CN105911696B - 一种虚拟现实映像装置以及一体式虚拟现实设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虚拟现实映像装置，包括固定架、反射镜和内透镜，反射镜可转动的设置在固定架外部，内透镜可转动的设置在固定架内部，且内透镜处于下水平位时与固定架轴向平行，在处于透射位时与固定架保持透射角并将到达内透镜的光线偏折至虚拟现实设备的镜头区域；以及反射镜和内透镜相互平行，反射镜通过活动连杆带动内透镜在固定架内转动。本发明的虚拟现实映像装置可以对现有的虚拟现实设备进行改造，在配置该映像装置后用户可以根据需要来控制反射镜和内透镜的工作位置，从而控制外界环境光线进入主机镜头区域，使得用户可以观察到环境，即使在行走时也可以使用虚拟现实设备。

Description

一种虚拟现实映像装置以及一体式虚拟现实设备

技术领域

本发明涉及虚拟现实成像技术领域，具体涉及到一种虚拟现实映像装置以及一体式虚拟现实设备。

背景技术

随着科技的发展，虚拟现实(VirtualReality)技术逐渐地应用于视频、电影、教育、医学、拟真训练和游戏娱乐等领域中。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统；它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。

虚拟现实设备，例如虚拟现实头盔、3D眼镜等，具有小巧和封闭性强的特点，在军事训练、虚拟驾驶、虚拟游戏等项目中具有广泛的应用。

头盔式显示器是最早的虚拟现实显示器，利用头盔显示器将人对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。头盔显示器作为虚拟现实的显示设备，具有小巧和封闭性强的特点，在军事训练，虚拟驾驶，虚拟城市等项目中具有广泛的应用。

虚拟现实设备一般需要包括输入/输出设备，例如头戴显示器、3D立体显示器或者其他输出设备，输入设备可以输入相关信号，例如游戏手柄、手套、各类传感器和追踪器等；同时需要利用现代计算机处理手段，包括计算机图形技术，计算机仿真技术。人机接口技术、多媒体技术以及传感技术。例如从设备构造来看，虚拟现实设备可以分为主机和显示装置，主机一般通过一个头盔式或者眼罩式的机构内置镜头，镜头可以包括凸透镜，显示装置不仅作为输出设备，而且可以集成计算机控制芯片，同时配置有相关传感器或者人机交互接口等各类输入设备。因此，这类虚拟现实设备的显示装置和主机通常集成在眼罩状或者头盔式状的外壳内，用户在使用这类虚拟现实设备时通过控制显示装置来进行人机交互，并通过主机上的镜头来进行体验。

然而，这类虚拟现实设备在使用时，主机和显示设备是连为一体的，由于外壳佩戴在头上后，环境中的光线不能够进入虚拟现实设备内部，人眼不能够观察外界情况，使得不能够在行走时使用；也无法直接通过改变观看模式来体验。

由此可见上述设计导致现有的虚拟现实产品融入我们生活时就出现了诸多问题。比如一般在vr产品中，例如简易的vr眼镜加上一台手机即可实现虚拟现实成像体验，或是体验较好的vr头盔、vr一体机，可以带来稍微较好的优质体验。但我们已经脱离我们的真实世界，当用户使用虚拟现实设备时戴上耳机完全就会融入到一个虚幻的世界里，与真实世界完全相隔，在感官上眼睛看不到真实的世界，听不到现实世界里的声音。就会造成产品没有融入我们生活的必然性。我们除了体验vr产品的给我带来的虚拟体验，却不能在体验同时对现实世界有半点左右，造成产品体验差，无法移动体验，粘度不高的缺点。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种虚拟现实映像装置。

为达上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种虚拟现实映像装置，包括固定架，固定架的近端用于与虚拟现实设备的主机连接，远端用于固定虚拟现实设备的显像装置；

反射镜，反射镜可转动的设置在固定架外部，且反射镜处于上水平位时与固定架轴向平行，在处于反射位时与固定架保持反射角用于将环境光线偏折至固定架内部；

内透镜，内透镜可转动的设置在固定架内部，且内透镜处于下水平位时与固定架轴向平行，在处于透射位时与固定架保持透射角并将到达内透镜的光线偏折至虚拟现实设备的镜头区域；以及反射镜和内透镜相互平行，反射镜通过活动连杆带动内透镜在固定架内转动。

本发明的反射镜可以选用现有技术中能够将环境中光线反射或者偏折至固定架内部的镜面或者材质即可，例如可以选用平面镜。同样的，内透镜是指可以将显像装置发散出的光经过折射进入主机镜头区域的同时还可以将反射镜反射至内透镜后再经过反射进入镜头区域的镜面或者材质，例如现有技术中的原子镜。内透镜在透射位时一个镜面靠近显像设备，另一个镜面与外透镜的下端镜面相对应；反射镜处于反射位时与内透镜组成一个类似于潜望镜的镜面组合，可以将外界的光线偏转至内部。

优选的，固定架上设有窗口，并且当反射镜位于上水平位时封闭窗口。

优选的，固定架上配置有凹透镜和弱光镜，弱光镜和凹透镜安装在滑动组件上。

优选的，滑动组件包括滑轨和滑座，滑座上设有安装凹透镜和/或者弱光镜的卡槽。

优选的，滑动组件为包括螺母座、丝杠和滑座，滑座固定在丝杠上且设有安装凹透镜和/或者弱光镜的卡槽。

优选的，反射镜和内透镜的后端转轴上配置有扭力弹簧，反射镜的前端设置有卡扣，该卡扣在反射镜处于上水平位后嵌入固定架的扣槽内；反射镜处于反射位时与固定架的反射角为45度，且在固定架上配置有用于限制反射镜角度的限位板。

本发明的另一个目的是基于本发明的虚拟现实映像设备，设计的一种一体式虚拟现实设备。

为了实现上述目的，本发明的一体式虚拟现实设备，包括虚拟现实设备以及虚拟现实映像装置，虚拟现实设备包括分离的主机和显像装置，主机上配置有观看显像装置的镜头，虚拟现实映像装置包括：

固定架，固定架的近端用于与虚拟现实设备的主机连接，远端用于固定虚拟现实设备的显像装置；

反射镜，反射镜可转动的设置在固定架外部，且反射镜处于上水平位时与固定架平行，在处于反射位时与固定架保持反射角用于将环境光线偏折至固定架内部；

内透镜，内透镜可转动的设置在固定架内部，且内透镜处于下水平位时与固定架平行，在处于透射位时与固定架保持透射角并将到达内透镜的光线偏折至虚拟现实设备的镜头区域；以及

反射镜和内透镜相互平行，反射镜通过活动连杆带动内透镜在固定架内转动。

作为本发明的优化方案之一，固定架上设有窗口，并且当反射镜位于上水平位时封闭窗口；固定架上配置有凹透镜和弱光镜，凹透镜和弱光镜安装在滑动组件上。反射镜和内透镜的后端配置有扭力弹簧，反射镜的前端设置有卡扣，该卡扣在反射镜处于上水平位后嵌入设置在固定架的卡槽内。

作为本发明的优化方案之一，显像装置靠近主机的正面为显示面板，背面为控制面板，控制面板上设有用于控制显示面板的触摸屏或者控制按键。

作为本发明的优化方案之一，显像装置上配置有高清摄像头以及红外光发生器。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明的虚拟现实映像装置可以对现有的虚拟现实设备进行改造，在配置该映像装置后用户可以根据需要来控制反射镜和内透镜的工作位置，从而控制外界环境光线进入主机镜头区域，使得用户可以观察到环境，即使在行走时也可以使用虚拟现实设备。

2、本发明的虚拟现实设备的显像装置上配置有高清摄像头，可以直接录制观看，同时配置有红外线，便于在夜晚时使用。

附图说明

图1为本发明一个实施例的组装图；

图2为本发明一个实施例的内部构造图；

图3为本发明的映像装置与虚拟现实设备组装后的示意图；

图4为映像装置与虚拟现实设备组装后的俯视图。

其中，1、固定架；2、虚拟现实设备；21、主机；22、显像装置；23、显示面板；24、控制面板；3、反射镜；31、转轴；32、卡扣；4、内透镜；41、转轴；5、活动连杆；6、窗口；7、凹透镜；8、弱光镜；9、滑动组件；91、滑轨；92、滑座；93、卡槽；10、扣槽；11、限位板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明的一个实施例中，如图1所示，提供了一种虚拟现实映像装置，包括固定架1，固定架可以呈多种形状，例如长方体形、圆柱体形等。固定架的近端用于与虚拟现实设备的主机21连接，远端用于固定虚拟现实设备的显像装置22；固定架1的两端分别封装主机和显像装置，主机包括了外壳、外壳内部封装有镜头，镜头优选凸透镜，镜头的前端设置显像装置可以使用户带上后直接观看显像装置的影像或视频。固定架的两端可以配置相关卡扣或者螺丝孔等常规固定组件或者固定机构，用于与主机和显像装置配合。

反射镜3可以是一块具有一定反射度的镜片；反射镜可转动的设置在固定架外部，使得用户可以选择反射镜的角度。反射镜3的工作状态有两种，对应的反射镜需要有两种工位。当反射镜处于上水平位时与固定架轴向平行，在处于反射位时与固定架保持反射角用于将环境光线偏折至固定架1内部。

内透镜4可转动的设置在固定架1内部，且内透镜4处于下水平位时与固定架1轴向平行，在处于透射位时与固定架1保持透射角并将到达内透镜的光线偏折至虚拟现实设备的镜头区域。

反射镜3和内透镜4处于水平位时，反射镜不能够将前方环境的光线反射到固定架内部，用户不能够观察到外界情况，与现有的虚拟现实设备无差异。反射镜处于反射位时，内透镜同时处于透射位；此时反射镜的反射角度可以选择45度，内透镜的夹角也为45°，使得用户前方环境中大量光线可以进入镜头区域与显像装置发出的光汇聚，进而使得用户在体验虚拟现实的同时也可以观察到前方周围情况，在体验中加入了环境因素，使得体验更加真实。

为了实现两个透镜的工作状态位置同步，反射镜和内透镜是相互平行的，反射镜通过活动连杆5带动内透镜4在固定架内转动；从而使得两者保持一致。

本发明为了减少光线的相互干扰，固定架1的两端开口安装设备，除了固定架上设有的窗口6和两端开口外其余部位不透光，可以涂覆黑色吸光材料，并且当反射镜3位于上水平位时封闭窗口6，使得固定架1在安装在虚拟现实设备2后形成封闭体系。

本发明的优化实施例中，固定架1上配置有凹透镜7和弱光镜8，弱光镜8和凹透镜7安装在滑动组件9上；更优化的可以将凹透镜7安装在靠近反射镜3的位置，弱光镜8可以降低正面前方光线进入凹透镜7的强度，例如弱光镜可以采用现有类似于墨镜的镜片，弱光镜可以通过调节亮度让显示设备和外镜融合更恰当。凹透镜可以将光线发散形成缩小的虚像，进而可以与虚拟现实设备上的凸透镜配合。

本发明的优化实施例中，为了解决滑动组件9的选择问题，考虑安装尺寸和成本，例如选择的滑动组件可以包括滑轨91和滑座92，滑座92上设有安装凹透镜和/或者弱光镜的卡槽93。或者滑动组件为包括螺母座、丝杠和滑座，所述滑座固定在丝杠上且设有安装凹透镜和/或者弱光镜的卡槽。

本发明的优化实施例中，反射镜3和内透镜4的后端转轴31和转轴41上配置有扭力弹簧，如图1所示，图1中窗口处设有安装转轴的孔，扭力弹簧可以采用嵌入孔内的方式，也可以在窗口内开设其他安装槽，采用现有方式与反射镜组合。

反射镜3的前端设置有卡扣32，该卡扣32在反射镜3处于上水平位后嵌入固定架1的扣槽10内。反射镜3的前端可以绕后端的转轴31转动，进而形成与固定架1之间反射角或者透射角。反射镜3和内透镜4后端的两侧设置的转轴嵌入固定架1上，同时配置扭力弹簧，由于内透镜4是在反射镜3的带动下移动的，因而当反射镜3处于上水平位时内透镜4在活动连杆5的作用下位于固定架1底部位置，当反射镜3的卡扣从扣槽10内弹出或者分离后，在扭力弹簧的作用下反射镜3将会向上翻转成锐角，进而使得内透镜4也保持同样偏转角度。例如，在最优情况下，反射镜3处于反射位时与固定架1的反射角度为45度，且在固定架1上配置有用于限制反射镜角度的限位板11，限位板11可以限制反射镜的最大反射角度，一般优选将限位板11的夹角也设置为45度。

本发明还公开了一种一体式虚拟现实设备，包括虚拟现实设备2以及虚拟现实映像装置，虚拟现实设备包括分离的主机21和显像装置22，主机上配置有观看显像装置的镜头。其中虚拟现实映像装置包括：固定架，固定架的近端用于与虚拟现实设备的主机连接，远端用于固定虚拟现实设备的显像装置；

反射镜，反射镜可转动的设置在固定架外部，且反射镜处于上水平位时与固定架平行，在处于反射位时与固定架保持反射角用于将环境光线偏折至固定架内部；

内透镜，内透镜可转动的设置在固定架内部，且内透镜处于下水平位时与固定架平行，在处于透射位时与固定架保持透射角并将到达内透镜的光线偏折至虚拟现实设备的镜头区域；以及反射镜和内透镜相互平行，反射镜通过活动连杆带动内透镜在固定架内转动。

作为虚拟现实设备的优化配置，固定架上设有窗口，并且当反射镜位于上水平位时封闭窗口；固定架上配置有凹透镜和弱光镜，凹透镜和弱光镜安装在滑动组件上。反射镜和内透镜的后端配置有扭力弹簧，反射镜的前端设置有卡扣，该卡扣在反射镜处于上水平位后嵌入设置在固定架的卡槽内。

作为本发明的优化方案之一，显像装置靠近主机的正面为显示面板23，背面为控制面板24，控制面板上可以设有用于控制显示面板的触摸屏或者控制按键。

作为本发明的优化方案之一，显像装置上配置有高清摄像头以及红外光发生器。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种虚拟现实映像装置，其特征在于：包括

固定架，所述固定架的近端用于与虚拟现实设备的主机连接，远端用于固定虚拟现实设备的显像装置；

反射镜，所述反射镜可转动的设置在固定架外部，且反射镜处于上水平位时与固定架轴向平行，在处于反射位时与固定架保持反射角用于将环境光线偏折至固定架内部；

内透镜，所述内透镜可转动的设置在固定架内部，且内透镜处于下水平位时与固定架轴向平行，在处于透射位时与固定架保持透射角并将到达内透镜的光线偏折至虚拟现实设备的镜头区域；以及

所述反射镜和内透镜相互平行，反射镜通过活动连杆带动内透镜在固定架内转动。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述固定架上设有窗口，并且当反射镜位于上水平位时封闭窗口。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述固定架上配置有凹透镜和弱光镜，所述弱光镜和凹透镜安装在滑动组件上。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述滑动组件包括滑轨和滑座，所述滑座上设有安装凹透镜和/或者弱光镜的卡槽。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述滑动组件为包括螺母座、丝杠和滑座，所述滑座固定在丝杠上且设有安装凹透镜和/或者弱光镜的卡槽。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述反射镜和内透镜的后端转轴上配置有扭力弹簧，反射镜的前端设置有卡扣，该卡扣在反射镜处于上水平位后嵌入固定架的扣槽内；所述反射镜处于反射位时与固定架的反射角为45度，且在固定架上配置有用于限制反射镜角度的限位板。

7.一种一体式虚拟现实设备，其特征在于：包括虚拟现实设备以及虚拟现实映像装置，所述虚拟现实设备包括分离的主机和显像装置，主机上配置有观看显像装置的镜头，所述虚拟现实映像装置包括：

固定架，所述固定架的近端用于与虚拟现实设备的主机连接，远端用于固定虚拟现实设备的显像装置；

反射镜，所述反射镜可转动的设置在固定架外部，且反射镜处于上水平位时与固定架平行，在处于反射位时与固定架保持反射角用于将环境光线偏折至固定架内部；

内透镜，所述内透镜可转动的设置在固定架内部，且内透镜处于下水平位时与固定架平行，在处于透射位时与固定架保持透射角并将到达内透镜的光线偏折至虚拟现实设备的镜头区域；以及

所述反射镜和内透镜相互平行，反射镜通过活动连杆带动内透镜在固定架内转动。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于：所述固定架上设有窗口，并且当反射镜位于上水平位时封闭窗口；所述固定架上配置有凹透镜和弱光镜，所述凹透镜和弱光镜安装在滑动组件上；所述反射镜和内透镜的后端配置有扭力弹簧，反射镜的前端设置有卡扣，该卡扣在反射镜处于上水平位后嵌入设置在固定架的卡槽内。

9.如权利要求7所述的设备，其特征在于：所述显像装置靠近主机的正面为显示面板，背面为控制面板，所述控制面板上设有用于控制显示面板的触摸屏或者控制按键。

10.如权利要求7所述的设备，其特征在于：所述显像装置上配置有高清摄像头以及红外光发生器。