專利名稱：一種展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可以用于健身、保健以及/或者醫(yī)藥領域的、用于展示一 個虛擬環(huán)境的系統(tǒng)。
背景技術：
根據(jù)一項德國實用新型專利DE 20 2004 007 273U1所描述的，其披露了一 種用于休養(yǎng)和/或冒險體驗的設施，特別是一種用于健身的設施。所被描述的 設施通過在封閉房間內的一個電影展示設備和一個電影圖像展示區(qū)域來實現(xiàn) 電影展播。上述設施包括由一調控裝置而互相連接的、用于產(chǎn)生移動、聲音、 風、氣味、光和/或其它光線的裝置，以及/或者感應裝置，其啟動和設置狀態(tài) 是根據(jù)電影展播順序從時間上、位置上和/或強度上進行調控的。
然而，這種設施以及與這種設施相類似的其它設施并沒有對人體的功能和 狀態(tài)進行考慮和分析，從而導致對其所實現(xiàn)的作用和成效不能進行控制。再者， 通過這些設施不能實施健身或者訓練項目，其也不能應用于醫(yī)藥方面的領域。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是給使用者提供一個展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，通過該系 統(tǒng)展示的虛擬環(huán)境，能使使用者的各種不同的感觀均受到刺激，并能完成特殊 的健身項目，與此同時其身體功能也能得到檢驗。
本發(fā)明是通過一種展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)來實現(xiàn)上述目的的。這種系統(tǒng)包括 一健身器械、 一用于實現(xiàn)二維和/或三維視覺展示的視覺展示設備、至少一聲 音輸出和/或錄入裝置，以及一用于產(chǎn)生風、溫度和/或氣味的裝置。
這種全面的工程系統(tǒng)可以實現(xiàn)對競技體育或非競技體育項目十分有效的、可定位于娛樂或冒險體驗領域的鍛煉。
十分有益的是，這種展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)具有一刺激觸覺的裝置和/或一 用于改變呼吸空氣組成成份的裝置。使用這種系統(tǒng)不僅省去了去高山地區(qū)訓練 場地的昂貴的飛行費用，而且可以縮短達到同樣條件下的訓練效果的有效時 間，比如說，原來需要兩個小時的鍛煉，現(xiàn)在只需要一個小時。同樣的，運用 這種系統(tǒng)能使訓練功效相對于傳統(tǒng)的訓練方式提升達10%。
另外十分有利的是，本展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)的組成部分是通過一個電腦系 統(tǒng)來實現(xiàn)互相連接和被調控的。該電腦系統(tǒng)至少包括一具有用戶操作界面的調 控電腦。用于左、右眼圖像計算的計算器通過一網(wǎng)絡和該調控電腦相連接。
此外，外置式的信息儲存器，例如DVD或VCD播放器，可以安裝連接 到調控電腦上，從而使本發(fā)明的虛擬環(huán)境系統(tǒng)能根據(jù)使用需要而被靈活調整。
另一個有利方面是，從調控電腦中產(chǎn)生的信號被傳輸?shù)酱髟谑褂谜哳^部 的、裝有用于產(chǎn)生虛擬環(huán)境的LCD的頭盔上(如頭戴顯示HMD)?；蛘撸?產(chǎn)生的信號可被用于產(chǎn)生立體投影，可在屏幕上產(chǎn)生有三維效果的影像。
本發(fā)明的另一個進步之處是，上述調控電腦和一個或多個輸入裝置相連 接。這些輸入裝置各自具有六個自由度，用來確定位置和取向，并能有選擇地 配有一個或多個功能鍵。
除此以外，另一個值得一提的有利方面是，例如感應性的、感壓性的和/ 或彈性的輸入裝置跟調控電腦相連，這些輸入裝置可以做例如眼睛移動、身體 移動以及頭部運動等的探測，和/或對方位的確認。另一個能說明本虛擬環(huán)境 系統(tǒng)有利之處的例子是，運用上述的輸入裝置可以實現(xiàn)對手勢、面部表情和/ 或語言的探測。
一個特別能說明本發(fā)明有益之處的實施例是把例如頭部跟蹤器作為輸入裝置來使用。這個頭部跟蹤器同樣可以固定于戴在使用者頭部的、裝有用于產(chǎn)
生虛擬環(huán)境的LCD的頭盔上(頭戴顯示HMD)。
本系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是，上述視覺展示設備可以重現(xiàn)一個靜止的畫面、一個靜止或移動的實物、 一個電腦圖形，以及/或者二維和/或三維的移動畫面或電影。傳統(tǒng)的顯示器也可以用于二維展示。
另一個十分有利的實施例是上述視覺展示設備可以產(chǎn)生具有0°至179°視角的畫面，或者，當本系統(tǒng)被用于健身、保健或醫(yī)藥領域時，也產(chǎn)生一個具有180°或大于18(T的視角，從而使之前已被錄入的使用者的運動以及/或者靜止的真實畫面重新被展現(xiàn)。
對于在健身領域中本系統(tǒng)的使用，十分有好處的是把例如槳、自行車或跑道等作為健身器械整合到本虛擬環(huán)境系統(tǒng)中。這樣一來，能實現(xiàn)生理和心理同時達到興奮狀態(tài)。并且，在三維虛擬環(huán)境中可以使用香氣或實現(xiàn)高度訓練。在此過程中，使用者的成績數(shù)據(jù)被收集，以及其醫(yī)學參數(shù)，如脈搏或心跳頻率等被記錄。此外，可以在使用本系統(tǒng)之前、之時和/或之后，通過取血樣實現(xiàn)精確的血圖像分析，這種用途是本虛擬環(huán)境系統(tǒng)的另一個先進之處。舉例來說，可以使用一個和上述電腦系統(tǒng)相連的細胞分析裝置，優(yōu)選是用于循環(huán)血細胞記數(shù)的裝置，這樣可以精確地確定血細胞組成。尤其還可以使用的是，與一個熒光染料整合的特殊抗體，從而使通過識別細胞表面的標記進行分析成為可能。
另一個優(yōu)點是，聲音的輸出元件產(chǎn)生樂器聲、人聲以及動物、風、雨、瀑布、雷等聲音，以及/或者機動車馬達、射擊、抽水機、爆炸和/或挖掘的聲音。
本發(fā)明極具優(yōu)勢的進步之處是，所產(chǎn)生的風、溫度和/或空氣潮濕度等效果是與所展示的現(xiàn)實中的情景相適應的。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是，來自虛擬環(huán)境系統(tǒng)外部的指示和演示可以通過一個通訊元件向使用者傳輸。其所指的是，比方說一個有資格的治療師的聲音和視覺指示可以被傳輸?shù)接脩舳恕?br> 此外，本發(fā)明的另一個優(yōu)勢是，使用者可以通過上述通訊元件和系統(tǒng)之外的人員進行聯(lián)系。
本發(fā)明還有一個具有優(yōu)勢的進步之處是，使用者可以在很短的幾秒鐘之內
把氧氣含量從很低的介于9%到17%數(shù)值調節(jié)變化到最高達100%的數(shù)值，使用者也可以進行反向調節(jié)。使用本虛擬環(huán)境系統(tǒng)，頂級運動員和競技體育運動員可以在虛擬的仿真的環(huán)境中為實地比賽做準備。這種仿真的在低氧條件下的訓練對非競技體育運動員和業(yè)余運動員而言，能使其個人能力和水平條件得到提高。其好處尤其在于，運動員可以省去高消費而又花時間的、在高山區(qū)域的訓練。此外，運動員可以達到更有效的訓練效果，因為訓練場地是24小時開放，并易于到達。
具體實施例方式
在健身領域中，本虛擬環(huán)境系統(tǒng)可以將比如說香味的使用和被動的高山訓練以及氧氣治療在一個三維虛擬環(huán)境中相結合。在這樣的環(huán)境下，使用者可以達到休閑、個人能力的提高以及免疫系統(tǒng)的增強相結合的效果。
在醫(yī)藥領域中，本虛擬環(huán)境系統(tǒng)可以將香味、高地訓練以及/或者氧氣治療在一個三維環(huán)境中使用，從而使視覺、觸覺、嗅覺和聽覺這四個感觀受到興奮刺激。使用者個人的免疫系統(tǒng)也能因此受到激活，從而有望使有疾病在身的患者，如癌癥、過敏以及代謝方面疾病的患者，通過使用本系統(tǒng)而得到幫助。
這種三維系統(tǒng)展示的技術還能提供以下的可能性，即對某些特殊的心理疾病，如由自身免疫系統(tǒng)疾病產(chǎn)生的恐懼，可通過圖像和聲音的效果對其產(chǎn)生正面影響。
權利要求
1、一種展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括一健身器械、一用于展現(xiàn)二維和/或三維影像的視覺展示設備、至少一個聲音輸出和/或錄入裝置，以及用于產(chǎn)生風、溫度和/或氣味的裝置。
2、 根據(jù)權利要求1所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)具有一刺激觸覺的裝置，以及/或者用于改變能呼吸的空氣組成成份的裝置。
3、 根據(jù)權利要求1和2所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)的 組成部分是通過一電腦系統(tǒng)來實現(xiàn)互相連接并被調控的。
4、 根據(jù)權利要求1至3所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述電腦系 統(tǒng)至少包括一具有用戶操作界面的調控電腦。
5、 根據(jù)權利要求1至4所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于用于左、右 眼圖像計算的計算器通過一網(wǎng)絡和上述調控電腦相連接。
6、 根據(jù)權利要求1至5所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述產(chǎn)生的 信號被傳輸?shù)酱髟谑褂谜哳^部的、裝有用于產(chǎn)生虛擬環(huán)境的LCD的頭盔上。
7、 根據(jù)權利要求1至6所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述產(chǎn)生的 信號被用于產(chǎn)生立體投影，其可在屏幕上產(chǎn)生有三維效果的影像。
8、 根據(jù)權利要求1至7所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述調控電 腦和一個或多個輸入裝置相連接，所述輸入裝置各自具有六個自由度，用來確 定位置和取向，并有選擇地配有一個或多個功能鍵。
9、 根據(jù)權利要求1至S所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述的感應 性的、感壓性的和/或彈性的輸入裝置與調控電腦相連。
10、 根據(jù)權利要求1至9所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于通過運用所 述輸入裝置，可以實現(xiàn)對眼睛移動、身體移動及頭部運動的探測，和/或對方位的確認。
11、 根據(jù)權利要求1至10所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于通過運用 所述的輸入裝置可以實現(xiàn)對手勢、面部表情和/或語言的探測。
12、 根據(jù)權利要求1至11所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于把頭部跟蹤器作為輸入裝置來使用。
13、 根據(jù)權利要求1至12所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述視覺 展示設備可以重現(xiàn)一個靜止的畫面、 一個靜止或移動的實物、 一個電腦圖形， 以及/或者二維和/或三維的移動畫面或電影。
14、 根據(jù)權利要求1至13所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述的視 覺展示設備能重現(xiàn)具有0。至179°視角的畫面。
15、 根據(jù)權利要求1至14所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述的視 覺展示設備能重現(xiàn)具有180°或大于180°視角的畫面，并在健身、保健和醫(yī) 藥領域中使用。
16、 根據(jù)權利要求1至15所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述的視 覺展示設備可以重現(xiàn)已被錄入的使用者的運動以及/或者靜止的真實畫面。
17、 根據(jù)權利要求1至16所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于把包括槳、 自行車或跑道的健身器材作為健身器械使用到所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)中。
18、 根據(jù)權利要求1至17所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于用戶的成 績數(shù)據(jù)被收集，以及其醫(yī)學參數(shù)被記錄，所述醫(yī)學參數(shù)包括脈搏或心跳頻率。
19、 根據(jù)權利要求1至18所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于聲音的輸 出元件產(chǎn)生樂器聲、人聲、以及包括動物、風、雨、瀑布、雷的環(huán)境聲音，以 及/或者機動車馬達、射擊、抽水機、爆炸和/或挖掘的聲音。
20、 根據(jù)權利要求1至19所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所產(chǎn)生的風、溫度和/或空氣潮濕度等效果是與所展示的現(xiàn)實中的情景相適應的。
21、 根據(jù)權利要求1至20所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于來自系統(tǒng)外部的指示和演示可以通過一個通訊元件向使用者傳輸。
22、 根據(jù)權利要求1至21所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于使用者可以通過所述述通訊元件與系統(tǒng)外部的人員進行聯(lián)系。
23、 根據(jù)權利要求1至22所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于使用者可以在很短的幾秒鐘之內把氧氣含量從很低的介于9%到17%數(shù)值調節(jié)變化到最高達100%的數(shù)值，使用者也可以進行反向調節(jié)。
24、 根據(jù)權利要求1至23所述的展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，其特征在于所述電腦系統(tǒng)連接有一細胞分析裝置，所述細胞分析裝置優(yōu)選是用于循環(huán)血細胞記數(shù)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種展示虛擬環(huán)境的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括含有用于健身目的的設施、產(chǎn)生二維和/或三維虛擬影像的設施、至少一個聲音輸出和/或錄入設施以及用于產(chǎn)生風、溫度和/或氣味的設施。
文檔編號A63B21/00GK101489632SQ200780026834
公開日2009年7月22日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權日2006年7月18日
發(fā)明者烏爾里?！ひ锘I 申請人:烏爾里?！ひ锘I