CN213122570U - 一种沉浸式内容投影设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沉浸式内容投影设备，包括壳体、镜头、控制主板和投影模组，镜头设置于壳体的前端，投影模组设置于壳体的内部且靠近镜头位于壳体的内部的一端，投影模组与控制主板电连接，控制主板上包括姿态传感器和处理器，以使得投影模组根据姿态传感器获取的姿态和/或朝向改变投影模组的投射画面。该投影设备结构简单，无需预先安装调试，且无需多台设备组合即可提供360°环绕用户的全景视听内容，适用于家庭、学校、小型娱乐等场合。

Description

一种沉浸式内容投影设备

技术领域

本实用新型涉及投影技术领域，并且特别涉及一种沉浸式内容投影设备。

背景技术

沉浸式内容包括全景图像或全景视频，通常通过全方位摄像机或一组摄像机同时记录所有可能方向上的场景视图来再现真实场景的全景视图，或者通过3D创建软件来进行虚拟制作。沉浸式内容越来越多地用于营销或广告中，以吸引更多的消费者，因为沉浸式内容能够令商品和服务的感觉更加鲜活。沉浸式内容也用于音乐表演、剧院、音乐会等，以拥有更多的不必出席活动的观众；沉浸式内容在游戏娱乐领域和教育领域也有应用。

除了录制360°视频之外，沉浸式内容制作技术还需要借助特定的后期制作和三维(3D)动画软件，其需要允许通过等矩形投影(equirectangular projection)、圆柱投影(cylindrical projection)、立体投影(stereographic projection)、鱼眼投影(fisheyeprojection)、立方体贴图投影(cube mapping projection)等方式来投影图像的计算机应用程序。

迄今为止在个人层面上最广泛且唯一可访问的沉浸式内容再现技术是使用虚拟现实(VR)眼镜。然而，VR眼镜仅允许佩戴它们的人享受内容，却将用户与真实环境隔离开来。而且VR眼镜仅限单人使用，无法供多人同时观看同一沉浸式内容。

在真实空间中显示沉浸式内容，可以规避上述VR眼镜的缺陷。现有的解决方案例如公开号为CN107592514A的中国专利，其公开了一种全景投影***及方法，该***具有多个投影仪，通过投影算法，将待展示的全景图像分割成多个小画面，分别用投影仪投到投影房的数个墙面上。多个小画面拼接成连续的沉浸式画面。该解决方案投影面积大，需要多台投影仪，硬件成本高。且***需要预先安装、精确调试位置，使用复杂。再例如公开号为CN109076203A的中国专利，公开了一种用于投影沉浸式内容的***，使用带有鱼眼透镜的投影仪，在真实空间中投影出水平方向视角为180°的画面。该解决方案投影面积很大，为了投影画面具有足够的亮度，对投影仪的功率要求高。且单个投影仪至多只能投出180°视角的画面，覆盖360°全景仍然需要2台投影仪，具有和前述公开号为CN107592514A的专利解决方案同样的问题。

现有的沉浸式内容投影解决方案，为了展现出360°全局画面，通常需要多台投影仪分别投出不同的小画面，拼接成连续的大幅面沉浸式内容。为了在大面积的墙面上投影出清晰的画面，对投影仪的功率、亮度有较高要求；所需的硬件设备多、成本高；为了用小画面拼接成全景沉浸式内容，需要预先安装调试多台投影仪的位置，使其精确对准拼接。这些技术缺点，限制了现有解决方案的使用场景。使其只适用于固定长时间使用的场合，例如商业展示、博物馆、科教馆等，难以应用在家庭、学校、小型娱乐等场合。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种沉浸式内容投影设备，解决了现有设备为实现沉浸式的内容所需的硬件设备多、成本高、需要预先安装调试多台设备位置的技术问题。

根据本实用新型提出的一种沉浸式内容投影设备，包括壳体、镜头、控制主板和投影模组，镜头设置于壳体的前端，投影模组设置于壳体的内部且靠近镜头位于壳体的内部的一端，投影模组与控制主板电连接，控制主板上包括姿态传感器和处理器，以使得投影模组根据姿态传感器获取的姿态和/或朝向改变投影模组的投射画面。该投影设备的结构简单，通过控制主板控制投影模组将画面通过镜头投射出去，并可以利用姿态传感器和处理器的配合实现不同姿态和/或朝向下的不同投射画面，进而实现沉浸式全景内容的投影。

优选的，姿态传感器为包括有加速度传感器、角速度传感器和地磁数据传感器的6轴或9轴传感器。凭借多轴传感器的设置可以获得更加准确姿态和朝向。

优选的，投影模组沿镜头的轴线方向依次包括光源、透镜模组和显示器件。

进一步优选的，透镜模组包括至少两组透镜，至少两组透镜间隔排布于光源和显示器件之间。凭借多组透镜的设置能够适配不同结构的投影设备。

进一步优选的，投影模组还包括散热片，散热片设置于光源的背部。散热片的设置能够防止光源在使用过程中过热影响设备性能。

优选的，还包括设置于壳体外部的交互装置，交互装置包括按钮或摇杆。不同的交互装置的设置可以实现多种交互操作。

进一步优选的，还包括固定部，固定部被设置于壳体的外部。凭借该设置能够方便用户将设备手持或固定于衣物或头盔等其他地方，方便用户使用。

优选的，还包括音频输出装置，音频输出装置与控制主板电连接，音频输出装置包括喇叭或耳机输出。凭借音频输出装置的设置可以让使用者获得更加具有沉浸感的体验。

优选的，控制主板上设置有外置存储设备接口。凭借外置存储设备接口的设置能够进一步提升设备的使用容量。

优选的，还包括电源，电源设置于壳体的内部的底部，并与控制主板连接。凭借电源的设置可以使得该投影设备具有更加便携的使用场景。

本实用新型的投影设备利用控制主板控制投影模组生成所需投射的画面并通过镜头向外部投射，结构相对简单，控制主板上的姿态传感器和处理器可以根据使用者在使用过程中产生的设备的姿态、朝向的变换使投影模组产生对应姿态、朝向的投影画面，并结合音频输出装置以及交互装置给使用者带来更好的沉浸感体验，该设备使用简单，无需预先安装或精确调试位置，不仅能够在大型场所例如博物馆、商业展示或科教馆，还能够满足家庭、学校、小型娱乐等场合的使用需求。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本实用新型的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1是根据本实用新型的一个实施例的沉浸式内容投影设备的结构图；

图2是根据本实用新型的一个具体的实施例的沉浸式内容投影设备的内部结构示意图。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实践本实用新型的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例或可以做出逻辑改变，而不背离本实用新型的范围。因此以下详细描述不应当在限制的意义上被采用，并且本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

图1示出了根据本实用新型的实施例的沉浸式内容投影设备的结构图。如图1所示，该沉浸式内容投影设备包括壳体101、固定部102、交互装置103、外置存储设备104、镜头105和音频输出装置106。其中，壳体101为一柱状结构，其内部具有容纳上述各部件的空腔，固定部102与壳体101相连，在本实施例中，固定部102设置为握持手柄，方便使用者手持投影设备进行使用，在另外一些实施例中，固定部102还可以设置为用以与使用者的头盔、衣物等外部设备连接的固定装置，用以将该投影设备固定在使用者的头上或身上，同样可以实现本实用新型的技术效果。

在具体的实施例中，交互装置103为旋钮或摇杆，设置于固定部102上，便于使用者进行相应的交互操作，镜头105设置于壳体101的前端，用以将设备内部发出的光线通过镜头105投影到外部的幕布或墙面上，显示出投影画面。音频输出装置106设置于壳体101的后端，具体可以为喇叭或耳机输出，用以跟随投影画面输出对应的音频，为使用者带来更加具有沉浸感的体验。优选的，该音频输出装置106可以为单声道或立体声输出。

继续参考图2，图2示出了根据本实用新型的一个具体的实施例的沉浸式内容投影设备的内部结构图。如图2所示，壳体101的底部具有一较大的容纳空腔，用以放置电源111，具体的，电源111可以采用锂电池，为投影设备的可移动使用供电。电源111的上部设置有控制主板112，控制主板112上设置有外置存储设备的接口，控制主板112为投影设备的中控组件，与电源111连接，其上设置有处理器和姿态传感器，姿态传感器输出当前设备在空间中的姿态、朝向，处理器读取插在控制主板112上的外置式存储设备104，使用外置式存储设备104上存储的内容，根据***在空间中的姿态、朝向，计算在当前姿态、朝向下，***需要投射的画面，并计算***需要播放的音频，并通过投影模组和音频输出装置106进行画面和音频的输出。

在具体的实施例中，姿态传感器可以是包含3轴加速度加3轴角速度的6轴姿态传感器，也可以再增加3轴地磁传感器，组成9轴传感器。使用6轴姿态传感器时，能够获得设备的准确姿态和相对初始状态的朝向(heading，又称偏航角yaw)；使用9轴姿态传感器时，能够获得设备的准确姿态和相对于地球的绝对朝向。

在具体的实施例中，投影模组设置于镜头105位于壳体101内部的一端，其沿镜头105的轴向依次包括散热片113、光源114、第一透镜115、第二透镜116和显示器件117，其中，散热片113用于为光源114散热，防止光源114因温度过高导致投影设备内部器件损坏，影响使用体验，光源114可以采用高亮度的LED，镜头105之内也包含有透镜，与第一透镜115和第二透镜116共同构成透镜组，实现改变光路，把LCD的画面投影到外部幕布或墙面。虽然本实施例中仅示出了第一透镜115和第二透镜116，但应当认识到，透镜的数量可以根据实际的使用需要进行调整，满足不同的设备尺寸的规格要求。显示器件117为单片彩色LCD(液晶显示器)。上述投影模组的具体结构与设备使用的投影技术相关，在本实施例中，使用单片LCD投影技术，具体的透镜数量、透镜和LCD的位置都可以改变；还可以增加反射镜改变光路，以改变设备整体造型、缩小设备尺寸。应当认识到，如果使用3LCD投影、DLP(数码光处理)投影、LCOS(反射式微型LCD)投影等其他投影技术，投影模块的结构也会有所不同，但同样可以获得本实用新型的技术效果。

利用上述投影设备进行投影的具体使用流程如下：使用者手持固定部102朝空间各方向转动，或将固定部102通过其他固定装置的结构固定在头盔上并转动头部，或将固定部102通过其他固定装置的结构固定在衣物上并转动身体，使得设备在空间中的姿态、朝向不断变化；电源111给控制主板112供电，控制主板112上的处理器、姿态传感器等组件开始工作；姿态传感器输出当前设备在空间中的姿态、朝向；处理器读取插在控制主板112上的外置式存储设备104，使用外置式存储设备104上存储的内容，根据***在空间中的姿态、朝向，计算在当前姿态、朝向下，***需要投射的画面，并计算***需要播放的音频；控制主板112上的处理器向显示器件117发送当前画面，改变显示器件117的LCD液晶像素的透明度；光源114发出的光通过第一透镜115和第二透镜116，光路改变成平行光束；平行光束经过显示器件117的滤光，转换为若干条彩色光束，显示器件117的每个像素对应一条彩色光束；彩色光束经过镜头105，光路改变，投射到外部幕布或墙上形成清晰的投影画面；控制主板112上的处理器驱动音频输出装置106播放音频，在使用者控制投影设备并使得投影设备发生姿态、朝向变化时重复上述流程生成对应姿态、朝向下的投影画面和音频，令使用者获得沉浸式的体验感。并通过交互装置103的交互操作在相应的画面下令使用者与投影画面产生交互，具体可以为投影画面的形态、位置变化等交互式内容，极大提升使用者的沉浸式体验。

显然，本领域技术人员在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下可以作出对本实用新型的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本实用新型的权利要求及其等同形式的范围内，则本实用新型还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。

Claims (10)

1.一种沉浸式内容投影设备，其特征在于，包括壳体、镜头、控制主板和投影模组，所述镜头设置于所述壳体的前端，所述投影模组设置于所述壳体的内部且靠近所述镜头位于所述壳体的内部的一端，所述投影模组与所述控制主板电连接，所述控制主板上包括姿态传感器和处理器，以使得所述投影模组根据所述姿态传感器获取的姿态和/或朝向改变所述投影模组的投射画面。

2.根据权利要求1所述的沉浸式内容投影设备，其特征在于，所述姿态传感器为包括有加速度传感器、角速度传感器和地磁数据传感器的6轴或9轴传感器。

3.根据权利要求1所述的沉浸式内容投影设备，其特征在于，所述投影模组沿所述镜头的轴线方向依次包括光源、透镜模组和显示器件。

4.根据权利要求3所述的沉浸式内容投影设备，其特征在于，所述透镜模组包括至少两组透镜，所述至少两组透镜间隔排布于所述光源和所述显示器件之间。

5.根据权利要求3所述的沉浸式内容投影设备，其特征在于，所述投影模组还包括散热片，所述散热片设置于所述光源的背部。

6.根据权利要求1所述的沉浸式内容投影设备，其特征在于，还包括设置于所述壳体外部的交互装置，所述交互装置包括按钮或摇杆。

7.根据权利要求1所述的沉浸式内容投影设备，其特征在于，还包括固定部，所述固定部被设置于所述壳体的外部。

8.根据权利要求1所述的沉浸式内容投影设备，其特征在于，还包括音频输出装置，所述音频输出装置与所述控制主板电连接，所述音频输出装置包括喇叭或耳机输出。

9.根据权利要求1所述的沉浸式内容投影设备，其特征在于，所述控制主板上设置有外置存储设备接口。

10.根据权利要求1所述的沉浸式内容投影设备，其特征在于，还包括电源，所述电源设置于所述壳体的内部的底部，并与所述控制主板连接。

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