运行可佩戴在头部的电子显示装置的方法以及显示虚拟内容的显示系统与流程

本发明涉及一种用于运行可佩戴在头部的电子显示装置的方法以及一种用于显示虚拟内容的显示系统。

背景技术：

无论是在执行驾驶任务时用于提供支持，还是在行驶时用于娱乐或放松，未来可能有越来越多的人在他们的车辆中使用沉浸式技术。在此，车辆乘员可能会使用虚拟现实或增强现实技术来玩游戏、媒体消费或者放松。特别是在娱乐游戏体验中或是与其他虚拟的人员或真实地同样位于车辆中的人员进行互动的情况下，重要的是相应的用户知道在现实中包围着他的车辆的物理边界。由于这些边界分别根据车辆类型而具有很大差异，所以预先提供这种内部空间数据将付出很高的成本。

例如，在文献de102015003882a1中示出了虚拟现实眼镜在车辆中的应用。所述文献的重点是防止虚拟现实眼镜的佩戴者出现所谓的晕动病。这例如通过借助摄像系统检测车辆周围环境并且另外借助虚拟现实眼镜来进行放映而实现。

美国文献2006/0015000a1也专注于对所谓的晕动病的预防。在所述文献建议的方法中提出，借助布置在后座区域中的显示装置来显示车辆周围环境，从而不会使前座区域中的乘员感到难受。

最后，文献de102014003178a1还示出了一种在驾驶车辆时运行虚拟现实眼镜的方法。在此提出，除虚拟内容本身以外还要呈现真实的车辆周围环境的图像。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于运行可佩戴在头部的电子显示装置的方法以及一种用于显示虚拟内容的显示系统，借助所述显示系统能够令这种电子显示装置的佩戴者以尤其简单的方式识别车辆内部的物理边界。

上述目的通过具有独立权利要求特征的用于运行可佩戴在头部的电子显示设备的方法以及用于显示虚拟内容的显示系统来实现。在从属权利要求中详细给出了本发明的具有适宜的和不平凡的改进方案的有利的设计方案。

在本发明的用于运行可佩戴在头部的电子显示装置的方法中，借助布置在所述电子显示装置上的探测装置来确定所述电子显示装置相对于车辆的车辆内部空间的相对运动，并且与所确定的相对运动相应地使得位于车辆内部的电子显示设备的佩戴者的虚拟视角与所显示的虚拟内容相匹配。此外，借助所述探测装置探测车辆内部空间的轮廓并且显示与所述车辆内部空间轮廓相应的虚拟轮廓。

根据本发明通过布置在所述电子显示装置上的探测装置来进行所谓的内向外追踪。在所述内向外追踪中，通过将探测装置安装在电子显示装置自身上来探测电子显示装置的运动。将探测装置设计成探测所述可佩戴在头部的电子显示装置的周围环境，并且由此推断出所述电子显示装置相对于周围环境的运动，在具体应用中即是相对于车辆内部空间的运动。

根据本发明还提出，将设计用于内向外追踪的探测装置另外还用于探测车辆内部空间的轮廓，借助可佩戴在头部的电子显示装置显示与车辆内部空间轮廓相应的虚拟轮廓。由此能够借助安装在电子显示装置上的探测装置了解车辆内部空间的几何形状或结构，并借助电子显示装置将其在相应的虚拟现实或增强现实应用内实施。

在此，与探测到的车辆内部空间轮廓相应的虚拟轮廓不必看起来与实际的车辆内部空间完全相同。关键只在于所述虚拟轮廓要在其几何形状方面相应于探测到的车辆内部空间轮廓。换言之，借助本发明的方法能够在电子显示装置的佩戴者坐在车辆内部空间期间，除了已经显示的虚拟内容以外，还利用所述电子显示装置向佩戴者以一种结构或浮雕的方式展示他的车辆周围环境。

无论电子显示装置的佩戴者当前坐在什么类型的车辆中，利用本发明的方法使得电子显示装置的佩戴者在任何时候，即使是佩戴着电子显示装置时，都能够识别到实际包围着他的、车辆的物理边界。无论佩戴者是借助电子显示装置与虚拟的人员互动还是与真实地位于车辆中的人员互动，尽管佩戴着电子显示装置，但他在任何情况下——或至少在需要时——都能够识别到车辆内部空间的物理边界。

本发明的一个有利实施形式提出，永久性地显示虚拟轮廓。由此，尽管佩戴着电子显示装置，电子显示装置的佩戴者在任何时候都能够识别到他距离车辆内部空间的实际的物理边界有多远。由此能够另外可靠地避免电子显示装置的佩戴者与车辆内部空间的轮廓相撞。

根据本发明的一个另选的有利实施形式提出，当电子显示装置的佩戴者的预定的身体部分距车辆内部空间轮廓的间距低于预设的间距时，才显示虚拟的轮廓。所述预定的身体部分可以是例如电子显示装置的佩戴者的头和/或手。在这个另选的有利的实施形式中，只有当电子显示装置的佩戴者的预定的身体部分距车辆内部空间轮廓的间距低于预设的间距时，才显示虚拟轮廓，从而支持虚拟内容的尤其沉浸式的显示。只要电子显示装置的佩戴者的预定的身体部分距离车辆内部空间的轮廓足够远，就不会显示在几何形状上与探测到的车辆内部空间轮廓相应的虚拟轮廓。但是，一旦佩戴者的预定的身体部分与车辆内部空间的真实轮廓非常接近时，就借助电子显示装置显示与车辆内部空间的轮廓相应的虚拟轮廓。由此同样能够确保电子显示装置的佩戴者不与车辆内部空间的真实轮廓相撞。

在本发明的另一个有利的构造方案中提出，探测装置具有基于飞行时间测定的传感器装置，借助所述传感器装置来确定车辆内部空间的轮廓。可以将例如飞行时间摄像机用作为所述基于飞行时间测定的传感器装置。通过进行飞行时间测定能够以尤其精确和可靠的方式确定车辆内部空间的轮廓。由此能够至少与车辆内部空间的真实轮廓大约1比1对应地生成虚拟轮廓，并且借助电子显示装置显示所述虚拟轮廓。由此能够以尤其可靠的方式避免电子显示装置的佩戴者与车辆的真实轮廓相撞。换言之，借助飞行时间测定能够以尤其精确的方式探测车辆内部空间的真实轮廓，从而使得电子显示装置的佩戴者在佩戴着所述电子显示装置时，在任何时候都能够通过——至少在需要时——显示所述虚拟的图像而识别到他与车辆内部空间的真实轮廓相距多远。

在本发明的另一个有利的实施形式中提出，探测装置具有摄像机，借助所述摄像机拍摄车辆内部空间并且以此为基础来确定所述车辆内部空间的轮廓。使用普通的摄像机的优点在于，普通的摄像机通常明显比例如飞行时间摄像机便宜。在单独使用所述摄像机时，成本明显更低。但作为另选还可以将飞行时间测定与普通的摄像机相组合。由此例如在需要时，还可以实际上以看起来像现实中的车辆内部空间的方式显示虚拟图像。这可以通过将飞行时间测定与摄像机成像相组合来实现。借助飞行时间测定来生成三维的数据，借助普通的摄像机来提供与真正的光学相关的数据。

本发明的另一个有利的实施形式提出，借助电子显示装置显示游戏并且使与车辆内部空间的轮廓相应的虚拟轮廓与游戏的当前场景相适配。如果电子显示装置的佩戴者站在借助所述显示装置显示的虚拟环境内，例如桥上，则可以显示例如虚拟地形，所述虚拟地形相应于所探测到的车辆内部空间的轮廓、例如仪表盘的轮廓。在此情况下，虚拟地形就相当于虚拟轮廓。如果从几何形状方面进行考虑，则所述虚拟地形的视觉感受与当前显示的游戏场景相适配。同样地，借助显示装置还能够显示其他的虚拟内容，例如媒体等，其中与车辆内部空间的轮廓相应的虚拟轮廓与相应的虚拟内容相适配地展现。由此，借助所述电子显示装置来支持或明显改善在显示不同内容时的沉浸效果。

本发明的用于显示虚拟内容的显示系统包括：可佩戴在头部的电子显示装置；布置在所述电子显示装置上的探测装置，该探测装置被设置用于确定所述电子显示装置相对于车辆的车辆内部空间的相对运动；以及控制装置，所述控制装置被设置成根据探测到的相对运动，使得位于车辆内部空间中的电子显示装置的佩戴者的虚拟视角与所显示的虚拟内容相适配。由此，将所述探测装置设计用于探测车辆内部空间的轮廓，将所述控制装置设置用于驱控电子显示装置，以便显示与车辆内部空间的轮廓相应的虚拟轮廓。本发明方法的有利的构造方案被视作是本发明的显示系统的有利的构造方案，反之亦然，其中所述显示系统尤其具有用于执行所述方法步骤的装置。所述电子显示装置可以是例如虚拟现实眼镜又或增强现实眼镜。

附图说明

下面通过对优选的实施例进行说明以及借助附图给出本发明的进一步的优点、特征和细节。上述说明中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明和/或附图中单独展示的特征和特征组合在不脱离本发明范围的情况下不仅可以使用在所给出的各个组合中，而且可以单独使用或者使用在其他组合中。

附图示出：

图1示出用于显示虚拟内容的显示系统的示意图，其中所述显示系统具有可佩戴在头部的电子显示装置、布置在所述电子显示装置上的探测装置以及控制装置；

图2示出电子显示装置的佩戴者坐在其中的机动车辆的示意性侧视图；

图3示出借助电子显示装置显示虚拟内容的示意图。

在附图中相同的或功能相同的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1以示意图示出用于显示虚拟内容的显示系统1。显示系统1包括可佩戴在头部的电子显示装置2，所述电子显示装置可以是例如虚拟现实眼镜或增强现实眼镜。除此以外，显示系统1还具有布置在所述电子显示装置2上的探测装置3。探测装置3可以具有例如飞行时间摄像机，所述探测装置3还可以替代或附加地具有例如普通的摄像机。另外，显示系统1还具有与所述电子显示装置2和所述探测装置3在数据技术方面连接的控制装置4。

图2中以示意性的侧视图示出车辆5，其中佩戴者6在驾驶车辆5时佩戴着电子显示装置2。借助布置在所述电子显示装置2上但在此并未详细示出的探测装置3来确定电子显示装置2相对于车辆5的车辆内部空间7的相对运动。与确定的相对运动相应地，使得所述位于车辆内部空间7中的电子显示装置2的佩戴者的虚拟视角与借助所述电子显示装置2显示的虚拟内容相适配。换言之，就是使用探测装置3来进行电子显示装置2的所谓的内向外追踪。

图3中非常简化地示出了虚拟内容9。借助探测装置3另外探测到在此示意性地通过方向盘来示意性示出的轮廓8，其中除了根本的虚拟内容9以外，还示出了与所述轮廓8相对应的车辆内部空间7的虚拟轮廓10。

在此可以提出，永久性地显示所述虚拟轮廓10。但替代地，还可以设想，只有在电子显示装置2的佩戴者6的例如头或手距离车辆内部空间7的真实轮廓8足够近时，才显示所述虚拟轮廓10。例如，可以预设特定的间距，一旦探测到距离车辆内部空间7的真实轮廓8的间距低于这个间距，就显示在几何形状上与车辆内部空间7的真实轮廓8相应的虚拟轮廓10。无论是永久性地显示虚拟轮廓10，还是仅有条件地显示虚拟轮廓10，重要的是，所述虚拟轮廓10要在其结构或其几何形状以及其尺寸方面都相应于车辆内部空间7的真实轮廓8。此外，插入显示的虚拟轮廓10在纯视觉上看起来不必与车辆内部空间7的实际轮廓8相同，反而可以看起来是完全不同的。

例如，在驾驶车辆期间能够借助电子显示装置2显示游戏，其中，该游戏以虚拟内容9的形式显示。在此，使与车辆内部空间7的真实轮廓8相应的虚拟轮廓10与所述游戏的当前场景相适配。也就是说，插入显示的虚拟轮廓10看起来完全不像车辆内部空间7，而是仅在结构或几何形状上相应于车辆内部空间7的真实轮廓8，其中使虚拟轮廓10的其他的视觉感受与正在借助电子显示装置2显示或进行的游戏相适配。

借助电子显示装置2还能够为佩戴者6显示任意的虚拟内容，可以永久性地或根据需要借助所述电子显示装置2，通过插入显示虚拟轮廓10来让佩戴者6识别到车辆内部空间7的真实轮廓8。

显示系统1的探测装置3具有双重功能。第一，探测装置3通过上述说明的内向外追踪来进行电子显示装置2的所谓的位置追踪。第二，探测装置3额外地具有探测车辆内部空间7的真实轮廓8的功能，以便还能够以所描述的方式借助电子显示装置2显示与车辆内部空间7的轮廓8相应的虚拟轮廓10。

尽管佩戴着电子显示装置2，电子显示装置2的佩戴者6在任何时候——至少在需要时、也就是在相应地非常靠近的情况下——都能识别到包围着他的车辆5的物理边界。除了真正地探测车辆内部空间7的真实轮廓8以外，探测装置3优选还能够探测例如在此未详细示出的车辆乘员，与此相关地还可以提出，令电子显示装置2同样还显示与探测到的车辆乘员相应的虚拟轮廓。在此情况下，甚至还可以避免电子显示装置2的佩戴者在佩戴电子显示装置2时与车辆内部空间7的真实轮廓8和其他车辆乘员相撞。