SE523098C2 - Anordning och förfarande för att i en reell omgivning skapa en virtuell företeelse - Google Patents

Description

:nano rann» 10 15 20 25 30 35 523 098 företeelse", ”omgivning”, ”egenskaper”, ”miljö”, ”inomhus”, ”semi- inomhus”, ”modell”, ”position”, ”orientering”, ”auktorisation” och ”abstrakta stationer” är att ge mycket vida betydelser i enlighet med efterföljande definitioner.

I begreppet ”varelse” inkluderas människor och djur. Även om djur tillhörande gruppen däggdjur i första hand avses, så inbegripes även andra djur, såsom fåglar, fiskar, grod- och kräldjur samt insekter.

Med begreppet ”objekt” avses både fysiska föremål och varelser eller delar därav.

Begreppet "företeelse" innefattar förutom varelse och föremål även ånga, vätskor, skuggor, ljussken, ljudkällor, vågor, vibrationer, rörelser, sprickor under utbredning, luftdrag, flöden, virvlar, turbulens, missfärgningar och färgskiftningar samt andra jämförbara fenomen.

Med begreppen ”virtuell varelse”, ”virtuellt objekt” och ”virtuell företeelse” avses varelse, objekt och företeelse som av en varelse uppfattas som reella fast de i själva verket endast är skenbart existerande.

En ”omgivning” kan utgöras av ett eller flera fysiska föremål eller delar därav, och/eller varelser, såväl som av en godtycklig volym med eller utan fysiska begränsningsytor. Volymen eller rummet kan inkludera ett eller flera solida föremål och/eller inrymma olika medier i gas- och/eller vätskeform. Det är också möjligt att ett vakuum råder i volymen. l omgivningen kan förekomma både stationära och rörliga objekt/företeelser. Den aktuella omgivningen kan vara belägen både utomhus och inomhus samt uppvisa stor eller liten utsträckning i förhållande till varelsen.

Med ”miljö” (motsvarande engelskans ”augmented reality”) avses den av en varelse upplevda miljön som genom tillförande av virtuella varelser, virtuella objekt och/eller virtuella företeelser till :rann »»;;» 10 15 20 25 30 35 523 098 den reella omgivningen medför att varelsen upplever att miljön besitter andra egenskaper än vad som är fallet för den reella omgivningen utan dessa skenbara existenser. l den ”förändrade/förbättrade verkligheten” som varelsen därigenom tar del av och/eller agerar i kan även exempelvis även företeelser/egenskaper såsom skärpa, kulör, perspektiv, ljudstyrka, tonhöjd, vinddrag, värme mot kroppen etc modifieras.

Begreppet ”egenskaper” inrymmer i princip alla särdrag hos en omgivning vilka kan registreras och/eller mätas. Detta innebär att alla kemiska och fysikaliska tillstånd och storheter inbegripes och vidare att alla utseende- och utsträckningsrelaterade särdrag hos omgivningen som kan dokumenteras är inkluderade. Några få exempel bland alla tänkbara egenskaper är: att ett föremål föreligger i fast form, att en viss syrehalt föreligger i en position, att en gas har en viss temperatur, att ett föremål eller en del därav har en särskild utsträckning, form, textur eller färg osv, att någon vektoriell egenskap föreligger i en position, såsom magnetfält, akustiska fält, strömning etc.

Föreliggande uppfinning är avsedd att tillämpas främst ”inomhus” och ”semi-inomhus”. Under begreppet inomhus inkluderas alla typer av lokaliseringar invändigt olika slags permanenta eller tillfälliga byggnationer och konstruktioner eller naturligt förekommande inneslutningar, såsom bostadshus, fabrikslokaler, kontor, tält, grottor, tunnlar, gruvor, men även enklare konstruktioner där det finns väggar, pelare och/eller master som bär upp någon form av tak. Taken kan vara heltäckande eller i form av nät, galler eller ribbor. Till kategorin inomhusomgivningar räknas även platser inuti olika slags farkoster, såsom fartyg, tåg, bilar, flygplan och rymdfarkoster. l begreppet semi-inomhus avses platser belägna utomhus i närheten av konstruktioner eller naturligt förekommande föremål samt i anslutning till inomhusomgivningarnas yttre begränsningar, såsom i närheten av väggar, tak, master, pelare, kraftledningar, torn, murar, belysningsstolpar, broar, träd, klippformationer, stenar, buskar, ;-||n .-,., 10 15 20 25 30 35 525 098 4 dalgångar och kullar, vattensamlingar, strandlinjer, variationer i växtlighet etc.

Det ska också betonas att begreppet ”modell” avses innefatta alltifrån mycket enkla modeller av omgivningar, såsom enstaka samordnade data, diagram, ritningar, kartor etc., till mer avancerade reella eller abstrakta två-, tre- eller högredimensionella representationer vilka kan förflyttas, roteras, deformeras, förändras eller på annat sätt behandlas t ex i en dator. Vidare kan modellerna inkludera fotografiska stillbilder och rörliga bilder i form av filmade sekvenser. I en modell kan vektoriella storheter, såsom t ex gasflöde, illustreras medelst pilar på sådant sätt att en pils riktning och längd anger riktning respektive mätetal för den aktuella storheten. Vidare kan andra, oftast ej riktningsberoende storheter, såsom temperaturer, strålningsintensiteter etc, återges i form av olikfärgade transparenta ytor representerande ytor i en volym utmed vilka ytor den aktuella storheten t ex har ett konstant värde. Dessutom inkluderas även holografiska återgivningar och modeller av abstrakt och beräkningsmässig typ, såsom de som avbildar en omgivning medelst t ex reciproka rum.

Vidare har begreppen ”position” och ”orientering” följande betydelser. Ett tredimensionellt objekt, d v s ett fysiskt föremål eller en varelse, kan ha upp till sex rumsliga frihetsgrader, tre translationer och tre vridningar. Objektets ”position” definieras av de storheter som anger translationer i förhållande till ett aktuellt koordinatsystems origo. Dessa betecknas i denna ansökan med x, y och z. Det är emellertid också möjligt att ange positionsparametrarna i andra koordinatsystem, t ex i polära koordinater (r, (p, 9). Objektets ”orientering” definieras av de storheter som anger föremålets vridningsvinklar i koordinatsystemet. Dessa betecknas i denna ansökan med oc, ß och y.

I praktiken har ett objekt ofta ett antal frihetsgrader som är mindre än sex. Exempelvis har en markör på en .JA-u f-li» 10 15 20 25 30 35 523 098 datorpresentation vanligen två frihetsgrader. Dess orientering är konstant (eller irrelevant), och dess position karakteriseras av två variabler. På samma sätt kan ett tredimensionellt objekt ha sådana begränsningar att det har färre än sex frihetsgrader.

Exempelvis har en på en bordsskiva flyttbar klots tre fr_lhetsgrader - två variabler anger dess läge på bordsskivan och en variabel dess orientering, d v s dess vridningsvinkel runt en mot skivan vinkelrät axel.

Ett virtuellt objekt kan teoretiskt ha obegränsat antal frihetsgrader, vara definierat i ett godtyckligt reellt eller abstrakt metriskt rum, inbegripande såväl linjära som icke-linjära, samt diskreta som kontinuerliga rum. Som exempel kan nämnas att objekt kan vara definierade i godtyckliga Hausdorff rum, populärt beskrivna som fraktala rum.

”Auktorisation” innebär att en varelse har tillträde, eller inte har tillträde, till ett visst reellt område/volym i en omgivning eller till ett objekt eller är tillåten, eller inte är tillåten, att utföra en viss åtgärd. Denna auktorisation kan också vara villkorad till en speciell tidpunkt eller till en fördefinierad åtgärd som måste utföras av varelsen eller av någon annan eller till att ett speciellt tillstånd råder i omgivningen eller till att en särskild händelse inträffat/inträffar. Speciellt kan områden, volymer av omgivningen som är tillåtna eller inte tillåtna definieras av de virtuella objekt och/eller virtuella företeelser som har infogats i den reella omgivningen.

”Abstrakta stationer" är valda uppsättningar av positioner och/eller orienteringar i omgivningen vilka inte nödvändigtvis behöver sammanfalla med ett fysiskt föremåls placering eller utsträckning, utan en abstrakt station kan vara definierad av en eller flera valda positions- och/eller orienteringsparametrar beroende på, eller oberoende av, omgivningens egenskaper, vilken omgivning eventuellt kan inkludera virtuella objekt och/eller virtuella företeelser, samt vara förlagd till ett specifikt tidsintervall. -~i-; 10 15 20 25 5 2 3 Û 9 8 'ï Här definieras "virtuell fysik" som en mängd matematiska regler för hur ett virtuellt objekt beter sig i en omgivning. Den virtuella fysiken kan således ses som en definierad uppsättning ”naturlagar” som gäller för virtuella objekt/företeelser.

Exempelvis kan det i en datormodell gälla normala fysikaliska lagar för en bolls rörelse, men konstanten för tyngdkraften på jorden har ersatts med motsvarande konstant vid månens yta.

Således kommer samma anslagskraft mot en golfboll, i beräkningsmodellen, ge ett mycket högre och längre slag än det skulle gjort med jordens tyngdkraftskonstant. Dock skall påpekas att den virtuella fysiken inte på något sätt är begränsad till att endast modellera sådant som har motsvarighet i den reella världen. För att exemplifiera detta kan exempelvis nämnas att för ett virtuelt objekt som deformeras i sådan grad att om det hade varit ett reellt objekt skulle det inte ha varit möjligt att återställa objektet, kan det definieras ”virtuell fysik” som innebär att under vissa betingelser kan det virtuella objektet återta sin ursprungliga form och/eller egenskaper.

Vidare ska påpekas att fastän det i nedanstående text i första hand är beskrivet tillämpningsexempel i vilka den relativa förflyttningen mellan anordningen, eller åtminstone delar av denna anordning, och omgivningen, genomförs genom förflyttning av själva anordningen, så är det möjligt att i vissa fall använda en fixerad anordning och istället åstadkomma den relativa förflyttningen genom förflyttning av omgivningen, t ex i de fall omgivningen utgörs av ett icke fast installerat föremål. m-:xa null» 10 15 20 25 30 35 523 098 o n en TIDIGARE KÄND TEKNIK Det föreligger inom en mängd olika områden ett behov av att för en varelse kunna åstadkomma upplevelser av en virtuell verklighet och/eller en förändrad/förbättrad verklighet. Dessa behov finns inom såväl nöjes- och Upplevelseindustrin, som för andra områden såsom bland andra design, konstruktion, produktion, byggande och framförande av fordon.

Dagens teknologi för att skapa intryck av, sàvål rent virtuella världar som förbättrade verkligheter, använder i mycket stor utsträckning datorskärmar och/eller bilder projicerade på väggar eller dukar. I mer avancerade lösningar kan speciella 3D- glasögon av olika typer kombineras med speciella bildtekniker för att skapa en tredimensionell upplevelse. Dessa lösningar har nackdelen att de antingen är oprecisa, vilket ger en mindre bra närvarokänsla, kräver speciella rum med stationär projektionsutrustning och/eller monitorer, eller att de måste använda sådana system för inmätning av exempelvis hjälmars position och/eller orientering som inte medger att hjälmen placeras i godtycklig position och/eller orientering, eller vilka lösningar är begränsade till användning i förhållandevis små utrymmen såsom t ex ett flygplans cockpit. l sin enklaste och kommersiellt hittills viktigaste form finns datorspel som använder en enkel monitor för att bibringa användaren en virtuell värld. Varesig det avser en fullständigt virtuellt skeende eller en simulering av t ex golfspel brister denna typ av tekniska lösningar starkt i sin förmåga att möjliggöra ett aktivt fysiskt deltagande av användaren i den virtuella världen.

En ytterligare variant av dagens teknologi återfinns i tex flygsimulatorer, där hela simulatorn kan röra sig samtidigt som ritkningsberoende bilder visas på skärmar som motsvarar cockpitens fönster. Även här har lösningarna nackdelar, främst genom begränsad rörelsefrihet för personen i simulatorn, och/eller genom att när personen ändock rör på sig kan inte .»x;|z »|»«| 10 15 20 25 30 35 523 098 omgivningen anpassas på ett naturtroget sätt, tex genom att naturtrogen parallaxhantering saknas..

En sofistikerad variant på detta tema återfinns under 2001 i Universal Studios temapark Adventure Island i Orlando, Florida, USA i form av attraktionen Spiderman. En kombination av 3D- glasögon, rörlig åkvagn som personen sitter i och projicering av bilder som ger 3D-upplevelser används. Även i detta avancerade fall är flexibiliteten låg för personen vad det avser möjligheten att uppleva den virtuella världen efter egna önskemål. Dessutom är det inte möjligt med denna teknologi att få två personer som samtidigt befinner sig i denna miljö att uppleva varsin värld under det att den ena personens handlingar påverkar omgivningen för den andra personen och vice versa.

Ett känt system som möjliggör position- och orienterlngsinformation i sex frihetsgrader är det s k Polhemus- systemet (Polhemus lnc., Colchester, Vt., USA). Systemet används för att skapa såväl virtuella verkligheter som förändrade/förbättrade verkligheter. Systemet använder sig av en treaxlig magnetdipolkälla och en treaxlig magnetfältsensor.

Genom att sekventiellt variera det utsända magnetfältet åstadkommes tre inbördes oberoende excitationsvektorer. De av sensorn avkända tre vektorerna innehåller tillräcklig information för bestämning av sensorns läge och orientering relativt källan.

Detta system har dock ett antal nackdelar. En nackdel är känsligheten för övriga magnetfält i omgivningen, vilket t ex försvårar användning i en verkstadslokal eller fordonsmiljöer, där ett antal varierande magnetfält från motorer och instrument etc finns. En annan nackdel är att större metallföremål i närheten negativt påverkar systemets noggrannhet, vilket innebär att systemet i praktiken blir oanvändbart vid t ex en tillverkningsline för bilkarosser. En ytterligare nackdel är att sensorn måste befinna sig relativt nära magnetfältskällan, vilket kraftigt begränsar arbetsområdet vid samtidigt krav på hög noggrannhet.

Dessa nackdelar gör att systemet bara är användbart i speciella miljöer. hm.- inn» 10 15 20 25 30 35 523 098 Polhemus och likartade system används idag även för positionsinmätning av sk VFt-handskar. Även här finns nackdelar med mätningsprecisíonen och att användningen är begränsad till en viss typ av miljöer. l bland annat militärt flygsammanhang används olika former av organ för att skapa bilder direkt på näthinnan hos en person.

Dessa bilder kan antingen användas enskilt eller som en hel eller partiell överlagring på den från omgivningen härrörande bilden. l dag överlagras i huvudsak mycket förenklad information, t ex siktlinjesinformation, instrumentinställningar och annan positions- och/eller orienteringsberoende information. lnfogande av målinriktning och mer realistiska komplexa bilder kräver en betydligt större precision på positions- och/eller orienteringsinformationen än de tidigare nämnda och realiseras således endast i fall enligt ovan som karakteriseras av mycket strikta och begränsande krav pá omgivningen där personen befinner sig. Således är det i det generella fallet med en fritt rörlig person idag inte möjligt att med framgång sammanfoga reella synintryck och mer komplexa virtuella objekt.

För området virtuell verklighet eller förbättrad verklighet finns idag en mängd anordningar innehållande olika tekniska lösningar som utgör teknikens ståndpunkt. Karakteristiskt år att dessa lösningar inte samtidigt erbjuder flexibilitet och precision.

Således har var och en av dessa lösningar begränsad eller högst specialiserad användbarhet. Speciellt märks detta på den mängd olika hjälpmedel för handikappade personer som presenterats de senaste åren. l detta sammanhang har lösningarnas generalitet varit mycket begränsade. Det är i många fall också av stor vikt att inte ha flera typer av utrustningar för samverkande personal eller personal i samma organisation. Detta gäller såväl i militära som civila organisationer. Speciellt gäller för privat bruk, där pris/kostnad är av stor betydelse, att en ovannämnd anordning måste vara mycket generellt användbar för att kunna produceras och säljas i stor skala och till ett för kunden acceptabelt pris. -faxu »syra 10 15 20 25 30 35 523 098 10 Användning och avläsning av gester och rörelser utnyttjas idag bland annat inom olika forskningsprojekt för att styra apparater eller för att spela virtuella (boll)spel. Flera av dessa exempel bygger på att personen filmas med kamera/kameror och bilderna analyseras. En nackdel är då att dessa anordningar och förfaranden kräver fast installerade kameror där de skall användas. Vidare krävs ofta avancerad bildbehandling för att extrahera gesten ur bildmaterialet.

UPPFINNINGENS SYFTE UPPFINNINGEN OCH SAMMANFATTNING AV Ett första syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anordning av inledningsvis definierat slag, vilken långtgående reducerar åtminstone några av ovan diskuterade problem hos tidigare kända sådana anordningar.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att anordningen innefattar ett organ för generering av stimulanser, varvid stimulansgenereringsorganet inkluderar en givare anordnad att fastställa sin position och/eller orientering i förhållande till den reella omgivningen genom att mottaga infallande optiska signaler från signalkällor i den reella omgivningen och registrera de mottagna signalernas relativa infallsriktningar i förhållande till givaren och ett medel medelst vilket varelsen och givaren är så förbundna att varelsens och givarens inbördes positioner och/eller orienteringar är anordnade att vara inom ett begränsat intervall, för att medelst information om givarens position och/eller orientering och om den reella omgivningen generera stimulanserna, samt en enhet för att överföra de genererade stimulanserna till varelsen för att därigenom realisera nämnda miljö för varelsen. Härigenom erhålles en anordning som erbjuder en mycket stor flexibilitet och som kan utnyttjas i en mängd olika applikationer och omgivningar för att bibringa en varelse en önskad upplevelse och som samtidigt tillhandahåller en mycket :sfp 10 15 20 25 30 35 523 098 11 hög precision för mätning av positioner och/eller orienteringar att ligga till grund för genereringen av de stimulanser som erfordras för att realisera miljön för varelsen.

Ett andra syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förfarande av inledningsvis definierat slag, vilket långtgående reducerar åtminstone några av ovan diskuterade problem hos tidigare kända sådana förfaranden.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att det innefattar att varelsen förses med ett organ för generering av stimulanser, varvid stimulansgenereringsorganet inkluderar en givare som förbinds med varelsen så att varelsens och givarens inbördes positioner och/eller orienteringar är anordnade att vara inom ett begränsat intervall, och givaren genom mottagning av infallande optiska signaler från signalkällor i den reella omgivningen och registrering av de mottagna signalernas relativa infallsriktningar fastställer sin position och/eller orientering i förhållande till den reella omgivningen, och att stimulanserna genereras med hjälp av information om givarens position och/eller orientering och om den reella omgivningen, samt att de genererade stimulanserna överförs till varelsen för att därigenom realisera nämnda miljö för varelsen. Härigenom erhålles ett förfarande som erbjuder en mycket stor flexibilitet och som kan utnyttjas i en mängd olika applikationer och omgivningar för att bibringa en varelse en önskad upplevelse och som samtidigt tillhandahåller en mycket hög precision för mätning av positioner och/eller orienteringar att ligga till grund för genereringen av de stimulanser som erfordras för att realisera miljön för varelsen.

Ett tredje syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en inrättning av inledningsvis definierat slag som förmår kombinera två eller flera uppfinningsenliga anordningar så att två eller flera varelser samtidigt kan ta del av och/eller agera i en gemensam miljö innefattande både reella och virtuella företeelser, och särskilt att så kan ske under det att respektive varelse ändock till viss del kan ta del av och agera i sin egen uunnø n-ya; 10 15 20 25 30 35 523 098 12 skapade miljö utan att de övriga varelsernas nämnda skapade miljöer därigenom är direkt påverkade.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att inrättningens respektive anordning innefattar ett organ för generering av stimulanser, varvid stimulansgenereringsorganet inkluderar en givare anordnad att fastställa sin position och/eller orientering i förhållande till den reella omgivningen genom att mottaga infallande optiska signaler från signalkällor i den reella omgivning och registrera de mottagna signalernas relativa infallsriktningar i förhållande till givaren och ett medel medelst vilket varelsen och givaren är så förbundna att varelsens och givarens inbördes positioner och/eller orienteringar är anordnade att vara inom ett begränsat intervall, för att medelst information om givarens position och/eller orientering och om den reella omgivningen skapa stimulanserna, samt en enhet för att överföra de genererade stimulanserna till varelsen för att därigenom realisera nämnda miljö för varelsen, och genom att inrättningen inkluderar ett medel för att på basis av de skapade miljöerna upprätta en för varelserna minsta gemensam realiserad miljö i vilken respektive varelse kan påverka de av varelserna upplevda egenskaperna. Härigenom erhålles en inrättning som erbjuder en mycket stor flexibilitet och som kan utnyttjas i en mängd olika applikationer och omgivningar för att bibringa två eller flera varelser en önskad upplevelse och som samtidigt tillhandahåller en mycket hög precision för mätning av positioner och/eller orienteringar att ligga till grund för genereringen av de stimulanser som erfordras för att realisera den gemensamma miljön för varelserna.

Uppfinningen avser också olika användningar av den uppfinningsenliga anordningen.

Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos uppfinningen framgår av den efterföljande beskrivningen samt bifogade osjälvständiga patentkrav. maya; :vf-u 10 15 20 25 30 523 098 13 KORT BESKRIVNING AV RlTNlNGARNA Här nedan beskrivs såsom exempel anförda utföranden av uppfinningen under hänvisning till ritningar, på vilka: föredragna bñogade Fig 1 är en perspektivvy av en omgivning i form av ett rum där en befintlig person ser såväl reella objekt som virtuella objekt i en realiserad miljö, Fig2 är en schematisk perspektivvy av en uppfinningen ingående givare och på givaren infallande signaler härrörande från signalkällor i omgivningen, Fig 3a respektive 3b är ett blockschema över en uppfinningsenlig anordning och exempel på kommunikationsvägar mellan däri eventuellt ingående delar, samt eventuella data konverteringar och modellberäkningar, Fig 4visar ett stridsfordon med den uppfinningsenliga anordningen för att ge föraren utsikt i en helskyddad förarmiljö, Fig 5visar en match i virtuell tennis i en omgivning mot en virtuell motståndare, Fig 6 är en schmatisk skiss över komponenter ingående i ett medel för överföring av hörselinformation och Fig 7visar en virtuell orkester. nanza anv-v 10 15 20 25 30 35 523 098 14 DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRANDEN AV UPPFINNINGEN Det i denna ansökning nämnda stimulansgenereringsorganet kan i sitt enklaste utförande utgöras av en givare för mottagning av optiska signaler infallande från signalkällor 9 i den reella omgivningen, ett medel för förbindning av givaren och varelsen, samt en enhet för att överföra de medelst stimulansgenereringsorganet genererade stimulanserna till varelsen.

Förbindningsmedlet kan vara t ex ett lim, eller en väska för bärande av givaren eller ett band inhysande givaren avsett att anbringas på varelsen, såsom ett halsband, armband, handske, hjälm eller liknande. Det ska emellertid framhållas att förbindningsmedlet kan vara inkluderat i själva givaren och tillhandahållas genom givarens utformning utan utnyttjande av någon komponent utöver givaren. Exempelvis kan givaren vara försedd med ett förbindningsmedel i form av ett "handtag" så att givaren kan förbindas till varelsen t ex genom att varelsen helt enkelt griper eller biter tag i givaren. Givaren 5 kan också vara utformad så att den kan inplanteras i varelsen.

Det ska också framhållas att det inledningsvis definierade begreppet omgivning kan i sitt enklaste utförande omfatta endast de signalkällor från vilka givaren avses erhålla signaler för positions- och/eller orienteringsbestämningen, vilket kommer att beskrivas utförligare nedan. Även om det i detalj inte är beskrivet för samtliga utförandeexempel framhålles det att för samtliga häri avhandlade tillämpningar och utförandeexempel utnyttjas signalkällor i omgivningen för att utsända, reflektera eller sprida signaler som mottages av en givare i syfte att bestämma givarens position och/eller orientering. Vidare anger genomgående lika hänvisningsbeteckningar likadana eller motsvarande objekt. una»- n-»vu 10 15 20 25 30 35 523 098 15 l fig 1 illustreras en reell omgivning som utgörs av ett rum 1, några av rummets 1 begränsningsytor 2 och ett antal i rummet 1 befintliga föremål 3,4. Fastän omgivningen i detta fall är ett schematiskt återgivet rum 1 i en byggnad, kan i praktiken omgivningen vara vilken inomhus- eller semi-inomhusmiljö som helst uppvisande en mängd olika egenskaper och företeelser. I detta utförandeexempel tänkes omgivningen vara ett ordinärt bostadsrum. Detta rum håller på att möbleras. l detta fall skall två stolar, leverade i byggsatsform, monteras och placeras i rummet. l det ögonblick av processen som denna figur representerar är den ena stolen delvis monterad 3 där ryggstödet 4 återstår att montera. En varelse 8, i figuren visas endast som en persons huvud 10, återfinns i rummet 1, är försedd med det uppfinningsenliga stimulansgenereringsorganet 13 innefattande en givare 5 för att fastställa huvudets position och orientering i förhållande till den reella omgivningen på sådant sätt att därvid ögats/ögonens 11 och ett i en överföringsenhet inkluderat medel, för överföring av syninformation 12 till varelsen, respektive positioner och/eller orienteringar därmed fastställs.

Härvid är det intressant att fastställa positionen och/eller orienteringen för ögonen 11 och för överföringsenhetens medel för överföring av syninformation 12, i förhållande till den reella omgivningen 1 så dessa positioner och orienteringar kan infogas i en, i en dator 18 lagrad tredimensionell modell av omgivningen.

Härvid kan den i stimulansgenereringsorganet inkluderade styr- och beräkningsenheten 17, utifrån den från datorn 18 hämtade modellen, personens position och orientering samt i styr- och beräkningsenheten inprogrammerade modeller som kan generera olika virtuella objekt, i föreliggande exempel stolar och delar därav, beräkna den information som skall kommuniceras till överföringsenhetens medel för överföring av synintryck 12, så att genererade bilder av de virtuella företeelserna kan infogas med hög precision i den reella bildinformation av det rummet 1, varvid miljön realiseras för personen. Härvid kommer personen 8 att dels se en miljö bestående av de verkliga objekten; den halvfärdiga stolen 3 och det ännu ej monterade ryggstödet 4, annan 10 15 20 25 30 35 523 098 a. en 16 samt ett virtuellt objekt 6 som visar hur det kommer att se ut när ryggstödet monterats och ett virtuellt objekt 7 i form av ytterligare en stol som den kommer att se ut när den har monterats. Ett medel för kommunikation mellan anordningens givare, överföringsenhet och den separat lokaliserade styr- och beräkningsenheten 17 inkluderande singalvägar 19 innefattande antingen kablar och/eller trådlös kommunikation med t ex Bluetooth-teknik förbinder signalmässigt i detta fall anordningens delar. Modellerna för generering av de virtuell objekten tänkes i detta specifika fall ha skapats av en möbeltillverkare. I detta exemplet styr personen de virtuella stolarnas, eller delarna därav, placering och orientering genom röstkommandon via mikrofonen 16 till styr- och beräkningsenheten 17.

Den tidigare nämnda överföringsenheten, inkluderar ett medel för överföring av syninformation 12 och ett medel för överföring av hörselinformation i form av hörlurar 15, och en mikrofon 16.

Lämpligen är givaren 5, de båda medlen 12,15 och mikrofonen 16 anordnade i ett s k headset för att användaren på ett bekvämt sätt skall kunna utnyttja utrustningen. Ovannämnda headset utgör således ett medel medelst vilket personens huvud 10 och givaren 5 är så förbundna att personens 10 och givarens 5 inbördes positioner och orienteringar är anordnade att vara inom ett begränsat intervall. Sålunda kan medelst information om givarens 5 position och/eller orientering positionen och/eller orienteringen för personens huvud 10 och ögon 11 fastställas.

Vidare är givaren 5 anordnad att mottaga infallande signaler fràn signalkällor 9 i omgivningen, vilka signaler fortplantar sig rätlinjigt mellan signalkällorna 9 och givaren 5, för att åstadkomma positions- eller orienteringsinformationen och vid inbördes förflyttning av givaren 5 och omgivningen, d v s då varelsen 8 förflyttar sig och/eller rör sitt huvud, är givaren 5 anordnad att upprepat fastställa sin position och/eller orientering i förhållande till omgivningen. Vidare är givaren 5, av bäraren av denna, fritt flyttbar och mekaniskt ostyrd av omgivningen i ett godtyckligt koordinatsystem. nnufl» »uhvu 10 15 20 25 30 35 523 098 17 Med uttrycket att ett föremåls eller en varelses position är fastställd avses i denna ansökan att åtminstone någon av de tre positionsparametrarna (x, y, z) är känd i ett koordinatsystem vars förhållande till omgivningen är känt. Med uttrycket att ett föremåls eller en varelses orientering är fastställd avses i denna ansökan att åtminstone någon av de tre orienteringsparametrarna (oc, ß, y) är känd i ett koordinatsystem vars förhållande till omgivningen är känt.

Beroende på den aktuella tillämpningen av uppfinningen avses med varelsens position och/eller orientering positionen och/eller orienteringen för en eller flera specifika kroppsdelar. l många fall där föreliggande uppfinning används torde varelsens huvud, med där vanligen förekommande syn-, hörsel-, känsel-, smak- och luktorgan, utgöra den kroppsdel som avses. l andra fall kan det vara händer, fingrar, svans eller någon annan kroppsdel som har sinnesorgan, exempelvis känsel men även andra hos djur förekommande speciella sinnesorgan, som skall bibringas stimuleras till upplevelser. Dessa önskemål styr därför i hög grad antalet givare /organ samt dessas placering på varelsen, samt kraven på precision i positions- och/eller orienteringsbestämningen. Det bör dock speciellt påpekas att det inte alltid är varken nödvändigt eller önskvärt i den aktuella applikationen att givaren är placerad på den kroppsdel som skall bibringas stimulansen.

En typ av givare 5 som kan användas i de uppfinningsenliga anordningarna har utvecklats och marknadsförs av MEEQ AB, Hässlögatan 20, SE-721 31 Västerås, Sverige.

Med den i denna ansökan och i de svenska patenten nr 444 530, 458 427 och 506 517 beskrivna mätmetoden är det möjligt att utföra mätningar, dvs fastställa position och/eller orientering, med hög precision. I vissa fall med en noggrannhet i storleksordningen tiondelar av en mm, eller bättre, med avseende på position respektive tiondelar av en mrad, eller sant» 10 15 20 25 30 35 523 098 18 bättre, med avseende på orientering. Vidare finns det genom att inkommande signalers infallsriktningar registreras, och genom att givaren känner sin egen position och orientering såväl som de "önskade" signalkällornas position, möjligheten att sortera bort “falska signaler" härrörande från tex icke önskade signalkällor, alternativa signalkällor eller reflekterade signalkällor. Genom att använda fler än det minsta nödvändiga antalet signalkällor kan även störningar i form av skymda signalkällor hanteras av utrustningen utan att noggrannheten påverkas nämnvärt.

Vid tillämpning av uppfinningen förfares lämpligen så att innan användaren nyttjar utrustningen så bringas givaren 5 att inhämta signaler från minst två, hellre från tre eller fyra och vanligen från fem eller fler signalkällor 9, vilka definierar omgivningens koordinatsystem genom att givaren 5 flyttas runt omkring i rummet 1, till dess att givaren 5 erhållit tillräcklig information om signalkällornas 9 placeringar, d v s om omgivningens koordinatsystem, vilket kan genomföras för hand eller av en person 8 eller medelst en åkanordning, en fritt rörlig robot eller dylikt. Om det dessutom är ett krav att under efterföljande användning veta den absoluta längdskalan utföres inmätningen av signalkällorna 9 under samtidigt nyttjande av en måttnormal, exempelvis genom att ett föremål med väl kända dimensioner utplaceras som referensmått i omgivningen vid inmätningsförfarandet.

Givaren 5 kan vara en tvådimensionell givare av det slag som beskrivs i det svenska patentet nr 444 530. Givaren kan således vara ett optiskt instrument som arbetar med "optiska signaler", vilka i denna ansökan avser signaler som utgörs av, eller använder sig av, optisk strålning såväl innanför som utanför det synliga váglängdsbandet. Det våglängdsområde som företrädesvis avses är det i intervallet 10-15000 nm. Med fördel kan våglängdsintervallet 200-1600 nm tillämpas, men det skall betonas att uppfinningen inte på något sätt är begränsad till detta våglängdsintervall. Ett flertal signalkällor 9, t ex i form av lysdioder, kan vara anordnade på avstånd från givaren och från :annu 011:- 10 15 20 25 30 35 523 098 19 varandra samt så att vid normal användning av givaren alltid minst tre, helst fyra av signalkällorna samtidigt kan överföra signaler till givaren. Signalkällornas positioner relativt varandra är kända, t ex genom inmätning av källornas lägen i ett för dem gemensamt koordinatsystem, vilken inmätning kan genomföras medelst givaren. Vad beträffar inmätning i övrigt hänvisas till det svenska patentet nr 506 517.

I fig 2 illustreras schematiskt hur signaler från tre signalkällor 9 infaller på givaren 5 och hur de mottagna signalernas infallsvinklar förhåller sig till varandra. lnfallsriktningen för respektive signal definieras av (pi och Gi, där i = 1, 2 eller 3. lnfallsriktningarna ligger sedan till grund för beräkning av den erforderliga orienterings- och positionsinformationen.

I korthet kan orienterings- och positionsberäkningen i detta fall utföras genom att tre, i det allmänna fallet fyra, signalkällor 9 utväljes, riktningarna relativt givaren 5 hos syftlinjerna från givaren 5 till dessa signalkällor 9 bestämmes, varvid givarens 5 position och orientering erhålles genom utnyttjande av syftlinjernas riktningar, av signalkällornas 9 kända positioner och av geometriska samband mellan dessa storheter.Signalkällornas 9 positioner relativt varandra förutsätts kända. Alternativt kan signalkällornas 9 relativa positioner vara kända indirekt genom att varje källas position i ett koordinatsystem är känt.

En givares uppbyggnad och tillhörande beräkningskretsars uppbyggnad och funktion finns såsom tidigare nämnt närmare beskrivna i det ovan nämnda svenska patentet nr 444 530.

Signalkällorna 9 kan vara aktiva signalemitterande källor, såsom ljusemitterande dioder eller dylika, vars ljus eventuellt kan vara pulsat eller modulerat, eller passiva signalkällor 9 såsom reflekterande markörer utförda av t ex reflekterande tape.

Markörerna kan vara plana figurer eller - för att uppvisa samma form oberoende av betraktningsriktningen - utgöras av reflekterande kulor. Vidare kan markörerna uppvisa sinsemellan ||»a: 10 15 20 25 30 35 523 098 20 olika form för att göra det enkelt för beräkningsenheten och dess signalbehandlingskretsar att identifiera och hålla isär de olika markörerna och alternativt kan i samma syfte markörer med samma form men skilda storlekar och/eller "färg", varvid i färgbegreppet inkluderas även icke synliga delar av det elektromagnetiska spektrat, användas. Vid användning av passiva reflekterande signalkällor 9 kan anordningen inkludera medel för utsändning av signaler avsedda att reflekteras av de reflekterande markörerna. Utsändningsmedlen, vilka i sådant fall lämpligen är anordnade i anslutning till givaren 5, kan t ex utsända infrarött ljus, företrädesvis pulsat eller modulerat med viss frekvens för att t ex kunna separera de aktuella signalerna fràn exempelvis störande ljuskällor.

Vid ett alternativt utförande krävs inga speciellt anordnade signalkällor, utan som signalkällor används lämpliga redan befintliga detaljer hos omgivningen. Exempel på lämpliga detaljer är hörn, hål och liknande, vilka har ett karakteristiskt utseende och väldefinierade och kända positioner. Vid start av anordningen utpekas och identifieras dessa detaljer på lämpligt sätt, och deras positioner bestäms och lagras, t ex genom nedladdning från ett CAD-system, eller alternativt mätes de in av givaren 5. De som signalkällor använda detaljerna kan vara belysta enbart av lokalens ordinarie belysning, men givetvis kan vid behov särskilda ljuskällor anordnas för att ge belysningen önskad intensitet eller önskad karaktär. Givetvis kan även åtminstone vissa av signalkällorna utgöras av speciellt anbringade markörer, t ex av på mörk bakgrund placerade stycken, mönster eller figurer av ljus tape. I det svenska patentet nr 458 427 beskrivs närmare hur positionen och orienteringen hos en givare av denna typ kan beräknas, liksom uppbyggnaden och funktionen hos en utrustning för verkställande av denna beräkning.

I figur 3a är ett blockschema illustrerat från vilket de olika delarna och de tillhörande kommunikationsvägarna hos ett enkelt utförande av uppfinning framgår. Det uppfinningsenliga nova: 10 15 20 25 30 35 523 098 21 stlmulansgenereringsorganet 14 inkluderar en givare 5 och en överföringsenhet 36. Givaren fastställer sin position och/eller orientering i en omgivning med hjälp av signalkällorna 9 enligt ovan beskrivet förfarande. Positions- och orienteringsinformationen kommuniceras till överföringsenheten direkt via exempelvis en kabel 19. l detta synnerligen enkla fall, i detta exempel, för en enkel omgivning finns omvandlas position- och orienteringsinformationen analogt till en ljusstråle 37, vilken överförs till en varelses öga 11. Varelsens öga får samtidigt annan stimulans i form av bilden 3 av ett föremål i den reella omgivningen, varvid en miljö realiseras för varelsen.

I figur 3b är ytterligare ett blockschema illustrerat från vilket de olika delarna och de tillhörande kommunikationsvägarna hos ett ytterligare enkelt utförande av uppfinning framgår.

Stimulansgenereringsorganet 14 innefattar i detta exempel utöver vad som innefattades i föregående exempel en styr- och beräkningsenhet 17. Denna enhet är anordnad att mottaga positions och orienteringsinformation från givaren 5 via, i detta fallet, en kabel 19 och i detta exempel även modellinformation från en extern dator 18. l styr- och beräkningsenheten utförs beräkningar baserade på den inhämtade modellinformationen, samt positions- och orienteringsinformation. Resultaten av nämnda beräkningar, i form av en genererad stimulans, överförs till överföringsenheten 36, vilken omvandlar den till en ljusstråle 37, vilken överförs till en varelses öga 11. På samma sätt som i föregående exempel realiseras därvid en miljö för varelsen. l figur 4 sitter föraren 8 av ett stridsfordon 38 i en omgivning, vilken utgörs av förarutrymmet 41, som här karakteriseras av att det helt saknar 42 fönster eller andra medel, exempelvis periskop, för att ge föraren erforderlig direkt utsikt över den yttre omgivningen. Genom detta arrangemang skyddas föraren även för olika typer av bländning utöver ökat fysiskt skydd. Utanpå fordonet 38, gränssnittet till den yttre omgivnigen, sitter fast avs-n :.»a» 10 15 20 25 30 35 523 098 o. on 22 monterade eller kontrollerat riktbara medel 39 för upptagning av bild-, i ett eller flera våglängdsintervall, och/eller ljudinformation, vilka är förbundna på ett signalmässigt sätt med den i fordonet, som en del i den uppfinningsenliga anordningen, ingående styr- och beräkningsenheten 17. l nämnda enhet finns en detaljerad tredimensionell datormodell av fordonets förarutrymme 41, specifikt i detta fall skapad med hjälp av den anordning som beskrivs i den svenska patentansökan nr 000 3373-8. Dessa upptagningmedels 39 positioner och/eller orienteringar är väl specifierade i förhållande till denna modells koordinatsystem, genom den definerade/kontrollerade mekaniska förbindelsen.

Föraren 8 har på sitt huvud 10 anbringat ett headset 13, vilken utgör ett medel för att förbinda huvudet 10 med ett stimulansgenereringsorgan 14 av det uppfinningsenliga slaget, inkluderande givaren 5, vilken därigenom fastställer huvudets 8 position och orientering i totalt sex frihetsgrader i förhållande till omgivningen, förarutrymmet 41, och sänder denna positions- och orienteringsinformation till den i anordningen ingående, fristående och säkert placerade, styr- och beräkningsenheten 17.

Vidare är två upptagningsmedel mekaniskt förbundna med anordningen, ett för vardera öga, som mäter respektive ögas blickriktning, två ytterligare medel, ett för vardera öga, som mäter respektive ögas fokusering, samt två medel, ett för vardera öga, som mäter respektive pupills öppningsstorlek. Informationen från dessa mätningar kommuniceras till styr- och beräknigsenheten 17. I stimulansgenereringsorganet 14 är vidare inkluderat en enhet 12 för överföring av stimulanser innefattande två stimulansmedel, en för vardera öga, bestående av vardera ett medel för bildgenerering direkt på näthinnan av den typ som utvecklats av Saab Future, Linköping, Sverige, samt vardera ett medel i form av en LCD-skärm, som har förmågan att för varje pixel i skärmens upplösning, antingen vara transparent eller ogenomsläpplig för ljus.

Vidare har i det enklaste utförandet av detta exempel styr- och beräkningsenheten 17 tillordnats ett antal regler för i vilka nunln 10 15 20 25 30 35 523 098 23 riktningar och utsträckningar som skal- och perspektivriktig bildinformation extraherad från de nämnda medlen för bildinformationsupptagning, direkt eller genom bildbehandling, skall infogas i den miljö som skall bibringas föraren.

Bildinformationen från den yttre omgivningen skall således, med hjälp av överföringsenheterna, realiseras för föraren såsom om det funnits motsvarande gluggar, periskop eller transparenta fönster i fordonets väggar på givna platser. Överföringsenheten realiserar således en miljö inkluderande ett flera virtuella fönster 44 med skal- och perspektivriktig bildinformation 43 om den yttre omgivningen 40, och förarens bild av övriga omgivningen.

Härvid kommer informationen från de yttre upptagningsmedel 39, från givaren 5, från medlen för inmätning av blickriktning, fokusering respektive öppningsstorlek att sammanvägas i styr- och beräkningsenheten 17 med den detaljerade modellen av förarutrymmet och sändas till överföringsenheten 12 i en sådan form och på ett sådant sätt att medlen för att skapa bilder på näthinnan som är direkt infogade och sammanhängande med de reella synintryck föraren får i de delar av synfältet som inte direkta omgivningsbilden blockeras och ersätts med den på näthinnan direkt genererade bilden. Således kan föraren utifrån den realiserade miljön uppleva som om han/hon satt i och körde ett fordon med verkliga fönster, där de bilder föraren ser i de virtuella fönstren 44 av den yttre omgivningen i detta fall är att betrakta som del av en virtuell företeelse infogad i en reell omgivning. Föreliggande uppfinningsenliga anordningen enligt det nämnda utförandet ger med sin positions- och orienteringsnoggranhet hos givaren möjligheter att skapa sömlösa realistiska upplevelser av en miljö, vilket sammantaget skapar en förarmiljö med fördelen att föraren, eller förarens huvud, ej är begränsad till att intaga vissa positioner och/eller orienteringar, eller befinna sig inom mycket begränsade intervall därav, för att kunna se nämnda virtuella fönster där de definieras. Vidare kan samma anordning med fördel användas av föraren även då föraren går ur fordonet för att t ex laga æsx:s »nmn 10 15 20 25 30 35 523 098 n u, nun 24 sensorerna eller motorer, varvid information på samma sätt som i denna skrifts exempel tillhörande figur 1 få överlagrad bildinformation om utbyte av föremål presenterad. l en variant på utförandet med stridsfordon 38 enligt föregående exempel förses föraren 38 med ett bärbart don, bestående av, tryckknappar och ett påverkansmedel, där information kan överföras om tryckknapparnas status till den uppfinningsenliga anordningens styr- och beräkningsenheten 17. Med hjälp av detta don kan föraren välja mellan ett antal i styr- och beräkningsutrustningen 17 fördefinierade uppsättningar av modeller för virtuella fönster 44. Speciellt kan nämnas möjligheten att skapa en uppsättning av virtuella fönster som även innehåller virtuella backspeglar, så att föraren precis som i en vanlig bil kan rikta huvudet inom en begränsad sektor frammåt och ändå utföra moment som backning eller parkering. l ännu ett annat utförande av stridsfordonsexemplet utgjordes de yttre upptagningsmedlen 39 bestående av lR-kameror för upptagning av information om den externa omgivningen på natten och/eller i dimma. Det skall påpekas att även förare i fordon med fönster med fördel kan bruka den uppfinningsenliga anordningen i detta utförande. Speciellt kan fullt ljus användas i förarutrymmet för att ge maximal tydlighet åt instrument och reglage, samtidigt som förstärkta bilder från den yttre omgivningen infogas i förarens reella miljö. l ytterligare ett annat utförande av stridsfordonsexemplet inkluderas ett medel för simulering i form av en dator, med styr- och beräkningsenheten 17, samt en eller flera på stridsfordonet monterade externa positions- och/eller orienteringsgivare, med fördel av motsvarande konstruktion som används i den uppfinningsenliga anordningen, om omgivningen är av semi- inomhus typ, t ex en stadsmiljö, varvid information om exempelvis simulerade andra stridsfordon i form av virtuella objekt kan adderas i den miljö föraren som den uppfinningsenliga anordningen realiserar. Speciellt kan den i den svenska 1a>a; »r.-n 10 15 20 25 30 35 523 098 25 patentansökan nr 000 3373-8 beskrivna anordningen för upptagande av information om en omgivning användas varvid även en tidigare okänd yttre omgivning kan utforskas och användas. Detta exempel visar ytterligare den flexibilitet och breda användbarhet som den uppfinningsenliga anordningen möjliggör jämfört med likartade lösningar som skulle kräva flera olika tekniska lösningar.

Det skall påpekas att en fördel med det nämnda stridsfordonsexemplen är att likadana uppfinningsenliga anordningen, med användning av samma eller olika beräkningsenheter, i det senare fallet kopplade via ett vanligt höghastighets-LAN (Lokalt nätverk i fordonet), kan användas av såväl förare som andra i fordonet befintliga funktionärer, som exempelvis skytt. l ett fall med både skytt och förare så kan vardera placera sina virtuella fönster där det passar respektive person med hänsyn till omgivningens, fordonets inre, utformning. Även i fordonet medföljande passagerare kan använda likadana anordningar, varvid de då de lämnar fordonet för uppdrag utanför, i t ex fordonets närområde kan nytt samma utrustning, baserad på den uppfinningsenliga anordningen, för att skapa reella miljöer från dessa omgivningar och andra objekt, för utförande av andra typer av uppdrag. Det är i många fall av stor vikt att inte ha flera typer av utrustningar för samverkande personal eller personal i samma organisation. Den uppfinningsenliga anordningen medger, att utrustningen utformas för många vitt skilda användningsmöjligheter med samma ingående delar. l figur 5, som används för att illustrera inte bara detta första exempel utan även en hel rad ytterligare exempel nedan, anordnas en match i virtuell tennis i en reell omgivning. En person 8, spelaren, bär i ett enkelt utförande, på huvudet 10, ett medel i form av ett sk headset 13, varmed spelarens huvud 10 förbinds med den uppfinningsenliga anordningen. Nämnda anordning inkluderar i detta utförande en givare 5, en överföringsenhet innefattande två medel 12 för överföring av .favo 10 15 20 25 30 35 523 098 26 information till synen, en för vardera öga, och tre medel 15 för överföring av information till hörseln - en för vardera öra och en anbringad ovanpå skallen, samt en styr- och beräkningsenhet 17. l den senare enheten finns en implementerad modell av den omgivning, det reella rum, som spelet skall försigå i. Motspelaren utgörs av en i styr- och beräkningsenheten 17 eller med den, annat kommunicerande simuleringsmedel, simulerad motståndare, i sin enklaste form endast representerad av en för spelaren, genom den av överföringsenheten skapade miljön, synlig virtuell racket 28. Överföringmedlet för syninformation 12 utgörs i detta exempel av en utrustning med förmågan att projicera in en bild på ögats näthinna att överlagras, skapat, med den från omgivningen normalt infallande bilden. Respektive överföringmedel 15 för hörseln består av hörlur figur 6 med tre, två på ömsesidor om örat 46 strax nedanför hörselgågen och en strax ovanför hörselgången 47 belägna högtalarelement 45, på väl definerade avstånd från hörselgången 47 och med väl definierade positioner och orienteringar i det koordinatsystem som definieras av den med stimulansgenereringsorganet via det med givaren 5 mekaniskt förbundna head-setet. Det speciella Överföringmedlet belägen ovanpå skallen består av ett vibratorelement anbringat direkt mot skallen på en i givarens koordinatsystem väl definierad position.

Vidare håller spelaren ett don 26 i sin hand. Nämnda don är avsett att utgöra ett redskap för genomförande av själva spelhandlingen, att slå på en boll, i t ex tennis . Fiedskapet är utformad som handtag till en vanlig tennisracket och inkluderar en ytterligare givare som är anordnad att fastställa sin position och/eller orientering i förhållande till den reella omgivningen i sex frihetsgrader, mekaniskt fast förbunden med det i övrigt fritt rörliga donet, samt ett påverkansmedel för kommunikation av information till styr- och beräkningsenheten 17. .ymu -vlll 10 15 20 25 30 35 523 098 u n :n 27 I detta exempel finns i omgivningen ett fysiskt objekt i form av en hängande lampa 30, men som skulle kunna vara vilket som helst förekommande reellt objekt. Detta objekt finns modellerad i datormodellen i styr- och beräkningsenheten 17. Vidare finns i styr- och beräkningsenheten 17 lagrat information om den virtuella bollen 29, ett virtuellt tennisnät 24 och virtuella tennislinjer 25, beräkningsmodeller för hur en tennisboll fysikaliskt beter sig samt andra regler för hur spelet tennis i reella världen tillgår.

Här beskrivs först situationen mitt i ett virtuellt tennisspel av nämnda slag. information om spelarens huvuds position och orientering fås från givaren 5 och sänds till styr- och beräkningsenheten 17. Där beräknas, genom kombination av den inlagrade omgivningsmodellen och informationen om spelarens huvuds 10 position och orientering, inkluderande positionen och orienteringen för de på huvudet belägna sinnesorganen, vilka delar av det reella rummet som finns i personens synfält. För eventuell beräkning av ljudinformation används självfallet hela den virtuella omgivningen vid beräkningar. Ävenledes informationen om redskapsdonets 26 position och orientering används för att beräkna om och vari spelarens synfält den egna virtuella racketen befinner sig. Vidare beräknas informationen om det virtuella tennisnätet 24 och linjernas läge 25, samt den virtuella bollens 29 läge som funktion av övriga informationer och historik. Det skall noteras att med hjälp av tidssekvenser av positions- och orienteringsinformation för redskapsdonet så kan parametrar såsom krafter och accelerationer vid träff av virtuell boll beräknas, varvid förutsättningar att i varje tidpunkt beräkna den virtuella bollens rörelsebana skapas. Från styr- och beräkningsenheten 17 skickas då till överföringsenheten och dess medel 12 för överföring av information till synen information om var och hur bilderna av det virtuella nätet 24, den virtuella bollen 29, de virtuella linjerna respektive den simulerade motståndarens virtuella racket 28 skall genereras. Även information om av spelarens egen virtuella racket 27 genereras så att den fogas ihop med den verkliga bild av donet 26 som u-fø: 11,1: 10 15 20 25 30 35 523 098 28 spelaren ser. Nämnda överföringsmedel realiserar, genom att projicera direkt på näthinnan en bild, den virtuella delen av miljön och den reella delen fås på vanligt sätt genom ögat.

På motsvarande sätt modelleras, i styr- och beräkningsenheten 17, till exempel de virtuella ljudkällor som finns. Exempelvis ljud från hur det skulle låta när en boll träffar ett racket under givna konditioner eller när en boll träffar golvet och studsar. Det virtuella ljudet omräknas sedan till de egenskaper med hänsyn tagna till både virtuella objekt och den reella omgivningens egenskaper ljudet har i de punkter i givarens koordinatsystem där överföringsenhetens medel 15 för överföring av ljudinformation vars element för ljud- respektive vibrationsalstrande är belägna. Denna information realiseras för spelaren i miljön med hjälp av medlen för överföring av stimulanser till hörseln. Samtidigt kan om överföringsmedeln ej är slutna vanliga ljud från den reella omgivningen höras.

Således kan spelaren 8 uppleva genom den realiserade miljön för både hörsel och syn ett mycket realistiskt tennisspel i en reell omgivning, där spelaren får röra sig på samma sätt som om det vore en reell tennismatch för att kunna besegra sin virtuella motståndare. Spelet kan med fördel spelas i lokaler och på platser som behöver ingen eller minimal förberedelse för att sätta upp spelet. Detta samtidigt som en precision kan uppnås som ger realistiska bilder av den den realiserade miljön. Noteras kan att tennisens fysik redan finns väl modellerad för vanliga skärmbaserade datorspel.

Då den virtuella matchen försegår i en reell omgivning, i detta fall med ett extra reellt objekt i form av en lampa 30, kan man välja att i modellen i styr- och beräkningenheneten 17, ta hänsyn till denna eller att inte ta hänsyn till denna. I ett mer sofistikerat utförande av den uppfinningsenliga anordningen än det hittills presenterade tennisexemplet används som en del i överföringsmedlen för stimulans av synen en i synfältet placerad genomsynlig LCD-skärm, vilket har egenskapen att den kan »ruin 10 15 20 25 30 35 523 098 29 blockera eller släppa genom ljus i varje pixel på sin yta. Härvid kan styr- och beräkningsenheten 17 ur tidigare nämnda modell av omgivningen och positions- och orienteringsinformation för anordningens givare 5, och därmed för skärmarna, släcka ut ljuset, som skapar bilden av lampan, från den reella omgivningen. Därmed synes den virtuella bollen 29 kunna röra sig, i den realiserade miljön tillsynes, obehindrat. Denna effekt kan endast uppnås om precisionen i både modellen och positions- och orienteringsinformationen för spelarens synfält är av minst samma storleksordning som den upplösning som ögat har, dvs cirka 1 bågminut. l en annan utförandevariant av nämnda tennisexempel tas det vid beräkningen av den virtuella bollens 29 bana hänsyn till att en lampa 30 finns i omgivningen. Den virtuella bollen 29 kan således studsa mot lampan, varvid en mer komplicerad spelsituation föreligger. Således kan spelaren skapa mer utmanande spelvarianter eller spela spelet i miljöer som annars vore otänkbara, t ex är i vanlig tennis inte ekonomiskt rimligt alt spela i rum med lågt hängade stora kristallkronor. För att uppnå hög grad av realism i den realiserade miljön måste modellen av det fysiska objektet vara av hög precision. För att visa flexibiliteten i den uppfinningsenliga anordnigen försågs den med upptagningsmedel för information om en omgivning, varvid den uppfinningsenliga anordningen delade givare och styr- och beräkningsenhet, med det detta medlet. Därvid kunde även i rummet rörliga objekt modelleras och direkt påverka tennisspelet, genom att spelaren agerar på informationen i den realiserade miljön.

I ytterligare ett exempel visas att tennisspelet i föregående utföringsexempel ingalunda är begränsat till en virtuell motståndare. En reell motståndare - spelare - utrustad med en likadan uppfinningsenlig anordning anordnad så att, i ett specifikt utförande, de båda uppfinningsenliga anordningarna delar på en gemensam styr- och beräkningsenhet. Härvid kommer två uppsättningar av positions- och orienteringsinformation att 10 15 20 25 30 35 523 098 30 sändas till den gemensamma styr- och beräkningsenheten för beräkning av den virtuella bollens bana, samt av de båda spelarnas respektive virtuella racketar, samt om nät och linjer, på sådant sätt att informationen skapas för och sänds till respektive spelares överföringsenheter. I den enklaste varianten av detta exempel befinner sig de två spelarna finns i samma fysiska omgivning, varvid synintryck och hörselintryck, om medlen för överföring av hörselinformation är anordnade så att ljud från den verkliga omgivningen ej utestängs, till stor del tas från omgivningen och till en mindre del från de av styr- och beräkningsenheten till överföringsenheterna överförda informationen om de virtuella företeelserna, vid realiserandet av respektive spelares miljö. l ytterligare en annan variant av utföringsexemplet med två tennisspelare är dessa båda lokaliserade i varsin omgivning i form av två olika lokaler, som är sådant beskaffade att det område i respektive lokal som används som gemensam spelplan har samma geometriska egenskaper eller åtminstone genom enkel modell kan lätt och entydigt transformeras mellan varandra. Området utanför respektive spelplan kan vara helt olika. Detta betyder att vardera spelare vid realiseringen av miljön ser helt olika bakgrunder, har olika ljussättning givna av deras respektive reella omgivningar. De har olika ljudbakgrunder etc, men att de delar genom stimulanserna från respektive överföringsenhet de virtuella företeelserna i spelet - miljön.

Härvid fås i detta enkla exempel samma visuella effekt som vid spel mot en simulerad osynlig motståndare där endast motståndarens virtuella racketen är synlig. Spelet kan ske i såväl närbelägna som mer avlägsna lokaler. Exemplet visar att den uppfinningsenliga anordningen inte är begränsad till helt lika omgivningar då den används för interaktiva flerpersonersspelsituationer. l ett utförandeexempel används en uppfinningsenlig inrättning vilken innefattar två uppfinningsenliga anordningar enligt föregående tennisexempel samt ett medel för upprättande av :vara 10 15 20 25 30 35 523 098 31 minsta gemensamma spelplan, bestående av två upptagningsmedel för upptagning av information om en omgivning, sådant att båda medlen använder en algoritm, implementerad i antingen en av de ingående uppfinningsenliga anordningarnas styr- och beräkningsenheter eller i en separat styr- och beräkningsenhet, för att utifrån en minimal startomgivning jämföra hur stor del av en omgivning som har tillräckliga gemensamma egenskaper för att kunna användas som gemensam spelplan. Algoritmen ökar successivt området och jämför vilka fasta objekt som därvid vid varje utökning påträffas.

När ett hinder påträffas i någon av omgivningarna undersöks om motsvarande hinder finns i den andra omgivningen. I det senare fallet kan om hindren har mycket likartade egenskaper även hindret inkluderas, annars stoppar iterationen i de riktningar som hindren definierar. Algoritmen upprepas ända tills ingen väg för utökning återstår. De sålunda erhållna spelplanenerna utgör då en en spelmässig mötesplats mellan två världar. I det tidigare omnämnda tennisfallet skapas endast olika kulisser för de respektive spelarna, vilket kan ge möjligheter till upplevelser av väsentligt utökat slag. l ett utförandeexempel av den sistnämnda varianten av tennsispel används separata styr- och beräkningsenheter för vardera spelares anordning och nödvändiga gemensamma indata samt beräkningar kommuniceras via ett nätverk i detta speciella exempel via Internet mellan de både styr- och beräkningsenheterna. I detta enkla utförandefall tillhandahåller respektive styr- och beräkningsenhet information till den andra styr- och beräkningsenheten om sin spelares position och orientering, såväl racket som huvud. Den virtuella bollens bana kan därvid beräknas av antingen en styr- och beräkningsenhet eller av båda var för sig med ömsesidig kontroll av respektive enhets resultat. Respektive beräkningsenhet beräknar sedan den information som skall sändas till deras egna respektive överföringsenheter. »unna ;,.-== 10 15 20 25 30 35 523 098 32 l en ytterligare variant av det första tennisexemplet enligt ovan, med endast en spelare med den uppfinningsenliga anordningen, skapades andra speciella fysiklagar, i styr- och beräkningsenheten, än dom vanliga naturlagarna för hur den virtuella bollen skulle röra sig i närheten av ett reellt objekt, i detta specifika fall en lampa. Där modellerades en klotrund lampa med en repulsiv potential av samma typ som mellan två punktformiga elektriskt olikladdade punktformiga partiklar. Detta- ger stor inverkan på bollens bana och därigenom realiseras för spelaren en annorlunda miljö, med möjlighet till annorlunda spelupplevelse. Exemplet visar att anordningen kan användas för att blanda egenskaper mellan rena fysiska världar och mycket speciella världar och därvid åskådliggöra resultatet i form av en realiserad miljö som en varelse kan få upplevelser från. För att skapa realism även i denna situation krävdes att den omgivningen och den virtuella företeelsen sammanfogades med hög precision. l ett till, den föregående varianten, för en spelare, på tennisexemplet, analogt utfört exempel utgjordes spelplanen av en spänningssatt elektrisk ställverksgärd inkluderade där vanligen förekommande elektiska apparater såsom brytare, omkopplare, transformatorer, reaktorer mm, där omgivningens egenskap elektrisk potential hade modellerats och implementerats i styr- och beräkningsenheten, med hjälpa av en CAD-modell av elektrisk potential runt apparater av nämnda slag, och den virtuella bollen givits virtuella elektriska egenskaper som en liten laddad punktformig källa. Härvid kunde spelaren öva sin förmåga att förstå hur ett elektisktfält uppför sig kring apparater.

Exemplet visar att anordningens användbarhet ej är begränsad till speciella typer av omgivningar eller bara kan användas i icke- magnetiskt störda miljöer, samt att den uppfinningsenliga anordningen kan användas för nyttig inlärning. l en mer sofistikerad utförande form av föregående exempel kompletterades överföringsmedlen för överföring av stimulanser till synen med ett upptagningsmedel för bildinformation samt u~;v1 --,»| 10 15 20 25 30 35 523 098 33 blockerades vägen för ljus att infalla direkt mot ögat med en blockeringsmedel i form av en ogenomtränglig skärm. Den från upptagningsmedelet upptagna informationen överlagrades med bildinformation från i modellen av omgivningen simulerade elektiska potentialer så att information om omgivningens elektriska egenskaper representerades av olika halvgenomskinliga färgnyanser sömlöst anpassade i den rella bilden. Överföringsenheten genererade sedan hela den sammantagna bilden med hjälp av ett överföringsmedel för projektion av bild på ögas näthinna. Därvid kan, i detta fall, den virtuella tennisbollen i den realiserade miljön ses röra sig i ett potentialfält i den verkliga omgivningen. Även om det här beskrivna exemplet har karaktären av lek och spel visar det att det med föreliggande uppfinningsenliga anordning realistiskt utforska och visualisera företeelser i en miljö som sammanfaller helt med en omgivning. Karakteristiskt för detta exempel är igen att det krävs stor precision i såväl modell som positions- och orienteringsinformation om spelarens synfält, vilket inte är möjligt att åstadkomma samtidigt med krav på att funktionen skall kunna utföras i de flesta olika omgivningar med samma anordning om tidigare kända anordningar för skapande av realiserade miljö används.

Det, i flera av ovanstående beskriva utföringsexempel av den uppfinningsenliga anordningen, ingående donet 26 i form av redskapshållare kan vara försedd med ett antal styrknappar.

Därvid kan spelaren reglera olika egenskaper hos de virtuella företeelserna i den realiserade miljön. Speciellt kan med en styrknapp valet av kulör på de virtuella linjerna 25 på den virtuella tennisplanen ändras, genom att styrsignaler sänds till styr- och beräkningsenheten 17. l ett tennisexempel där överföringsenhetens, i den uppfinningsenliga anordningen, medel 12 för överföring av syninformation innefattade ett upptagningmedel för upptagande av bildinformation, ett medel som blockerar omgivningens ljus, samt ett överföringsmedel av syninformation för direkt snuva »,..| 10 15 20 25 30 35 523 098 34 bildprojektion näthinnan , och där redskapsdonet 26 är försett med styrknappar, avges en signal från en styrknapp till styr- och beräkningsenheten 17, varvid alla färger som golvet i den reella omgivningen byts ut mot en gruslikanande färgskala, samt textur och fysikalisk beskrivning, varvid miljön som spelaren såg liknade att spela på grus. I ett annat tennisexempel med samma uppfinningsenliga utrustning som i föregående exempel, där även en reell motståndare använde det modifierade redskapsdonets styrknappar för att växla virtuella kläder, via simulering i spelarens anordnings styr- och beräkningsenhet, på motståndaren. l nästa steg av detta exempel valde den ena spelaren genom att aktivera, via styrknapp, en särskild beräkningsmodul i styr- och beräkningsenheten i syfte att göra sig osynlig för sin motståndare. Det kräver sömlös inskarvning av miljöer bakom motståndaren. Således krävs en mycket hög precision hos den detljerade modellen av omgivningen och positions- och orienteringsmätning för att ge en bild som inte motståndaren genom i bilden förekommande imperfektioner skall kunna överlista och därmed indirekt inse var den andra spelaren befinner sig.

Det skall här framhållas att användningen av den uppfinningsenliga anordningen eller den uppfinningsenliga inrättningen ingalunda är begränsad till spel av virtuell tennis i de beskrivna eller andra varianter. Spelplanen kan genom enkelt utbyte av modeller i styr- och beräkningsenheten göras om till spelen t ex Golf eller i olika grad av sofistikering Quidditch, ett spel beskrivet av J K Flawlings i de skönlitterära böckerna om Harry Potter och i den speciella publikationen "Quidditch Through the Ages and Fantastic Beasts and Where to Find Them" (ISBN: 0439284031), samt alla andra former av spel, lekar och sporter att utföras i en omgivning med den uppfinningsenliga anordningen kan spelas eller lekas i en värld med virtuella företeelser sammanfogade med reella bilder av omgivningen realiserade i en miljö. Fledskapsdonets virtuella tennisracket 27 kan utbytas enkelt, och under pågående spel, mot alla typer av svärd, lasersvärd, lansar, skjutvapen etc. Det är inget som :aa-f ::,»| 10 15 20 25 30 35 523 098 n v; oc: 35 hindrar att redskapsdonet utgörs av t ex ett verkligt tennisracket eller ett verkligt svärd, förbundet med en givare av det tidigare nämnda slaget. Således kan likväl döljas vilket redskap en spelare har som att generera ett virtuellt redskap. Spel och spelregler kan bytas eller laddas separat i styr- och beräkningsenheten 17. l figur 7 illustreras ett exempel en omgivning bestående av ett antal virtuella musiker 48 i en orkester, samt en lyssare - en varelse - med en variant av den uppfinningsenliga anordningen förbunden meddelst ett medel i form av ett headset 13 med dennes huvud 10. Anordningen inkluderar i detta enkla fall av en givare 5, av det i tidigare exempel nämnda slaget, en överföringsenhet innehållande ett medel 15, med tre delar, för överföring av stimulans till hörseln, och en styr- och beräkningsenhet innehållande tredimensionell representation av omgivningen, samt âvenledes i detta specifika fall innehållande en databas med inspelningar av ljudet från olika instrument som spelar samma musikstycke - i samma tempo - med angivande av positioner och riktningar från respektive instrument till den eller de mikrofoner som använts vid inspelningen. Två av de tre delarna av överföringsmedlet för hörselinformation utgörs av tre högtalarelement 45 anrodnade runt varelsens öra 46 enlig figur 6, där respektive högtalarelements position och orientering relativt givaren är fasta och välkända. Den tredje delen utgörs av ett vibratorelement 49 placerat på varelsens huvud i känd position och med känd riktning relativt givaren.

När lyssnaren bärande den uppfinningsenliga anordningen rör sig i rummet eller rör sitt huvud 10 kommer information om huvudets position och orientering att sändas till styr- och beräkningsenheten 17, där kommer en beräkning utifrån den modell som finns av omgivningen, med placering av de olika virtuell orkestermedlemmarna 48, antingen som de satt vi en eventuell gemensam inspelning eller som man i modellen bestämt att de skall vara placerade, att ske varvid ljudbilden, dvs styrka och fördröjning, där mycket exakt läge i tiden i inspelingen a»,1| .-|-| 10 15 20 25 30 35 523 098 o u. sn 36 avses, för varje enskilt ljud i de punkter där överföringsenhetens ljudalstrande och/eller vibrationsa|stande medel är belägna vid för varje varje nytt beräkningstillfälle. Den sammanvägda signalen av alla ljud för varje ljudalstrande medel i överföringsenheten sänds till respektve medel och presenteras för realiserar för lyssnaren en akustisk miljö, som är positions- och riktningsberoende. Lyssnaren kan därmed välja att vandra runt i orkestern och höra hur det låter från olika positioner eller att fjärma sig från orkestern för att höra musiken på avstånd.

I ett utföringsexempel med den uppfinningsenliga anordningen enligt föregående exempel är information om omgivningens akustiska egenskaper inlagda som modell, varvid kom den realiserad miljön att i en viss mening utgöra en sammanfogning av en verklig omgivning och ett inspelat stycke musik. l ett annat utföringsexempel med den uppfinningsenliga anordningen enligt föregående exempel väljer lyssnaren att utesluta första fiolen i den inspelade orkestern och själv sätta sig med sin fiol i den tänkta positionen där försteviolinisten skulle suttit och spela. l detta fall kompletterades t ex överföringsenheten med upptagningsmedel för ljudiformation i form av en mikrofon för varje ljudöverförande överföringsmedel för att kunna överlagra det verkliga ljudet med de virtuellt åstadkomna. Den realiserade miljön kan beskrivas som en generaliserad karaoke-maskin.

I ytterligare en variant av föregående utföringsexempel finns ytterligare en lyssnare med den uppfinningsenliga anordningen, där denna andra anordning har gemensam styr- och beräkningsenhet med den första lyssnarens anordning, men där den andra lyssnarens givare sänder in också sin positions- och orienteringsinformation. Den andra lyssnaren får från den gemensamma styr- och beräkningsenheten stimulansinformation för sin anordnings position och orientering i den reella omgivningen till sin överföringsenhet. Således ger den miljö som realiseras möjlighet för den andra lyssnaren att höra en orkester n-»nv flm. 10 15 20 25 30 35 523 098 37 som är virtuell utom med avseende på försteviolinist. Således ger anordningen en realiserad miljö som utgör en sammanfogad musikupplevelse med påtagligt tredimensionell akustisk karaktär.

De föregående musiklyssningsexemplen kompletteras i ett ytterligare exempel med att överföringsmedel för syninformation även inkluderas i den uppfinningsenliga anordnigen, så att virtuella spelmän genereras i den realiserade miljön. Härvid används i ett utförande samma överföringsmedel för syninformation som i tennis exemplet ovan.

I en omgivning likartad den i föregående exempel finns ett antal reella ljudkällor, i föreliggande exempel i form av faktiska människor i en orkester, varvid lyssnaren är försedd med en anordning av det uppfinningsenliga slaget inkluderande en överföringsenhet bestående av överföringsmedlet för akustisk information enligt föregående exempel, kompletterat med inspelningsmedel i form av mikrofoner vid varje ljudalstrande element vid varje i överföringsmedlet ingående ljudalstrande element, där mikrofonerna kopplas så att informationen sänds till styr- och beräkningsenheten, som analyserar ljuden och sammanlågger informationen med positions- och riktningsinformation. Därvid kan olika ljudkomponenter separeras, antingen via en elektronisk krets eller med ett datorprogram, och bara vissa ljud, som har egenskapen att de kommer från en källa som ligger i en viss given riktning i förhållande till lyssnarens huvuds orientering, att via den realiserade miljön bibringas lyssnaren. l detta fall ger den uppfinningsenliga anordningen lyssnaren en riktad hörsel, med absolut riktnings- och postitionsbestämmande. Härvid finns möjligheten att samtidigt blanda riktat och icke riktat ljud i lyssnarens realiserade miljö.

I en annat utförande med samma uppfinningsenliga anordning som i lyssnarexemplet så kombineras modellen för omgivningen, rummet, med olika ljud för olika företeelser hos rummet. Då en blind varelse använder den uppfinningsenliga anordningen, enligt =>;;| 10 15 20 25 523 098 38 i föregående exempel definierat slag, anordnad så att den modell av omgivningen som fanns i styr- och beräkningsenheten skapade ljudinformation som funktion av avstånd till olika objekt i rummet. Den blinda varelsen försågs dessutom med ett fritt rörligt don, inkluderat i anordningen, i form av en redskapshàllare av samma slag som beskrivits i tennisexemplen ovan med styrknappar, som kan sända signaler till styr- och beräkningsenheten. I ett försök valde den blinda varelsen att låta alla vassa hörn i rummet i modellen skapa en varningston om varelsen, genom positions och orienteringsinformationen från givaren, närmade sig ett vasst hörn. Den infomationen överförs via överföringsenheten till en realiserad miljö, varvid den blinda varelsen lätt kan undvika att gå på vassa hörn.

Det är givet att den uppfinningsenliga anordningen och det uppfinningsenliga förfarandet icke blott är begränsade till de exemplifierade utförandena. Ovan har redan angivits ett antal modifieringsmöjligheter. Ytterligare sådana erbjuder sig för fackmän inom området när väl uppfinningstanken presenteras.

Det betonas följaktligen att uppfinningen endast är begränsad till det skyddsomfång som definieras av efterföljande patentkrav och att ekvivalenta utförandeformer inbegripes inom patentskyddets ram.

Claims (1)

1. 5 '10 15 20 25 30 35 523 098 :zff = 39 = = =' ' Patentkrav Anordning för att i en reell omgivning till en varelse för varelsen skapa en miljö innefattande både åtminstone en del av den reella omgivningen och åtminstone en virtuell företeelse, varvid de av varelsen upplevda egenskaperna hos nämnda miljö beror på positionen och/eller orienteringen hos varelsen, eller hos en del därav, i förhållande till den reella omgivningen, varvid anordningen innefattar ett organ för generering av stimulanser, vilket stimulansgenereringsorgan inkluderar en givare och ett medel medelst vilket varelsen och givaren är så förbundna att varelsens och givarens inbördes positioner och/eller orienteringar är anordnade att vara inom ett begränsat intervall, för att medelst information om givarens position och/eller orientering och om den reella omgivningen generera stimulanserna, samt en enhet för att överföra de genererade stimulanserna till varelsen för att därigenom realisera nämnda miljö för varelsen, kännetecknad därav, att givaren är anordnad att fastställa sin position och/eller orientering i förhållande till den reella omgivningen genom att mottaga infallande optiska signaler från signalkällor i den reella omgivningen och registrera de mottagna signalernas relativa infallsriktningar i förhållande till givaren. Anordning enligt krav 1, kännetecknad därav, att stimulansgenereringsorganet inkluderar en med givaren och överföringsenheten kommunicerande styr- och beräkningsenhet, som utnyttjar en datormodell anordnad att tillhandahålla information om den reella omgivningen och om den realiserade miljön, för beräkning av de erforderliga stimulanserna och styrning av överföringsenheten. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad därav, att överföringsenheten inkluderar ett medel för överföring av stimulanserna via varelsens synorgan. ïo 15 20 25 30 35 10. 11. 523 098 40 Anordning enligt krav 3, kännetecknad därav, att överföringsmedlet är utformat att överföra stimulanserna genom impulser direkt till synnerven hos varelsen. Anordning enligt krav 3, kännetecknad därav, att överföringsmedlet är utformat att överföra stimulanserna genom projicering av bilder direkt i varelsens öga/ögon. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att överföringsenheten inkluderar ett medel för överföring av stimulanserna via varelsens hörselorgan. Anordning enligt krav 6, kännetecknad därav, att överföringsmedlet är utformat att överföra stimulanserna genom impulser direkt till hörselnerven hos varelsen. Anordning enligt krav 6, kännetecknad därav, att överföringsmedlet är utformat att överföra stimulanserna genom att varelsens skalle eller någon del av hörselorganet på mekanisk väg bringas att vibrera. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att överföringsenheten inkluderar ett medel för överföring av stimulanserna via varelsens känselorgan. Anordning enligt krav 9, kännetecknad därav, att överföringsmedlet är utformat att överföra stimulanserna genom styrning av temperaturen hos åtminstone någon del av den reella omgivningen till varelsen så att värme upptages/avges av varelsen från/till omgivningen. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att överföringsenheten inkluderar ett medel för överföring av stimulanserna via varelsens luktorgan. 10 15 20 25 30 35 40 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 525 098 41 Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att överföringsenheten inkluderar ett medel för överföring av stimulanserna via vareisens smakorgan. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att den innefattar ett medel för upptagning av information från den reella omgivningen genom registrering eller mätning av en eller flera egenskaper som den reella omgivningen uppvisar i en eller flera positioner och/eller riktningar. Anordning enligt krav 2 och 13, kännetecknad därav, att upptagningsmedlet är anordnat att kommunicera med styr- och beräkningsenheten. Anordning enligt krav 13 eller 14, kännetecknad därav, att upptagningsmedlet är anordnat för avkänning av den position och/eller orientering som vareisens öga/ögon har i förhållande till den reella omgivningen. Anordning enligt krav 13, 14 eller 15, kännetecknad därav, att upptagningsmedlet är anordnat för avkänning av den position och/eller orientering som varelsens öra/öron har i förhållande till den reella omgivningen. Anordning enligt något av kraven 13-16, kännetecknad därav, att upptagningsmedlet är anordnat för avkänning av fokuseringen hos vareisens öga/ögon. Anordning enligt något av kraven 13-17, kännetecknad därav, att upptagningsmedlet är anordnat för avkänning av storleken hos den öppning som släpper in ljus hos vareisens öga/ögon. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att givaren är anordnad att vid inbördes förflyttning av givaren och den reella omgivningen upprepat fastställa sin position och/eller orientering i förhållande till den reella omgivningen. 10 15 20 25 30 35 40 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 523 098 42 Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att givaren är anordnad att vid inbördes förflyttning av givaren och den reella omgivningen vara fritt flyttbar av varelsen och mekaniskt ostyrd av den reella omgivningen i ett godtyckligt koordinatsystem. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att den innefattar ett av varelsen bärbart don för att överföra signaler till stimulansgenereringsorganet och därigenom styra funktionen hos detta. Anordning enligt krav 21, kännetecknad därav, att det bärbara donet är anordnat att utgöra ett redskap för genomförande av en handling i den för varelsen realiserade miljön genom att varelsen förflyttar donet i förhållande till den reella omgivningen. Anordning enligt något av kraven 21 eller 22, kännetecknad därav, att det bärbara donet inkluderar nämnda givare eller en ytterligare givare som är anordnad att fastställa sin position och/eller orientering i förhållande till den reella omgivningen. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att nämnda åtminstone ena virtuella företeelse är utformad att följa särskilt definierade fysikaliska lagar. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att givaren är anordnad att fastställa sin position och/eller orientering med avseende på minst två frihetsgrader i förhållande till den reella omgivningen. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att givaren är anordnad att fastställa sin position och/eller orientering med avseende på minst tre frihetsgrader i förhållande till den reella omgivningen. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att givaren är anordnad att fastställa sin position och orientering med 10 15 20 25 30 35 40 28. 29. 30. 523 098 43 avseende på minst fyra frihetsgrader i förhållande till den reella omgivningen. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att den är ansluten till ett lokalt och/eller globalt nätverk såsom t ex internet. inrättning innefattande två eller flera till ett nätverk anslutna anordningar för att medelst respektive anordning i en reell omgivning till en varelse för varelsen skapa en miljö innefattande både åtminstone en del av nämnda reella omgivning och åtminstone en virtuell företeelse, varvid de av varelsen upplevda egenskaperna hos nämnda miljö beror på positionen och/eller orienteringen hos varelsen, eller hos en del därav, i förhållande till nämnda reella omgivning, kännetecknad därav, att respektive anordning innefattar ett organ för generering av stimulanser, varvid stimulansgenereringsorganet inkluderar en givare anordnad att fastställa sin position och/eller orientering i förhållande till den reella omgivningen genom att mottaga infallande optiska signaler från signalkällor i den reella omgivning och registrera de mottagna signalernas relativa infallsriktningar i förhållande till givaren och ett medel medelst vilket varelsen och givaren är så förbundna att varelsens och givarens inbördes positioner och/eller orienteringar är anordnade att vara inom ett begränsat intervall, för att medelst information om givarens position och/eller orientering och om den reella omgivningen skapa stimulanserna, samt en enhet för att överföra de genererade stimulanserna till varelsen för att därigenom realisera nämnda miljö för varelsen, och att inrättningen inkluderar ett medel för att på basis av de skapade miljöerna upprätta en för varelserna minsta gemensam realiserad miljö i vilken respektive varelse kan påverka de av varelserna upplevda egenskaperna. Förfarande för att i en reell omgivning till en varelse för varelsen skapa en miljö innefattande både åtminstone en del av den reella omgivningen och åtminstone en virtuell företeelse, varvid de av varelsen upplevda egenskaperna hos nämnda miljö beror på positionen och/eller orienteringen hos varelsen, eller hos en del 10 15 20 25 30 35 40 31. 32. 33. 34. 35. 36. 523 098 44 därav, i förhållande till den reella omgivningen, varvid varelsen förses med ett organ för generering av stimulanser, vilket stimulansgenereringsorgan inkluderar en givare som förbinds med varelsen så att varelsens och givarens inbördes positioner och/eller orienteringar är anordnade att vara inom ett begränsat intervall, och att stimulanserna genereras med hjälp av information om givarens position och/eller orientering och om den reella omgivningen, samt att de genererade stimulanserna överförs till varelsen för att därigenom realisera nämnda miljö för varelsen, kännetecknat därav att givarens position och/eller orientering i förhållande till den reella omgivningen fastställes genom att givaren mottager infallande optiska signaler från signalkällor i den reella omgivningen och registrerar de mottagna signalernas relativa infallsriktningar. Användning av en anordning enligt något av kraven 1-28 för att utöva en sport, ett spel eller en lek. Användning enligt krav 31 varvid nämnda sport, spel eller lek uppvisar åtminstone en virtuell företeelse som följer särskilt definierade fysikaliska lagar. Användning av en anordning enligt något av kraven 1-28 för att i kombination med en eller flera sensorer belägna utanför ett fordon bibringa en förare av fordonet en upplevelse av omgivningen utanför fordonet. Användning av en anordning enligt något av kraven 1-28 för att visa hur ett objekt ska manipuleras i förhållande till en omgivning. Användning av en anordning enligt något av kraven 1-28 för att skapa olika upplevelser för olika personer som nyttjar ett och samma förflyttningsmedel. Användning av en anordning enligt något av kraven 1-28 för att skapa stereoljudupplevelser. 523 098 ff-ffe--š 1,; 45 5 37. Användning av en anordning enligt någon av kraven 1-28 för medicinsk och/eller psykologisk forskning och/eller diagnostik.