專利名稱：一種真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及娛樂系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置。
背景技術(shù)：
目前，互動(dòng)式的模擬游戲娛樂越來(lái)越多的為人們所接受，例如廣為流傳的激光射擊游戲，擊中小目標(biāo)后目標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作并計(jì)分，這類游戲只能做到激光、紅外等射擊方式，一直無(wú)法做到類似古代戰(zhàn)爭(zhēng)的刀劈斧砍的方式來(lái)，無(wú)損的進(jìn)行冷兵器時(shí)代的戰(zhàn)爭(zhēng)游戲模擬。
三維顯示技術(shù)現(xiàn)已成熟的運(yùn)用在物體展示方面，如中國(guó)專利03259719.3提供了一種三維光學(xué)展示器，由球面全反射鏡、平面全反射鏡、觀察窗和機(jī)箱構(gòu)成，它是利用光學(xué)原理形成虛像用于展示一些不允許隨意觸摸的物體。如何將這種技術(shù)應(yīng)用到游藝系統(tǒng)領(lǐng)域，目前尚無(wú)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計(jì)方案一種真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置，它包括一可將目標(biāo)實(shí)物模型形成可視成像的立體展示單元裝置，包括一暗室，暗室的一邊里側(cè)背板上固定一凹球面全反射鏡，與其對(duì)應(yīng)的外側(cè)平設(shè)觀察窗，在凹球面全反射鏡與觀察窗之間斜置一半透半反玻璃；暗室的另一邊擱置目標(biāo)實(shí)物模型盛放支架，該支架支撐的目標(biāo)實(shí)物模型位于球面全反射鏡經(jīng)半透半反鏡轉(zhuǎn)向90度后的球心點(diǎn)區(qū)域；還配有一組用于將實(shí)物表面照亮的定向射燈；在立體展示單元裝置前位于可視成像點(diǎn)的旁側(cè)設(shè)置兵器道具操作點(diǎn)；一檢測(cè)識(shí)別及控制系統(tǒng)用于接收識(shí)別兵器道具動(dòng)作信號(hào)及控制系統(tǒng)裝置工作。
在凹球面全反射鏡、觀察窗與目標(biāo)實(shí)物模型之間各設(shè)一遮光板。
所述的暗室內(nèi)襯有吸光材料層。
所述的凹球面全反射鏡與觀察窗之間斜置的半透半反玻璃與凹球面全反射鏡的夾角為30～60°。
所述的觀察窗采用單向透光玻璃。
所述的檢測(cè)識(shí)別及控制系統(tǒng)包括定向射線(包括可見光線)發(fā)射及接收單元，接收單元的信號(hào)輸出給主控制器，該主控制器的輸出控制定向射燈的開關(guān)。射線發(fā)射及接收單元亦可為多組，各接收單元的信號(hào)輸出給主控制器，該主控制器的各路輸出分控定向射燈控制器、聲控器及支架電機(jī)控制器。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)更為真實(shí)的交互娛樂效果，采用半透半反玻璃做為光路修正元器件，能更充分增加球面鏡的利用率，產(chǎn)生相對(duì)較大型的像，且由于模型整體更靠近球面鏡對(duì)稱軸心線，成像變形較小。


圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖(只顯現(xiàn)單向發(fā)射及接收器的探測(cè))圖2-A為本實(shí)用新型支架一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖圖2-B為本實(shí)用新型支架另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖圖3為雙向探測(cè)的發(fā)射、接收器和檢測(cè)線正面分布圖圖4為檢測(cè)識(shí)別及控制系統(tǒng)一實(shí)施例的主控電路圖圖5為檢測(cè)識(shí)別及控制系統(tǒng)又一實(shí)施例電路原理方框圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置包括一可將目標(biāo)實(shí)物模型形成可視成像的立體展示單元裝置1，該裝置前位于可視成像點(diǎn)的旁側(cè)設(shè)置道具操作點(diǎn)2；一檢測(cè)識(shí)別及控制系統(tǒng)3用于接收識(shí)別道具動(dòng)作信號(hào)及控制系統(tǒng)裝置工作。
所述的立體展示單元裝置包括一暗室101，暗室的一邊里側(cè)背板上固定一凹球面全反射鏡102，與其對(duì)應(yīng)的外側(cè)平設(shè)觀察窗103，在凹球面全反射鏡與觀察窗之間斜置一半透半反玻璃104；暗室的另一邊擱置目標(biāo)實(shí)物模型盛放支架105，該支架支撐的目標(biāo)實(shí)物模型106位于球面全反射鏡經(jīng)半透半反鏡轉(zhuǎn)向90度后的球心點(diǎn)處；還配有一組用于將實(shí)物表面照亮的定向射燈107。在凹球面全反射鏡及觀察窗靠目標(biāo)實(shí)物模型的邊側(cè)設(shè)遮光板108。
所述的暗室內(nèi)襯有吸光材料層。
圖1所示的是本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例，做為主要成像設(shè)備的凹球面全反射鏡固定在由單向透光玻璃組成的觀察窗對(duì)面的箱體背板上，半透半反玻璃以45°角靠球面鏡固定，將做為目標(biāo)的實(shí)物模型放在暗室(箱體內(nèi)襯吸光材料)內(nèi)的支架上，由多個(gè)小定向射燈將目標(biāo)實(shí)物模型表面照亮，目標(biāo)實(shí)物模型位置位于球面全反射鏡經(jīng)半透半反鏡轉(zhuǎn)向90度后(鏡面下方)的球心點(diǎn)的附近。觀察窗采用單向透光玻璃，保證箱體光線向外傳遞，并保持箱外光線不干涉箱內(nèi)環(huán)境。此時(shí)觀察者從觀察窗5處(有一定視角限制，視角α約為球面鏡軸心延長(zhǎng)線±40度角范圍內(nèi))前方就可以觀察到目標(biāo)實(shí)物模型的虛空成像，位于目標(biāo)虛像4處。
圖2所示的是支架的兩實(shí)施例，其中圖2-A展示的是盤式結(jié)構(gòu)的支架6，中心為轉(zhuǎn)盤軸601，各模型(包括模型701、模型702、模型703、模型704)通過(guò)遮光板602隔開，在燈光照明區(qū)范圍5內(nèi)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)將提前平放其上的各目標(biāo)實(shí)物模型逐一展示；圖2-B展示的是鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的支架8，由傳動(dòng)部件801、及傳送帶802構(gòu)成，遮光板11將各模型(包括模型901、模型902、模型903、模型904)隔開，通過(guò)翻轉(zhuǎn)在燈光照明區(qū)范圍10內(nèi)將提前懸掛其上的各目標(biāo)實(shí)物模型逐一展示。
由于采用無(wú)實(shí)物目標(biāo)顯示系統(tǒng)，當(dāng)游客有動(dòng)作時(shí)，如何捕獲有效動(dòng)作成為本系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。如圖1和圖3所示，本實(shí)例采用常應(yīng)用于防盜監(jiān)控的紅外(也可用其它方式做為監(jiān)控介質(zhì)，如激光、光線感應(yīng)器等)發(fā)射及探測(cè)接收器301、302組成的監(jiān)控矩陣來(lái)監(jiān)測(cè)游客的有效動(dòng)作，當(dāng)然監(jiān)控矩陣可根據(jù)系統(tǒng)所需精確度來(lái)增加或減少檢測(cè)線303的數(shù)量。
本系統(tǒng)裝置接待的游客所用的操作道具僅為普通模型，可做成各種兵器形狀，種類可任意選擇，如傳統(tǒng)或新型設(shè)計(jì)的刀槍劍戟斧越鉤叉，各般兵器均可。根據(jù)實(shí)際需要可采用泡沫材料或充氣材料制造，以達(dá)到一定的安全性，如需要讓使用者近距離接觸虛空成像模型，直接采用拳頭、手臂或人的身體其它部位做為道具，也能達(dá)到互動(dòng)效果，此時(shí)更能達(dá)到一種出其不意的效果。
根據(jù)使用需要，本實(shí)用新型的檢測(cè)識(shí)別及控制系統(tǒng)可簡(jiǎn)單也可復(fù)雜。圖4為簡(jiǎn)易系統(tǒng)的電路控制圖，其實(shí)現(xiàn)的功能只需判定動(dòng)作是否有效。其工作原理如下本實(shí)例采用光敏元件為檢測(cè)主體，正常工作狀態(tài)時(shí)，定向射燈T一直照射著光敏管G，電路中三極管BG1、BG2組成雙穏態(tài)觸發(fā)電路，當(dāng)?shù)谰邉澾^(guò)虛空成像點(diǎn)時(shí)，會(huì)遮擋住射向光敏管的光線，使光敏管呈高阻值，雙穩(wěn)電路被改變，BG1導(dǎo)通，BG2截止，繼電器B產(chǎn)生釋放動(dòng)作，繼電器控制B的控制開關(guān)K(此開關(guān)控制暗室內(nèi)照射目標(biāo)實(shí)體模型的射燈)斷開。虛空成像點(diǎn)的虛像消失，顯示動(dòng)作成功達(dá)成。
圖5所示為一較復(fù)雜檢測(cè)識(shí)別及控制系統(tǒng)，采用5支紅外線做為檢測(cè)矩陣的數(shù)據(jù)來(lái)源，一旦紅外線探測(cè)線被截?cái)?，即產(chǎn)生一個(gè)監(jiān)測(cè)電信號(hào)?？v向三支紅外線為品字形排開，兩支位于虛空成像點(diǎn)的目標(biāo)虛像的靠近觀察近端左右兩方，為前端檢測(cè)線，一支位于目標(biāo)虛像的遠(yuǎn)端，為后端檢測(cè)線。橫向二支紅外線位于前后縱向檢測(cè)線之間，分別位于目標(biāo)虛像的上下兩邊。5支檢測(cè)線將目標(biāo)虛像緊緊圍合在中間，根據(jù)5支檢測(cè)產(chǎn)生的中斷電信號(hào)，即可知道道具模型產(chǎn)生的動(dòng)作結(jié)果。如縱向檢測(cè)線產(chǎn)生中斷信號(hào)只有1個(gè)產(chǎn)生中斷信號(hào)，即動(dòng)作偏左或偏右。兩個(gè)前縱向同時(shí)發(fā)出中斷信號(hào)，道具動(dòng)作從目標(biāo)縱向柱面前端劃過(guò)。如果同時(shí)后紅外檢測(cè)線也發(fā)出中斷信號(hào)，即道具動(dòng)作從目標(biāo)縱向全部柱面劃過(guò)。如橫向檢測(cè)線產(chǎn)生中斷信號(hào)只有1個(gè)產(chǎn)生中斷信號(hào)，即動(dòng)作偏上或偏下。兩個(gè)前縱向同時(shí)發(fā)出中斷信號(hào)，道具動(dòng)作從目標(biāo)橫向柱面劃過(guò)。結(jié)合縱向檢測(cè)線和橫向檢測(cè)線的數(shù)據(jù)結(jié)果，可以自定義得出哪些動(dòng)作是有效動(dòng)作。例如設(shè)定5個(gè)檢測(cè)線同時(shí)產(chǎn)生中斷信號(hào)，確認(rèn)為有效動(dòng)作，指令反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作。此由于系統(tǒng)檢測(cè)情況及反應(yīng)復(fù)雜，需一個(gè)主控制器，可由單片機(jī)或電腦作為主控制器，完成復(fù)雜的反應(yīng)動(dòng)作該主控部分亦可依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，此處不贅述。
檢測(cè)識(shí)別及控制系統(tǒng)也可根據(jù)情況設(shè)定不同的程度的反應(yīng)。例如確認(rèn)有效動(dòng)作后，可打開聲音控制，播放預(yù)先錄制好的一段聲音，發(fā)出相應(yīng)的提示，也可以關(guān)閉暗箱內(nèi)目標(biāo)實(shí)物模型的照明小射燈和紅外檢測(cè)監(jiān)控器，系統(tǒng)不再檢測(cè)新的動(dòng)作，空間飄浮的虛像也消失了，如果控制得好，也可以采用分次關(guān)閉小射燈，則如同電玩游戲中失血方式，虛像一次比一次暗，幾次有效動(dòng)作后像才會(huì)完全消失，同時(shí)也意味著此目標(biāo)死去了。
可將多種多個(gè)目標(biāo)實(shí)物模型安放于一個(gè)轉(zhuǎn)盤或其它機(jī)械結(jié)構(gòu)的支架上，確認(rèn)游客揮舞有效動(dòng)作后，系統(tǒng)產(chǎn)生動(dòng)作，移動(dòng)下一個(gè)目標(biāo)實(shí)物模型到實(shí)物點(diǎn)——顯示位置，能產(chǎn)生變幻效果。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思想是基于設(shè)計(jì)一種無(wú)損傷的互動(dòng)娛樂方式，在不損傷目標(biāo)對(duì)象的情況下，讓娛樂者更近距離的接觸目標(biāo)，甚至穿越目標(biāo)，并達(dá)到交互的娛樂方式。本實(shí)例就模擬古代戰(zhàn)爭(zhēng)刀砍斧劈等方式，由于游客手中的道具兵器為實(shí)物方式，且考慮到手感或觸覺等其它方面的感覺，在兵器上做文章很容易讓游客產(chǎn)生虛假，如果采用實(shí)物模型做為砍打的目標(biāo)，很難做到安全和經(jīng)濟(jì)。所以本實(shí)用新型利用凹球面全反射鏡的成像原理，將實(shí)物模型安置于暗室中，并且通過(guò)定向射燈，僅將實(shí)物模型照亮，觀察者通過(guò)觀察窗和球面反射鏡能看見實(shí)物模型，由于球面鏡改變了平行光線的平行狀態(tài)，成為非平行光線，因此被實(shí)物模型反射出來(lái)的多路光線，都能被觀察者看見，而且左、右眼可同時(shí)分別看見具有視差的三維虛擬成像，由于人腦有自然狀態(tài)下形成的反應(yīng)慣性，通過(guò)多路光線反向延長(zhǎng)的交點(diǎn)確認(rèn)物體的位置，這樣被球面鏡改變了方向的狀態(tài)的多路光線被大腦誤以為原物體在虛空成像點(diǎn)，即虛擬成像點(diǎn)，以成虛空的目標(biāo)像方式顯現(xiàn)在游客面前的空間中作為游戲目標(biāo)，由于無(wú)實(shí)像存在，因此不會(huì)出現(xiàn)破壞性或損壞原實(shí)物模型。目標(biāo)模型物體產(chǎn)生虛像，宛如懸浮在眼前的空氣中，伸手可及，卻無(wú)發(fā)觸及，此效果自身本來(lái)即極富趣味性和吸引力，也大大提高了游戲的安全性能。此方法也可用作展示或廣告等其它用途的使用，達(dá)到特殊的娛樂效果。例如在酒店/影院等公眾場(chǎng)所的入口處，當(dāng)客人從大門走進(jìn)時(shí)，能看見空中懸浮著的一個(gè)迎賓的吉祥物或人像等，當(dāng)客人從他前面走過(guò)，可以發(fā)出聲音提示表示歡迎，還可以改變姿勢(shì)以示尊敬，會(huì)起到不俗的效果。
權(quán)利要求1.一種真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置，其特征在于它包括一可將目標(biāo)實(shí)物模型形成可視成像的立體展示單元裝置，包括一暗室，暗室的一邊里側(cè)背板上固定一凹球面全反射鏡，與其對(duì)應(yīng)的外側(cè)平設(shè)觀察窗，在凹球面全反射鏡與觀察窗之間斜置一半透半反玻璃；暗室的另一邊擱置目標(biāo)實(shí)物模型盛放支架，該支架支撐的目標(biāo)實(shí)物模型位于球面全反射鏡經(jīng)半透半反鏡轉(zhuǎn)向90度后的球心點(diǎn)區(qū)域；還配有一組用于將實(shí)物表面照亮的定向射燈；在立體展示單元裝置前位于可視成像點(diǎn)的旁側(cè)設(shè)置兵器道具操作點(diǎn)；一檢測(cè)識(shí)別及控制系統(tǒng)用于接收識(shí)別兵器道具動(dòng)作信號(hào)及控制系統(tǒng)裝置工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置，其特征在于在凹球面全反射鏡、觀察窗與目標(biāo)實(shí)物模型之間各設(shè)一遮光板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置，其特征在于所述的暗室內(nèi)襯有吸光材料層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置，其特征在于所述的凹球面全反射鏡與觀察窗之間斜置的半透半反玻璃與凹球面全反射鏡的夾角為30～60°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置，其特征在于所述的觀察窗采用單向透光玻璃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置，其特征在于所述的檢測(cè)識(shí)別及控制系統(tǒng)包括一組射線發(fā)射及接收單元，接收單元的信號(hào)輸出給主控制器，該主控制器的輸出控制定向射燈的開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置，其特征在于所述的檢測(cè)識(shí)別及控制系統(tǒng)包括一組以上的射線發(fā)射及接收單元，各接收單元的信號(hào)輸出給主控制器，該主控制器的各路輸出分控定向射燈控制器、聲控器及支架電機(jī)控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置，其特征在于所述的目標(biāo)實(shí)物模型盛放支架為盤式、鏈?zhǔn)街Ъ苤械囊环N。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置，其特征在于所述的道具為刀、槍、劍、戟、斧、越、鉤、叉、拳頭和手臂中的一種。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種真三維顯示的互動(dòng)娛樂裝置，它包括一可將目標(biāo)實(shí)物模型形成可視成像的立體展示單元裝置，包括一暗室，暗室的一邊里側(cè)背板上固定一凹球面全反射鏡，與其對(duì)應(yīng)的外側(cè)平設(shè)觀察窗，在凹球面全反射鏡與觀察窗之間斜置一半透半反玻璃；暗室的另一邊擱置目標(biāo)實(shí)物模型盛放支架，該支架支撐的目標(biāo)實(shí)物模型位于球面全反射鏡經(jīng)半透半反鏡轉(zhuǎn)向90度后的球心點(diǎn)區(qū)域；還配有一組用于將實(shí)物表面照亮的定向射燈；在立體展示單元裝置前位于可視成像點(diǎn)的旁側(cè)設(shè)置兵器道具操作點(diǎn)；一檢測(cè)識(shí)別及控制系統(tǒng)用于接收識(shí)別兵器道具動(dòng)作信號(hào)及控制系統(tǒng)裝置工作。
文檔編號(hào)A63F13/00GK2834645SQ200520108888
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日
發(fā)明者姜紅宇, 郭奇文 申請(qǐng)人:北京楓丹麗舍影視文化傳播有限公司