CN108089330A - 便携式混合现实设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种便携式混合现实设备。本发明的具有便携式结构的混合图像设备包括：壳体；被配置为将小型图像设备以竖直方向安装在壳体的后端的安装支架；在安装支架的前表面上以正方形形状形成以向上反射图像的反射器；半透镜，在反射器的上端以正方形形状形成以反射诸如智能手机的小型图像设备的图像，并具有8:2至2:8的反射率；配置在壳体的前端的手柄；和控制器，被配置在手柄的一端以调节小型图像设备的图像。因此，在携带本发明的设备结构时，用户可以在购物中心、车间、主题公园等中的通过半透镜同时观察附近环境的现实场景和由小型图像设备提供的增强图像或虚拟环境。

Description

便携式混合现实设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月23日提交的韩国专利申请No.10-2016-0156278的优先权和权益，其公开内容通过引用全部并入本文。
技术领域
本发明涉及一种便携式混合现实(MR)设备，其能够使用具有计算机功能的小型监视器(例如混合现实设备中的小型图像设备)同时看到实际的外部视图和增强现实，并且使用便携易用的小型显示器。
背景技术
MR是指融合了虚拟现实和增强现实的混合现实(以下称为“MR”)。
例如，在AR中，当修理车辆的发动机时，发动机内部的发动机内部信息可以在不拆卸发动机的情况下被提供为图像等，并且当消费者通过AR设备观看在购物中心窗口上显示的产品时，产品的图像可被自动提供和支付。
VR是指虚拟现实结构，其提供3D图像或2D图像作为图像，就好像观看者通过处于360°的左右侧视角以及100°或更大的上下侧视角的图像而存在于该场景。
MR表示通过混合VR和AR来同时获得两个功能。
然而，传统的VR设备具有被穿戴在头上的结构，主要使用头戴式显示器结构。
由此，存在各种不便：需要携带单独的计算机设备，需要一起加倍地携带小型图像设备，并需要购买单独的附加设备。
此外，现有的AR设备是仅使用小型图像设备的屏幕本身的结构。
这种AR功能是将现实前景和虚拟环境同时显示在小型图像设备的屏幕上的结构。也就是说，由于相邻的现实前景也通过摄像机显示在屏幕上，所以用户只关注小型图像设备的屏幕。
相应地，由于外部周边视野被遮挡，所以诸如碰撞危险、交通事故等的严重危险发生。
【专利文献】
(专利文献1)韩国专利申请No.KR 10-2006-0048966(使用便携式设备的增强现实图像***)
(专利文献2)韩国专利申请No.KR 10-2013-0106347(安装有小型图像设备的头戴式设备)
(专利文献3)韩国专利申请No.KR 10-2014-0033616(用于显示增强现实的***)
(专利文献4)韩国专利申请No.10-2013-0168734(使用小型图像设备的3D HMD***)
(专利文献5)韩国专利申请No.KR 10-2010-0099373(用于实现增强现实的***和使用小型图像设备的增强现实)
(专利文献6)韩国专利申请No.KR 10-2013-0006245(基于位置的信息增强现实***及提供其的方法)
(专利文献7)韩国专利申请KR 10-2011-0097983(具有增强现实功能的眼镜型监视器)
(专利文献8)韩国专利申请KR 10-2012-7028669(用于增强现实的设备和方法)
(专利文献9)韩国专利申请No.KR 10-2013-0152450(使用增强现实接口的可穿戴设备)
发明内容
本发明致力于提供一种便携式结构，该便携式结构在使用包括小型图像设备的小型图像显示器时能够使用或安装诸如GPS和陀螺仪传感器的各种位置传感器，并且能够将由诸如智能手机的小型图像设备提供的诸如增强现实图像、虚拟现实图像以及实际的外部附近现实前景之类的图像作为一个图像同时观察。
如附图中所例示，本发明包括用于安装诸如反射器、半透镜和小型成像设备之类的小型成像设备的安装支架，以及用于组成所有配置的壳体。小型图像设备可以水平方向被安装在壳体的后端，或者智能手机以竖直形式被安装，并且具有正方形形状并安装反射器的安装支架被配置在前表面上。
具有8:2至2:8的反射率的半透镜被配置为平面形状、弯曲形状和球形形状中的一种，以使小型图像设备被反射，并且外部前景被向上透射在所述安装支架的前表面上，并且具有能够控制小型屏幕上的图像的控制器的手柄被联接或者分离。
作为另一种方法，放大镜结构与半透镜水平地提供在***结构中。
作为又一种方法，上下旋转的竖向旋转装置和左右旋转的水平旋转装置被联接到包括在***中的手柄结构的中部，以在左右侧上以360°并在上下侧上以100°旋转图像的视角。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它目的、特征和优点对于本领域普通技术人员将变得更加明显，其中：
图1是实施本发明的配置示意图；
图2是用于描述图1的横截面结构的示意图；
图3是放大镜联接到本发明的结构的配置示意图；
图4是本发明的使用示例；
图5是例示外部现实前景和增强现实屏幕的上侧、下侧、左侧和右侧相互匹配的说明性示意图；
图6是使用示例；和
图7的(a)、(b)和(c)是应用示例。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。虽然结合本发明的示例性实施例示出和描述本发明，但是本领域技术人员将明白，在不脱离本发明的范围的情况下可以做出各种更改。
除非另外特别说明，否则本说明书中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属相关领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。通常，在本说明书和下面描述的实验方法中使用的术语是众所周知的并且通常在相关领域中被使用。
如图1和图2中例示的，本发明的结构构成用于实现增强现实图像的光学结构，其包括壳体1和能够以上、下和竖直方向将小型图像设备3沿左右方向安装在壳体1的后表面上的安装支架2，并具有形成在安装支架2的前表面上的图像窗口2a，小型图像设备10的图像暴露于图像窗口2a。
在本发明中，小型监视器设备10是包括智能手机在内的对角线尺寸小于2至20英寸且包含诸如陀螺仪传感器、位置传感器和速度传感器等各种所需的位置传感器的小型监视器，小型图像设备10具有与计算机通信的功能。
反射器3在图像窗口2a的前表面上以向上的正方形形状形成，半透镜4在反射器3的上端以正方形形状形成，以沿用户方向反射图像。另外，半透镜4由以下结构构成：在该结构中，从反射器3反射的图像被反射，并且后端的外部前景沿直线方向被透射，也就是说，图像中的一些被透射，并且图像中的一些被反射。
半透镜4的形状选择性地使用平面形状或者凹球面形状。
半透镜4连接到铰链2，以在壳体1的后端的上表面上竖向旋转，并且当携带时或如果需要，半透镜4可被部署或覆盖到壳体1的上表面。
手柄6形成在壳体1的前表面上，并且能够无线地或有线地控制小型图像设备1的图像的控制器7被配置在手柄6的后端。
在此情况下，已安装的小型图像设备10的图像由设在手柄6的表面上的控制器7控制。
这样的控制器7可以无线地或有线地控制游戏或虚拟现实图像以及AR图像，并执行电子支付。
此外，能够写字的键盘可以一起被设在控制器7的位置处。
反射器3的结构具有仅具有反射功能的全反射结构。
半透镜4的结构被形成为在透明玻璃表面上具有由反射材料制成的薄膜，并具有20％至80％的从正方形直接透射的透射比，并且从下端入射的小型图像设备10的图像在半透镜4的表面上具有80％至20％的反射比。
也就是说，根据本发明的预期用途，反射比和透射比被调节为8:2至2:8。
原因在于，当在白天使用时，外部现实的光线与小型图像设备10的图像亮度相比较强，而小型图像设备10的亮度在室内或夜间是亮的，因此，根据使用场所降低或增加亮度。
如图3中例示的，手柄6在使用时可通过已知的紧固装置5a和5b与壳体4联接，并且在携带时与壳体4分离或者固定到壳体4，并且手柄6具有管状且其使用长度可通过使具有不同厚度的许多管交叠而被调节。
此外，如图5中例示的，手柄6可具有弯曲的形状，以使用户能够以舒适的姿势使用手柄6。
如图4中例示的，照射到小型图像设备10的屏幕的顶部的外部光被遮挡，并且小型图像设备10的图像被聚集(condense)以实现比现有技术的亮度大至少两倍的亮度。
如此，在本发明中，如图2中例示的，通过半透镜4直接观察本发明的后端的实际图像，并且通过半透镜4和反射器3同时观察小型图像设备10的图像。
也就是说，竖直安装在壳体1的后端的安装支架2上的小型图像设备10的图像从前面的反射器3被折射并向上反射，并且随后在半透镜4上被反射并反射到用户20的位置。
在本发明中，如图5中例示的，当用户20将小型图像设备10以与虚拟现实(VR)图像相同的竖直方向安装时，对于用户20重要的是，在相同的方向上提供附近的现实图像的上下左右图像和小型图像设备10的虚拟现实图像。
也就是说，如图2中例示的，直接透过半透镜4的半透镜4的后端的现实前景以原样透射。
如图5中例示的，在本发明的结构中，其中小型图像设备10在左侧和右侧处以竖直方向安装，小型图像设备10的竖直图像方向U和水平图像方向R以B的形式提供，并且以B1的形式在45°的矩形反射器3成90°向上反射，并且以B2的形式从半透镜4的表面成90°朝向观看者反射。
由此，实际现实图像A和虚拟现实图像或增强现实图像B的上下左右方向可以在相同的方向上被观察。
与本发明的结构不同，如果小型图像设备10以竖直方向被安装，则VR和增强现实图像仅在底部方向上被看到。
由此，在本发明中，可以通过组合两个反射动作同时观察外部前景和小型图像设备的虚拟图像，同时附近的图像和虚拟现实图像通过将小型图像设备10竖直安装被配置，以使包括在小型图像设备10中的诸如陀螺仪传感器、位置传感器和加速度传感器之类的传感器与使用中的小型图像设备在相同的方向上操作。
此外，如图4中例示的，调节竖向角度的角度调节装置8被添加在壳体1(手柄6从其分离)的下部处，并且可被用于汽车导航或桌上的AR设备。
在本发明中，如图6中例示的，当携带本发明的AR设备100的结构时，用户20可在购物中心、车间、主题公园等中通过半透镜4同时观察附近环境现实场景和由小型图像设备10提供的增强图像或虚拟环境。
为提供3D虚拟图像，可以用3D设备替换小型图像设备10。
相应地，在本发明中，用户20可以安全地移动，因为在移动本发明时用户20可同时看到附近的环境。
因此，通过使用小型图像设备10，可以安全且多方面地观察AR图像，诸如使用在窗口上显示的产品的图像在现实世界中找到卡通中的特征(characters in the cartoon)，以及虚拟训练等。
如此，本发明的结构以如图3中例示的手柄6与壳体4分离的形式配置，并且在壳体4的两端提供带子或辅助支撑部，以挂在脖子上或安置在胸部，从而同时观看现实场景和由小型图像设备10提供的图像。
在此情况下，图像控制器7可被单独使用。
此外，在安装2-9"小型显示器而不是小型图像设备10的情况下，小型图像设备可以水平方向被配置在壳体4中的下端的底表面上。在此情况下，可以在小型图像设备10的前表面上附加地配置放大镜3a，并且可以去除反射器3的结构。在此情况下，左右图像在左右方向上反向以与外部图像的左右方向一致。
然而，即使在任何情况下，在小型图像设备10中，都需要根据陀螺仪传感器、加速度传感器和位置传感器的图像的位置来提供对应图像的位置图像传感器的配置。
在本发明的配置中，半透镜4的结构可被配置成球形。
在此情况下，由半透镜4放大的小型图像设备10的图像通过适当地调节半透镜4的角度、屏幕角度和小型图像设备10的支撑件以及手柄5和6的角度而被调节，以便在用户20的位置处被很好地观看。
如此，在本发明中，如图7中例示的，支撑件5被配置在包括半透镜4和小型图像设备10的壳体1的结构的水平方向上，控制器7被配置在支撑件5的后端处，并且能够使壳体1竖向旋转的竖向旋转装置11进而被包括在支撑件5中。能够使竖向旋转装置11和壳体1在水平方向上同时旋转的水平旋转装置13被联接，并且诸如显示图像的屏幕等的各种屏幕15被联接到本发明的前端。
在此情况下，包括小型显示器10和半透镜4的结构与竖向旋转装置11和水平旋转装置13联接。
屏幕15的配置适用于通过LCD、OLED、微型LED(micro LED)等的电子信号显示图像的所有薄膜图像显示器。
此外，屏幕15可由显示由投影仪投射的投影图像的投影屏幕配置。
屏幕的形状适用于圆形屏幕以及图7的(a)中例示的凹屏，图7的(b)中例示穹幕15a和图7的(c)中例示的三面屏(triangular screen)15b中的全部。
本发明的示例性结构可通过半透镜4与小型图像设备10的图像同时被观察。
在示例性实施例中，当用户观看投射半透镜4的屏幕15上的图像和从半透镜4反射的小型图像设备10的图像时，壳体1通过使用水平旋转装置11和竖向旋转装置13移动。
例如，当在屏幕15上显示布置有城市建筑物的城市图像并且上下左右旋转壳体1的同时通过控制器7点击特定建筑时，小型图像设备10提供对应建筑物的内部场景或信息。
作为另一示例，当在屏幕15上显示各种类型的车辆图像的同时通过控制器7点击特定车辆时，小型图像设备10可提供对应车辆的行驶状态、价格信息等。
因此，本发明的结构可在移动一个半透镜或上下左右旋转的同时观察外部现实图像、所提供的虚拟现实、增强图像信息等。
根据本发明，不同于现有的HMD结构，可以通过使用小型图像设备来观察AR图像，该小型图像设备在携带时观察图像，并且同时观察虚拟现实图像、实际外部图像和通过在小型图像设备上安装陀螺仪传感器、GPS传感器、速度传感器和加速度传感器或使用诸如嵌入有这样的传感器的智能手机的小型图像设备提供的增强现实。
此外，即使小型图像设备的虚拟现实或增强现实图像在光学设备中被反射和折射，虚拟现实图像和实际现实图像的上侧、下侧、左侧和右侧在相同方向上彼此一致。
用户可以将智能手机和小型图像设备的图像、后端处的现实前景以及由小型图像设备提供的虚拟现实图像作为上侧、下侧、左侧和右侧彼此一致的图像来观察。
此外，在用户同时观看虚拟现实图像和附近的外部实际图像时，用户观察附近的情况，同时在安全移动的情况下使用小型图像设备。
另外，提供在半透镜和反射器之间的放大镜具有通过将小型图像设备的图像的亮度聚集两倍或更多倍来增加亮度的效果。
此外，诸如虚拟现实图像、增强现实图像和外部前景图像的图像均被混合以被观察。
本领域技术人员将明白，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明的上述示例性实施例做出各种更改。因此，其旨在，本发明覆盖落入所附权利要求书及其等同物范围内的所有这种更改。

Claims (4)

1.一种将外部图像与虚拟现实或增强现实混合的图像设备中的便携式混合图像设备，包括：
诸如智能手机的小型图像设备(10)，其包括诸如陀螺仪传感器、位置传感器和速度传感器之类的位置传感器，并提供虚拟现实图像和增强现实图像；
用于安装所述小型图像设备(10)的壳体(1)；和
半透镜(4)，其以正方形形状形成在所述壳体(1)的上端，并且其中反射所述小型图像装置(10)的图像的反射比与透射所述外部图像的透射比之比为8:2至2:8，
其中用户通过一个半透镜(4)将由所述半透镜(4)透射的所述外部图像和由所述小型图像设备(10)提供的所述虚拟现实图像和所述增强现实图像作为在上侧、下侧、左侧和右侧匹配的一个图像同时观察。
2.根据权利要求1所述的便携式混合图像设备，其中诸如智能手机的所述小型图像设备(10)被竖直地提供，并且反射器(3)以向上的正方形形成在所述小型图像设备(10)的前表面上。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的便携式混合图像设备，其中与所述壳体(1)的一端分离的手柄(6)被配置。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的便携式混合图像设备，其中诸如图像显示器的屏幕(15)被配置并被联接在所述壳体(1)的前表面上，并且竖向旋转装置(11)和水平旋转装置(13)被联接和配置在所述壳体(1)的下部。
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