RU211700U1 - Шлем формирования смешанной реальности (MR-шлем) - Google Patents

Abstract

Полезная модель может быть применена в различных сферах, в том числе в сфере коммуникаций, для реализации образовательных программ, в производственной сфере.

Полезная модель направлена на получение технического результата, заключающегося в совмещении по заданным критериям и шаблонам изображения виртуального мира и изображения с видеокамер.

Шлем формирования смешанной реальности содержит корпус с областью оптики, областью электронного оборудования и эластичные ремешки для крепления на голове. В области оптики расположены две ахроматические линзы, закрепленные в подвижных держателях, и регулировочный ролик для изменения расстояния между линзами. На корпусе располагаются ролики для регулировки расстояния между линзами и экраном, индивидуальные для каждой линзы.

В области размещения электронного оборудования, оснащенного модулем датчиков сбора информации релевантной формированию потокового мультимедиа, и передачи собранных данных системе формирования компьютерной графики, находятся: цветная ячейка смешанной реальности, ячейка подключения гарнитуры, звуковая карта, модуль 9 степеней свободы STM_BMX055, по крайней мере, одна камера ELP UBS, с возможностью захвата изображения окружающего реального мира и передачи видеопотока системе обработки и формирования компьютерной графики в реальном времени, плата управления экраном, плата переходная и экран с драйвером экрана, гарнитура с высокой шумоизоляцией, где вход ячейки смешанной реальности параллельно соединен с модулем 9 степеней свободы, по крайней мере, одной камерой и звуковой картой, а выход соединен с платой управления экраном и ячейкой подключения гарнитуры, плата управления экраном соединена с переходной платой, а ячейка подключения гарнитуры соединена с гарнитурой с высокой шумоизоляцией с возможностью раздельного подключения микрофона и головных телефонов, либо микротелефонной гарнитуры к аудиоразъемам устройства и обмена аудиоданными.

Description

Полезная модель предназначена для применения в следующих сферах:

- Сфера коммуникаций. Новый вид общения, который открывает MR-технология, может помочь более эффективному сотрудничеству между людьми, когда, надев шлем, можно свободно общаться между собой, находясь в пределах реального мира;

- Образовательные программы. Смешанная реальность, наравне с VR и AR, может успешно использоваться в сфере образования, давая возможность студентам видеть голограммы, интегрированные в реальный мир. Это дает новый опыт в обучении и позволяет лучше понять изучаемые темы. Это эффективно, как для школьного образования и обучения студентов, так и для программ для повышения категории специалистов;

- Производственная сфера. Технология смешанной реальности способна упростить производственные процессы, предоставив работникам на определенном этапе эффективную помощь. Голографические инструкции позволят снизить риск человеческого фактора, и исключить ошибки, связанные с ним. Это существенно улучшает качество производства, особенно в сфере технического обслуживания или выполнения ремонтных работ в отраслях, требующих большой точности и опыта.

Известны:

1. Изобретение «Способ и устройство виртуального рендеринга смешанной реальности» национальный патент Китая № CN 106997617 (А), от 01.08.2017 Правообладатель SHENZHEN YUNZHOU MEDIA TECH СО LTD.

Реферат

Вариант осуществления изобретения раскрывает способ и устройство виртуальной визуализации смешанной реальности. Способ включает в себя этапы выполнения мобильной съемки с помощью камеры для получения по меньшей мере двух плоскостных определяющих изображений, соответствующих полю зрения пользователя; по меньшей мере двум плоскостным определяющим изображениям рисуют пространственную сетчатую плоскость, включенную в поле зрения пользователя; по пространственной сетчатой плоскости определяют виртуальную сцену, соответствующую 3D-объекту, подлежащему отображению; вывод виртуальной сцены на пару очков смешанной реальности так, чтобы пользователь наблюдал сцену смешанной реальности, образованную комбинацией виртуальной сцены и реальной сцены, полученной очками смешанной реальности. Вариант осуществления выгоден тем, что с помощью изображений, собранных камерой, определяется пространственная плоскость, соответствующая реальной сцене, и 3D-объект и пространственная плоскость объединяются для формирования виртуального изображения, и поэтому чувство реальности сформированного виртуального изображения высоко, цель лжи человеческому мозгу достигается в некоторой степени, отличить реальную сцену от виртуальной сцены трудно, а стоимость реализации снижается.

2. Изобретение «Нашлемный дисплей, способ калибровки его визуального поля и система отображения смешанной реальности», национальный патент Тайвань (Китай) № TW 201831947 (А) от 01.09.2018 Правообладатель ACER INK.

Реферат

Изобретение обеспечивает установленный на шлеме дисплей, включающий в себя: камеру, фиксирующую изображение окружающей среды вне установленного на шлеме дисплея; инфракрасный датчик, воспринимающий положение зрачка человеческого глаза; процессор изображений, вычисляющий поле зрения человеческого глаза в соответствии с положением зрачка и обрезающий изображение поля зрения, соответствующее полю зрения из изображения окружающей среды; и панель дисплея, отображающую изображение поля зрения (Рисунок 7).

3. Изобретение «Очки дополненной реальности», заявка на выдачу патента №2016138510 (отозвана)

Формула изобретения

Очки дополненной реальности, получающие в качестве входной информации изображение реальных объектов, доступных для обозрения пользователем, отличающиеся тем, что в предлагаемом изобретении применяются цифровые дисплеи, обращенные к глазам пользователя, внешние цифровые камеры, предназначенные для сбора поступающей информации и встроенного компьютера с программами, позволяющими осуществлять масштабирование, как приближение, так и отдаление получаемых изображений, и нанесение поверх получаемых изображений, отвечающих за так называемые эффекты дополненной реальности, такие как получение бегущей строки с текстом или изображение стрелок движения пользователя и др. подобных изображений, согласно заложенным программам во встроенный компьютер.

4. Изобретение «Оптическая система гибридной реальности с цифровой коррекцией аберраций», национальный патент Российской Федерации №2679915 от 28.04.2018 Правообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Алмаленс" (RU)

Реферат

Изобретение относится к наголовным системам гибридной реальности. Наголовный дисплей включает оптическую систему и систему окулографии. При этом в дисплее обеспечивается получение смешанных данных, состоящих из данных, сгенерированных на компьютере, или реальных изображений, или их сочетания; входящего изображения, получаемого оптической системой, формируемого указанными смешанными данными, где оптические аберрации включены в указанное входящее изображение указанной оптической системой; «цифровой линзы» для коррекции оптических аберраций, состоящей из первого и второго действий для оптимальной коррекции оптических аберраций указанной оптической системы. Первое действие осуществляется перед вторым действием и предполагает сбор данных с окуляра и создание профиля оптической системы, включающего данные с окуляра. Второе действие предполагает формирование системой окулографии данных окулографии, формирование скорректированного изображения с устраненными указанными оптическими аберрациями посредством применения профиля оптической системы и данных окулографии, формирование показываемого пользователю скорректированного изображения. Изобретение обеспечивает корректировку аберраций без внесения в конструкцию дополнительных оптических элементов.

5. Полезная модель «Очки дополненной реальности», национальный патент Российской Федерации №172721 от 16.01.2017 Правообладатель Золин Александр Владимирович (RU)

Формула полезной модели

1. Очки дополненной реальности, характеризующиеся тем, что содержат каркас, выполненный с возможностью крепления на голове пользователя и размещения дисплея, оптический элемент, содержащий одну линзу Френеля для левого глаза и одну линзу Френеля для правого глаза, светоотражающий элемент, расположенный под углом к оптическому элементу, обеспечивающему проекцию света от дисплея на оптическую систему глаза пользователя, и разделитель, при этом оптический элемент расположен на расстоянии от места размещения дисплея, соответствующем фокусному расстоянию оптического элемента, а пространство между местом размещения дисплея и оптическим элементом разделено разделителем с возможностью отделения света от дисплея для левого и правого глаза пользователя.

2. Очки дополненной реальности, по п. 1, характеризующиеся тем, что оптический элемент дополнительно содержит одну линзу Френеля для левого глаза и одну линзу Френеля для правого глаза.

3. Очки дополненной реальности по п. 1, характеризующиеся тем, что в оптическом элементе линзы Френеля выполнены плоскими.

4. Очки дополненной реальности по п. 3, характеризующиеся тем, что в оптическом элементе две плоские линзы Френеля для левого глаза обращены друг к другу криволинейными поверхностями и совмещены друг с другом и две плоские линзы Френеля для правого глаза обращены друг к другу криволинейными поверхностями и совмещены друг с другом.

5. Очки дополненной реальности по п. 1, характеризующиеся тем, что дополнительно содержат визор.

6. Очки дополненной реальности по п. 5, характеризующиеся тем, что визор выполнен затемненным.

7. Очки дополненной реальности по п. 1, характеризующиеся тем, что светоотражающий элемент выполнен плоским.

Наиболее близким по технической сущности является патент на полезную модель «Очки дополненной реальности, ориентированные на применение в условиях опасного производства», национальный патент Российской Федерации №201742 от 22.07.2020 Правообладатель Общество с ограниченной ответственностью "МИКСАР ДЕВЕЛОПМЕНТ" (RU)

Формула полезной модели

1. Очки дополненной реальности, характеризующиеся тем, что содержат каркас, выполненный с возможностью крепления на голове пользователя, дисплеи, оптический элемент, светоотражающий элемент, расположенный под углом к оптическому элементу, обеспечивающему проекцию света от дисплея на оптическую систему глаза пользователя, отличающиеся тем, что они содержат вычислительный модуль с блоком автономного питания, вынесенные для ношения на поясе пользователя, содержат сенсоры, отвечающие за ориентацию в пространстве и камеры, отвечающие за визуальное восприятие окружающего пространства, при этом в качестве оптического элемента установлена проективная оптика со светоделителем и сферическим зеркалом.

2. Очки по п. 1, отличающиеся тем, что на них установлен автоматический регулятор светопропускания на основе динамического аттенюатора.

3. Очки по п. 1 или 2, отличающиеся тем, что блок автономного питания снабжен функцией бесперебойного питания.

4. Очки по п. 1 или 2, отличающиеся тем, что они выполнены с возможностью крепления на каске.

5. Очки по п. 1 или 2, отличающиеся тем, что по краям оптической конструкции используются световые перегородки-решетки.

Целью заявленной полезной модели является создание изделия для вывода из стереоизображения интерактивных моделей 3D-объектов, техники, оборудования, средств и их составляющих частей (элементов) возможность регулировки выводимого стереоизображения.

Задачи, решаемые полезной моделью, заключаются в следующем:

- возможность отображения стереоскопического изображения виртуального мира;

- возможность получения стереоскопического изображения с видеокамер;

- совмещение по заданным критериям и шаблонам изображения виртуального мира и изображения с видеокамер;

- отслеживание ориентации шлема в пространстве с помощью системы инерциального трекинга;

- отслеживание перемещение шлема в пространстве с помощью системы видеокамер;

- отслеживание положения рук человека и отображение их в виртуальном пространстве;

- изменение фокусного расстояния между глазами и экраном;

- изменение расстояния между камерами, формирующими стереоизображение (паралакс).

Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключаются в совмещение по заданным критериям и шаблонам изображения виртуального мира и изображения с видеокамер.

Технический результат достигается тем, что Шлем формирования смешанной реальности (MR- шлем) содержащий корпус с областью оптики и областью электронного оборудования и эластичные ремешки для крепления на голове, в области оптики расположены две ахроматические линзы и регулировочный ролик для изменения расстояния между линзами, отличающийся тем, что ахроматические линзы закреплены в подвижных держателях, на корпусе располагаются ролики для регулировки расстояния между линзами и экраном, индивидуальные для каждой линзы, а в области размещения электронного оборудования, оснащенного модулем датчиков сбора информации релевантной формированию потокового мультимедиа, и передачи собранных данных системе формирования компьютерной графики, находятся: цветная ячейка смешанной реальности, ячейка подключения гарнитуры, звуковая карта, модуль 9 степеней свободы STM_BMX055, по крайней мере, одна камера ELP UBS, с возможностью захвата изображения окружающего реального мира и передачи видеопотока системе обработки и формирования компьютерной графики в реальном времени, плата управления экраном, плата переходная и экран с драйвером экрана, гарнитура с высокой шумоизоляцией, где вход ячейки смешанной реальности параллельно соединен с модулем 9 степеней свободы, по крайней мере, одной камерой и звуковой картой, а выход соединен с платой управления экраном и ячейкой подключения гарнитуры, плата управления экраном соединена с переходной платой, а ячейка подключения гарнитуры соединена с гарнитурой с высокой шумоизоляцией с возможностью раздельного подключения микрофона и головных телефонов, либо микротелефонной гарнитуры к аудиоразъемам устройства, и обмена аудиоданными.

На фигуре 1 представлена схема электрическая соединений и подключения.

Изделие MR- шлем, разработанное на основе принципов гибридной реальности - это изделие в виде очков, состоящее из корпуса и эластичных ремешков для крепления на голове. Корпус состоит из двух частей: область размещения оптики и область размещения электронного оборудования.

В области оптики располагаются две ахроматические линзы, закрепленные в подвижных держателях. На корпусе располагаются ролики для регулировки расстояния между линзами и экраном, индивидуальные для каждой линзы и регулировочный ролик для изменения расстояния между линзами.

В области размещения электронного оборудования находятся:

цветной LCD дисплей высокого разрешения с платой управления на который выводится изображение, раздельное для каждого глаза;

две компактные видеокамеры с широким углом обзора, предназначенные для получения видеоизображения отдельного для каждого глаза;

модуль определения ориентации в пространстве, служит для получения и обработки информации с датчиков ориентации и передачи их на компьютер;

модуль аудиосистемы, позволяющий подключить микрофон и наушники для взаимодействия с элементами смешанной реальности по аудиоканалу.

модуль коммутации, предназначенный для объединения электронного оборудования в очках и коммутации его с компьютером по единому каналу.

В состав шлема входит следующее оборудование: жидкокристаллический дисплей, две USB Web-камеры, трекер ориентации с частотой обновления не менее 500 Гц, аудиоканал выхода для наушников и входа для микрофона; корпус.

Питание устройства осуществляется по интерфейсу USB от персонального компьютера.

MR-шлем предоставляет возможность захвата изображения окружающего реального мира посредством камер и передачи видеопотока системе обработки и формирования компьютерной графики в реальном времени; оснащен модулем датчиков сбора информации релевантной формированию потокового мультимедиа, и передачи собранных данных системе формирования компьютерной графики; предоставляет возможность раздельного подключения микрофона и головных телефонов, либо микротелефонной гарнитуры к аудиоразъемам устройства, и обмен аудиоданными; а также позволяет принимать потоковое мультимедиа, воспроизводимое посредством системы формирования компьютерной графики.

Визуальное наблюдение принимаемой 3D видеоинформации осуществляется на встроенной экране разрешением 2560×1440 (2к) посредством линз Френеля, закрепленных в узлах устройства, позволяющих производить регулировку и перемещение линз относительно экрана и глаз пользователя. Плавность регулировки обеспечивается за счет скользящего на шариках механизма перемещения линз. Винтовой механизм регулировки позволяет надежно удерживать линзы в заданном положении независимо от тряски и любых активных действий пользователя, и производить перемещение линз по оси фокусировки на расстояние в 17 мм, что в 1,5 раза превышает возможность импортных аналогов с механической регулировкой фокуса. Подвижная направляющая узла фокусировки разработана таким образом, что по мере ее механического износа она может быть извлечена при сервисно-ремонтном обслуживании, перевернута на 180°, и вновь установлена в устройство, что дает возможность увеличить срок ее рабочей эксплуатации без необходимости замены. Узел регулировки расстояния между центрами линз выполнен полностью из металлических деталей, и позволяет производить перемещение линз в диапазоне, соответствующем межзрачковому расстоянию от 58 мм до 72 мм. Плавность регулировки и жесткость фиксации заданного пользователем расстояния обеспечивается также за счет применения винтового механизма. Все три механизма регулировки - фокусировки левого и правого глаза, изменения межзрачкового расстояния - являются абсолютно независимыми, и могут быть отрегулированы в соответствии с биометрическими данными пользователя и его медицинскими показаниями (в случае, если отклонения остроты его зрения не превышают допустимых пределов).

Шлем формирования смешанной реальности конструктивно оснащен мягким оголовьем, позволяющим разместить изделие на голове пользователя, и посредством простого изменения натяжения креплений подобрать его наиболее комфортное положение. Контакт шлема с лицом пользователя осуществляется через мягкую подушку из вспененного материала, обеспечивающую комфортное и плотное прилегание для устранения побочного попадания внешнего света на экран и линзы устройства. Поверхность подушки, контактирующая с лицом пользователя, имеет сменную гигиеническую накладку.

Подключение шлема к системе формирования компьютерной графики производится посредством съемного кабеля, фиксируемого застежкой на оголовье шлема, что предотвращает случайное выпадение разъемов кабеля при активных действиях пользователя. Опционально имеется возможность закрепления на головье микротелефонной гарнитуры, и ее подключения к разъемам аудиовхода-выхода шлема.

Claims (1)

1. Шлем формирования смешанной реальности (MR- шлем), содержащий корпус с областью оптики, областью электронного оборудования и эластичные ремешки для крепления на голове, в области оптики расположены две ахроматические линзы и регулировочный ролик для изменения расстояния между линзами, отличающийся тем, что ахроматические линзы закреплены в подвижных держателях; на корпусе располагаются ролики для регулировки расстояния между линзами и экраном, индивидуальные для каждой линзы, а в области размещения электронного оборудования, оснащенного модулем датчиков сбора информации, релевантной формированию потокового мультимедиа, и передачи собранных данных системе формирования компьютерной графики, находятся: цветная ячейка смешанной реальности, ячейка подключения гарнитуры, звуковая карта, модуль 9 степеней свободы STM_BMX055, по крайней мере, одна камера ELP UBS, с возможностью захвата изображения окружающего реального мира и передачи видеопотока системе обработки и формирования компьютерной графики в реальном времени, плата управления экраном, плата переходная и экран с драйвером экрана, гарнитура с высокой шумоизоляцией, где вход ячейки смешанной реальности параллельно соединен с модулем 9 степеней свободы, по крайней мере, одной камерой и звуковой картой, а выход соединен с платой управления экраном и ячейкой подключения гарнитуры, плата управления экраном соединена с переходной платой, а ячейка подключения гарнитуры соединена с гарнитурой с высокой шумоизоляцией с возможностью раздельного подключения микрофона и головных телефонов, либо микротелефонной гарнитуры к аудиоразъемам устройства, и обмена аудиоданными.

Images