CN215182810U - 一种实现位置移动的地幕 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种位置移动的地幕，属于显示移位技术领域。该地幕包括显示层与弹性移位层，弹性移位层铺设于显示层的显示面上，弹性移位层包括弹性体主体以及至少一行波发生源，行波发生源与弹性体主体紧密连接，且行波发生源与显示层的主控制器进行电性连接。本技术方案，其可有效解决现有技术中地幕采用跑步机进行传动容易对地幕的显示效果造成阻隔的技术问题。

Description

一种实现位置移动的地幕

技术领域

本实用新型涉及显示移位技术领域，特别涉及一种实现位置移动的地幕。

背景技术

沉浸式显示系统，是以CAVE沉浸式系统为代表的多通道显示方案，注重的是完全沉浸式的视觉体验。沉浸式体验空间又分为洞穴式和全景式，洞穴式包括3块平面显示和1块地面显示，在观看者的前方(主屏幕)、左(侧屏)、右(侧屏)、下(地幕)四个方向，互相成90度呈现，使人面向前侧目光所及之处都是显示内容；而全景式包含上述四块屏幕外，还有后侧和上方(天幕)也用于显示，实现真正意义上的任意角度，任意位置都是显示内容，实现全角度的虚拟现实仿真。

在沉浸式显示系统中，如果人可以移动，并且在移动过程中，屏幕的显示内容也进行相应的变动，例如在虚拟空间中形成一个田径场，以模拟人不断的在田径场上跑步，这样能够极大的提升沉浸式体验。为了实现这种效果，现有的技术方案主要将显示系统与跑步机相互绑定，信息互传。人在跑步机上移动时，显示系统会捕捉跑步机的移动信息，同时，显示系统所播放的视频画面也会随着跑步机的移动实时的更新，实现同步交互。跑步机的加入使得沉浸式显示系统具备更多的交互体验。然而跑步机本身由于采用机械传动，传动过程采用的各个传动构件、驱动电机本身都由金属构成，跑步机无法做成完全透明的或者具有较高通透率的，故在全景方案中，始终要考虑跑步机对地幕的显示效果的阻隔。现有的方案也是说将跑步机做成地幕的一部分，而不是让跑步机变成透明。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种实现位置移动的地幕，其旨在解决现有技术中地幕采用跑步机进行传动容易对地幕的显示效果造成阻隔的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种实现移动复位的地幕，所述地幕包括显示层与弹性移位层，所述弹性移位层铺设于所述显示层的显示面上，所述弹性移位层包括弹性体主体以及至少一行波发生源，所述行波发生源与所述弹性体主体紧密连接，且所述行波发生源与所述显示层的主控制器进行电性连接。

可选地，所述弹性体主体包括中心弹性体以及若干边界弹性体，所述若干边界弹性体依次环绕所述中心弹性体设置，且每一所述边界弹性体的内侧紧贴在所述中心弹性体的相应侧边上，每一所述边界弹性体的外侧紧贴有一所述行波发生源，两两相邻的所述边界弹性体之间间隔预设距离。

可选地，所述弹性体主体包括N个边界弹性体,所述中心弹性体的横截面为正N边形，每一所述边界弹性体及相应的一所述行波发生源对应所述中心弹性体的一侧边设置，以形成N/2组对向设置的行波发生源组，N为大于3的偶数。

可选地，所述行波发生源包括压电陶瓷片以及驱动模组，所述压电陶瓷片紧贴在相应的所述边界弹性体的外侧，所述驱动模组与所述主控制器进行电性连接，且所述驱动模组驱动连接所述压电陶瓷片。

可选地，所述地幕还包括若干压力传感器，所述中心弹性体的底侧及每一边界弹性体的底侧分别至少设置有一所述压力传感器，且每一所述压力传感器均与所述主控制器进行电性连接。

可选地，所述弹性体主体包括呈阵列式排布的若干弹性体模块，每一所述弹性体模块紧密连接有一所述行波发生源。

可选地，所述行波发生源包括多个压电陶瓷片以及多个驱动模组，所述多个压电陶瓷片分别与所述弹性体模块紧密连接，所述多个驱动模组分别与所述主控制器进行电性连接，且每一所述驱动模组分别驱动连接一所述压电陶瓷片。

可选地，所述弹性体主体包括矩形弹性体，所述矩形弹性体的每一侧边均至少紧密连接有一所述所述行波发生源。

可选地，所述地幕还包括隔离保护层，所述隔离保护层夹设于所述弹性移位层与所述显示层之间。

可选地，所述弹性移位层和/或所述隔离保护层为高透光率材料层。

本实用新型提供的实现位置移动的地幕，其由上往下依次设置有弹性移位层与显示层，其中，弹性移位层包括弹性体主体以及至少一行波发生源，行波发生源与弹性体主体紧密连接，且行波发生源与显示层的主控制器进行电性连接。这样一来，当人或物体置于弹性移位层的弹性体主体上时，其便可通过行波发生源在该弹性体上形成一行波，此时，基于直线式行波型超声波电动机相同的驱动原理，行波在传递过程中，会对置于弹性体上的人或物体施加一个与行波传递方向相反的推力，人或物体受到推力作用时，便可朝着推力的作用方向移动(或复位)。这样便可能实现在地幕表面任意移动物体，这个移动的物体可以是人，也可以是维护设备、检测装置，进而实现地幕的自动维护、自动检测的功能。当这种地幕被应用在沉浸式显示系统当中时，不需要额外加装移动复位装置，通过地幕本身就能实现移动复位。可见，本技术方案，其可有效解决现有技术中地幕采用跑步机进行传动容易对地幕的显示效果造成阻隔的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例实现位置移动的地幕的结构示意图。

图2为图1所示地幕的弹性移位层的一种结构示意图。

图3为图1所示地幕的弹性移位层的另一种结构示意图。

图4为图1所示地幕的弹性移位层的又一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种实现移动复位的地幕1，该地幕1包括显示层100与弹性移位层300，弹性移位层300铺设于显示层100的显示面上，弹性移位层300包括弹性体主体310以及至少一行波发生源320，行波发生源320与弹性体主体310紧密连接，且行波发生源320与显示层100的主控制器进行电性连接。

在本实施例中，如图1所示，为不影响显示层100的正常显示，该地幕1还包括隔离保护层200，隔离保护层200夹设于弹性移位层300与显示层100之间，同时，隔离保护层200以及弹性移位层300均为高透光率材料层。如图2所示，该弹性体主体310可采用以下结构形式，该结构主要满足地幕1被应用在沉浸式显示系统当中时，需要实现移动复位的情形。该弹性体主体310包括中心弹性体311以及若干边界弹性体312，若干边界弹性体312依次环绕中心弹性体311设置，且每一边界弹性体312的内侧紧贴在中心弹性体311的相应侧边上，每一边界弹性体312的外侧紧贴有一行波发生源320，两两相邻的边界弹性体312之间间隔预设距离。

如图2所示，该弹性体主体310具体可包括N个边界弹性体312,中心弹性体311的横截面为正N边形，每一边界弹性体312及相应的一行波发生源320对应中心弹性体311的一侧边设置，以形成N/2组对向设置的行波发生源组，N为大于3的偶数。这样一来，每一行波发生源组均包括两对向设置设置的行波发生源320，当一行波发生源320发出行波并传递到对向的另一行波发生源320时，另一行波发生源320一方面可基于所接收到的振动波信息，产生一个大小相等，振幅相反的振动波，用以将该行波吸收；另一方面可基于所接收到的振动波信息和产生该行波的行波发生源320的驱动信息，计算出该行波传递过程中的损耗，并产生一个波长振动波，用以补偿该行波的损耗，形成往复同相位、同振幅的振动。前者能够将该行波振动产生的影响降低，后者能最大程度的发挥该行波的推动能力。同时，该行波发生源230包括压电陶瓷片以及驱动模组，压电陶瓷片紧贴在相应的边界弹性体312的外侧(亦可根据实际环境或内置于边界弹性体312中或贴设于边界弹性体312的其它外表面上，以确保第二行波发生源230与相应的边界弹性体312进行紧密连接)，驱动模组与主控制器进行电性连接，且驱动模组驱动连接压电陶瓷片。工作时，驱动模组在主控制器的控制下向压电陶瓷片施加一定的高频交变电压，压电陶瓷片在被极化后就会随着高频电压的幅值变化而膨胀或者收缩，此时，由于压电陶瓷片紧贴在相应的边界弹性体312的外侧，故相应的边界弹性体312会受到压电陶瓷片的影响而产生振动，该振动形式为驻波，当存在两组在空间和时间上分别相差90度(举例，不一定为90度)的驻波(每一驱动模组可在主控制器的控制下，通过先后向相应的压电陶瓷片施加不同的高频交变电压来形成这两组驻波)相互叠加，就能形成行波。

另外，该地幕1还包括若干压力传感器(未图示)，中心弹性体311的底侧及每一边界弹性体312的底侧分别至少设置有一压力传感器，且每一压力传感器均与主控制器进行电性连接。这些压力传感器可用于检测站在弹性体(包括中心弹性体311和边界弹性体312)上的人的具体位置信息。

如图2所示，当人站在中心弹性体311内时，此时对于目标来说没有位置复位的需求，故各个行波发生源320可以不用工作。而当人踏出中心弹性体311时，此时就需要产生行波，将人重新推回中心弹性体311当中。例如，当人前移踏出中心弹性体311，来到位置A处的边界弹性体312上时，此时位置B处的行波发生源320在相应的边界弹性体312上形成向前传递的行波，并经中心弹性体311传递至位置A处的边界弹性体312上，进而被位置1处对向设置的行波发生源320检测接收。当行波通过中心弹性体311时，由于中心弹性体311与各个边界弹性体312相连，故单束行波会在各个边界弹性体312上产生余波，这种余波是干扰系统正常工作的。但由于两两相邻的边界弹性体312之间间隔预设距离，使得两两相邻的边界弹性体312之间均形成相应的间隙20，这样各个边界弹性体312之间相互隔绝，故这种余波不会在各边界弹性体312间产生二次影响。可以明确的是，行波的主要能量会集中在位置B处的边界弹性体312、中心弹性体311、位置A处的边界弹性体312这一路径上。而人就会在这一路径上被行波的推力推动进行持续的复位。

这里有几种特殊的情况：

当人落地的位置刚好是两边界弹性体312的中间时，此时，由于两边界弹性体312的复位方向是交错的，所以人在复位过程中会受到两个不同的复位行波作用，进而在这两个复位行波的合力方向上运动，其复位逻辑正好是装置所需的。但如果两种复位行波同时作用在一只脚上时，对于这只脚来说就会承受两种朝向截然不同的摩擦力，其感觉较为明显，故可以通过不断细分边界弹性体312占用角度(即增加边界弹性体312的数量)，从而减小在相邻的边界弹性体312上行波推力的差异。

当人在快速移动过程中突然转弯变向时。这是会面临一种情况，就是当人左脚踩在一边界弹性体312时，右脚踩在另一边界弹性体312，此时两种不同的边界弹性体312会在不同方向上推动人，而两只脚受到的推动力朝向不同，十分容易被绊倒。此时同样需要减小两相邻边界弹性体312之间朝向的区别，使得两只脚受到的力区别尽量小。

还有许多应用中的问题，在此就不一一列举。总之该弹性体主体310中的两种弹性体，中心弹性体311的体积要尽量小，最好小到刚好能够容下一人站立，保证人只要一移动，就会被系统检测并开始进行复位。而边界弹性体312，要分得足够多，最好分成成百上千个，相邻的边界弹性体312在不同朝向上产生的复位行波差别极小，减小上述问题的出现。

如图3所示，该弹性体主体310亦可采用以下结构形式，该结构既可满足地幕1被应用在沉浸式显示系统当中时，需要实现移动复位的情形。亦可满足普通的维护设备自动移位需求，以实现地幕的自动维护、自动检测的功能。该弹性体主体310包括呈阵列式排布的若干弹性体模块313，每一弹性体模块313紧密连接有一行波发生源320。行波发生源320包括多个压电陶瓷片以及多个驱动模组，多个压电陶瓷片分别与弹性体模块313紧密连接(可以是分别内置于弹性体模块313或分别贴设于弹性体模块313的外表面)，多个驱动模组分别与主控制器进行电性连接，且每一驱动模组分别驱动连接一压电陶瓷片。图3为本弹性体主体310的一种阵列形式，该图的弹性体模块313具体采用矩形结构，行波发生源320包括两压电陶瓷片以及两驱动模组，两压电陶瓷片分别与相应的弹性体模块313紧密连接，两驱动模组分别与主控制器进行电性连接，且每一驱动模组分别驱动连接一压电陶瓷片。工作时，每一驱动模组在主控制器的控制下向相应的压电陶瓷片施加一定的高频交变电压，相应的压电陶瓷片在被极化后就会随着高频电压的幅值变化而膨胀或者收缩，此时，由于每一压电陶瓷片分别与相应的弹性体模块313紧密连接，故相应的弹性体模块313会受到压电陶瓷片的影响而产生振动，该振动形式为驻波，当存在两组在空间和时间上分别相差90度(举例，不一定为90度)的驻波(每一驱动模组可在主控制器的控制下，通过先后向相应的压电陶瓷片施加不同的高频交变电压来形成这两组驻波)相互叠加，就能形成行波。

另外，该地幕1还包括若干压力传感器(未图示)，每一弹性体模块313的底侧至少设置有一压力传感器，且每一压力传感器均与主控制器进行电性连接，以检测每一弹性体模块313的受压情况，而通过检测分布在弹性体主体310上的各个压力传感器，就能判断人在弹性体主体310上的运动状态。

对于图3中的每一弹性体模块313而言，其上面的两压电陶瓷片可以是水平方向排列，亦可以竖直方向排列。对于水平方向排列的两压电陶瓷片而言，当左侧压电陶瓷片起振时，行波向右侧传递。当右侧压电陶瓷片起振时，行波向左侧传递。对于竖直方向排列的两压电陶瓷片而言，当上侧压电陶瓷片起振时，行波向下侧传递。当下侧压电陶瓷片起振时，行波向上侧传递。对于每一弹性体模块313来说，就具备了一个传递的行波的形式。本弹性体主体310按横竖间隔交替排布上述两种不同排列的弹性体模块313，使得人能够同时实现在竖直方向、水平方向上的移位或复位，而要实现多向移位或复位，则需要改变对压电陶瓷片的驱动策略即可。

上述方案中，只要尽量控制每一弹性体模块313的尺寸，确保一个脚掌可以覆盖众多的弹性体模块313，就可以保证两种不同方向的行波传动过程中，人的正常移动不受影响。复位的方式也可以等人运动到一定距离后一次复位，或者跟随人的运动状态实时复位。只要将人的移动最终分解为水平方向的复位量和竖直方向的复位量即可。

如图4所示，其为本弹性体主体310的另一种阵列形式，其通过多个弹性体模块314拼接配合而成，用以进行位置移位或复位，其中不同的是单个弹性体模块314在3个方向上都分别安装了压电陶瓷片，使得弹性体模块314能够传递三个不同方向上的行波，即此时，行波发生源320包括三压电陶瓷片以及三驱动模组，三压电陶瓷片呈三角排列分布且分别与弹性体紧密连接，三驱动模组分别与主控制器进行电性连接，且每一驱动模组分别驱动连接一压电陶瓷片。同样的，每一弹性体模块314的底侧至少设置有一压力传感器，且压力传感器与主控制器进行电性连接，以检测每一弹性体模块314的受压情况，而通过检测分布在弹性体主体310上的各个压力传感器，就能判断人在弹性体主体310上的运动状态。单个弹性体模块314可以是多边形结构，事实上，外部形状及压电陶瓷片的数量都不受限制，包括弹性体的材料，需要的只是一种具备一定弹性变形的材料，使得行波在传递至此时，能够跟随进行形变和一定范围的椭圆运动即可，对材料也不做限制。当人站在弹性体主体310上时，首先是感觉到站在一个比较软的物体上，由于行波移位过程中振幅极为小，所以复位过程中基本不会感觉到震动，如果能够控制好人在移动和复位过程中的受力关系，减小移动复位过程中的惯性，人甚至可以基本感受不到装置的整个复位过程。在本弹性体主体310中，人的不同方向的移动，最终都会被归结为在三个方向上的复位，只是复位的程度不同罢了。

对于本领域技术人员而言，该弹性体主体320亦可包括矩形弹性体，矩形弹性体的每一侧边均至少紧密连接有一行波发生源320。通过相应方向的行波发生源320在该矩形弹性体上形成一行波，此时，基于直线式行波型超声波电动机相同的驱动原理，行波在传递过程中，会对置于矩形弹性体上的人或物体施加一个与行波传递方向相反的推力，人或物体受到推力作用时，便可朝着推力的作用方向移动(或复位)。

本实用新型实施例提供的实现位置移动的地幕，其由上往下依次设置有弹性移位层与显示层，其中，弹性移位层包括弹性体主体以及至少一行波发生源，行波发生源与弹性体主体紧密连接，且行波发生源与显示层的主控制器进行电性连接。这样一来，当人或物体置于弹性移位层的弹性体主体上时，其便可通过行波发生源在该弹性体上形成一行波，此时，基于直线式行波型超声波电动机相同的驱动原理，行波在传递过程中，会对置于弹性体上的人或物体施加一个与行波传递方向相反的推力，人或物体受到推力作用时，便可朝着推力的作用方向移动(或复位)。这样便可能实现在地幕表面任意移动物体，这个移动的物体可以是人，也可以是维护设备、检测装置，进而实现地幕的自动维护、自动检测的功能。当这种地幕被应用在沉浸式显示系统当中时，不需要额外加装移动复位装置，通过地幕本身就能实现移动复位。可见，本技术方案，其可有效解决现有技术中地幕采用跑步机进行传动容易对地幕的显示效果造成阻隔的技术问题。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种实现位置移动的地幕，其特征在于，所述地幕包括显示层与弹性移位层，所述弹性移位层铺设于所述显示层的显示面上，所述弹性移位层包括弹性体主体以及至少一行波发生源，所述行波发生源与所述弹性体主体紧密连接，且所述行波发生源与所述显示层的主控制器进行电性连接。

2.根据权利要求1所述的地幕，其特征在于，所述弹性体主体包括中心弹性体以及若干边界弹性体，所述若干边界弹性体依次环绕所述中心弹性体设置，且每一所述边界弹性体的内侧紧贴在所述中心弹性体的相应侧边上，每一所述边界弹性体的外侧紧贴有一所述行波发生源，两两相邻的所述边界弹性体之间间隔预设距离。

3.根据权利要求2所述的地幕，其特征在于，所述弹性体主体包括N个边界弹性体,所述中心弹性体的横截面为正N边形，每一所述边界弹性体及相应的一所述行波发生源对应所述中心弹性体的一侧边设置，以形成N/2组对向设置的行波发生源组，N为大于3的偶数。

4.根据权利要求2所述的地幕，其特征在于，所述行波发生源包括压电陶瓷片以及驱动模组，所述压电陶瓷片紧贴在相应的所述边界弹性体的外侧，所述驱动模组与所述主控制器进行电性连接，且所述驱动模组驱动连接所述压电陶瓷片。

5.根据权利要求2-4任一项所述的地幕，其特征在于，所述地幕还包括若干压力传感器，所述中心弹性体的底侧及每一边界弹性体的底侧分别至少设置有一所述压力传感器，且每一所述压力传感器均与所述主控制器进行电性连接。

6.根据权利要求1所述的地幕，其特征在于，所述弹性体主体包括呈阵列式排布的若干弹性体模块，每一所述弹性体模块紧密连接有一所述行波发生源。

7.根据权利要求6所述的地幕，其特征在于，所述行波发生源包括多个压电陶瓷片以及多个驱动模组，所述多个压电陶瓷片分别与所述弹性体模块紧密连接，所述多个驱动模组分别与所述主控制器进行电性连接，且每一所述驱动模组分别驱动连接一所述压电陶瓷片。

8.根据权利要求1所述的地幕，其特征在于，所述弹性体主体包括矩形弹性体，所述矩形弹性体的每一侧边均至少紧密连接有一所述所述行波发生源。

9.根据权利要求1所述的地幕，其特征在于，所述地幕还包括隔离保护层，所述隔离保护层夹设于所述弹性移位层与所述显示层之间。

10.根据权利要求9所述的地幕，其特征在于，所述弹性移位层和/或所述隔离保护层为高透光率材料层。

Images