtinformationen zu speisen, so bleiben 50 Grad des horizontalen Sichtfelds des Nutzers dunkel – also in etwa Grad 30 bis 55 und Grad 145 bis 170 des menschlichen Sichtfeldes. Insgesamt also ein Steigerung um 60 Grad. Da das Auflösungsvermögen der Augen in ihren Winkeln gegen Null geht, reicht eine Lichttemperatur- und Lichtintensitätsgenaue Einspeisung von Licht in den Augenwinkeln um das Sichtfeld der BfVR und deren angezeigten Bildinformation zu erweitern. Aber mit den Merkmalen in Anspruch 1 kann die Bildinformation in Form von Wärme und Licht über die Augenwinkel hinaus transportiert werden, indem die die Augen umgebende Haut mit Licht- und oder Wärmereizen bestrahlt wird. Das kann gemäß Anspruch 1 entsprechend durch Anbringung von Licht- und Wärmequellen an der BfVR (im Inneren und Äußeren) erreicht werden. Durch die Ansteuerungsmöglichkeiten der Licht- und oder Wärmequellen gemäß Anspruch 1, entstehen viele Möglichkeiten der Nutzung. So kann etwa ein Filmstudio Wärme- und oder Lichtdaten für die in seinem Film dargestellten Körper als Datensatz zum Betrieb der Wärme- und oder Lichtquellen in einer BfVR bereitstellen. Dies Daten dienen beispielsweise dazu einen in einem Film gezeigten Sonnenuntergang mit Wärme- und oder Lichtinformationen zusätzlich auf der Haut des BfVR Nutzers abzubilden. Der Datensatz könnte in dem Bildkabel und oder im Bildsignal integriert sein, oder per Funk an die BfVR übermittelt werden. Besonders effektive könnte die Erfindung gemäß Anspruch 1 genutzt werde in Simulations-, Computer- und Videospielanwendungen die in Echtzeit eine virtuelle Welt dem Nutzer abbilden. In den Befehlsätzen der verwendeten Software (Simulation, Computer oder Videospiel), könnten Berechnungen für Wärme- und oder Lichtdaten von erzeugten Körpern integriert werden und ebenso an die BfVR gesendet werden. Gerade in Verbindung mit Headtracking und Positionaltracking können die errechneten Wärme- und oder Lichtdaten eines Objektes gemäß der Position des Nutzer und seines Kopfes in Echtzeit angepasst werden. Aber auch eine Errechnung der Wärme- und oder Lichtdaten zur Ansteuerung der Licht- und oder Wärmquellen in der BfVR aus zum Beispiel der Helligkeits- und Farbwerten des auf der bilddarstellenden Einheit abgebildeten Bildsignals. Eine interne oder externe Erweiterung einer BfVR, also ein Videoprozessor oder Prozessor könnte die Funktionsdaten aus dem Bildsignal und seinen Darstellungen mittels gängiger Algorithmen ableiten, also das helle Lichtquellen wie Scheinwerder und Sonnenlicht direkt als Wärme und oder Licht übersetzt werden, und Farben im Bildsignal, wie ebenso bereits üblich, als korrespondierende Farbbeleuchtung übersetzt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Patentanspruch 2 angeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht es die Befestigungsstrukturen einer BfVR, die den Halt der BfVR an dem Gesicht oder an dem Kopf des Nutzers ermöglichen, diese Strukturen ebenso mit Licht- und oder Wärmeelementen zu versehen, um die Abbildungsfläche der virtuellen Welt zu erweitern. Da jede BfVR entweder durch Brillenbügel, oder elastischen Bändern oder starren Konstruktionen an dem Kopf des Nutzers befestigt wird, kann durch die Anbringung von Wärme- und oder Lichtelementen in diesen Strukturen und außerhalb von diesen Strukturen, ohne extra vom Nutzer zu tragende Vorrichtungen, die Licht- und oder Wärmereizung über den Befestigungsmechanismus der BfVR ausgeweitet werden. Da BfVR häufig mittels den Kopf umreichenden Konstruktionen befestigt werden, kann der Wirkungseffekt dieser Erfindung ebenso um den ganzen Kopf erweitert werden. Die Kopfhaut oder sogar Halshaut, die nicht von BfVR oder Haltemechanismus bedeckt ist, kann mit externen und zum Beispiel an Draht befestigten Wärme- und oder Lichtquellen zusätzlich gereizt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Patentanspruch 3 angeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht es durch Verwendung von Licht- und oder Wärmeelementen, zum Beispiel auf LED Basis, einen Weisspunkt im gesamten Licht- und oder Wärmequellenaufbau aus drei primärfarbenen LED entstehen zu lassen. Kombiniert zum Beispiel mit einer Ansteuerungskontrolle jeder einzelnen primär LED, die auch eine Intensitätssteuerung umfasst, können Lichttemperaturen genau abgebildet werden. Lichttemperaturen können innerhalb des im gesamten Licht- und oder Wärmequellenaufbaus aber auch entstehen, wenn beispielsweise nur jede zweite rote Primär LED aktiviert wird bei einer Weißlichterzeugung – da so das erzeugte Licht weniger Rotanteile und damit mehr Blau und Grünanteile besitzt. Bei der Steuerung der Helligkeit im Gesamtspektrum, könnte dann zusätzlich oder allein bestimmte Primärgruppen (jeweils rot grün blau) ausgelassen werden im Betrieb, um die Betriebshelligkeit herunter zuregeln. Ein schachbrettmusterartige Auslassung von Primärgruppen, oder eine Reihenauslassung oder sonstige Auslassungen sind beispielsweise möglich um die Wirkungsintensitäten in bestimmten Betriebsregionen der Wärme- und Lichtquellen zu regeln. Effektsteigernd wäre auch die Verwendung unterschiedlicher Wellenlängenelementen, also unterschiedlichen primär Elementen in Primärgruppen, um bei der Mischung von Farben und Farbtemperaturen von Weißlicht mehr Möglichkeiten bei der Zusammenstellung zu haben, da, wie erwähnt, Wellenlängen von Licht unterschiedlich tief in menschliches Gewebe eintreten. Besonders wichtig wäre eine Verwendung verschiedener Wellenlängen bei der Nutzung von Infrarotlichtquellen für die Wärmereizung. Umso feiner die Abstufung der Wellenbereiche der beispielsweise verwendeten Infrarot LEDs, umso genauer könnten Oberflächen- und Tiefenwärmeffekte im menschlichen Geweben bei der Abbildung von virtuellen Welten berücksichtigt werden. Dass ist wichtig, da langwelliges Licht, wie Rotlicht, oder eben noch ausgeprägter bei Infrarotlicht, nicht so tief in Gewebe eindringt, und man so die Möglichkeit bekäme Oberflächeneffekte auf der Haut zu erzeugen und diese von Tiefeneffekten im Gewebe abzugrenzen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Patentanspruch 4 angeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 4 ermöglicht es die Licht und oder Wärmequellen einer BfVR zu aktivieren, wenn diese nicht in Benutzung durch einen Nutzer ist. Durch die Aktivierung der Wärmequellen innerhalb der BfVR, kann die Optimaltemperatur des oder der Objektivsysteme aufrecht erhalten werden und die Kontaktseite der BfVR mit dem Gesicht des Nutzers temperaturmäßig gleich gehalten werden. Da Objektive ihre für den Betrieb optimalen Werte bei einem bei der Entwicklung berücksichtigten Temperaturwert haben, und dieser in etwa bei der Betriebstemperatur liegt, den Objektive bei der Nutzung durch einen wärmestrahlenden Nutzer haben, arbeiten die Objektive einer erkalteten BfVR im suboptimalen Bereich. Wenn aber die BfVR im Nichtbetrieb bei Stromversorgung die optimale Betriebstemperatur aufrecht erhält durch den Betrieb der Wärme- und oder Lichtquellen, sind sofort bei Inbetriebnahme der BfVR die besten Funktionswerte der BfVR zu erzielen. Ebenso wird das sehr störende Kondensieren von Wasser auf den Objektiven verhindert, wenn der Nutzer die erkaltete BfVR auf sein warmes Gesicht aufzieht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Patentanspruch 5 angeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ermöglicht es Licht- und oder Wärmequellen im gesamten Kopf- und oder Halsbereich zu verwenden, selbst wenn die BfVR oder Teile davon nur einen wesentlich kleiner Bereich abdecken. So kann durch Verwendung, beispielsweise einer Mütze, die mit Wärme- und oder Lichtquellen versehen ist, die in den vorausgehenden Punkten beschrieben Effekte erzielt werden. Die BfVR kann so wesentlich kleiner und leichter gebaut werden, und nur bei Bedarf kann die Wärme- und oder Lichtreizung per Zusatzvorrichtung aktiviert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Patentanspruch 6 angeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 6 ermöglicht es Kräfte, die resultieren aus den Bewegungen und Aktionen des Nutzers in der virtuellen Welt, genauer dem Fehlen dieser Kräfte in der Echtwelt, bestimmte Ersatzereignisse auf Licht- oder Wärmebasis zuzuordnen und auszulösen über die Licht- und oder Wärmequellen. Die sogenannte Simulatorkrankheit (engl. Simulator Sickness) oder Motion Sickness, also ein Unwohlsein des Nutzers, entsteht durch die Diskrepanz zwischen dargestellten Kräften in der virtuellen Welt, und deren Fehlen in der Echtwelt des Nutzers. Da aber das Gehirn bei der Entstehung dieses Phänomens federführend ist, und nicht das jeweilige Körperteil dem die Krafteinwirkung fehlt, ist es möglich das Gehirn mit anderen Reizen abzulenken von dem Fehlen echter Kräfte wie positiver oder negativer Beschleunigung. Somit könnte ein Teil oder sämtliche Licht- und oder Wärmequellen, wie sie bisher beschrieben worden sind, dafür verwendet werden fehlende Energiereize auf dem menschlichen Körper durch beispielsweise intensitätsparalelle Licht- und oder Wärmereizungen zu ersetzen. Hierdurch wird das Gehirn teilweise oder vollständig von dem Fehlen von Energiereizen abgelenkt, und die Simulator-Krankheit tritt nicht, vermindert oder verspätet ein. Im Idealfall würden die Betriebsdaten für die so entstehenden Licht- und oder Wärmeereignisse direkt von der Computer-Engine bereitgestellt werden, die auch die virtuelle Welt erstellt. Aber auch hier könnten Filmstudios die Daten für ihren Film bereitstellen. Aber auch intern oder externe Erweiterungen könnten aus der Bewegungsdarstellung im Bildsignal die Betriebsdaten für die Licht- und oder Wärmequellen der BfVR errechnen.
Beispiel 1:
Mit der folgenden Passage sollen einige der in den Patentansprüchen erwähnten Möglichkeiten im Einsatz beschrieben werden. Es dient nur als ein Beispiel der vielen Kombinationsmöglichkeiten, die sich aus den in den Patentansprüchen erwähnten Eigenschaften ableiten lassen. Ebenso sind erwähnte Technologietypen nur beispielhaft für die Möglichkeiten, die sich aus den Patentansprüchen ergeben.
Eine BfVR, die mittels elastischer Zugbänder am Kopf der Nutzers getragen wird, diese BfVR wird im inneren mit LED Licht- und Wärmeelementen ausgestattet. Wenn die BfVR über eine getrennte Panelkammer und Gesichtskammer verfügt, und keine Gefahr der Lichtverschmutzung auf der bilddarstellenden Einheit besteht, können die LED Elemente großzügig in der Gesichtskammer verteilt werden. Wenn allerdings keine Trennung durch solche Kammern besteht, sollten die LED-Elemente möglichst nahe an der Gesichtshaut des Nutzers angebracht werden, und die Wirkrichtung der LED möglichst auf den Nutzer ausgerichtet sein. Zusätzlich sind in den elastischen Zugbändern der BfVR, die den Kopf umreichen, ebenso LEDs für die Wärme- und Lichtabbildung verbaut. Ebenso sind in der Kontaktfläche von BfVR und Gesichtshaut des Nutzers LEDs für die Wärme- und Lichtabbildung verbaut. Nicht von den bisher erwähnten LEDs erreichbare Hautregionen im Kopf und Halsbereich werden durch an ein Drahtgestell befestigte LEDs mit Licht- und Wärmenergie versorgt. Das Drahtgestell ankert in der BfVR und deren Haltebändern. In der BfVR ist eine Platine verbaut, von der aus sämtliche LEDs mit Energie versorgt werden können. Und da sämtliche LEDs einzeln mit der Platine verbunden sind, können die LEDs auch einzeln ausgelöst werden und in ihrer Intensität gesteuert werden. Da diese BfVR neben einem Bildkabel auch per USB mit dem Betriebscomputer verbunden ist, der die Daten der Headtrackingsensoren der BfVR durch das USB-Kabel erhält, bekommt die LED Platine die Betriebsdaten der LED ebenso per USB von dem Betriebscomputer. Die Betriebsdaten für die LEDs werden von der auf dem Betriebscomputer laufenden Software-Engine bereitgestellt, die die grafische virtuelle Welt für den Nutzer der BfVR erzeugt, sowie dessen Aktionen in die virtuelle Welt übersetzt. Der Nutzer der BfVR bekommt eine virtuelle Welt dargestellt, bei der auf dem auf 360 Grad ersichtlichen Horizont zwei Sonnen stehen. Eine Sonne ist horizontal auf 0 Grad, sowie vertikal auf 20 Grad. Während die zweite Sonne horizontal auf 180 Grad steht, sowie vertikal 45 Grad. Der Nutzer dreht sich nun so in der Echtwelt, dass er in der virtuellen Welt in die erste Sonne sieht und diese mittig auf der bilddarstellenden Einheit angezeigt bekommt. Bei dieser Position des Nutzers werden die mittigen Wärme- und Licht LEDs in- und außerhalb der BfVR ausgelöst, so dass die Haut auf der Vorderseite des Halses, das Gesicht des Nutzers, sowie ein Teil der oberen Kopfhaut des Nutzers mit Licht- und Wärmenergie bestrahlt werden, während die Kopfseiten und die Halsseiten keine Wärme- oder Lichtenergie erhalten. Da aber noch eine zweite Sonne hinter dem Nutzer ist, wird auch dessen Nacken sowie der Hinterkopf mit Wärme- und Lichtenergie bestrahlt. Da diese Sonne allerdings etwas höher steht, wird auch der direkte Abbildungsraum der Sonne auf dem Hinterkopf etwas höher gelegt als es auf der Vorderseite bei bzw. in der BfVR der Fall ist. Dort strahlt die Sonne auf Höhe der bilddarstellenden Einheit am stärksten auf die Gesichtshaut. Auf der Rückseite des Kopfes wird die höher gelegene Sonne höher am Hinterkopf durch eine stärkere Licht- und Wärmeleistung der LED abgebildet. Ebenso könnte die unterschiedlich hohe Vertikalposition der Sonnen begleitet werden durch unterschiedliche Farbtemperaturen und oder Wellenlängen in ihrem Lichtspektrum, wie das auch in der Realität der Fall ist, bei der Sonne, je nach Tages und Jahreszeit. Wenn der Nutzer sich jetzt dreht, so dass er keine Sonne mehr in der bilddarstellenden Einheit sieht, und die Sonnen jeweils genau die Seiten seines Kopfes anstrahlen, werden ausschließlich die LEDs an der Kopf und Halsseite aktiviert, entsprechend der Licht- und Wärmequelleneigenschaften. Da der Kopf und Hals des Nutzers rundherum angestrahlt werden kann, und die Betriebsdaten der LEDs in Echtzeit mit der Drehung des Nutzer erstellt werden, wandert auch die Wärmestrahlung der LEDs mit der Bewegung. Also von der Vorderseite dreht sich mit dem Nutzer auch die Wärmestrahlung auf die Kopfseite und Halsseite, entsprechend der Position der jeweiligen Sonne.
Beispiel 2:
Diese Beispiel basiert technisch auf dem Aufbau von Beispiel 1, nur das jetzt auftretende Kräfte wie negative oder positive Beschleunigungen symbolisch mit den LEDs auf die Haut des Nutzers abgebildet werden. Wenn sich der Nutzer in der virtuellen Welt schnell nach vorne bewegt oder nach vorne bewegt wird, während er in diesem Beispiel immer sitzt in der Echtwelt, wird ein starker Blaulicht- und Infrarot-A-Reiz im Gesichts- und vorderen Halsbereich ausgelöst. Die Entschleunigung oder negative Beschleunigung dagegen, wird durch einen starken Blaulicht- und Infrarot-A-Reiz auf der Kopfrückseite und dem Nackenbereich begleitet. Die Farbe Blau wurde für das Beispiel gewählt, weil deren kurze Wellenlängen eine starke Streuung bei dem Eintritt in die Haut erfahren, und somit starke Effekte in der Hautoberfläche zeigen, Während Infrarot-A Strahlung nur sehr wenig Streuung erfährt und schnelle wie starke Tiefenwärmeeffekte auslöst. Bei einer starken Beschleunigung des Nutzer zur linken Seite der virtuellen Welt, würde also dann ein starker Blaulicht- und Infrarot-A-Reiz die gesamte linke Kopf- und Halsseite treffen, und bei der Entschleunigung die rechte Kopfhälfte und Halsseite. Eine schwache Bewegung in der virtuellen Welt könnte mit der Farbe Rot einhergehen sowie mit einer geringeren Wirkung in Oberfläche und Tiefe der Haut. Bewegungsgeschwindigkeiten zwischen sehr schnell und langsam könnten sich dem Farbspektrum zwischen Blau und Rot bedienen, entsprechend ihrer Energie. Besonders starke oder gar wenn in der Echtwelt stattfindende lebensgefährliche Energieniveaus in der virtuellen Welt auftreten, können durch stroboskopartige Effekte abgebildet werden. So könnte ein tiefer Sturz und der Aufprall in der virtuellen Welt beispielsweise sämtliche LEDs auslösen, um genug Reizvolumen für das Gehirn des Nutzers zu erzeugen. Wenn keine oder nur sehr geringe Kräfte auf den Nutzer wirken, wäre die LEDs natürlich nicht im Betrieb. Sämtliche Angaben zur Farb- und Wärmeverwendung bezogen auf Ereignisse in der virtuellen Welt sind nur beispielhaft, da sich eine Vielzahl von Möglichkeiten aus den in den Patentansprüchen angegebenen technischen Vorrichtungen ableiten lässt.

Claims

Vorrichtung für „Brillen für Virtuelle Realität”, von nun an „BfVR” abgekürzt und im Englischen „Head Mounted Displays” genannt und als „HMD” abgekürzt, bei denen eine oder mehrere bilddarstellende Einheiten ein Bildsignal abbilden, wobei für jedes Auge des Nutzers eine oder mehrer bilddarstellende Einheiten verwendet werden, oder eine vertikal geteilte bilddarstellende Einheit, die mit ihrer rechten Hälfte das rechte Auge des Nutzers mit Bildinformationen versorgt und mit ihrer linken Hälfte das linke Auge des Nutzers mit Bildinformationen versorgt, und das hierfür das von der oder den bilddarstellenden Einheiten auf den Weg geschickte Licht, das die Bildinformationen transportiert, sich durch eine im Idealfall abgeschlossene Kammer oder Kammern zu der Eintrittsseite von einem oder mehreren Objektiven oder Objektivsystemen bewegt, um in das oder diese einzutreten und auf dem anderen Ende des oder der Objektive oder Objektivsysteme wieder auszutreten, um dann in das menschliche Auge einzutreten, dass sich in der Nähe der Austrittsseite des oder der Objektive oder Objektivsystemen befindet, wobei die Austrittsseite des oder der Objektive oder Objektivsysteme im erwähnten Idealfall abgetrennt ist von der Kammer mit der oder den bilddarstellenden Einheiten, sodass in dem beschriebenen Idealfall zwei abgeschlossene Kammern entstehen, also die Kammer mit der oder den bilddarstellenden Einheiten, von nun an Panelkammer genannt, sowie die auf dem Gesicht des Nutzers aufliegende Kammer und von nun an Gesichtskammer genannt, in der sich die Austrittsöffnung oder Austrittsöffnungen der Objektive befinden, oder eine von dem beschriebenen Idealfall abweichende, weil bis zu stark vereinfachte Form von BfVR ohne Trennelemente nach außen und oder zwischen den Komponenten, und das falls vorhanden ebenso eine Eyetracking Vorrichtung, also eine die Augenbewegung beobachtende und Blickrichtung auswertende Vorrichtung in den Gesamtaufbau integriert ist, und falls vorhanden, ein Headtracking-Vorrichtungen und eine Positionaltracking-Vorrichtungen, die es dem Nutzer ermöglicht sich in virtuellen Welten umzusehen und oder zu bewegen dadurch gekennzeichnet, dass durch die möglichst hautnahe Anbringung von Licht- und oder Wärmequellen innerhalb der BfVR, und oder der Anbringung von Licht- und oder Wärmequellen in den Kontaktflächen zwischen BfVR und dem Gesicht des Nutzers, und oder der Anbringung von Licht- und oder Wärmequellen außerhalb der BfVR, die Gesichts- und oder Kopfhaut des Nutzers sowie falls erwünscht ebenso der Außenbereich des Sichtfeldes, also die Augenwinkel des Nutzers mit Licht- und Wärmeinformationen gespeist werden, die mit den dargestellten Inhalten der bilddarstellenden Einheiten, im besonderen Licht- oder Wärmeinhalten korrelieren, und oder die dargestellten Bildinhalte der bilddarstellenden Einheiten und oder somit die dargestellte virtuelle Welt werden weit über die Grenzen der bildbarstellenden Einheiten fortgeführt, über das begrenzte Sichtfeld des Nutzer durch das oder die Objektive oder Objekitvsysteme, sowie über das wirkliche Sichtfeld des Nutzers, durch die Abbildung von Licht- und oder Wärmeinhalten auf die Gesichtshaut und oder die Kopfhaut des Nutzers, sowie falls erwünscht in die Augenwinkel des Nutzers, wobei die Funktion der Licht- und oder Wärmequellen im Idealfall durch ein Signal geregelt wird, dass der Erschaffer der Bildinformation bereitstellt, wie zum Beispiel ein Filmstudio für einen Film die Wärme- und oder Lichtdaten der Bildinformation des Films bereitstellt und oder die Umgebungswärme und oder die Umgebungslichtdaten von Körpern, die nicht mehr in der Bildinformation abgebildet werden und die Umgebung der Filmwelt darstellen, und das die Bildquelle die Funktionsdaten an die BfVR beispielsweise per USB Kabel oder drahtlos per Licht oder Funk übermittelt, und oder das das Funktionssignal für die Licht- und oder Wärmequellen in freie Ressourcen oder Frequenzen des Bildsignals und oder des Bildsignalkabels integriert wird, und oder wenn es sich um in Echtzeit berechnete Inhalte wie zum Beispiel Computersimulationen oder Videospiele handelt, dass dann das Funktionssignal für die Licht und oder Wärmequellen ebenso in Echtzeit passend zu den Bildinhalten oder der Umgebung in den virtuellen Welten erzeugt wird, und zum Beispiel ein Hersteller einer BfVR das SDK (Software Developer Kit), mit dem Entwickler Inhalte für die BfVR generieren, um die Befehlssätze zum Betrieb der Wärme- und oder Lichtquellen erweitert, und oder die Grafik- oder Game-Engine die Licht- und oder Wärmedaten aus den in der Virtuellen Welt dargestellten Körpern ableitet, und oder der oder die Software-Entwickler jeder Wärme- und oder Lichtquelle bestimmte Funktionsdaten für die Wärm- und oder Lichtquellen der BfVR zuweisen, oder das die Funktionsdaten für die Wärm- und oder Lichtquellen durch eine externe oder interne Steuereinheit der BfVR erzeugt werden, möglichst auf FGPA Basis um zeitliche Verzögerungen zu minimieren, in dem die von der BfVR dargestellten Bildinhalte auf ihre Helligkeitsinformationen analysiert werden und Wärme- und Lichtfunktionsdaten daraus errechnet werden, und das jede Licht- und oder Wärmequelle nach Möglichkeit einzeln mit der Betriebsplatine verbunden ist, die die Betriebs- und Steuerungsimpulse aus dem Betriebssignal übersetzte und oder extrahiert und an die jeweilige Licht- und oder Wärmequelle sendet, sowie auch die benötigt Energie bereitstellt und zu der jeweiligen Licht- und oder Wärmequelle in der BfVR sendet, wobei vorzugsweise innerhalb der BfVR Infrarot-A verwendet werden sollte falls Infrarot als Wärmequelle verwendet wird, weil diese nur die Haut und nicht die Kammer der BfVR erwärmt, wobei vorzugsweise kein Infrarotlicht direkt in die Augen des Nutzers gesendet werden sollte.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass falls die BfVR mittels einer den kopfumspannenden Konstruktion, wie beispielsweise elastische Bänder oder ebenso beispielsweise einer starren den Kopf der Nutzers umgebenden Konstruktion an dem Kopf des Nutzers festgehalten oder befestigt wird, oder die BfVR wie eine normale Brille mittels Bügeln am Kopf getragen wird, das dann Wärm- und oder Lichtquellen ebenso in dieser den Kopf umgebenden Konstruktion oder in die Brillenbügel integriert sind, also in die Innenseite dieser Konstruktion oder der Bügel, und das diese Wärm- und oder Lichtquellen ausgerichtet sind auf die Gesichts- und oder Kopfhautseite, und falls die Konstruktion, wie beispielsweise elastische Bänder, dann keine Tiefe oder Querschnittshöhe besitzen, dass dann die Wärm- und oder Lichtquellen auf der Gesichts- und oder Kopfhaut aufliegen, oder bei Brillenbügeln ebenso auf der Kopfhaut aufliegen oder nur eine sehr geringen Abstand zur Haut des Nutzers haben, und oder das dann zusätzlich an diesen Bügeln der BfVR oder an der den Kopf umgebenden, ihn aber meistens nicht vollständig bedeckenden BfVR Haltekonstruktion weitere Wärm- und oder Lichtquellen angebracht sind, vorzugsweise aber nicht notwendigerweise mit Abstand zur Gesichts- und oder Kopfhaut, und das diese zusätzlichen Wärm- und oder Lichtquellen die nicht von der Haltekonstruktion oder Bügeln der BfVR oder der BfVR selbst abgedeckten Gesicht- oder Kopfhaut oder gar Halshautregionen mit Wärme- oder Lichtinformationen speisen, und falls es die Distanzüberbrückung zu der jeweiligen Hautregion nötig machen sollte, die Wärm- und oder Lichtquellen mittels zum Beispiel einer starren oder beweglichen Drahtkonstruktion von der BfVR und oder deren Kopfhaltekonstruktion und oder deren Bügeln in alle Richtungen in den den Kopf und Hals umgebenden Raum angebracht werden können.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1 und oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquellen primärfarbenerzeugende Lichtelemente wie Beispielsweise LEDs verwendete werden, die durch die jeweilige gezielte Ansteuerungen verschiedene Farbtemperaturen von Weiß oder Tönungen einer Farbe erzeugen können, und oder das jede Primärfarbe in verschiedenen Wellenlängenkompositionen mehrfach vorhanden ist, um zum Beispiel Blaulicht oder den Blauanteil einer Mischfarbe aus einem anderen Wellenlängenanteil oder mehreren verschiedenen Wellenlängenanteilen von Blau zusammen zu setzten, auch da die verschiedenen Wellenlängen unterschiedlich tief in die menschliche Haut eindringen, und das falls vorhanden wärmeerzeugende Infrarot-Lichtelemente ebenso in verschiedenen Wellenlängen vorhanden sind, wobei Lichtelemente ebenso, wenn auch nicht so genau, für die Wärmereizung der menschlichen Haut verwendet werden können, wenn deren Wärmentwicklung bekannt ist und bei der funktionsgebenden Signalerzeugung zur Lichtsteuerung mitberechnet wird, und oder das sämtlich oder einige licht- und oder wärmeerzeugenden Elemente in ihrer Licht- und oder Wärmeleistung, also deren Wirkungsintensität unterschiedlich stark betrieben werden können, um Feinabstufungen bei den Wirkungseffekten zu erzeugen, was zum Beispiel durch das Anlegen und oder Regeln von der Betriebspannung oder der Energiezufuhr erzielt werden könnte, oder das durch Betriebsmuster bei den Wärme- und oder Lichtelementen, also zum Beispiel durch Auslassung, also Ausschaltung jedes zweiten Elementes oder jeder zweiten Elementgruppe die zusammen eine Weißpunkt ergeben, es dann zu einem Schachbrettmuster auf der Betriebsfläche der Wärme- und oder Lichtelemente kommt, bei der die weißen Felder die aktiven Elemente darstellen, und die schwarzen Felder des Schachbrettes die inaktiven, oder beispielsweise eine Reihenauslassung einer ganzen Elementenbaureihe oder Teilen davon, und durch den mustererzeugenden Betrieb verschiedene Wirkungsintensitäten und oder Feinabstufungen der Licht- und oder Wärmleistung der Licht- und oder Wärmeelemente zu erzeugen, und oder die volle Betriebskontrolle über jedes einzelne Licht und oder Wärme erzeugende Element.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die wärme- und oder lichterzeugenden Elemente bei Nichtbetrieb der BfVR aktiviert werden können, um die Optimaltemperatur und oder die Betriebstemperatur des oder der Objektivsysteme aufrecht zu erhalten, und die Kondensierung von Wasser in der BfVR zu verhindern, wenn die ansonsten ausgekühlte BfVR auf das warme Gesicht des Nutzers aufgezogen wird.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, und oder 2, und oder 3, und oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Haut des Nutzers außerhalb der BfVR über eine von der Brille getrennte Vorrichtung nach Anspruch 1, und oder 2, und oder 3, und oder 4 mit Wärme und Licht gereizt wird, wobei beispielsweise die Erscheinungsform einer Mütze mit den Wärme und Lichtelementen innerlich wie äußerlich versehen werden könnte oder beispielsweise, wenn möglichst viel der durchgehenden Oberfläche dieser Kopfbedeckung ausgespart wird, und die so entstehenden Lücken in der Wärme- und oder Lichtreizung dann bei Bedarf durch außenliegende Wärme und Lichtelementen wie beispielsweise die per Drahtgitter positionierten in Anspruch 2.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, und oder 2, und oder 3, und oder 4, und oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Licht- und Wärmequellen nicht und oder nur teilweise für die Abbildung von Wärme- und oder Lichtquellen in den Bildinhalten verwendet werden, sondern um Kräfte abzubilden, die auf den Nutzer in der Echtwelt einwirken würden, wenn er die Bewegungen oder Aktionen in der virtuellen Welt in echt erleben würde, wie zum Beispiel negative oder positive Beschleunigung, und das die virtuellen Kräfte die in der Echtwahrnehmung des Nutzers fehlen, das diesen fehlenden Kräften durch Licht- und oder Wärmeereignissen auf der Haut und den Augenwinkeln des Nutzers Ausdruck gegeben wird.