垂直距離e應當滿足
這是因為：如圖3所示，由于兩個鏡面需成直 角關系才能保證屏幕虛像2與透鏡平行，所以三邊必滿足勾股定理即（a+b)2= c2+d2。通過 鏡面成像原理在第一鏡面內屏幕將成像于圖示屏幕虛像1位置，在第二鏡面內屏幕將成像 于圖示的屏幕虛像2位置，兩個鏡面的尺寸關系直接影響到虛像最后的成像位置，為達到 良好的使用效果，應盡量使得屏幕最后的虛像的中心位置同透鏡中心點的連線與透鏡和虛 像相垂直。達到完全垂直時得到的尺寸關系是
同時有（a+b)2 = c2+d2和（a+b) · e = c · d。所以在a和b尺寸確定后，就可以確定c和d的尺寸。其中由 于透鏡接近使用者的眼睛，因而b的尺寸通常選擇2cm-3cm，a的取值通常在6. 5cm-8cm之 間。比如：如果b選擇2. 5cm，屏幕選擇5. 5英寸的，那么a = 6. 85cm+邊框尺寸，大約等于 7. 5cm。則a+b = 10cm，由此通過上面的公示，可以算出e = 4. 8cm，c = 8cm，d = 6cm。e 決定了透鏡焦距的取值，一般取焦距F = 2e，可使屏幕虛像2通過透鏡成像于無窮遠處。
[0021] 所述的第二鏡面3的自由端邊緣上可以設有用于支撐兩塊凸透鏡以使第二鏡面3 與凸透鏡5連接的支撐結構。所述的支撐結構可以為固定于第二鏡面自由端邊緣的支撐板 7,支撐板上開有供兩塊凸透鏡邊緣嵌入的凹槽，如圖4所示；也可以如圖5所示，采用四顆 磁鐵8,兩顆分別固定于兩塊凸透鏡下邊緣，另外兩顆固定于第二鏡面的自由端邊緣，這兩 顆磁鐵與固定于兩塊凸透鏡上的磁鐵分別對應。
[0022] 人類雙眼能觀看到3d的世界，是因為在看有個物體時，人類左右眼所接收到的畫 面是有輕微差別的。人腦將兩幅畫面合成后，就能感知到3d的效果。在使用本發明的虛擬 現實設備時，將第一、二鏡面翻轉至鍍膜面均朝向顯示設備的顯示屏，彈出兩塊凸透鏡，支 撐整個設備呈三角形狀，調整第一鏡面與第二鏡面使其呈垂直狀態，使用者將固定帶固定 于頭部，將凸透鏡置于兩眼前，通過兩塊鏡面的光路設計實現虛擬現實技術，即左右眼分別 透過一個透鏡看到一個屏幕虛像2,兩個屏幕所顯示的內容是從兩個角度拍攝同一事物的 畫面，使得雙眼分別接收兩個角度的畫面，在大腦中合成3d效果。
[0023] 進一步的，所述的顯示設備1可以包括處理器和與其連接的顯示器、電源管理模 塊、無線通訊模塊、音頻解碼模塊、用于提供指令的按鍵、用于充電或傳輸數據的接口、三軸 加速度傳感器、三軸陀螺儀傳感器以及三軸地磁傳感器。或者直接采用手機或平板電腦作 為顯示設備，將自彈式卡座固定于其顯示屏后方的支撐架上。
[0024] 為了模擬人類雙眼，并同時可滿足分別取景實現3d拍照和攝影，顯示設備1的鉸 接端邊緣還可以設有兩個間距5-7cm的攝像頭，攝像頭均與顯示設備連接。優選的，兩攝像 頭間距6cm。
【主權項】
1. 一種便攜式可頭戴虛擬現實設備，其特征在于，包括平板狀的顯示設備（1)、兩塊凸 透鏡（5)、第一鏡面（2)和第二鏡面（3)，所述的顯示設備（1)背面固定有兩個自彈式卡座 (4) ，兩塊凸透鏡（5)分別固定于兩個自彈式卡座（4)內的可彈出體上，彈出時兩塊凸透鏡 (5) 位于顯示設備（1)的同一邊緣外側，顯示設備（1)的對側邊緣與第一鏡面（2)邊緣鉸 接，第一鏡面（2)的對側邊緣與第二鏡面（3)的邊緣鉸接，第一鏡面（2)的鏡面、第二鏡面 (3)的鏡面均朝向顯示設備（1)的顯示屏，顯示設備（1)上設有用于將該虛擬現實設備固定 于頭部的固定帶（6)。2. 根據權利要求1所述的便攜式可頭戴虛擬現實設備，其特征在于，所述的兩塊凸透 鏡（5)的中心間距為5. 5~7cm。3. 根據權利要求1所述的便攜式可頭戴虛擬現實設備，其特征在于，所述的第一鏡面 (2) 的寬度c、第二鏡面（3)的寬度d、顯示設備（1)寬度a和凸透鏡（5)彈出時寬度b滿足 (a+b)2=c2+d2,且第一鏡面（2)與第二鏡面（3)鉸接處到顯示設備 （1)的垂直距離e滿足4. 根據權利要求3所述的便攜式可頭戴虛擬現實設備，其特征在于，所述的凸透鏡（5) 的焦距F= 2e。5. 根據權利要求1所述的便攜式可頭戴虛擬現實設備，其特征在于，所述的第二鏡面 (3) 的自由端邊緣上設有用于支撐兩塊凸透鏡以使第二鏡面（3)與凸透鏡（5)連接的支撐 結構。6. 根據權利要求4所述的便攜式可頭戴虛擬現實設備，其特征在于，所述的支撐結構 為四顆磁鐵（8)，兩顆分別固定于兩塊凸透鏡下邊緣，另外兩顆固定于第二鏡面的自由端邊 緣，這兩顆磁鐵與固定于兩塊凸透鏡上的磁鐵分別對應。7. 根據權利要求4所述的便攜式可頭戴虛擬現實設備，其特征在于，所述的支撐結構 為固定于第二鏡面自由端邊緣的支撐板（7)，支撐板上開有供兩塊凸透鏡邊緣嵌入的凹槽。8. 根據權利要求1所述的便攜式可頭戴虛擬現實設備，其特征在于，所述的顯示設備 (1) 包括處理器和與其連接的顯示器、電源管理模塊、無線通訊模塊、音頻解碼模塊、用于提 供指令的按鍵、用于充電或傳輸數據的接口、三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀傳感器以及三 軸地磁傳感器。9. 根據權利要求1所述的便攜式可頭戴虛擬現實設備，其特征在于，所述的第一鏡面 (2) 采用前置鍍膜鏡面，所述的第二鏡面（3)采用前置鍍膜鏡面。10. 根據權利要求1所述的便攜式可頭戴虛擬現實設備，其特征在于，所述的顯示設備 (1)的鉸接端邊緣設有兩個間距5-7cm的攝像頭，攝像頭與顯示設備（1)連接。
【專利摘要】本發明公開了一種便攜式可頭戴虛擬現實設備，包括平板狀的顯示設備、兩塊凸透鏡、第一鏡面和第二鏡面，所述的顯示設備背面固定有自彈式卡座，凸透鏡固定于自彈式卡座內，顯示設備的邊緣與第一鏡面邊緣鉸接，第一鏡面的對側邊緣與第二鏡面的邊緣鉸接，顯示設備上設有用于將該虛擬現實設備固定于頭部的固定帶。本發明將設備的主要重量集中在使用者近端，即人眼上方而非眼睛遠端，從而極大減低遠端力矩，使使用者佩戴時無墜壓感，更加舒適，并且設備整體光路結構可折疊收納，可極大減小設備體積，極大提高便攜性，便于攜帶和使用。
【IPC分類】G06F3/01
【公開號】CN105117019
【申請號】CN201510578451
【發明人】王作棟
【申請人】王作棟
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月11日