三轴随动式虚拟现实投影机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及三轴随动式虚拟现实投影机，属于电技术领域。
【背景技术】
[0002]现在各种虚拟现实系统已经进入科研、军事、娱乐、商业等领域，往往造价高昂，或者需要人们带着厚重的头戴显示器头盔，不利于大规模的技术推广。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型专利的目的是提供三轴随动式虚拟现实投影机，可以让使用者摆脱厚重的头戴显示器，使用方便。
[0004]本实用新型是通过以下技术方案实现的:Y轴电动机的转轴下挂装旋转架，旋转架上有X轴电动机，X轴电动机带动球壳，球壳上有镜头。球壳内有ζ轴电动机，Ζ轴电动机带动计算机及投影机，投影机的镜头通过轴承与球壳活动连接。使用者佩戴立体眼镜，立体眼镜上有姿态传感器，可以感知使用者头部转动的方向。投影机随动于使用者的头部转向，因此不论使用者向球幕的哪个角度观看，投影机都会转动到相应位置进行投影，实现了全景显示。由于投影机是主动快门技术的，因此还实现了立体显示。
[0005]采用本发明带来的有益效果是，使用者只需带普通的偏振光立体眼镜就可以感受虚拟现实的场景，增加了融入感，并且整套系统造价更低适合技术推广。
【附图说明】
[0006]以下结合附图做进一步说明:
[0007]图1是本实用新型的立体图；
[0008]图2是本实用新型的侧试图；
[0009]图3是本实用新型的球壳内部构造不意图；
[0010]图4是本实用新型的立体眼镜的正视图；
[0011]图5是本实用新型的立体眼镜的姿态传感器的原理框图；
[0012]图6是本实用新型的电动机控制电路原理框图；
[0013]图7是本实用新型的应用实施例示意图；
[0014]图中各部件名称对应的标号如下:Υ轴电动机1 ;Υ转轴2 ;旋转架3 ;Χ轴电动机4 ;球壳5 ;镜头6 ;轴承7 ;计算机及投影机8 ;Ζ轴电动机9 ;液晶变色镜片10 ;姿态传感器11 ;球幕12 ;吊杆13
【具体实施方式】
[0015]在图1和图2中，本实用新型是一个吊装的投影机，顶部有一个Υ轴电动机1作为基座与天花板或者吊杆11固定。此处所指的ΧΥΖ轴向与常规的定义一样，水平方向定义为X轴，竖直方向定义为Υ轴，纵深方向定义为Ζ轴。Υ轴电动机1可以改变投影机的水平转向，它是一个带减速器的步进电动机或者伺服电动机，受控制器控制，可以精确的改变角度。Y转轴2是Y轴电动机1的转轴，它的上面带有集电环，图中未表示。集电环可以将电力传输到电动机所带动的旋转物体上，工业上有广泛应用。之后提及的各个电动机的转轴上都带有集电环。Y轴电动机1带动旋转架3旋转，旋转架3是N型的支架，旋转架3的一侦牝有一个水平方向的X轴电动机4，可以带动球壳5实现俯仰角度的改变，即X轴向的转动。球壳5上有镜头6，它是投影机的投影镜头。
[0016]图3中，球壳5内有计算机及投影机8的一体机，它由Z轴电动机9带动，可以改变Z轴向的旋转角度。计算机及投影机8的镜头6通过轴承7与球壳5活动连接，保证了计算机及投影机8转动时镜头6的轴向稳定性。Z轴电动机9固定在球壳内侧。由于每个电动机都有集电环，因此计算机及投影机8可以获得电力正常工作。投影机是主动快门技术的立体投影机，采用一个镜头6。使用者需要佩戴主动快门技术的专用眼镜，主动快门立体显示技术属于成熟技术。立体画面的左右帧交错显示，主动快门技术的眼镜具有两个同步变化的液晶变色镜片10，可以确保左视角的画面投射到使用者的左眼，右视角的画面投射到使用者的右眼。
[0017]图4是本实用新型的立体眼镜的正视图，它是主动快门技术的。具有两个液晶变色镜片10，可以与投影机的刷新频率保持一致的交替闪烁，在此不赘述其立体成像原理。它还附加了一个姿态传感器11。姿态传感器11的原理如图5所示，具有六轴陀螺仪来感知使用者头部的姿态，如头部的视线方向、头部的俯仰和倾斜角度。模数转换器将陀螺仪的模拟量处理成数字信号，通过信号发送器无线传输出去。图6是本实用新型的球壳5内的随动电动机控制电路原理框图。信号接收器接收到头部姿态的数据后，单片机根据设定的程序加以解读后分别控制三个轴向的电动机动作，使得球壳5上镜头6的指向与使用者头部的朝向保持一致，实现随动的功能。单片机不是直接驱动电动机的，需要将控制信号给步进电动机或者伺服电动机的控制器。同时计算机及投影机8所显示的画面也刷新到此时角度对应的画面，姿态传感器11此时相当于计算机的陀螺仪式的无线的3D鼠标，因而可以同时改变计算机及投影机8所投射的画面，这样就让使用者感觉到身临其境。不论使用者向哪个方向看，他所看到的画面都是那个方向角度的虚拟现实画面。
[0018]图7是本实用新型的应用实施例。使用者佩戴立体眼镜站在球幕12形成的空间内的底部。他不论看哪个方向，球壳5上的镜头6都追随使用者的视线进行投影。一个投影机就实现了全景投影，虽然只有一个使用者可以观看全景，但是对于各种训练模拟器来说，这不是局限，而且拥有效果非常好的全景立体虚拟现实影像的新型投影机可以大大提升训练的真实性和效果。
【主权项】
1.三轴随动式虚拟现实投影机，其特征是:顶部是一个Y轴电动机，作为基座与天花板或者吊杆连接，Y轴电动机的转轴下连接一个旋转架，旋转架是N型的，旋转架的一侧有一个水平方向的X轴电动机，X轴电动机带动一个球壳，球壳内有Z轴电动机，Z轴电动机带动计算机及投影机，投影机的镜头通过轴承与球壳活动连接，投影机是基于主动快门技术的，使用者佩戴主动快门技术的立体眼镜，立体眼镜上有姿态传感器，姿态传感器的六轴陀螺仪感知使用者头部姿态，将信号经过模数转换器变为数字信号后无线发射到球壳内的信号接收器，信号接收器的信号经过单片机处理后输出给X轴电动机、Y轴电动机、Z轴电动机的控制器，实现了镜头的方向随动于使用者头部的方向。
【专利摘要】本实用新型公开了三轴随动式虚拟现实投影，本实用新型包括动作捕捉器、控制系统、电动机、立体投影机组成，另外辅助以环形屏幕和偏振光立体眼镜实现虚拟现实功能。动作捕捉器由动作捕捉摄像头和图像识别处理系统组成，摄像头感知人体头部的方向，将位置信号输入控制系统，经过运算输出控制信号让电动机随动转动到相应位置，使得立体投影机与人体头部保持一样的转动角度位置，这样人观察到的始终是立体投影机投影到环形屏幕上的图像。使用者只需要佩戴偏振光立体眼镜，就可以感受到身临其境的虚拟现实空间。
【IPC分类】G02B27/22, H04N13/00, G03B37/02, G03B35/00
【公开号】CN205080320
【申请号】CN201520757742
【发明人】杨德伟
【申请人】山东魔幻教育科技股份有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年9月28日