[发明专利]头戴式体感操控显示系统及其方法

说明书

【技术领域】

本发明是关于一种头戴式显示系统，尤其是一种便于操控的头戴式体感操控显示系统及其方法。

【背景技术】

头戴式显示装置现身消费市场已有若干时间，业者曾经尝试推广，宣称让使用者不需耗费庞大空间，仅需配戴一套头戴式显示装置，就可以轻易拥有例如六、七十时显示器般的视觉享受，希望能取代一般电视等家用显示器。不幸地，由于投影电视一类产品不断改革创新，目前消费者只需在家预留出一面墙壁或准备一片投射幕，就可以非常方便地利用投影机投射出数十时的萤幕影像。相形之下，配戴于头上的头戴式显示装置由于重量限制，使用时并不舒服；尤其，显示装置遮蔽于眼前，一旦要调节音量或选台等，都还需要设法找到控制器或控制按键，使用上相当不便，使其市场占有率一直保持低迷。

部分业者尝试改变其市场定位，于是有人提出添加摄影机至头戴式显示装置，一种公知技术如图1所示，是利用所搭配的头戴式摄影机12，撷取配戴使用者所面临的真实世界影像，并与例如包括水平位置监测、铅直位置监测、头部姿势监测、身体部分监测等多重的监测器10，以及所搭配的处理器16将储存在影像储存18中的虚拟影像资料叠加，共同呈现在头戴式显示装置14上。

但是，此种头戴式显示装置因属于非穿透式，使得配戴使用者无法自行观察到外部真实世界状况，仅能凭借头戴式摄影机间接观察，由于头戴式摄影机的拍摄角度与配戴者利用自己眼睛观察的立体角度仍会存在些许偏差，除非使用者完全静止不动，否则此种偏差在实际行走或移动过程中将会导致距离误判而碰撞；再者，摄影机角度通常不如人眼视觉范围宽广，造成视野的限缩；又者，人眼可以藉由水晶体旁的六条肌肉迅速调整焦距，藉由眼球的不断振颤，使得空间上远近距离不一的物件都能清晰成像，但相对地，摄影机即便可以自动对焦，仍须花费比人眼更久的时间，造成响应延迟，故无法替代人眼观察。

另如图2所示，美国发明专利7573525揭露有一种头戴式摄影机2，搭配有头戴式显示装置24，藉由一组外加控制器25，控制摄影机的聚焦距离、并且可以将摄影机所拍摄画面资料呈现于头戴式显示装置24上，同样藉由外加的控制器25，调节拍摄画面在头戴式显示装置24上的上、下、左、右位置以及控制显示画面的放大、缩小。

此种设计虽然利用穿透式显示装置，让操作使用者可以同时透过显示装置而直接观察真实世界的物件，并且可以将拍摄画面同样被呈现于显示装置，但是使用者还需要手持外加的控制器，才能控制所呈现画面的位置及进行画面的播放，使得整体操作极不方便。尤其随着技术进步，现行摄影机已经极为轻便，并且可以单手操控，相较之下，该前案不仅需手持控制器，又需额外在头上配戴整组摄影机与显示装置，平添使用者负担。

因此，如何让头戴显示装置发挥较大效益，而且更可让使用者双手无须持握任何操作装置，即可符合人体工学地用肢体动作操控，充分提供配戴使用与操作上的方便性，将是本案所要聚焦的重点。

【发明内容】

本发明的一个目的在于提供一种可撷取使用者于真实世界中肢体动作作为操控指令，从而降低系统制造成本的头戴式体感操控显示系统。

本发明的另一个目的在于提供一种透过特定的肢体动作下达操控指令，使得系统结构简化而便于携行的头戴式体感操控显示系统。

本发明的再一个目的在于提供一种可将显示装置上显示的虚拟物件与使用者的特定肢体动作结合，使得操作符合人因工程而便于操控的头戴式体感操控显示系统。

本发明的又一个目的在于提供一种自动化且迅速地将使用者的肢体动作影像进行撷取分析并显示的头戴式体感操控显示方法。

本发明的又另一个目的在于提供一种透过分析使用者的肢体动作的方式进行对应肢体动作的指令下达，令操作上更方便的头戴式体感操控显示方法。

因此，本发明为一种头戴式体感操控显示系统，供依照一个使用者在一个预定影像撷取范围内的特定肢体动作控制显示影像，包括：一个供使用者配戴于头部的基体；一组设置于该基体、供撷取该使用者肢体在一个预定影像撷取范围内的动作影像的影像撷取装置；一组设置于该基体、对应该使用者眼睛位置的呈现装置；及一个接收该影像撷取装置传来的影像讯号，分析并当获得该影像讯号中、存在有上述特定肢体动作时，将对应上述特定肢体动作的虚拟操控界面影像呈现在该呈现装置上对应位置的处理装置。