减轻用户在行驶期间在机动车中借助数据眼镜观看媒体内容时的晕动症的控制设备和方法

摘要

本发明涉及一种用于在行驶期间在在机动车(10)借助于数据眼镜(11)观看媒体内容(16)时减轻用户的晕动症的方法，其中，检测车辆动力学数据(17)和眼镜动力学数据(18)，并且通过控制设备(14)根据车辆动力学数据(17)和眼镜动力学数据(18)控制示出的视角(24)。本发明规定，在所显示的视角(24)中将媒体内容(16)显示在媒体场域(27)中，并且媒体场域(27)通过边框元素(33)可见地示出，并且在边框元素(33)旁边示出人工环境(25)，其中，将车辆动力学数据(17)的速度分量(21)示出为人工环境(25)的运动(32)，并且将车辆动力学数据(17)的加速度分量(22)通过边框元素(33)相对于媒体场域(27)的斜倾(34)示出，并且将眼镜动力学数据(18)的运动分量示出为整个视角(24)的移动(26)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于减轻晕动症/晕动病(Motion-Sickness或Kinetose)的方法，如果用户在机动车行驶期间将数据眼镜用于观看时，用户在观看媒体内容(例如娱乐电影)时可能感到晕眩。本发明还涉及一种用于机动车的数据眼镜的控制设备。最后，本发明还包括一种具有这种控制设备的机动车。

背景技术

在机动车中利用所谓的虚拟现实(VR-Virtual Reality)的系统中，除了努力确保完全沉浸式的游戏之外，还努力确保可利用2D-媒体内容(仅以电影、文本、演示文稿为示例)，而不会让人感到晕眩或减轻晕动症的症状。在此，所述虚拟现实借助于数据眼镜来获得，该数据眼镜相对于环境不透光地盖住用户的眼睛，并且在用户的视野中代替借助于相应的屏幕为每只眼睛从人工视角、即从人工视点显示虚拟空间。在此，从该视角示出的虚拟现实(即，虚拟空间)的显示内容与用户的头部的运动相匹配，因此用户体验到所谓的沉浸式体验，就是说，在用户头部的运动和与此同时变化的视角之间的相关联。对于用户而言，由此产生与运动相关的视角，就像用户在不戴数据眼眼镜观看真实环境时的情况一样。

但是，在机动车中使用时，机动车本身产生附加的运动(在行驶时的平移运动和旋转，例如在转弯或颠簸时)，但如果在此期间用户相对于机动车保持头部不动，则该附加的运动不必一定呈现在虚拟现实的显示内容中。此时，用户感觉到车辆运动的加速力，但该加速力在虚拟现实中不存在视觉上的对应。这导致所述晕动症。

从文献DE 10 2014 019 579 A1中已知，可借助于数据眼镜部分透明地示出要显示的媒体内容，并且与借助于部分透明地示出的媒体内容一起，还可示出人工背景或人工环境，该人工环境的对象相对于在数据眼镜中示出的视角(即，用户的虚拟位置和用户的虚拟观察方向)与机动车运动相应地运动。尽管这减轻了晕动症，但在显示或示出的媒体内容中有部分透明地示出的背景的运动片段。

从文献DE 101 56 219 C1中已知的是，借助于数据眼镜仅在缩小的媒体场域、即预定的图像区域中示出媒体内容，并且该媒体场域根据车辆的运动和位置传感器的信号翻转，以便因此为数据眼镜的用户视觉地传达机动车相对于环境的运动。但这导致媒体内容在用户的视角之前来回翻转。

从文献WO 2018/057980 A1中已知，为了减轻晕动症，通过插入人工的、静止的视界，并且附加地在用户视野的周围区域中对人工的环境对象进行动画处理，该环境对象根据机动车的运动而运动经过用户的虚拟视点。但是，由此也不能在视觉上直接获得机动车的加速和制动，而是仅间接地得到虚拟对象的更快或更慢的漂移速度。但这恰恰取决于加速力的视觉传达。

因此，通过从现有技术中已知的解决方案，不能以视觉上对应的方式传达对晕动症的主要影响，即加速力对用户的平衡感的影响。

发明内容

本发明的目的在于，在机动车的行驶期间使用数据眼镜时减轻用户在观看媒体内容时的晕动症。

该目的通过独立权利要求的主题实现。本发明的有利的实施方式通过从属权利要求、下文的说明以及附图来说明。

通过本发明提供了一种用于减轻用户在观看媒体内容时的晕动症的方法。该方法的出发点是，用户在行驶期间借助于数据眼镜在机动车中观看媒体内容。以本身已知的方式检测车辆动力学数据和眼镜动力学数据，车辆动力学数据说明机动车相对于其真实环境的运动，而眼镜动力学数据说明数据眼镜相对于机动车和/或真实环境的运动。通过控制设备根据车辆动力学数据和眼镜动力学数据控制借助于数据眼镜为用户显示的视角。该视角是看向数据眼镜的显示内容、即例如看向虚拟空间或看到虚拟空间中的虚拟视点或虚拟位置以及虚拟观察方向。因此，涉及到的是看向虚拟现实或虚拟空间的视角。

现在，为了在机动车中在行驶期间将由于机动车的运动引起的作用于用户的(平移和/或旋转的)加速力在所显示的视角中予以反映或视觉地表现，根据本发明提出，在媒体场域中，即例如显示虚拟电影屏幕或矩形场域中以示出的视角显示媒体内容。作为媒体内容，仅以几个示例为例，例如可以所说明的方式设置视频电影或文本或数据演示文稿。在此，媒体场域(从示出的视角来看)透过边框元素可见地示出，其中，边框元素至少部分地、优选地完全包围媒体场域。因此，这种边框元素例如可为为图像框，或者示出为虚拟驾驶舱的窗框。边框元素是图形显示的一部分，因此例如包括至少一个基于像素的图形对象。在边框元素旁边和/或透过边框元素的部分透明的区域示出人工环境。在此，人工环境代表与相对运动相关的真实环境。人工环境同样是图形显示的一部分，因此包括至少一个基于像素的图形对象。

现在，将车辆动力学数据的速度分量，即，关于机动车相对于真实环境的行驶速度的说明，示出为人工环境相对于边框元素的运动。换句话说，人工环境运动经过边框元素，就像真实环境运动经过机动车一样。车辆动力学数据的加速度分量，即，涉及车辆在真实环境中的速度变化和/或方向变化的加速度数据，通过边框元素相对于媒体场域的斜倾或移动示出。因此，加速度分量通过以下方式在示出的视角中视觉地表现，即，边框区域相对于媒体场域在相对位置方面发生变化。相反，眼镜动力学数据的运动分量，即，说明用户的头部相对于机动车和/或真实环境的运动的运动数据，示出为整个视角的移动。因此，用户还具有的印象是，其可相对于示出的所有元素在空间中自由运动。在此，媒体场域也可保持不动或与头部一起摆动。因此，在后一种情况下，即使用户将头部转向侧面，媒体内容仍保持在用户的视野中。

通过测试人员的评估已经表明，该方法带来的优点是，现在可通过以下方式使用户与用户在机动车的行驶期间由于其平衡感感知到的加速力在视觉上关联起来，即，使边框元素相对于媒体场域并且还相对于运动的人工环境斜倾。这在测试中可以有利地减轻晕动症。

但是，在此，通过该方法不是仅仅简单地在视觉上示出车辆数据的速度分量和加速度分量，而是通过以所述方式将速度分量用于显示出人工环境的运动，并且将加速度分量用于显示出边框元素相对于媒体场域的斜倾或移动，为用户形成视觉上的方位，以便将用户借助于其平衡感感受到的运动和/或运动变化与示出的视角相协调，这是避免晕动症的重要前提。因此，所说明的方法利用对借助于图像数据或图像流示出的视角的认知处理，以便在用户方面影响用户对加速力的反应，以减轻晕动症。

本发明还包括得到附加优点的实施方式。

在一实施方式中，在示出速度分量(基于机动车的行驶动力学数据)时，与真实环境的运动相比，将人工环境的运动以大于1的增益因数/放大系数更快地示出。增益因数可在2至20的范围中。如果增益因数例如是10，则在机动车在真实环境中的行驶速度是10km/h时，得到人工环境相对于边框元素的对应的相对运动，该相对运行相当于100km/h。增益因数还可根据机动车的行驶速度的绝对值来设定。大于1的增益因数增强了对速度变化(即，机动车的加速或制动)的视觉感知，使得在此进一步在视觉上表现出所感知的加速力，这可进一步减轻晕动症。

在一实施方式中，媒体场域在示出的视角中具有沿水平和/或竖向方向小于35％的张角。在此，在视线角或视场角上测量张角。扩展优选地针对水平或竖向方向在小于30％或等于30％的范围中。因此，张角优选在用户的所谓中央窝视觉的区域中显示媒体场域。但是在此优选地，沿水平和/或竖向方向的张角大于15°、尤其大于20°或等于20°。因此，用户可聚焦于媒体场域，并且因此可集中地感知媒体内容，而用户借助于非中央窝视觉或周边视觉感知运动，具体而言，感知边框元素和人工环境的运动，该边框元素和人工环境的运动将机动车在真实环境中的运动视觉地传达给用户。因为对于运动感知，眼睛在周边区域中比在中央窝区域中更敏感，所以通过媒体场域的所述(缩减到中央窝视觉的)张角得到的优点是，因为可识别出人工环境的运动和边框元素的斜倾，用户的视野的特别大的范围被提供用于视觉地传达车辆动力学数据的速度分量和加速度分量提供了。

在一实施方式中，在媒体场域中，将媒体内容以大于70％且小于100％的不透明度以部分透明的方式示出。于是可因此部分地透过媒体场域观看，其中，与不透明度相反的透明度相应地在大于0％且小于30％的范围中。透过媒体场域看到叠加的人工环境。于是还因此将人工环境的运动显示在媒体场域中。这有利地支持减轻晕动症。

在一实施方式中，将机动车的以加速度分量给出的纵向加速度(速度增加或速度减小)显示为纵向翻转的边框元素。因此，边框元素在制动操纵时向前翻转(即，边框元素相对于媒体场域向下斜倾或向下移动)，并且在速度增加时显示向后的翻转(即，边框元素相对于媒体场域向上斜倾或向上移动)。因此，边框元素的反应或变化对应于用户体验到的机动车在出现纵向加速度时实施俯仰运动。通过协调一致的体验，可与用户的期待的视觉印象一致地为用户呈现加速度分量的视觉表现。

在一实施方式中，将机动车的以加速度分量给出的横向加速度显示为边框元素相对于媒体场域的横向翻转或转动，其中，将右转弯行驶显示为边框元素向右的翻转或转动(即，顺时针转动)，并且将左转弯行驶显示为边框元素向右的翻转或转动(即，逆时针转动)。这对应于飞机的侧倾行为或斜倾行为。已经发现，以这种方式进行视觉传达机动车的横向加速度被用户认为特别有利于减轻晕动症。

在一实施方式中，边框元素具有所述的部分透明的区域。边框元素可完全显示为部分透明的元素，或者还可仅仅部分透明地示出边框元素的部分区域。在此，边框元素在部分透明的区域中的不透明度最高为50％。换句话说，边框元素至少50％或大于50％透明地显示。部分透明的显示可借助于所谓的α-混合来实现。透过边框元素的部分透明的区域，显示出人工环境或使人工环境变得可见。因此避免了边框元素遮挡或阻挡用户对人工环境和/或人工环境传达的运动分量或运动印象的观察。

在一实施方式中，将媒体场域独立于加速度分量示出。优选地，媒体场域还独立于速度分量示出。媒体场域作为视觉锚点或以人工视界锚定的图像内容来提供。因此获得的优点是，即使例如出现转弯行驶，用户也保持在空间中的方位。

在一实施方式中，借助于加速度分量仅仅使边框元素以说明的方式翻转。当然，加速度分量还间接影响人工环境的运动速度，这是因为人工环境的运动速度也随时间变化。但是，加速度分量本身、即其实际的绝对值优选地仅仅借助于边框元素在视觉上进行传达或显示。换句话说，如果加速力或加速度分量起作用，尤其人工环境保持不翻转或不斜倾。因此得到的优点是，用户保持其空间方位。

为了在机动车中执行根据本发明的方法，通过本发明提供用于机动车的数据眼镜的控制设备。控制设备具有处理器装置，其设立成执行根据本发明的方法的实施方式。为此，处理器装置可具有至少一个微处理器和/或至少一个微控制器。处理器装置可具有程序代码，该程序代码可具有程序指令，程序指令设立成在通过处理器装置执行时实施根据本发明的方法的实施方式。程序代码可存储在处理器装置的数据存储器中。

最后，本发明还包括一种机动车，该机动车具有数据眼镜和根据本发明的控制设备的实施方式。根据本发明的机动车优选地设计为汽车，尤其为载客汽车或载重汽车。

本发明还包括所说明的实施方式的特征的组合。

附图说明

下面说明本发明的实施例。其中，

图1示出了根据本发明的机动车的实施方式的示意图；并且

图2示出了视角的示意图，该视角例如可由控制设备在图1的机动车中的数据眼镜中示出。

具体实施方式

下面阐述的实施例为本发明的优选的实施方式。在该实施例中，实施方式的所说明的各个部分相应为本发明的可彼此独立考虑的各个特征，这些特征还相应彼此独立地改进本发明。因此，本公开还应包括实施方式的特征的不同于示出的组合的组合。此外，所说明的实施方式还可通过本发明的已经说明的特征中的其他特征来补充。

在附图中，相同的附图标记相应表示相同的元素。

图1示出了机动车10，其可为汽车，尤其是载客汽车或载重汽车。机动车10例如可提供给乘客使用，或者(在自动驾驶模式的情况下)提供给驾驶员使用。数据眼镜11可具有眼部部分12，其在佩戴上数据眼镜时遮住目光地盖住用户的眼睛。在眼部部分12中可集成有显示装置13，借助于显示装置可在佩戴上数据眼镜11时为用户在其视野中显示出图形显示内容。为此，控制设备14可产生图形数据15，以控制数据眼镜11，并且确定在显示装置13上的显示内容。因此，控制设备14可借助于数据眼镜11尤其显示媒体内容16，该媒体内容例如可以是来自互联网的视频电影和/或照片和/或图像内容，和/或是文本、例如E-Mail或SMS(Short Message Service、短消息服务)，和/或是演示文稿。然而，在机动车10行驶期间，存在用户感到不适的风险，就是说，用户遭受晕动症的痛苦，这是因为由于眼部部分12，用户的目光不能看到用户的环境，从而虽然用户利用其平衡感感觉到加速力，但对此仍须看到视觉上对应的事件，才能减轻或防止晕动症。

为此，在机动车10中设置成，控制设备利用车辆动力学数据17和眼镜动力学数据18。眼镜动力学数据18说明数据眼镜11相对于机动车和/或机动车的环境19的运动。眼镜动力学数据18例如可借助于可集成在数据眼镜11中的至少一个加速度传感器和/或借助于无线电传感器和/或光学传感器产生，该无线电传感器和/或光学传感器可在机动车10中提供并且检测数据眼镜11的相对运动。

车辆动力学数据17可以本身已知的方式从机动车10的传感器装置20接收，例如通过通信总线、诸如CAN总线(CAN–Controller Area Network、控制器局域网)。车辆动力学数据可尤其说明运动分量21和加速度分量22。运动分量21例如可给出行驶方向和/或行驶速度。加速度分量22例如可说明沿纵向方向和/或横向方向的速度变化和/或围绕竖向的旋转轴线的速度变化(横摆角速度)，和/或俯仰角速度(围绕横向轴线的转动)和/或侧倾角速度(围绕纵向轴线的转动)。

运动分量可说明机动车10的横摆运动(即，围绕竖向旋转轴线的旋转)、围绕横向轴线的俯仰运动和/或围绕纵向轴线的侧倾运动。

控制设备14例如可基于至少一个控制器实现，并且为了执行以下方法而具有处理器装置23。

控制设备14例如可借助于图形数据15为用户借助于数据眼镜11以在图2中示出的方式显示出媒体内容16，以避免或减轻用户在观看媒体内容16时的晕动症的症状。

图2示出了视角24，该视角可借助于显示装置13作为看向虚拟空间25中的视线传达给用户。可根据眼镜动力学数据18来调节视线移动26或观察方向变化，该视线移动或观察方向变化将示出的图像部分或示出的视界显示到虚拟空间25中。移动26对应于摄像机摆动。

在视角24中，可在媒体场域27中示出媒体内容16，这例如可表示为矩形的或人工的投影面。水平的张角28和/或竖向的张角29可占据用户的高达35°张角的视野，但优选地小于35°。媒体内容16可在媒体场域27中优选地借助于部分透明30地示出，由于部分透明，在媒体场域27中人工环境31同样可见，该人工环境可进一步显示在媒体场域27之外。人工环境31相对于用户的虚拟视点、即相对于视角24的相对运动32可基于车辆动力学数据17的运动分量21而匹配于机动车在环境19中的行驶速度。在此，可为人工环境的运动32相对于行驶速度的关系设置大于1的增益因数V。此外，可在视角24中示出边框元素33，该边框元素可完全或部分包围媒体场域27。例如可借助于边框元素33示出驾驶舱的窗框。针对边框元素33，可至少针对区域33‘部分透明地设置。

边框元素33可相对于媒体场域27执行斜倾运动或斜倾34，其中，如果涉及纵向加速度，可根据车辆动力学数据的加速度分量22来设定翻转35、即相对于媒体场域27向上或向下的移动。在横向加速度的情况下，可设置边框元素33相对于媒体场域27和人工环境31的倾斜或翻转。

因此，总体上得到多种方法的组合，其在试验人员中减轻了晕动症。

1)媒体场域或电影屏幕在水平方向上的大小应优选地仅最大为20°至30°(该角度指的是眼睛所覆盖的角度，其表示视野的百分比)。

2)媒体场域27应稍微透明地显示(以10％至20％的透明度为参考值)。

3)除了媒体场域27之外，还示出了用户所在的驾驶舱或通常示出为边框元素。边框元素优选地具有以下特性，尤其作为驾驶舱时：

a.机动车的纵向加速度引起驾驶舱向前和向后的翻转，在此，制动操作表示向前的翻转。

b.横向加速度引起向左和向右的翻转，其中，右转弯、即向左的加速度引起边框元素向右的翻转(类似于飞机的飞行动态性)。

c.边框元素或驾驶舱在部分透明的区域33‘中、优选地在整个区域中具有至少50％的透明度(用于α-混合的α值)。因此可在不限制视线的情况下感知经过的对象36。

4)媒体场域27必须与边框元素33(例如示出为驾驶舱)的翻转分开/脱耦。

5)摄像机的运动或视角的移动26必须与边框元素33(例如示出为驾驶舱)的翻转分开。

给出的值是优选的参考值，并且可由本领域技术人员为确切的实施中进行设定或确定。

当消费媒体内容(尤其是经典媒体，例如电影、连续剧、文本和/或演示文稿)时，所说明的措施可减轻晕动症。