CN103970275A

CN103970275A - 一种增强现实的装置

Info

Publication number: CN103970275A
Application number: CN201410201593.8A
Authority: CN
Inventors: 李怡宽
Original assignee: Nanjing Olympic Ge Manti Software Science And Technology Ltd
Current assignee: Nanjing Olympic Ge Manti Software Science And Technology Ltd
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2014-08-06

Abstract

本发明公开了一种增强现实的装置，包括密封壳体，所述密封壳体的背底内设置有终端卡槽，并在所述密封壳体的前端安装有目镜；所述终端卡槽用于放置带有显示屏和背式摄像头的移动终端；所述密封壳体的背面设置有与所述移动终端背式摄像头位置相应的摄像孔；所述目镜包含第一光学凸透镜；所述目镜与所述终端卡槽之间构成暗室腔；所述终端卡槽的暗室腔侧设有屏幕开口。本发明通过将移动终端放在该装置内，通过该装置观看移动终端的增强现实功能，提高增强现实技术的视觉效果和真实感。同时该装置具有良好的便携性，同时，当用户需要使用移动终端时，可以从该装置内取出。

Description

一种增强现实的装置

技术领域

本涉及增强现实装置，特别涉及便携式的增强现实装置。

背景技术

增强现实（Augmented Reality，简称AR），是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术，也被称之为混合现实。是通过计算机***提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或***提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的增强。AR通常是以透过式头盔显示***和注册（AR***中用户观察点和计算机生成的虚拟物体的定位）***相结合的形式来实现的。

近几年，随着硬件和软件技术的提升，增强现实技术得到空前发展，并且将这种技术应用于比如手机、Pad等移动终端上。但是，手机或Pad等移动终端的屏幕较小，在人们观看时，视觉效果和真实感不太强烈。

发明内容

本发明所要解决的问题：提高手机或Pad等移动终端屏幕较小时，增强现实技术的视觉效果和真实感。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

一种增强现实的装置，包括密封壳体，所述密封壳体的背底内设置有终端卡槽，并在所述密封壳体的前端安装有目镜；所述终端卡槽用于放置带有显示屏和背式摄像头的移动终端；所述密封壳体的背面设置有与所述移动终端背式摄像头位置相应的摄像孔；所述目镜包含第一光学凸透镜；所述目镜与所述终端卡槽之间构成暗室腔；所述终端卡槽的暗室腔侧设有屏幕开口。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述第一光学凸透镜与终端卡槽之间的距离为u，所述第一光学凸透镜的焦距为f，u与f之间满足下述两个条件：条件一，；条件二，。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述密封壳体上安装有目镜调距装置。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述目镜为双筒目镜。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述双筒目镜的其中一个目镜设置有红色滤片，另一个目镜设置有蓝色滤片。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述双筒目镜的两个目镜向内倾斜形成3°～15°的内倾夹角。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，在所述暗室腔内，双筒目镜与终端卡槽之间分别设置有折向棱镜；双筒目镜的两个目镜各有一个折向棱镜；所述折向棱镜的入射面与出射面相互平行，倾斜放置；两个折向棱镜形成“〈”形状的结构；所述折向棱镜入射面和出射面的法线与与所述双筒目镜的轴向之间存在15°～30°的夹角。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述目镜还包含第二光学凸透镜；所述第一光学凸透镜位于所述第二光学凸透镜与所述终端卡槽之间。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述密封壳体内还设置有电源模块；所述电源模块带有用于连接所述移动终端的内置电源接头。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述电源模块包括有可充电电池和用于连接所述可充电电池的外接电源接口，所述可充电电池与所述内置电源接头相连。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述电源模块包括有充电器和用于连接充电器的220V交流电的外接电源接口，所述充电器与所述内置电源接头相连。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述电源模块包括有充电器和用于连接充电器的36V AC/DC的外接电源接口，所述充电器与所述内置电源接头相连。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述摄像孔处安装有物镜，所述物镜为望远镜头或为广角镜头或为微距镜头或为鱼眼镜头。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述密封壳体内包括有音波共振腔；所述移动终端带有扬声器，所述移动终端的扬声器位于所述音波共振腔内。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述密封壳体内安装有扬声器；所述扬声器通过电源线连接所述电源模块；所述扬声器包括有音频接头。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述密封壳体上安装有耳机；所述密封壳体内设有耳机接头；所述耳机接头与所述耳机相连，用于连接所述移动终端。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述密封壳体的底部安装有脚架座。

进一步，根据本发明的增强现实的装置，所述密封壳体外安装有手柄。

本发明的技术效果如下：

1、通过将移动终端放在本发明的装置内，通过该装置观看移动终端的增强现实功能，提高增强现实技术的视觉效果和真实感。

2、该装置具有良好的便携性，体积不大，容易携带。

3、本发明通过将移动终端放在本发明的装置内最终实现增强现实技术，当需要时，移动终端可以从该装置内取出，从而节约成本。

4、本发明广泛应用于展览或旅游景点上，增强游客的旅游体验。

附图说明

图1是实施例1前向斜上视角下的立体结构示意图。

图2是实施例1内部解剖结构示意图。

图3是实施例1为密封壳体背面终端卡槽的结构示意图。

图4是实施例1移动终端显示屏上的影像通过第一凸透镜成像的示意图。

图5是实施例3中，在密封壳体内放置折向棱镜的结构示意图。

图6是实施例5中，在密封壳体内放置可充电电池和功率放大器的内部解剖结构示意图。

图7是实施例5中，在密封壳体内放置可充电电池时侧向解剖结构示意图。

图8是实施例6中，在密封壳体内放置充电器时侧向解剖结构示意图。

图9是实施例7中，在背盖上安装物镜和音波共振腔的解剖结构示意图。

图10是实施例8中，在密封壳体外安装手柄以及耳机的立体结构示意图。

上述各个图中，1为密封壳体，11为主壳体，12为背盖，13为暗室腔，14为终端卡槽，15为背盖上的摄像孔，16为隔板，17为卡扣，18为屏幕开口，19为隔板上的线孔，2为双筒目镜，21为第一光学凸透镜，22为第二光学凸透镜，3为移动终端，31为移动终端上的背式摄像头，32为移动终端上的扬声器，4为折向棱镜，5为可充电电池，51为电源连接线，6为外接电源接口，61为电源连接线，8为充电器，81为外接电源接口，82和84为电源连接线，9为功率放大器，91为密封壳体上的扬声器，92为电源连接线，93为音频线，94为耳机，95为音频线，96为手柄，121为音波共振腔，122为音波共振腔上的开口，123为物镜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图1、图2、图3所示，一种增强现实的装置，包括密封壳体1。密封壳体1包括主壳体11和背盖12。主壳体11和背盖12可拆分，背盖12可扣在主壳体11的背面，使得主壳体11和背盖12围成一个密封腔体。密封壳体1的前端安装有双筒目镜2。双筒目镜2为两个目镜构成。密封壳体1的背底内设置有终端卡槽14。终端卡槽14与双筒目镜2之间构成一暗室腔13。终端卡槽14，如图2、图3所示，包括隔板16和卡扣17。隔板16的中间是屏幕开口18，即屏幕开口18位于终端卡槽14位于暗室腔13侧。卡扣17是弹性搭扣，隔板16和卡扣17可以将移动终端3卡在终端卡槽14内。移动终端3的前面为显示屏，背面设有摄像头31。由于摄像头31位于移动终端3的背面，因此摄像头31称为背式摄像头或后背式摄像头。背盖12位于密封壳体1的背面，与主壳体11通过卡扣的方式卡在主壳体11上。背盖12上开有摄像孔15。摄像孔15的位置与移动终端3的摄像头31相对应。双筒目镜2的目镜包含第一光学凸透镜21。

本实施例的增强现实的装置是这样使用的：首先打开背盖12，然后将具有增强现实功能的移动终端3卡在终端卡槽14上，再盖上背盖12。移动终端3通过摄像头31拍摄获得景观图像，并显示在移动终端3的显示屏上。移动终端3在获取景观图像时，识别特征图像，根据该特征图像构建三维物体的虚拟影像放置在该特征图像之上，并通过移动终端3的显示屏显示。当用户通过该增强现实的装置的目镜观看时，展现在用户面前的是摄像头拍摄到的真实画面与虚拟影像叠加得到的间接画面。由于展示虚拟影像的移动终端3放置在黑暗的密封腔体内通过透镜观看，这种真实感更为强烈，透过大脑对于已知经验的直接反应，让大脑误判为该虚拟影像真实存在于真实世界中。

密封壳体1构成一个封闭的盒体，而移动终端放置在这盒体内。首先这个盒体不能太长，盒体过长意味着移动终端的屏幕与目镜之间的距离过大，用户看到的画面过小，真实感将大打折扣。其次，这个盒体不能太短，盒体过短意味着移动终端的屏幕与目镜之间的距离太近，用户需要近距离视物，眼睛无法承受。因此，本发明的密封壳体1的长度一般为10 cm～25cm，优选为15 cm～18cm，并通过在双筒目镜2中安装第一光学凸透镜21拉长影像与眼睛的距离。第一光学凸透镜21与终端卡槽14之间的距离u大约相当于密封壳体1的长度，一般取值为10cm～25cm。第一光学凸透镜21用于拉长移动终端上的影像与眼睛的距离，则必然要求第一光学凸透镜21的焦距f满足条件。如图3所示，移动终端显示屏上的影像A经第一光学凸透镜21后成像为A’。像A’与第一光学凸透镜21之间的距离x与u、f之间的关系为，其中为影像距离被拉长的倍数。x一般为25cm～50cm，因此，影像距离被拉长的倍数得满足：。

需要说明的是，本实施的目镜为双筒目镜，本领域技术人员可以理解，目镜也可以为单筒目镜。本实施例中，终端卡槽14位于主壳体11上，本领域技术人员理解，终端卡槽14也可以设置在背盖上。

当目镜为双筒目镜时，为实现3D视觉效果，可以在其中一个目镜上设置红色滤片，而另一个目镜上设置蓝色滤片，或者可以在其中一个目镜上设置左旋偏振片，另一个目镜上设置右旋偏振片。

此外，还可以在密封壳体1上安装目镜调距装置。目镜调距装置用于调整目镜与终端卡槽之间的距离。本领域技术人员可以理解，目镜调距装置有很多种实施方式。一种简单的实施方式是：在目镜与密封壳体通过螺纹连接，当旋转目镜时，即可以调整目镜与终端卡槽之间的距离。

实施例2

在实施例1的基础上，进一步，如图2所示，双筒目镜2的两个目镜向内倾斜形成内倾夹角θ。内倾夹角θ是双筒目镜的两个目镜的中心轴R1和R2的夹角。内倾夹角θ为3°～15°，使得双筒目镜的两个目镜的中心轴R1和R2靠向移动终端屏幕的中间。

实施例3

在实施例1的基础上，如图5所示，在暗室腔13内，双筒目镜2与终端卡槽14之间设置有折向棱镜4。双筒目镜2的两个目镜各有一个折向棱镜。折向棱镜4的入射面与出射面相互平行，倾斜放置。，两个折向棱镜形成“〈”形状的结构。如图5所示，折向棱镜4入射面和出射面的法线F与与双筒目镜2的轴向之间存在夹角β，夹角β为15°～30°。折向棱镜4使得使得目镜2的中心轴靠向移动终端3屏幕的中间。

实施例4

在实施例1的基础上，进一步，双筒目镜2的目镜可以由多个光学透镜组成的光学透镜组。如图6所示，双筒目镜2的目镜包括由第一光学凸透镜21和第二光学凸透镜22组成的光学透镜组，其中，第一光学凸透镜21位于第二光学凸透镜22和终端卡槽14之间。第一光学凸透镜21与终端卡槽14之间的距离为u ₁，第二光学凸透镜22与终端卡槽14之间的距离为u ₂，u ₁和u ₂之间满足：。第一光学凸透镜21的焦距为f ₁，f ₁满足条件：。第二光学凸透镜22的焦距为f ₂，f ₂满足条件：。

实施例5

在实施例1的基础上，如图6、图7所示，在暗室腔13的底部还设有可充电电池5。可充电电池5固定在密封壳体1的主壳体11内。如图3所示，隔板16上设有线孔19。电源连接线51穿过线孔19，一端连接可充电电池5，另一段连接内置电源接头。内置电源接头是小口USB接头，用于连接移动终端。电源连接线51通过大口USB接头与充电器5相连。可充电电池5通过电源连接线61连接可充电电池的外接电源接口6。外接电源接口6为大口USB接口，如图1所示，外接电源接口6位于密封壳体1的侧面。可充电电池5与电源连接线61通过小口USB接口相连。可充电电池5为锂电池，容量要求不少于5000mA。

进一步，如图6所示，在暗室腔13的底部还设有功率放大器9，扬声器91。功率放大器9固定在在密封壳体1的主壳体11内。扬声器91有两个，分别位于密封壳体1的主壳体11的两侧。功率放大器9通过电源线92连接可充电电池5，通过音频线93连接一音频接头，音频接头用于连接移动终端。扬声器91与功率放大器9通过音频线相连。

实施例6

在实施例1的基础上，如图8所示，在暗室腔的底部还设有充电器8。充电器8固定在密封壳体1的主壳体11内。充电器8通过电源连接线82连接外接电源接口81。外接电源接口81位于密封壳体1的底部。充电器8还通过电源连接线84连接内置电源接头。如图3所示，隔板16上设有线孔19。电源连接线84穿过线孔19，一端连接充电器8，另一段连接内置电源接头。内置电源接头是小口USB接头，用于连接移动终端。本领域技术人员理解，充电器8为具有稳压限流作用的电压转换器，一段连接电源，另一段连接移动终端，电源端的输入可以是220V交流电，也可以是36V交流电或直流电（36V AC/DC）。

实施例7

在实施例1的基础上，如图9所示，背盖12上还可以设置音波共振腔121。音波共振腔121的位置与移动终端3的扬声器32的位置对应。移动终端3的扬声器32位于音波共振腔121内。音波共振腔122的底部设有一声音开口122。当移动终端3的扬声器32扬声时，从移动终端3的扬声器32上发出的音波在音波共振腔121内得到共振放大，从而达到放大声音的效果。

进一步，在位于摄像孔15处还可以安装物镜123。物镜123可以是望远镜头或广角镜头或鱼眼镜头或微距镜头。

实施例8

在实施例1的基础上，如图10所示，还包括有耳机94。耳机94位于密封壳体1外，耳机94连接音频线95，音频线95通过在密封壳体1的主壳体11上的孔道连接位于密封壳体1内的音频接头，并固定在密封壳体1上。

进一步，在密封壳体1还可以安装手柄96。在密封壳体1的底部安装有脚架座，脚架座用于将本发明的增强现实的装置固定在三脚架上。

Claims

1.一种增强现实的装置，包括密封壳体，其特征在于，所述密封壳体的背底内设置有终端卡槽，并在所述密封壳体的前端安装有目镜；所述终端卡槽用于放置带有显示屏和背式摄像头的移动终端；所述密封壳体的背面设置有与所述移动终端背式摄像头位置相应的摄像孔；所述目镜包含第一光学凸透镜；所述目镜与所述终端卡槽之间构成暗室腔；所述终端卡槽的暗室腔侧设有屏幕开口。

2.如权利要求1所述的增强现实的装置，其特征在于，所述第一光学凸透镜与终端卡槽之间的距离为u，所述第一光学凸透镜的焦距为f，u与f之间满足下述两个条件：条件一，；条件二，。

3.如权利要求1所述的增强现实的装置，其特征在于，所述密封壳体上安装有目镜调距装置。

4.如权利要求1所述的增强现实的装置，其特征在于，所述目镜为双筒目镜。

5.如权利要求4所述的增强现实的装置，其特征在于，所述双筒目镜的其中一个目镜设置有红色滤片，另一个目镜设置有蓝色滤片。

6.如权利要求4所述的增强现实的装置，其特征在于，所述双筒目镜的两个目镜向内倾斜形成3°～15°的内倾夹角。

7.如权利要求4所述的增强现实的装置，其特征在于，在所述暗室腔内，双筒目镜与终端卡槽之间分别设置有折向棱镜；双筒目镜的两个目镜各有一个折向棱镜；所述折向棱镜的入射面与出射面相互平行，倾斜放置；两个折向棱镜形成“〈”形状的结构；所述折向棱镜入射面和出射面的法线与与所述双筒目镜的轴向之间存在15°～30°的夹角。

8.如权利要求1所述的增强现实的装置，其特征在于，所述目镜还包含第二光学凸透镜；所述第一光学凸透镜位于所述第二光学凸透镜与所述终端卡槽之间。

9.如权利要求1所述的增强现实的装置，其特征在于，所述密封壳体内还设置有电源模块；所述电源模块带有用于连接所述移动终端的内置电源接头。

10.如权利要求9所述的增强现实的装置，其特征在于，所述电源模块包括有可充电电池和用于连接所述可充电电池的外接电源接口，所述可充电电池与所述内置电源接头相连。

11.如权利要求9所述的增强现实的装置，其特征在于，所述电源模块包括有充电器和用于连接充电器的220V交流电的外接电源接口，所述充电器与所述内置电源接头相连。

12.如权利要求9所述的增强现实的装置，其特征在于，所述电源模块包括有充电器和用于连接充电器的36V AC/DC的外接电源接口，所述充电器与所述内置电源接头相连。

13.如权利要求1所述的增强现实的装置，其特征在于，所述摄像孔处安装有物镜，所述物镜为望远镜头或为广角镜头或为微距镜头或为鱼眼镜头。

14.如权利要求1所述的增强现实的装置，其特征在于，所述密封壳体内包括有音波共振腔；所述移动终端带有扬声器，所述移动终端的扬声器位于所述音波共振腔内。

15.如权利要求9所述的增强现实的装置，其特征在于，所述密封壳体内安装有扬声器；所述扬声器通过电源线连接所述电源模块；所述扬声器包括有音频接头。

16.如权利要求1所述的增强现实的装置，其特征在于，所述密封壳体上安装有耳机；所述密封壳体内设有耳机接头；所述耳机接头与所述耳机相连，用于连接所述移动终端。

17.如权利要求1所述的增强现实的装置，其特征在于，所述密封壳体的底部安装有脚架座。

18.如权利要求1所述的增强现实的装置，其特征在于，所述密封壳体外安装有手柄。