定向装置、定向方法以及定向系统与流程

本发明是有关于一种定向技术，且特别是有关于一种定向装置、定向方法以及定向系统。

背景技术：

在一般虚拟实境应用中，使用者通常会穿戴头戴式显示器来观看到虚拟实境影像，并且使用者可通过简易的按钮或遥控器来输入控制指令，以让使用者可在虚拟世界中与应用程序进行互动。然而，随着虚拟实境的应用越来越多元，使用者单独通过穿戴头戴式显示器来与虚拟世界进行互动，已经无法满足现在的使用需求。对此，如何搭配其它硬设备来增加使用者与虚拟世界之间的互动功能，是目前虚拟实境应用重要的开发方向。因此，以下将提出几个范例实施例。

技术实现要素：

本发明提供一种定向装置、定向方法以及定向系统可通过无向性的座椅来提供使用者以坐姿的方式来进行操控，并且可自动判断使用者乘坐在座椅本体上的所面向的方向，以有效定义座椅本体的前方方向。

本发明的一种定向装置包括座椅本体、压力传感器以及运算单元。座椅本体包括承载面，并且座椅本体为无向性。压力传感器配置在承载面下方。压力传感器用以当承载面承载对象时，取得承载面的多个压力数据。运算单元耦接压力传感器。运算单元用以分析这些压力数据，以取得方向数据。方向数据用以决定座椅本体的第一方向。

本发明的一种定向方法适用于定向装置。定向方法包括以下步骤：当定向装置的座椅本体的承载面承载对象时，通过压力传感器取得承载面的多个压力数据；以及通过运算单元分析这些压力数据，以取得方向数据，其中方向数据用以决定座椅本体的第一方向。

本发明的一种定向系统包括定向装置以及计算机装置。定向装置包括座椅本体、压力传感器以及运算单元。座椅本体具有承载面，并且座椅本体为无向性。压力传感器配置在承载面下方。压力传感器用以当承载面承载对象时，取得承载面的多个压力数据。运算单元耦接压力传感器。运算单元用以分析这些压力数据，以取得方向数据。方向数据用以决定座椅本体的第一方向。计算机装置耦接定向装置。计算机装置用以接收方向数据，以依据方向数据对应执行应用程序。

基于上述，本发明的定向装置、定向方法以及定向系统可通过压力传感器来感测使用者乘坐在座椅本体上的多个压力数据，并经由分析这些压力数据来取得使用者的乘坐在座椅本体上的所面对的方向，以取得方向数据。并且，本发明的定向装置可进一步将方向数据提供至计算机装置，以使计算机装置在执行特定应用程序时，可依据方向数据来提供对应的互动功能。

有关本发明的其它功效及实施例的详细内容，配合附图说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是依照本发明的一实施例的定向装置的方块图；

图2a是依照本发明的一实施例的定向装置的侧视图；

图2b是依照本发明的一实施例的压力传感器的俯视图；

图2c是依照本发明的一实施例的压力传感器的侧视图；

图3是依照本发明的一实施例的比对压力图形的示意图；

图4是依照本发明的另一实施例的定向装置的方块图；

图5是依照图4实施例的比对压力图形的示意图；

图6是依照本发明的一实施例的定向系统的方块图；

图7a是依照图6实施例的取得第一方向数据的示意图；

图7b是依照图6实施例的取得第二方向数据的示意图；

图8是依照本发明的一实施例的定向方法的流程图。

符号说明

100、400、610：定向装置100b：座椅本体

110、410：压力传感器111：压力感测组件

120、420：运算单元

130、430：内部方向控制单元

300：压力分布301-304：压力分布区块

440：数据库501：压力图形

502-505：参考图形600：定向系统

611、621：陀螺仪620：穿戴式装置

630：计算机装置s1：承载面

s810、s820、s830、s840、s850、s860：步骤

x、y、z：坐标轴θ1、θ2：角度

p1、p2、p3、p4、f、f’、n：方向

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1是依照本发明的一实施例的定向装置的方块图。参考图1，定向装置100包括压力传感器110、运算单元120以及内部方向控制单元130。运算单元120耦接压力传感器110以及内部方向控制单元130。在本实施例中，定向装置100例如是一个无向性的座椅，并且压力传感器110用以感测使用者乘坐在定向装置100上所产生的多个压力数据。压力传感器110将这些压力数据提供至运算单元120，以通过运算单元120分析这些压力数据，以取得方向数据。并且，运算单元120通过这些压力数据随着时间的变化，来提供方向控制信号。在本实施例中，方向数据可为前方方向数据。

在本实施例中，方向数据是用于决定定向装置100的第一方向。运算单元120将方向数据提供至内部方向控制单元130。内部方向控制单元130依据方向数据来进一步决定定向装置100的第二方向、第三方向以及第四方向，以输出方向控制定义数据。在本实施例中，第一方向可为前方方向。第二方向可为后方方向。第三方向可为左方方向。第四方向可为右方方向。也就是说，当使用者乘坐在定向装置100的无向性的座椅本体上的时候，定向装置100自动判断使用者所面向的方向，并且有效定义座椅本体的前方方向。

在本实施例中，运算单元120以及内部方向控制单元130例如是配置在处理器当中的功能性电路组件，其中处理器例如是中央处理单元(centralprocessingunit,cpu)、系统单芯片(systemonchip,soc)或是其它可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor,dsp)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(applicationspecificintegratedcircuits,asic)、可程序化逻辑装置(programmablelogicdevice,pld)、其它类似处理装置或这些装置的组合，但本发明并不限于此。在一实施例中，运算单元120以及内部方向控制单元130亦是分开配置的功能电路、处理器或控制器。

图2a是依照本发明的一实施例的定向装置的侧视图。参考图1以及图2a。在本实施例中，定向装置100的装置本体100b例如是一个无向性的座椅。装置本体100b的上方配置压力传感器110，并且压力传感器110具有承载面s1。在本实施例中，承载面s1平行于由x轴以及y轴延伸的水平面。当使用者乘坐在定向装置100上的时候，使用者的臀部与承载面s1接触。也就是说，承载面s1在z轴方向上承受使用者的体重，并且承载面s1上的压力分布依据使用者的坐向来决定。此外，在本实施例中，定向装置100还依据使用者乘坐在装置本体100b上的坐姿变化来进一步提供方向控制功能。举例来说，使用者可通过身体向前倾、向后倾、向左倾或向右倾来使压力传感器110接收到不同的压力分布变化，进而对应输出方向控制信号。

图2b是依照本发明的一实施例的压力传感器的俯视图。图2c是依照本发明的一实施例的压力传感器的侧视图。参考图2b以及图2c，本实施例的压力传感器110例如包括多个数组排列的压力感测组件111。这些压力感测组件111配置在承载面s1下方，以感测在z轴方向上承受的压力(例如使用者的体重)。在本实施例中，这些压力感测组件111例如是压阻式(piezoresistive)压力感测组件、电容式(capacitive)压力感测组件或压电式(piezoelectric)压力传感器组件，诸如此类的压力感测组件，本发明并不加以限制。

图3是依照本发明的一实施例的压力图形的示意图。参考图1至图3，当使用者乘坐在定向装置100上的时候，压力传感器110的多个压力感测组件111感测到多个压力数据，并且运算单元120整合这些压力数据，以取得如图3所示的压力分布300。在本实施例中，压力分布300可依据第一至第四象限来分为四个压力分布区块301-304。如图3所示，压力值越高(或分布密度越高)的部分颜色越淡，而压力值越低(或分布密度越低)的部分颜色越深。在本实施例中，运算单元120分别计算在压力分布300的四个象限中的这四个压力分布区块301-304的四个压力平均值，并且比较这四个压力平均值的大小。运算单元120判断这四个压力平均值的最高的其中的二个所对应的方向为后方，并且相反于此方向的方向为前方。在本实施例中，运算单元可进一步判断此方向的逆时针转90度的方向为左方方向，并且判断此方向的顺时针转90度的方向为右方方向。

举例而言，如图3所示，由于第三象限的压力分布区块303以及第四象限的压力分布区块304的各别压力平均值高于第一象限以及第二象限，因此运算单元120将负y轴方向定义为后方，而将正y轴方向定义为前方。运算单元120输出前方方向数据至内部方向控制单元130，以使内部方向控制单元130进一步定义座椅本体100b的后方方向、左方方向以及右方方向，以输出方向控制定义数据。

图4是依照本发明的另一实施例的定向装置的方块图。参考图4，定向装置400包括压力传感器410、运算单元420、内部方向控制单元430以及数据库440。运算单元420耦接压力传感器410、内部方向控制单元430以及数据库440。在本实施例中，定向装置400进一步包括数据库440。数据库440用以预先储存多个参考图形。在本实施例中，运算单元420整合压力传感器410所感测的多个压力数据，以绘制压力图形。运算单元420读取数据库440的这些参考图形，并且将此压力图形比对于这些参考图形，以判断此压力图形是否匹配这些参考图形的其中之一，以取得前方方向数据。关于压力图形以及这些参考图形的比较方式，以下将以图5的示意图来举例说明之。另外，关于本实施例的压力传感器410、运算单元420以及内部方向控制单元430的详细技术内容可参考上述图1实施例的说明，而获得足够的教示、建议以及实施说明，在此不再赘述。

图5是依照本发明的图4实施例的比对压力图形的示意图。参考图4以及图5，运算单元420整合压力传感器410所感测的多个压力数据，并且绘制如图5所示的压力图形501。数据库440例如储存四个参考图形502-505。这四个参考图形502-505依序代表前方方向为方向p1、方向p2、方向p3以及方向p4。在本实施例中，运算单元420比对压力图形501以及这四个参考图形502-505。如图5所示，压力图形501匹配于参考图形505。因此，运算单元420定义定向装置400的前方方向为方向p4。

然而，运算单元420判断定向装置400的前方方向不限于上述判断方式。在一实施例中，运算单元420亦可直接分析压力图形501的压力分布情况，进而定义定向装置400的前方方向。详细来说，运算单元420直接判断压力图形501的四个图形边缘是否有压力值变化。如图5所示，压力图形501在方向p4的一侧上具有压力值变化，而在其它侧不具有压力值变化。因此，运算单元420判断定向装置400的前方方向为方向p4。

图6是依照本发明的一实施例的定向系统的方块图。参考图6，定向系统600包括定向装置610、穿戴式装置620以及计算机装置630。定向装置610耦接穿戴式装置620以及计算机装置630，并且穿戴式装置620耦接计算机装置630。定向装置610、穿戴式装置620以及计算机装置630之间以有线或无线的方式进行通讯。在本实施例中，定向装置610例如是上述图1或图4实施例所述的定向装置100或定向装置400。定向装置610将前方方向数据以及方向控制定义数据提供至穿戴式装置620以及计算机装置630的至少其中之一。在本实施例中，穿戴式装置620例如是虚拟实境头戴式显示器(virtualrealityhead-mounteddisplay,vrhmd)。

此外，在一实施例中，计算机装置630还耦接监控装置，其中监控装置用以监控穿戴式装置620所显示的虚拟世界的内容，以辅助使用者进行操控。监控装置依据穿戴式装置620所显示的虚拟世界的内容，来提供另一前方方向数据以及另一方向控制定义数据来取代或修正由定向装置610提供的前方方向数据以及方向控制定义数据。

在本实施例中，定向装置610将前方方向数据以及方向控制定义数据提供至穿戴式装置620，以使穿戴式装置620所执行的虚拟实境影像的虚拟世界方向可同步于使用者所面向的方向。或者是，定向装置610将前方方向数据以及方向控制定义数据提供至计算机装置630，以使计算机装置630所执行的应用程序取得使用者所面向的方向数据。此外，在一实施例中，定向装置610还进一步输出方向控制信号至穿戴式装置620以及计算机装置630，以让使用者通过定向装置610在虚拟世界中进行对应的控制操作。

在本实施例中，定向装置610还包括陀螺仪611，其中陀螺仪611用以感测定向装置610的第一角度数据。第一角度数据是指定向装置610的前方方向与北方方向(地磁北)之间的夹角。定向装置610的运算单元依据第一角度数据进一步定义方向数据。也就是说，定向装置610通过压力传感器先判断使用者的坐向，以决定定向装置610的一侧所面向的方向为前方方向，再通过陀螺仪611来进一步判断此前方方向与北方方向之间的夹角。因此，定向装置610可取得更具体的方向信息。此外，在一实施例中，陀螺仪611进一步提供输出方向变化的信息，以使定向装置610的运算单元依据陀螺仪611提供的方向变化的信息来产生控制信号至穿戴式装置620以及计算机装置630，以让使用者通过定向装置610在虚拟世界中进行对应的控制操作。

此外，在一实施例中，定向装置610还可包括触发单元(图上未示)。触发单元耦接第一陀螺仪611。触发单元用以当定向装置610的承载面承载对象时，触发单元输出触发信号至第一陀螺仪611，以开启第一陀螺仪611。也就是说，定向装置610可通过触发单元来选择性地开启第一陀螺仪611，而有效地节省能源消耗。

在本实施例中，穿戴式装置620还包括陀螺仪621，并且穿戴式装置620例如是头戴式装置，其中陀螺仪621用以感测使用者的面向方向的第二角度数据。穿戴式装置620以有线或无线的传输方式将陀螺仪621取得的第二角度数据提供至定向装置610的运算单元。第二角度数据是指使用者的面向与北方方向(地磁北)之间的夹角。定向装置610的运算单元依据第二角度数据进一步定义方向数据。也就是说，定向装置610通过压力传感器先判断使用者的坐向，以决定定向装置610的一侧所面向的方向为前方方向，并且通过陀螺仪611来进一步判断此前方方向与北方方向之间的夹角。并且，定向装置610更通过陀螺仪621来进一步判断使用者头部的面向方向与北方方向之间的夹角，以使定向装置610的前方方向与使用者头部的面向方向一致。

图7a是依照图6实施例的取得第一方向数据的示意图。参考图6以及图7a，当使用者乘坐在定向装置610上的时候，定向装置610先通过压力传感器判断使用者的坐向，以定义前方方向f。此时，定向装置610的运算单元只知道定向装置610的一侧所面对的方向为前方方向f，但不知前方方向f与地磁北的关系。因此，定向装置610通过陀螺仪611进一步判断前方方向f与北方方向n之间的角度θ1。在本实施例中，定向装置610的运算单元将角度θ1作为第一角度数据。并且，运算单元依据第一角度数据进一步定义前方方向数据。据此，穿戴式装置620以及计算机装置630通过前方方向数据来得知定向装置610的前方方向f与北方方向n之间的角度。

图7b是依照图6实施例的取得第二方向数据的示意图。参考图6至图7b，当定向装置610通过陀螺仪611具体定义前方方向f与北方方向n之间的关系后。定向装置610通过陀螺仪621进一步判断使用者头部的面向方向f’与北方方向n之间的角度θ2。在本实施例中，定向装置610的运算单元将角度θ2作为第二角度数据，并且依据第二角度数据进一步定义前方方向数据。据此，穿戴式装置620以及计算机装置630通过前方方向数据来调整定向装置610的前方方向f与使用者头部的面向方向f’一致。

换句话说，由于在某些特定情况下，使用者头部的面向方向可能与使用者身体的坐向不同，例如使用者固定身体且转向头部，因此定向装置610进一步依据穿戴式装置620提供的第二角度数据来修改前方方向f。因此，计算机装置630在例如执行虚拟实境程序时，计算机装置630依据定向装置610以及穿戴式装置620以及共同决定的前方方向数据来对应设定虚拟实境影像的内容以及进行互动功能。计算机装置可为平板计算机、笔记计算机或移动电话。

图8是依照本发明的一实施例的定向方法的流程图。本发明的定向方法可适用于图1、图4或图6的定向装置以及定向系统。参考图6以及图8，以图6的定向系统600为例。在步骤s810中，当定向装置610的座椅本体的承载面承载对象时，定向装置610通过压力传感器取得承载面的多个压力数据。在步骤s820中，定向装置610分析这些压力数据，以取得方向数据，其中方向数据用以决定座椅本体的第一方向。在步骤s830中，定向装置610依据方向数据来进一步决定座椅本体的第二方向、第三方向以及第四方向，以产生方向控制定义数据。在步骤s840中，定向装置610输出方向数据以及方向控制定义数据至计算机装置630(或穿戴式装置620)。在步骤s850中，计算机装置630依据方向数据以及方向控制定义数据对应执行应用程序。在步骤s860中，计算机装置630输出定位数据至穿戴式装置610，其中定位数据可包括方向数据以及方向控制定义数据。在本实施例中，方向数据可为前方方向数据。第一方向可为前方方向。第二方向可为后方方向。第三方向可为左方方向。第四方向可为右方方向。也就是说，本发明的定向装置610可依据使用者的坐向来有效定义前方方向，并且提供方向控制定义数据至计算机装置630(或穿戴式装置620)，以使计算机装置在执行特定应用程序时，可依据前方方向数据来提供对应的互动功能。

综上所述，本发明的定向装置、定向方法以及定向系统可提供无向性的座椅本体来承载使用者，并且可依据使用者在座椅本体上的乘坐方向或坐姿来自动判断座椅本体的前方方向。更具体的说，本发明的定向装置可通过压力传感器来感测使用者乘坐在座椅本体上的多个压力数据，并经由分析这些压力数据来取得使用者的乘坐在座椅本体上的所面对的方向，以取得前方方向数据。并且，本发明的定向装置除了可自动判断座椅本体的前方方向，还可将对应的前方方向数据提供至计算机装置或穿戴式装置，以使计算机装置或穿戴式装置可结合定向装置来提供对应的互动功能。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本发明技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本发明技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修改为其它等效的实施例，但仍应视为与本发明实质相同的技术或实施例。