一種水下虛擬實境防護裝置的製作方法

2023-08-11 08:15:41 1

本發明創造涉及虛擬實境技術領域，特別涉及一種水下虛擬實境防護裝置 。

背景技術：

隨著人們生活水平的提高，需要人都期望通過各種方式來更好的體驗大自然，潛水既是其中一種。然而，大部分潛水勝地都是遠離城市的海島等地，對於大部分人而已，如果要體驗潛水，則需要長途奔波到旅遊景點才能實現，而現有的潛水景點眾多，如果要逐一體驗這些不同景點的不同潛水景象，則需要到不同的地點進行潛水，這明顯成本高昂，不利於大眾普及。

另一方面，隨著虛擬實境技術的發展，越來越多的開發機構期望採用虛擬實境技術來使人們方便地獲得潛水體驗，但是，目前大部分潛水虛擬實境技術仍然在非真實水下場景下來實現的，其浮力體驗等也是利用了機械裝置來模擬的，這明顯無法真實的還原在水下的負壓等等多種複雜感受。因此，要實現最優的潛水虛擬實境體驗，最好還是讓體驗者真實的潛入水中，並在水中播放虛擬實境影像，由虛擬實境影像結合真實的水下感受，來使體驗者獲得充滿真實感的潛水虛擬實境體驗。

然而，雖然基於現有的工業技術能夠使虛擬實境顯示裝置具有防水效果並在水下使用，但是現有的虛擬實境裝置並不便於在潛水時使用，因為虛擬實境裝置佩戴上去後，體驗者則無法觀察到現實中的景象了，而體驗者在下潛時十分需要通過對現實世界的觀察來確保下潛過程的安全，而如果讓體驗者下潛到水下後再佩戴虛擬實境裝置則使用十分不便。為此，專利號為201620021294的專利公開了一種水中虛擬實境體驗系統 ，該裝置將虛擬實境的顯示裝置設置在潛水池的內壁，這樣用戶潛如到水下後能夠從池壁觀察到虛擬圖像，這種方式雖然客服了上述的一些缺陷，但是由於體驗者仍然需要佩戴相應光學成像器件才能獲得良好的3D體驗，這些光學元件仍然會影響體驗者在下潛觀察中對現實景象的觀察，另一方面，體驗者下潛到池中後，並不單獨的觀察到池壁的影像，體驗者觀察到的影像會較大幅度的收到現實中的光照等因素的影響，體驗效果差；再者，採用該技術，同一潛水池中所有的體驗者都只能體驗到同一虛擬影像，體驗者難以根據個性需要來獲得個性化的潛水體驗。

技術實現要素：

本發明創造的目的在於避免上述現有技術中的不足之處而提供一種讓體驗者既能夠安全的實現下潛，又能夠獲得良好的個性化虛擬實境體驗的水下虛擬實境防護裝置 。

發明思路：發明人觀察到，在現有的潛水過程中，為了確保潛水者的安全，潛水者一般都會佩戴潛水鏡或者潛水頭盔這些防護設備，此類防護設備都具有供潛水人員觀察周圍環境的透明的觀察視窗。因此，發明人想到，只要將虛擬實境裝置與此類防護裝置結合，使得在潛水前體驗者能夠通過觀察視窗觀察周圍環境，從而實現安全下潛，待下潛完成後，在讓虛擬顯示裝置的顯示模塊將觀察視窗切換為用戶顯示虛擬圖像的顯示視窗，這樣體驗者就能夠體驗到更加逼真的虛擬景象。

本發明創造的目的通過以下技術方案實現：

提供一種水下虛擬實境防護裝置 ，包括防護主體，所述防護主體是潛水頭盔或者潛水鏡，所述防護主體設置有觀察視窗，還包括虛擬實境裝置，所述虛擬實境裝置包括顯示模塊、定位模塊和陀螺儀模塊，所述虛擬實境裝置根據所述定位模塊的定位信號和陀螺儀模塊的陀螺儀信號來調整顯示內容，虛擬實境裝置啟動時，所述顯示模塊將所述觀察視窗替換為用於顯示虛擬影像的虛擬顯示視窗。

其中，所述防護主體是潛水鏡，所述顯示模塊與所述潛水鏡鉸接，所述顯示模塊可被翻動至覆蓋所述觀察視窗並朝向人眼投影。

其中，所述顯示模塊包括的邊緣設置有鎖扣件，所述顯示模塊被翻動至覆蓋所述觀察視窗時，所述鎖扣能夠鎖緊顯示模塊和潛水鏡。

其中，所述防護主體是潛水鏡，，所述潛水鏡設置有滑軌，所述顯示模塊固定於所述滑軌並能夠沿所述滑軌滑動至覆蓋所述觀察視窗。

其中，所述防護主體是潛水頭盔，所述顯示模塊設置於潛水頭盔內部，並設置有可供佩戴的佩戴件。

其中，所述防護主體是潛水頭盔，所述潛水頭盔的觀察視窗由變色玻璃製成，顯示裝置成像時，將所述觀察視窗由透明變為非透明，並將待成像的圖像投影至所述變色玻璃上。

其中，所述防護主體設置有通訊接口，所述虛擬實境裝置與所述通訊接口通訊連接。

其中，還包括水深檢測裝置，所述虛擬實境裝置根據所述水深檢測裝置檢測到的水深信號調整顯示內容。

本發明創造的有益效果：本發明創造將虛擬實境裝置和潛水用的防護裝置結合到一起，並且顯示模塊能夠將觀察視窗替換為用於顯示虛擬影像的虛擬顯示視窗，這樣，體驗者在體驗時，下潛階段可以利用觀察視窗觀察現實情況從而實現安全下潛，待潛入到位後，啟動虛擬實境裝置，虛擬實境裝置的顯示模塊將所述觀察視窗替換為用於顯示虛擬影像的虛擬顯示視窗，體驗者就能夠濾除現實中的光線幹擾而獲得高質量的虛擬實境影像體驗，並且由於每個體驗者都獨立配備有一個防護裝置，因此其顯示裝置也是獨立的，即不同的潛水體驗者可以根據自己的個性需要來獲得不同的虛擬實境影像。

附圖說明

利用附圖對本發明創造作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明創造的任何限制，對於本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發明創造實施例1的使用示意圖。

圖2為本發明創造實施例1的結構示意圖。

圖3為本發明創造實施例2的結構示意圖。

具體實施方式

結合以下實施例對本發明創造作進一步描述。

實施例1

本發明創造的一種基於虛擬實境的水下防護裝置，如圖1和2所示，包括潛水鏡，潛水鏡上設有供人眼觀察外界的透明視窗1，透明視窗1採用高韌性透明塑料製成，其中塑料的位置對應人眼位置進行設置。透明視窗1上方有由顯示模塊21、定位模塊和陀螺儀模塊組合而成的虛擬實境裝置2，虛擬實境裝置2與設於潛水鏡上的通訊接口通訊連接，顯示模塊21、定位模塊和陀螺儀模塊通過通訊接口與設於岸上/水池邊的控制器進行有線數據通信，具體地，定位模塊和陀螺儀模塊的輸出端分別連接控制器輸入端，控制器輸出端連接顯示模塊21輸入端。其中，定位模塊由GPRS感應器構成，GPRS感應器將位置數據傳輸給控制器；顯示模塊21與透明視窗1鉸接。體驗過程中，體驗者在潛水前先將顯示模塊21上翻，此時體驗者通過透明視窗1能夠觀察到現實中的場景，從而使得體驗者能夠自主的安全下潛；待體驗者安全的下潛到預定的位置和深度後，體驗者不在需要觀察現實中的圖像，而是需要體驗虛擬圖像時，則將顯示模塊下翻，顯示模塊21即遮擋住透明視窗並朝向人眼投影以在人眼中形成圖像，體驗者也就無法觀察到現實中的場景，取而代之的是觀察到顯示模塊21中的虛擬圖像，體驗者也就能夠在不受顯示場景的幹擾下充分的體驗虛擬的圖像，並且結合真實的水下感受，從而獲得更加真實的水下體驗。需要說明的是，本實施例中顯示模塊21與潛水鏡的鉸接位置處於潛水鏡的上部並裸露於潛水鏡的外部，因此顯示模塊21使用時只能上下翻，並且顯示模塊具備較優的防水結構，以具備良好的防水性能。但本領域技術人員可以根據實際需要，將顯示模塊21與潛水鏡的鉸接位置處於潛水鏡設置與潛水鏡的側面，以實現側翻；又或者潛水鏡的內部空間足夠大時，可以將顯示模塊21設置與潛水鏡的內部，這樣就無需對顯示模塊21做特殊的防水處理。

本實施例中的顯示模塊21是由顯示屏和設於顯示屏表面的光學器件構成，光學器件將顯示屏的顯示圖像傳遞至人眼，從而在人眼中形成3D圖像。另外顯示模塊21的邊緣設置有鎖扣件3，顯示模塊21被翻動至覆蓋透明視窗1後，操作鎖扣件3將顯示模塊21和潛水鏡鎖緊固定。本裝置還設有位於潛水鏡外壁的水深檢測裝置，水深檢測裝置包括壓力傳感器4，壓力傳感器4的輸入端連接控制器輸入端。

穿戴本裝置進行水下遊動時，GPRS感應器實時定位遊泳人員的水平位置（下文簡稱定位信號）並發給控制器，陀螺儀模塊實時檢測遊泳人員的頭部傾斜情況（下文簡稱陀螺儀信號）並發給控制器，同時壓力傳感器4實時檢測收到的水下壓力（下文簡稱水深信號）並發給控制器。控制器根據水深信號計算出遊泳人員的潛水深度後，根據潛水深度、定位信號和陀螺儀信號的不同實時調整顯示模塊21的顯示內容。

本裝置還設有耳骨耳機5，該耳骨耳機5設於潛水鏡與遊泳人員的人耳中間，並通過通訊接口與設於岸上/水池邊的控制器進行有線數據通信。在遊泳人員水下遊動的過程中，控制器將音頻信號通過耳骨耳機5播放出來。

本裝置在潛水鏡外壁上還設有與控制器電連接的緊急呼救裝置6，遊泳人員在緊急情況下按下緊急呼救裝置6以向控制器發送呼救信息。此外，潛水鏡與遊泳人員的太陽穴之間還設有與控制器電連接的心律監測裝置，該心律監測裝置實時監測遊泳人員的心律，在心律異常時自動發送呼救信息。

本裝置在水池上方跨還設有橫向走道和縱向走道，橫向走道和縱向走道將水池分割成多個潛水區，每個潛水區上方設置有一個牽引纜，牽引纜中有通信線纜，具體地，通信線纜外面包裹牽引纜。牽引纜與設於潛水服上面的接口環連接，牽引纜裡面的通信線纜則通過接口環與潛水鏡的通訊接口可插拔地電連接，從而實現通訊接口與控制器的數據通信。岸上/水池邊設有牽引機，牽引機與牽引纜連接，在控制器在接收到呼救信息後，控制器控制牽引機拉起牽引纜從而將遊泳人員拉出水面。控制器還與雲端連接，從而方便客戶在雲端選擇或者上傳體驗的視頻、查看體驗過程中的數據。

實施例2

在實施例1的基礎上，將顯示模塊21翻動的方式改為滑動，具體地，在潛水鏡的透明視窗1外表面上設置滑軌，顯示模塊21安裝於滑軌的一端，顯示模塊21能夠被推動使其沿滑軌滑動至覆蓋所述透明視窗1從而阻斷透明視窗1的圖像進入人眼視線，顯示模塊21還朝向人眼投影以在人眼中形成圖像。

實施例3

本發明創造的一種基於虛擬實境的水下防護裝置，包括潛水頭盔，潛水頭盔上設有供人眼觀察外界的透明視窗1，透明視窗1採用高韌性變色玻璃製成，其中變色玻璃的位置對應人眼位置進行設置。潛水頭盔內部設有由顯示模塊21、定位模塊和陀螺儀模塊組合而成的虛擬實境裝置2，虛擬實境裝置2與設於潛水頭盔上的通訊接口通訊連接，顯示模塊21、定位模塊和陀螺儀模塊通過通訊接口與設於岸上/水池邊的控制器進行有線數據通信，具體地，定位模塊和陀螺儀模塊的輸出端分別連接控制器輸入端，控制器輸出端連接顯示模塊21輸入端。其中，定位模塊由GPRS感應器構成，GPRS感應器將位置數據傳輸給控制器。本裝置還設有位於潛水頭盔外壁的水深檢測裝置，水深檢測裝置包括壓力傳感器4，壓力傳感器4的輸入端連接控制器輸入端。

體驗者在潛水體驗前，變色玻璃仍然處於透明狀態，體驗者可以良好的觀察現實場景，從而能夠自主、安全地進行下潛，當下潛到足夠的深度時，啟動顯示模塊21，顯示模塊21發出激發光以使透明視窗1由透明狀態變為非透明狀態，這樣體驗者就不再觀察到現實中的圖像，不會受現實中的光源影響，並且顯示模塊21將待成像的圖像投影至變色玻璃上，從而在使體驗者獲得虛擬的圖像。同時，GPRS感應器實時定位遊泳人員的水平位置（下文簡稱定位信號）並發給控制器，陀螺儀模塊實時檢測遊泳人員的頭部傾斜情況（下文簡稱陀螺儀信號）並發給控制器，同時壓力傳感器4實時檢測收到的水下壓力（下文簡稱水深信號）並發給控制器。控制器根據水深信號計算出遊泳人員的潛水深度後，根據潛水深度、定位信號和陀螺儀信號的不同實時調整顯示模塊21的投影內容。

本裝置還設有耳骨耳機5，該耳骨耳機5設於潛水頭盔與遊泳人員的人耳中間，並通過通訊接口與設於岸上/水池邊的控制器進行有線數據通信。在遊泳人員水下遊動的過程中，控制器將音頻信號通過耳骨耳機5播放出來。

本裝置在潛水頭盔外壁上還設有與控制器電連接的緊急呼救裝置6，遊泳人員在緊急情況下按下緊急呼救裝置6以向控制器發送呼救信息。此外，潛水頭盔還設有緊貼遊泳人員的太陽穴並與控制器電連接的心律監測裝置，該心律監測裝置實時監測遊泳人員的心律，在心律異常時自動發送呼救信息。

本裝置在水池上方跨還設有橫向走道和縱向走道，橫向走道和縱向走道將水池分割成多個潛水區，每個潛水區上方設置有一個牽引纜，牽引纜中有通信線纜，通信線纜中有供氧管道，具體地，供氧管道外面包裹通信線纜，通信線纜外面包裹牽引纜。牽引纜與設於潛水服上面的接口環連接，牽引纜裡面的通信線纜則通過接口環與潛水頭盔的通訊接口可插拔地電連接，從而實現通訊接口與控制器的數據通信，供氧管道伸入到潛水頭盔內部，給潛水頭盔內部供氧。岸上/水池邊設有牽引機，牽引機與牽引纜連接，在控制器在接收到呼救信息後，控制器控制牽引機拉起牽引纜從而將遊泳人員拉出水面。控制器還與雲端連接，從而方便客戶在雲端選擇或者上傳體驗的視頻、查看體驗過程中的數據。

最後應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明創造的技術方案，而非對本發明創造保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本發明創造作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明創造的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明創造技術方案的實質和範圍。