TW201814357A

TW201814357A - 虛擬實境頭戴式裝置

Info

Publication number: TW201814357A
Application number: TW105132091A
Authority: TW
Inventors: 鄭義全; 江國慶
Original assignee: 鄭義全; 江國慶
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2018-04-16
Also published as: TWI746463B

Abstract

本發明提供一種虛擬實境頭戴式裝置，包含一無線傳輸模組，耦合一控制單元，可無線接收或傳送資訊，眼球控制與虹膜辨識之虛擬影像裝置。

Description

虛擬實境頭戴式裝置

本發明有關於一種虛擬影像裝置，更詳而言之，其為一種具眼球控制與虹膜辨識之虛擬影像裝置。

歸功於虛擬實境頭戴式裝置的推出，讓人身歷其境觀賞方式正在普及。頭戴式裝置具目鏡及耳機，透過側面與繞過頭頂的帶子固定在頭上，以提供逼真視覺效果及探索世界體驗。透過前方平面螢幕觀賞，使用虛擬實境時，頭戴式裝置會在玩家兩眼前各自顯示一個小型影像，大腦會將這兩個影像組合成三維體驗。因為鏡片會放大影像，與觀看電視螢幕時不同，玩家眼前的不會是一個長方形影像。電視通常以每秒30畫格(FPS)顯示，現在有些遊戲卻高達60FPS。VR可顯示以每秒90甚至120畫格速度移動的影像，順暢無比的畫面讓虛擬世界感覺更真實。

本發明之目的在於提供一種虛擬實境影之系統或裝置。為達上揭以及其他目的，本發明提供一種可以顯示虛擬實境影像之運動健身機系統，包含：一運動裝置，可以用於提供一運動者運動；一控制裝置，電性耦合跑步機裝置，以控制或偵測該運動裝置；以及一虛擬實境顯示裝置，具有一第一無線模組用以無線接收一雲端伺服器中心所傳輸之一虛擬實境影像，其中虛擬實境顯示裝置係根據該運動者於雲端伺服器所選擇之影片撥放虛擬實境。一虛擬實境頭戴式裝置，包含：虹膜辨識光源；感應器，接收發射自該虹膜辨識光源，經虹膜所返回之光；記憶體，儲存虹膜樣板；虹膜辨識模組，將該所接收之虹膜影像，與該虹膜樣板比較，依據比較結果擷取。其中該虹膜辨識光源包含紅外線。如請求項第1項所述之虛擬實境頭戴式裝置，其中該虛擬實境頭戴式裝置包含無線接收發射裝置，可與雲端伺服器耦合。如請求項第3項所述之雲端虛擬實境之運動系統，，其中該虛擬實境頭戴式裝置包含無線接收發射裝置，可與智慧型手機耦合。

一虛擬實境頭戴式裝置，可接合一智慧型手機，其中該虛擬實境頭戴式裝置或該智慧型手機之一包含：虹膜辨識光源；感應器，接收發射自該虹膜辨識光源，經虹膜所返回之光；記憶體，儲存虹膜樣板；虹膜辨識模組，將該所接收之虹膜影像，與該虹膜樣板比較，依據比較結果擷取。其中該虹膜辨識光源包含紅外線。其中該智慧型手機包含無線接收發射裝置，可與雲端伺服器耦合。

一虛擬實境頭戴式裝置，包含：光源；感應器，接收發射自該光源，經眼球所返回之光；眼球控制模組，依據該接收光源，經一處理器判斷後，控制虛擬物件。其中該光源包含紅外線。其中該虛擬實境頭戴式裝置包含無線接收發射裝置，可與雲端伺服器耦合，其中該虛擬實境頭戴式裝置包含無線接收發射裝置，可與智慧型手機耦合，其中該虛擬實境頭戴式裝置包含感應器，接收發射自該虹膜辨識光源，經虹膜所返回之光；記憶體，儲存虹膜樣板；虹膜辨識模組，將該所接收之虹膜影像，與該虹膜樣板比較，依據比較結果擷取。

其中該虛擬實境影像相對應於運動裝置之運動參數顯示；其中該雲端伺服器中心包括一虛擬實境產生模組，用以提供虛擬實境影像。雲端伺服器中心包含不同分類場景之虛擬實境影像。其中該虛擬實境影像由使用者上傳。

虛擬實境頭戴式裝置包含一處理器、無線傳輸模組以及一顯示器，其中無線傳輸模組以及顯示器係電性耦合處理器。

在一觀點中，第一及第二無線傳輸模組包含WiFi模組、藍芽技術相容模組、802.11x無線傳輸標準之相容模組或WiMAX無線傳輸標準之相容模組。

在另一觀點中，一種雲端虛擬實境影像之運動系統，包含一運動裝置，提供一運動者運動；一控制裝置，電性耦合該運動裝置，以控制或偵測該運動裝置；以及一虛擬實境顯示裝置，及一智慧型手機具有一無線模組用以無線接收一雲端伺服器中心所傳輸之一虛擬實境影像，其中該虛擬實境顯示裝置係根據該運動者於雲端伺服器中心所選擇之影片撥放虛擬實境。

在又一觀點中，一虛擬實境頭戴式裝置，有線或無線耦合控制裝置，其中虛擬實境顯示裝置具有一接收模組以有線或無線接收一無線通訊裝置所傳輸之一影像資料，其中虛擬實境頭戴式裝置或無線通訊裝置具有虛擬實境產生模組。無線通訊裝置為一智慧型手機。

此些優點及其他優點從以下較佳實施例之敘述及申請專利範圍將使讀者得以清楚了解本發明。

300‧‧‧虛擬實境頭戴式裝置

301‧‧‧智慧型手機

302、310‧‧‧處理器

303‧‧‧無線傳輸模組

304、340‧‧‧顯示器

305、320‧‧‧記憶體

309‧‧‧接收模組

330‧‧‧無線傳輸模組

350‧‧‧感應器

360‧‧‧指令輸入裝置

370‧‧‧控制器

380‧‧‧虛擬實境產生模組

390‧‧‧眼球控制模組

395‧‧‧眼球偵測光源

400‧‧‧虹膜感應器

405‧‧‧虹膜辨識模組

600‧‧‧雲端伺服器

610‧‧‧虛擬實境產生模組

700‧‧‧空中姿勢檢測系統

如下所述之對本發明的詳細描述與實施例之示意圖，應使本發明更被充分地理解；然而，應可理解此僅限於作為理解本發明應用之參考，而非限制本發明於一特定實施例之中。

第一圖係本發明之虛擬實境頭戴式裝置之功能方塊示意圖。

第二圖係本發明之虛擬實境頭戴式裝置之功能方塊示意圖。

第三圖係本發明之虛擬實境頭戴式裝置與雲端之功能方塊示意圖。

第四圖係係本發明之虛擬實境頭戴式裝置與雲端之功能方塊示意圖。

此處本發明將針對發明具體實施例及其觀點加以詳細描述，此類描述為解釋本發明之結構或步驟流程，其係供以說明之用而非用以限制本發明之申請專利範圍。因此，除說明書中之具體實施例與較佳實施例外，本發明亦可廣泛施行於其他不同的實施例中。以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可藉由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之功效性與其優點。且本發明亦可藉由其他具體實施例加以運用及實施，本說明書所闡述之各項細節亦可基於不同需求而應用，且在不悖離本發明之精神下進行各種不同的修飾或變更。

說明書中所述一實施例指的是一特定被敘述與此實施例有關之特徵、方法或者特性被包含在至少一些實施例中。因此，一實施例或多個實施例之各態樣之實施不一定為相同實施例。此外，本發明有關之特徵、方法或者特性可以適當地結合於一或多個實施例之中。

值得注意的是，為了能兼顧運動與娛樂的效果，本發明提供一虛擬實境(Virtual Reality)裝置或系統。虛擬實境(又稱為人工環境)係利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界，以提供使用者關於視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。使用者進行位置移動時，電腦可以立即進行運算，以將精確的三維世界影像傳回產生臨場感。虛擬實境技術整合了電腦圖形、電腦仿真、人工智慧、感應、顯示以及網路並列處理等技術，是一種由電腦技術輔助而產生的環境模擬系統。

第一圖顯示本發明之一實施例之一虛擬實境頭戴式裝置300之功能方塊圖。在本實施例之中，虛擬實境頭戴式裝置300包括處理器310、記憶體320、第一無線模組330、顯示器340、感應器350、指令輸入裝置360、控制器370以及虛擬實境產生模組380，如第一圖所示。其中記憶體320、第一無線模組330、顯示器340、感應器350、指令輸入360、控制器370以及虛擬實境產生模組380係耦接處理器310。在本實施例之中，虛擬實境頭戴式裝置300透過虛擬實境產生模組380之處理而產生一虛擬實境影像內容。虛擬實境頭戴式裝置300例如為一虛擬實境盔上顯示器或一虛擬實境眼鏡顯示器或一虛擬實境立體投影機或一雷射3D立體投影機等。使用者可於虛擬實境頭戴式裝置300之上顯示出一虛擬實境影像。舉一實施例而言，虛擬實境顯示裝置300可接收外部方向控制器370之訊號，以利於控制虛擬實境影像的方向，以及指令輸入裝置360之選單，以利於可以隨時切換畫面或其他選擇功能。感應器350可以用於偵測身體的移動、搖擺或頭部的晃動等有關於身體運動狀況。感應器350例如為一區域定位感應器。

請參考第一圖，虛擬實境頭戴式裝置300包括一眼球偵測光源395，用於偵測眼球之運動，將其回饋之訊號輸入到處理器，以判斷出已經定義之對應訊號。眼球偵測光源395可為紅外線光源。隨之，透過該處理器觸發眼球控制模組390輸出一對應控制訊號。如此可以利於藉由使用者之眼球運動輸出控制訊號。虛擬實境頭戴式裝置300可以產生一虛擬環境。在一些實施例之中，於結構上，虛擬實境頭戴式裝置300包含頭盔(helmet)、面罩(visor)、頭帶(headband)、眼罩(eyepatch)等，以利於虛擬實境headband裝置300配戴於使用者之上。在一些實施例之中，於電子訊號處理上，虛擬實境頭戴式裝置300包含處理器310、記憶體320、無線模組330以及顯示器340。記憶體320可以儲存用於處理器310的一些指令、資訊、影像等。記憶體320、無線模組330以及顯示器340係電性耦合處理器310。虛擬實境頭戴式裝置300之處理器310係電性耦合控制器370，可為有線或無線。在一實施例中，控制器370包含重力感測器或加速度感測器，以利於輸出方向指令到處理器310。上述控制器370可包含一環型結構，可套配於手指或手軸部，無須以手握緊，而有利於操控。

如第二圖所示，其顯示本發明之另一架構之方塊示意圖。大致上與第一實施例類似，其中，虛擬實境頭戴式裝置300包括一眼球偵測光源395，用於偵測虹膜，將其回饋之訊號輸入到處理器，一虹膜感應器400，用於接收回饋之虹膜影像訊號，再輸入到虹膜辨識模組405，以利於辨識使用者身分。隨之，依據該辨識結果觸發允許或拒絕存取之指令。如此可以利於藉由使用者之虹膜作為透過虛擬實境頭戴式裝置300擷取或進入系統、資料庫、遠端伺服器、手機或平板電腦之安全控制機制。至少一虹膜樣本500儲存於一記憶體內，做為身分辨識之比對標的。

控制器370上係設有控制裝置，例如包括電源開關、設定鈕、液晶顯示螢幕(觸控螢幕)等。控制器370亦可透過一有線或無線控制信號進行控制，例如控制其側向傾斜角度及傾斜速度等，亦可透過感測裝置220偵測運動變化。

第三圖顯示本發明之一實施例之利用影像擷取裝置提供視訊資料至雲端伺服器600及/或虛擬實境頭戴式裝置300。在本實施例中，虛擬實境頭戴式裝置300係有線或無線耦合控制器370，該虛擬實境頭戴式裝置300具有一無線傳輸模組250，藉由有線或無線接收或傳輸無線傳輸之一影像資料或指令，其中虛擬實境頭戴式裝置300或無線通訊裝置301具有虛擬實境產生模組。

參閱第四圖，無線通訊裝置301，例如智慧型手機，包括處理器302、記憶體305、第三無線模組303以及顯示器304。在本實施例中，智慧型手機301一方面提供視訊或影像資料到雲端伺服器600，並且另一方面智慧型手機301透過第三無線模組303以下載串流到虛擬實境顯示裝置300，而利用虛擬實境顯示裝置300之虛擬實境產生模組380處理從智慧型手機301所下載之串流資料以產生一虛擬實境影像內容，或者智慧型手機301本身之虛擬實境產生模組以產生一虛擬實境影像內容，而由顯示器340顯示該虛擬實境影像內容。透過影像擷取裝置，例如攜帶式攝影機、穿戴式攝影機或智慧型手機301拍攝影片，再藉由電腦、筆電、平板電腦或智慧型手機，上傳提供視訊或影像資料(例如其拍攝的實境影片)到雲端伺服器中心600，伺服器端即包括許多上述影像擷取裝置，包含智慧型手機301的使用者所傳輸的大量的影片資料。這些影片資料經過虛擬實境產生模組610的處理即產生虛擬實境影像內容，而儲存在虛擬影片資料庫620之中。並且根據不同的屬性或類別而分類，並將其分別儲存於各類的分類資料庫621、622...623之中。如此，使用虛擬實境顯示裝置300的使用者可以選擇虛擬影片資料庫620之中的任一類作為觀賞的虛擬實境影像。

虛擬實境顯示裝置300可以與智慧型手機301結合。基於虛擬實境顯示裝置300本身具有感應器350與控制器370，藉由智慧型手機301提供即時遊戲至虛擬實境顯示裝置300，以提供運動者於運動時進行虛擬實境遊戲。因此，透過虛擬實境顯示裝置300無線耦合智慧型手機301或者一網路遊戲伺服器，可以讓配戴虛擬實境顯示裝置300的運動者達到玩網路遊戲的樂趣。在一實施例中，虛擬實境顯示裝置300包含一震動反饋單元以反映遊戲情景中有震動時的情況，增加遊戲時的臨場感。在另一實施例中，虛擬實境頭戴式裝置300包含一空中姿勢檢測系統(in-the-air gesture detection systems)600以偵測使用者的姿勢。

在一實施例之中，由於虛擬實境顯示裝置300利用Micro USB與智慧型手機301結合，虛擬實境顯示裝置300直接由智慧型手機301供電。因此，本發明之虛擬實境之運動健身機系統可以結合智慧型手機，以讓使用運動健身機之運動者體驗虛擬實境。眼球偵測光源395，一虹膜感應器400，可配置於智慧型手機上。此外，眼球偵測光源395，眼球控制模組390可配置於智慧型手機上。在另一實施例中，可將第一圖與第二圖之實施例整合，使其具備虹膜辨識功能，以及眼球控制指令功能。

在實施例中，虛擬實境頭戴式裝置300係配戴於頭上，其中處理器310以執行指令以實施虛擬實境影像之產生技術。處理器310可以為一般用途處理器、系統單晶片處理器、專用積體電路(ASIC)或其他類似的處理器組態。一對顯示器340可配置分別對應使用者二眼。在一實施例中，每一顯示器340可以包括液晶顯示器、有機發光二極體顯示器或其他類似的顯示器，以用於顯示虛擬實境影像。在另一實施例中，每一顯示器可以包括一透明的液晶顯示器、一透明的有機發光二極體顯示器或其他類似的顯示器，可以直接觀看真實世界的影像以及顯示於顯示器之上的虛擬實境影像，以維持可以透過顯示器而觀看真實世界環境的能力。另外，虛擬實境頭戴式裝置300包含一視線跟踪器(eye-gaze tracking)，或者更包含至少一個照相裝置。照相裝置350、記憶體320、視線跟踪器以及顯示器340係電性耦合處理器310。

虛擬實境頭戴式裝置300具有一無線傳輸模組，透過一無線網路以及一網際網路而無線耦合至一雲端伺服器中心600之一虛擬實境產生模組610，例如一圖形產生系統(graphics generation system)。無線傳輸模組例如為無線區域網路通訊模組(WLAN module)或WiFi模組，用以傳輸資料。照相裝置350可以捕捉虛擬實境頭戴式裝置300之外的即時影像。捕捉的影像可以傳送至雲端伺服器中心600之虛擬實境產生模組610，並經由虛擬實境產生模組610之處理而產生一虛擬實境影像內容，再傳送至虛擬實境頭戴式裝置300300，而由其顯示器340顯示該虛擬實境影像內容。

在一實施例中，顯示器340上所顯示之虛擬實境影像內容中一併顯示配戴該虛擬實境顯示裝置300之使用者的本人真實影像或虛擬影像(或其可辨識其本人的名稱或姓名；或其可辨識其本人的名稱或姓名)，亦可以一併顯示於虛擬實境影像內容中，讓玩家知道有其他的玩家者正與其連線，猶如身歷其境與其他使用者集體觀賞或娛樂。為達成上述目的，主要透過登錄於伺服器的使用者，同意將其資訊散佈、顯示於他人虛擬實境顯示器中。

本發明之記憶體可包含唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、非揮發性快閃記憶體等。

上述之無線區域網路通訊模組(WLAN module)相容於且可以處理無線區域網路協定之資料傳輸。舉例而言，無線區域網路通訊模組可以為藍芽技術(Bluetooth)相容模組、Wi-Fi無線傳輸標準之相容模組、802.11x無線傳輸標準之相容模組、NFC(Near Field Communication：近場通訊)、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)無線傳輸標準之相容模組。利用無線區域網路通訊模組可以使得本發明之虛擬實境顯示裝置300無線接收從雲端伺服器中心600之虛擬實境產生模組610所產生之虛擬實境影像內容(例如：穿戴式紀錄器、行車紀錄器之影像訊號或其他影音資訊內容，例如旅遊景點、古蹟風景、街景、大自然風景...等)。

當一使用者頭部戴上一虛擬實境盔上顯示器時，此顯示器中可放映各種環境模擬的影片並產生3D立體之互動效果，亦能因戴上虛擬實境盔上顯示器而感受到在各種環境下運動之真實感與臨場感樂趣，兼具娛樂與運動之效果。

上述敘述係為本發明之較佳實施例。此領域之技藝者應得以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

Claims

一虛擬實境頭戴式裝置，包含：虹膜辨識光源；感應器，接收發射自該虹膜辨識光源，經虹膜所返回之光；記憶體，儲存虹膜樣板；虹膜辨識模組，將該所接收之虹膜影像，與該虹膜樣板比較，依據比較結果擷取。
如請求項第1項所述之虛擬實境頭戴式裝置，其中該虹膜辨識光源包含紅外線。
如請求項第1項所述之虛擬實境頭戴式裝置，其中該虛擬實境頭戴式裝置包含無線接收發射裝置，可與雲端伺服器耦合。
如請求項第3項所述之雲端虛擬實境之運動系統，，其中該虛擬實境頭戴式裝置包含無線接收發射裝置，可與智慧型手機耦合。
一虛擬實境頭戴式裝置，可接合一智慧型手機，其中該虛擬實境頭戴式裝置或該智慧型手機之一包含：虹膜辨識光源；感應器，接收發射自該虹膜辨識光源，經虹膜所返回之光；記憶體，儲存虹膜樣板；虹膜辨識模組，將該所接收之虹膜影像，與該虹膜樣板比較，依據比較結果擷取。
如請求項第5項所述之虛擬實境頭戴式裝置，其中該虹膜辨識光源包含紅外線。
如請求項第5項所述之虛擬實境頭戴式裝置，其中該智慧型手機包含無線接收發射裝置，可與雲端伺服器耦合。
一虛擬實境頭戴式裝置，包含：光源；感應器，接收發射自該光源，經眼球所返回之光；眼球控制模組，依據該接收光源，經一處理器判斷後，控制虛擬物件。
如請求項第8項所述之虛擬實境頭戴式裝置，其中該光源包含紅外線。
如請求項第8項所述之虛擬實境頭戴式裝置，其中該虛擬實境頭戴式裝置包含無線接收發射裝置，可與雲端伺服器耦合。
如請求項第8項所述之雲端虛擬實境之運動系統，其中該虛擬實境頭戴式裝置包含無線接收發射裝置，可與智慧型手機耦合。如請求項第8項所述之雲端虛擬實境之運動系統，其中該虛擬實境頭戴式裝置包含感應器，接收發射自該虹膜辨識光源，經虹膜所返回之光；記憶體，儲存虹膜樣板；虹膜辨識模組，將該所接收之虹膜影像，與該虹膜樣板比較，依據比較結果擷取。