CN207704136U - 沉浸感强的封闭式cave投影系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，包括投影室、底部投影机构、顶部投影机构、封锁机构和四个侧面投影机构，底部投影机构包括支撑盒，支撑盒内设有投影组件、承重板和底幕布，投影室包括顶框架、第一侧框架、连接组件和三个第二侧框架，封锁机构包括底板、支柱、铰接块、拦杆和支撑块，该沉浸感强的封闭式CAVE投影系统在底部投影机构中由多个第一支板和第二支板辅助支撑承重板，从而有利于减小承重板的厚度，减小底投影灯的投影亮度损耗，不仅如此，通过封锁机构固定第二侧框架的位置，从而使投影室形成一个封闭的环境，加强了用户的沉浸感，从而提高了系统的实用性。

Description

沉浸感强的封闭式CAVE投影系统

技术领域

本实用新型涉及VR设备领域，特别涉及一种沉浸感强的封闭式CAVE投影系统。

背景技术

CAVE投影系统是一种大型的VR系统，具有高度的沉浸感、良好的交互手段，可以融合视觉、触觉、声音等，并且可以追踪头部的6个自由度的运动。CAVE沉浸式虚拟显示系统的原理比较复杂，它是以计算机图形学为基础，把高分辨率的立体投影显示技术、多通道视景同步技术、三维计算机图形技术、音响技术、传感器技术等完美地融合在一起，从而产生一个被三维立体投影画面包围的供多人使用的沉浸式虚拟环境。

现有的CAVE投影显示大都为五面显示，除了常规的左、右、前，还加入了上和下两个显示区域，采用这种方式投影显示方式时，由于用户背面缺少投影，用户转身即可离开虚拟世界，导致用户的沉浸感有待加强，不仅如此，为了在幕布上显示完整的图像，通常需要将投影仪放置在与幕布有一定距离的位置处，才能将画面充满整个幕布，但是在CAVE投影系统中，由于需要完全显示底面的图像，往往需要将装置架在高处，同时底面还要供用户站立的承重面，通常会采用玻璃基地来承重，但是当玻璃基地较厚时，通常CAVE投影的玻璃基底，会损耗大量的投影亮度，而玻璃基底较薄时，会降低基底的承重能力，导致系统存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种沉浸感强的封闭式CAVE投影系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，包括投影室、底部投影机构、顶部投影机构、封锁机构和四个侧面投影机构，所述底部投影机构设置在投影室的下方，所述封锁机构设置在底部投影机构的一侧，所述顶部投影机构设置在投影室的上方，四个侧面投影机构分别设置在投影室的四周；

所述底部投影机构包括支撑盒，所述支撑盒内设有投影组件、承重板和底幕布，所述底幕布、承重板和投影组件从上而下依次设置，所述投影组件包括至少两个投影单元和至少两个第一支板，所述第一支板的底端固定在支撑盒内的底部，所述第一支板的顶端固定在承重板的下方，各投影单元分别设置在相邻两个第一支板之间，所述投影单元包括至少两个第二支板和至少两个底投影灯，各底投影灯分别设置在相邻两个第二支板之间，所述第二支板的底端与支撑盒内的底部固定连接，所述第二支板的顶端与承重板固定连接；

所述投影室包括顶框架、第一侧框架、连接组件和三个第二侧框架，所述顶框架内设有顶幕布，所述第一侧框架内设有第一侧幕布，所述第二侧框架内设有第二侧幕布，三个第二侧框架依次连接，相邻两个第二侧框架相互垂直，所述第二侧框架的底端固定在支撑盒的上方，所述第一侧框架通过连接组件与其中一个第二侧框架连接，所述顶框架固定在第二侧框架的上方；

所述封锁机构设置在支撑盒的远离连接组件的一侧，所述封锁机构包括底板、支柱、铰接块、拦杆和支撑块，所述底板的一端与支撑盒固定连接，所述底板的另一端与支柱的底端固定连接，所述铰接块固定在支柱的顶端，所述拦杆与铰接块铰接，所述支撑块位于拦杆的靠近支撑盒的一侧。

作为优选，为了实现投影室的顶部投影，所述顶部投影机构包括顶板、顶投影灯和四个支杆，四个支杆分别设置在顶框架的四角处，所述支杆的底端固定在顶框架的上方，所述顶板固定在支杆的顶端，所述顶投影灯位于四个支杆之间，所述顶投影灯固定在顶板的下方。

作为优选，为了便于第一侧框架的转动，所述连接组件包括转动杆、连接板和两个固定管，所述固定管固定在第二侧框架上，所述转动杆的顶端和底端分别设置在两个固定管内，所述转动杆的中端通过连接板与第一侧框架固定连接。

作为优选，为了实现投影室的侧面投影，所述侧面投影机构包括底座、升降组件、固定杆、调节杆、侧投影灯和调向组件，所述底座、升降组件、固定杆和调节杆从下而上依次设置，所述升降组件与固定杆传动连接，所述固定杆与调节杆的中端铰接，所述侧投影灯固定在调节杆的靠近投影室的一侧，所述调向组件设置在升降机构的靠近投影室的一侧。

作为优选，为了实现侧投影灯的高度调节，所述升降组件包括电机、驱动轴和套管，所述电机固定在底座上，所述电机与驱动轴传动连接，所述套管套设在驱动轴上，所述套管与固定杆的底端固定连接，所述驱动轴的外周设有外螺纹，所述套管内设有内螺纹，所述套管内的内螺纹与驱动轴上的外螺纹相匹配。

作为优选，为了使套管平稳的升降，所述升降组件还包括定位杆和第一侧板，所述第一侧板固定在套管的远离投影室的一侧，所述第一侧板套设在定位杆上，所述定位杆的底端固定在底座上。

作为优选，为了保证电机的驱动力，所述电机为直流伺服电机。

作为优选，为了便于调节侧投影灯的投影方向，所述调向组件包括第二侧板、气泵、气缸、活塞、驱动杆和滑环，所述第二侧板固定在套管上，所述气泵和气缸均固定在第二侧板上，所述气泵与气缸连通，所述活塞的底端设置在气缸内，所述活塞的顶端与驱动杆的底端固定连接，所述驱动杆的顶端与滑环铰接，所述滑环套设在调节杆上。

作为优选，为了固定驱动杆的升降方向，所述调向组件还包括限位环和侧杆，所述侧杆通过限位环与套管固定连接，所述限位环套设在驱动杆上。

作为优选，为了便于侧面投影机构的移动，所述底座的下方设有万向轮。

本实用新型的有益效果是，该沉浸感强的封闭式CAVE投影系统在底部投影机构中由多个第一支板和第二支板辅助支撑承重板，从而有利于减小承重板的厚度，减小底投影灯的投影亮度损耗，与传统的底部投影机构相比，该底部投影机构结构稳固，功能可靠，不仅如此，通过封锁机构固定第二侧框架的位置，从而使投影室形成一个封闭的环境，加强了用户的沉浸感，改善了体验效果，与传统的封锁机构相比，该封锁机构操作简单，方便快捷，从而提高了系统的实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统的结构示意图；

图2是本实用新型的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统的底部投影机构的结构示意图；

图3是本实用新型的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统的封锁机构的结构示意图；

图4是本实用新型的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统的连接组件的结构示意图；

图5是本实用新型的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统的侧面投影机构的结构示意图；

图中：1.支撑盒，2.承重板，3.底幕布，4.第一支板，5.第二支板，6.底投影灯，7.顶框架，8.第一侧框架，9.第二侧框架，10.顶幕布，11.第一侧幕布，12.第二侧幕布，13.底板，14.支柱，15.铰接块，16.拦杆，17.支撑块，18.顶板，19.顶投影灯，20.支杆，21.转动杆，22.连接板，23.固定管，24.底座，25.固定杆，26.调节杆，27.侧投影灯，28.电机，29.驱动轴，30.套管，31.定位杆，32.第一侧板，33.第二侧板，34.气泵，35.气缸，36.活塞，37.驱动杆，38.滑环，39.限位环，40.侧杆，41.万向轮。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，一种沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，包括投影室、底部投影机构、顶部投影机构、封锁机构和四个侧面投影机构，所述底部投影机构设置在投影室的下方，所述封锁机构设置在底部投影机构的一侧，所述顶部投影机构设置在投影室的上方，四个侧面投影机构分别设置在投影室的四周；

该CAVE投影系统中，分别由顶部投影机构、底部投影机构和四个侧面投影机构实现对投影室的顶部、底部和四周的投影，并通过封锁机构将投影室封锁，从而使用户处于一个封闭的投影环境中，加强对虚拟世界的沉浸感。

如图2所示，所述底部投影机构包括支撑盒1，所述支撑盒1内设有投影组件、承重板2和底幕布3，所述底幕布3、承重板2和投影组件从上而下依次设置，所述投影组件包括至少两个投影单元和至少两个第一支板4，所述第一支板4的底端固定在支撑盒1内的底部，所述第一支板4的顶端固定在承重板2的下方，各投影单元分别设置在相邻两个第一支板4之间，所述投影单元包括至少两个第二支板5和至少两个底投影灯6，各底投影灯6分别设置在相邻两个第二支板5之间，所述第二支板5的底端与支撑盒1内的底部固定连接，所述第二支板5的顶端与承重板2固定连接；

在底部投影机构中，承重板2由多个第一支板4和第二支板5进行辅助支撑，从而便于减小承重板2的厚度，进而减小了底部投影亮度的损耗，由多个底投影灯6对底幕布3进行投影，在加强支撑的同时便于用户快速沉浸于虚拟世界中。

如图1所示，所述投影室包括顶框架7、第一侧框架8、连接组件和三个第二侧框架9，所述顶框架7内设有顶幕布10，所述第一侧框架8内设有第一侧幕布11，所述第二侧框架9内设有第二侧幕布12，三个第二侧框架9依次连接，相邻两个第二侧框架9相互垂直，所述第二侧框架9的底端固定在支撑盒1的上方，所述第一侧框架8通过连接组件与其中一个第二侧框架9连接，所述顶框架7固定在第二侧框架9的上方；

投影室通过第一侧框架8和三个第二侧框架9组成，并由四个侧面投影机构对投影室的四周进行投影，从而便于形成虚拟影像。其中，通过连接组件可实现第一侧框架8的转动。

如图3所示，所述封锁机构设置在支撑盒1的远离连接组件的一侧，所述封锁机构包括底板13、支柱14、铰接块15、拦杆16和支撑块17，所述底板13的一端与支撑盒1固定连接，所述底板13的另一端与支柱14的底端固定连接，所述铰接块15固定在支柱14的顶端，所述拦杆16与铰接块15铰接，所述支撑块17位于拦杆16的靠近支撑盒1的一侧。

当第一侧框架8向支撑盒1的位置转动后，利用封锁机构可实现对第一侧框架8的固定，从而使第一侧框架8内的第一侧幕布11和第二侧框架9内的第二侧幕布12形成一个封闭的环境。在封锁机构中，通过转动拦杆16，使拦杆16由支撑块17位于支撑盒1的上方时，拦杆16挡住第一侧框架8转动，从而使投影室形成一个封闭的环境，而当拦杆16转动180°后，第一侧框架8可转动，方便投影室内的人们离开投影室。

如图1所示，所述顶部投影机构包括顶板18、顶投影灯19和四个支杆20，四个支杆20分别设置在顶框架7的四角处，所述支杆20的底端固定在顶框架7的上方，所述顶板18固定在支杆20的顶端，所述顶投影灯19位于四个支杆20之间，所述顶投影灯19固定在顶板18的下方。通过支杆20固定顶板18的高度位置，由顶投影灯19朝下向顶框架7内的顶幕布10投影，实现顶部投影。

如图4所示，为了便于第一侧框架8的转动，所述连接组件包括转动杆21、连接板22和两个固定管23，所述固定管23固定在第二侧框架9上，所述转动杆21的顶端和底端分别设置在两个固定管23内，所述转动杆21的中端通过连接板22与第一侧框架8固定连接。转动杆21可在两个固定管23之间转动，从而通过连接板22方便了第一侧框架8的转动。

如图5所示，所述侧面投影机构包括底座24、升降组件、固定杆25、调节杆26、侧投影灯27和调向组件，所述底座24、升降组件、固定杆25和调节杆26从下而上依次设置，所述升降组件与固定杆25传动连接，所述固定杆25与调节杆26的中端铰接，所述侧投影灯27固定在调节杆26的靠近投影室的一侧，所述调向组件设置在升降机构的靠近投影室的一侧。

在侧面投影机构内，由升降组件带动固定杆25升降，实现侧投影灯27的高度调节，通过调向组件带动调向杆转动，改变侧投影灯27的照射方向，从而调节照射到第一侧幕布11和第二侧幕布12上的影像，实现对投影室的四周的投影。

如图5所示，所述升降组件包括电机28、驱动轴29和套管30，所述电机28固定在底座24上，所述电机28与驱动轴29传动连接，所述套管30套设在驱动轴29上，所述套管30与固定杆25的底端固定连接，所述驱动轴29的外周设有外螺纹，所述套管30内设有内螺纹，所述套管30内的内螺纹与驱动轴29上的外螺纹相匹配。电机28转动，带动驱动轴29上的外螺纹与套管30的内螺纹作用，从而驱动套管30在竖直方向上移动，改变侧投影灯27的高度位置。

作为优选，为了使套管30平稳的升降，所述升降组件还包括定位杆31和第一侧板32，所述第一侧板32固定在套管30的远离投影室的一侧，所述第一侧板32套设在定位杆31上，所述定位杆31的底端固定在底座24上。通过定位杆31固定第一侧板32的升降位置，从而固定套管30的升降位置，使套管30升降更为平稳。

作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证电机28的驱动力，所述电机28为直流伺服电机。

如图5所示，所述调向组件包括第二侧板33、气泵34、气缸35、活塞36、驱动杆37和滑环38，所述第二侧板33固定在套管30上，所述气泵34和气缸35均固定在第二侧板33上，所述气泵34与气缸35连通，所述活塞36的底端设置在气缸35内，所述活塞36的顶端与驱动杆37的底端固定连接，所述驱动杆37的顶端与滑环38铰接，所述滑环38套设在调节杆26上。

气泵34改变气缸35中的气压，根据气压的大小活塞36在气缸35内移动，从而改变驱动杆37的高度位置，通过滑环38使调向杆转动，改变侧投影灯27的角度。

作为优选，为了固定驱动杆37的升降方向，所述调向组件还包括限位环39和侧杆40，所述侧杆40通过限位环39与套管30固定连接，所述限位环39套设在驱动杆37上。通过位置固定的限位环39固定了驱动杆37的升降方向，使驱动杆37升降更为平稳。

作为优选，为了便于侧面投影机构的移动，所述底座24的下方设有万向轮41。

该CAVE投影系统通过支撑盒1内的第一支板4和第二支板5支撑承重板2，并通过底投影灯6对底幕布3进行投影，由于第一支板4和第二支板5支撑承重板2，因此可减小承重板2的厚度，减小投影亮度的损坏，不仅如此，通过封锁机构固定第一侧框架8的位置，使第一侧框架8、顶框架7和三个第二侧框架9形成一个封闭的环境，加强了用户的沉浸感。

与现有技术相比，该沉浸感强的封闭式CAVE投影系统在底部投影机构中由多个第一支板4和第二支板5辅助支撑承重板2，从而有利于减小承重板2的厚度，减小底投影灯6的投影亮度损耗，与传统的底部投影机构相比，该底部投影机构结构稳固，功能可靠，不仅如此，通过封锁机构固定第二侧框架9的位置，从而使投影室形成一个封闭的环境，加强了用户的沉浸感，改善了体验效果，与传统的封锁机构相比，该封锁机构操作简单，方便快捷，从而提高了系统的实用性。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，其特征在于，包括投影室、底部投影机构、顶部投影机构、封锁机构和四个侧面投影机构，所述底部投影机构设置在投影室的下方，所述封锁机构设置在底部投影机构的一侧，所述顶部投影机构设置在投影室的上方，四个侧面投影机构分别设置在投影室的四周；

所述底部投影机构包括支撑盒(1)，所述支撑盒(1)内设有投影组件、承重板(2)和底幕布(3)，所述底幕布(3)、承重板(2)和投影组件从上而下依次设置，所述投影组件包括至少两个投影单元和至少两个第一支板(4)，所述第一支板(4)的底端固定在支撑盒(1)内的底部，所述第一支板(4)的顶端固定在承重板(2)的下方，各投影单元分别设置在相邻两个第一支板(4)之间，所述投影单元包括至少两个第二支板(5)和至少两个底投影灯(6)，各底投影灯(6)分别设置在相邻两个第二支板(5)之间，所述第二支板(5)的底端与支撑盒(1)内的底部固定连接，所述第二支板(5)的顶端与承重板(2)固定连接；

所述投影室包括顶框架(7)、第一侧框架(8)、连接组件和三个第二侧框架(9)，所述顶框架(7)内设有顶幕布(10)，所述第一侧框架(8)内设有第一侧幕布(11)，所述第二侧框架(9)内设有第二侧幕布(12)，三个第二侧框架(9)依次连接，相邻两个第二侧框架(9)相互垂直，所述第二侧框架(9)的底端固定在支撑盒(1)的上方，所述第一侧框架(8)通过连接组件与其中一个第二侧框架(9)连接，所述顶框架(7)固定在第二侧框架(9)的上方；

所述封锁机构设置在支撑盒(1)的远离连接组件的一侧，所述封锁机构包括底板(13)、支柱(14)、铰接块(15)、拦杆(16)和支撑块(17)，所述底板(13)的一端与支撑盒(1)固定连接，所述底板(13)的另一端与支柱(14)的底端固定连接，所述铰接块(15)固定在支柱(14)的顶端，所述拦杆(16)与铰接块(15)铰接，所述支撑块(17)位于拦杆(16)的靠近支撑盒(1)的一侧。

2.如权利要求1所述的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，其特征在于，所述顶部投影机构包括顶板(18)、顶投影灯(19)和四个支杆(20)，四个支杆(20)分别设置在顶框架(7)的四角处，所述支杆(20)的底端固定在顶框架(7)的上方，所述顶板(18)固定在支杆(20)的顶端，所述顶投影灯(19)位于四个支杆(20)之间，所述顶投影灯(19)固定在顶板(18)的下方。

3.如权利要求1所述的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，其特征在于，所述连接组件包括转动杆(21)、连接板(22)和两个固定管(23)，所述固定管(23)固定在第二侧框架(9)上，所述转动杆(21)的顶端和底端分别设置在两个固定管(23)内，所述转动杆(21)的中端通过连接板(22)与第一侧框架(8)固定连接。

4.如权利要求1所述的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，其特征在于，所述侧面投影机构包括底座(24)、升降组件、固定杆(25)、调节杆(26)、侧投影灯(27)和调向组件，所述底座(24)、升降组件、固定杆(25)和调节杆(26)从下而上依次设置，所述升降组件与固定杆(25)传动连接，所述固定杆(25)与调节杆(26)的中端铰接，所述侧投影灯(27)固定在调节杆(26)的靠近投影室的一侧，所述调向组件设置在升降机构的靠近投影室的一侧。

5.如权利要求4所述的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，其特征在于，所述升降组件包括电机(28)、驱动轴(29)和套管(30)，所述电机(28)固定在底座(24)上，所述电机(28)与驱动轴(29)传动连接，所述套管(30)套设在驱动轴(29)上，所述套管(30)与固定杆(25)的底端固定连接，所述驱动轴(29)的外周设有外螺纹，所述套管(30)内设有内螺纹，所述套管(30)内的内螺纹与驱动轴(29)上的外螺纹相匹配。

6.如权利要求5所述的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，其特征在于，所述升降组件还包括定位杆(31)和第一侧板(32)，所述第一侧板(32)固定在套管(30)的远离投影室的一侧，所述第一侧板(32)套设在定位杆(31)上，所述定位杆(31)的底端固定在底座(24)上。

7.如权利要求5所述的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，其特征在于，所述电机(28)为直流伺服电机。

8.如权利要求4所述的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，其特征在于，所述调向组件包括第二侧板(33)、气泵(34)、气缸(35)、活塞(36)、驱动杆(37)和滑环(38)，所述第二侧板(33)固定在套管(30)上，所述气泵(34)和气缸(35)均固定在第二侧板(33)上，所述气泵(34)与气缸(35)连通，所述活塞(36)的底端设置在气缸(35)内，所述活塞(36)的顶端与驱动杆(37)的底端固定连接，所述驱动杆(37)的顶端与滑环(38)铰接，所述滑环(38)套设在调节杆(26)上。

9.如权利要求8所述的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，其特征在于，所述调向组件还包括限位环(39)和侧杆(40)，所述侧杆(40)通过限位环(39)与套管(30)固定连接，所述限位环(39)套设在驱动杆(37)上。

10.如权利要求4所述的沉浸感强的封闭式CAVE投影系统，其特征在于，所述底座(24)的下方设有万向轮(41)。