基于移动终端的头戴式虚拟现实装置及其控制方法

1.一种基于移动终端的头戴式虚拟现实装置，其特征在于，包括前后两端开口的盒体(10)、盖设于所述盒体(10)后端开口的观察罩(30)、从前至后依次设于所述盒体(10)内的终端放置板(40)和包括透镜(51)的透镜组件(50)、用于检测移动终端是否被放置在所述终端放置板(40)上的触发模块以及磁力调节组件(100)，所述终端放置板(40)上开设有与所述透镜(51)对应的透光孔(41)，所述磁力调节组件(100)固定在所述盒体(10)侧壁，用于产生可变磁场。
2.根据权利要求1所述的基于移动终端的头戴式虚拟现实装置，其特征在于，所述磁力调节组件(100)包括互相吸附的定磁铁(100a)和动磁铁(100b)，所述定磁铁(100a)固定在所述盒体(10)内壁，所述动磁铁(100b)吸附于所述盒体(10)外壁。
3.根据权利要求2所述的基于移动终端的头戴式虚拟现实装置，其特征在于，所述盒体(10)外壁开设有长槽(10c)，所述动磁铁(100b)设于所述长槽(10c)内并可沿所述长槽(10c)的长度方向滑动。
4.根据权利要求3所述的基于移动终端的头戴式虚拟现实装置，其特征在于，所述定磁铁(100a)在所述长槽(10c)上的投影位于所述长槽(10c)长度方向上的中间部分。
5.根据权利要求2所述的基于移动终端的头戴式虚拟现实装置，其特征在于，所述动磁铁(100b)为磁环。
6.根据权利要求2-5任一所述的基于移动终端的头戴式虚拟现实装置，其特征在于，所述动磁铁(100b)沿垂直于所述终端放置板(40)的方向可移动。
7.根据权利要求1-5任一所述的基于移动终端的头戴式虚拟现实装置，其特征在于，还包括可拆卸地盖设于所述盒体(10)后端开口的后盖(60)，所述后盖(60)将所述观察罩(30)罩于其中，所述后盖(60)上设有开盖按钮(61)。
8.一种权利要求1-7任一所述的基于移动终端的头戴式虚拟现实装置的控制方法，其特征在于，通过所述磁力调节组件(100)调节穿过放置在移动终端内的磁力计的磁场强度或方向以传递调节指令给移动终端。
9.根据权利要求8所述的基于移动终端的头戴式虚拟现实装置的控制方法，其特征在于，自所述磁力调节组件(100)发出的磁场变化趋势不同，传递给移动终端的调节指令不同。

基于移动终端的头戴式虚拟现实装置及其控制方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及基于移动终端的头戴式虚拟现实装置及其控制方法。\n背景技术\n[0002] 随着智能硬件的普及，虚拟现实技术逐渐进入人们的视野并为公众所熟悉，它是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，将仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术与网络通信技术等多种技术结合在一起，通过交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中，利用头盔显示器把用户的视觉、听觉封闭起来，产生虚拟视觉，同时有的还可以利用数据手套把用户的手感通道封闭起来，产生虚拟触动感，使用户有一种置身于虚拟世界之中的感觉，是一门富有挑战性的交叉技术的前沿学科。\n[0003] 然而由于此技术进入大众视野不久，技术上并不是十分成熟，市面上的一些产品价格相对昂贵，操作复杂，离真正普及尚有一段距离。因此，设计一种制造成本低，使用简单，应用门槛低的虚拟现实设备很有必要。\n发明内容\n[0004] 鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种制造成本低、使用简单的基于移动终端的头戴式虚拟现实装置及其控制方法。\n[0005] 为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：\n[0006] 一种基于移动终端的头戴式虚拟现实装置，包括前后两端开口的盒体、盖设于所述盒体后端开口的观察罩、从前至后依次设于所述盒体内的终端放置板和包括透镜的透镜组件以及磁力调节组件，所述终端放置板上开设有与所述透镜对应的透光孔，所述磁力调节组件固定在所述盒体侧壁，用于产生可变磁场。\n[0007] 进一步地，所述磁力调节组件包括互相吸附的定磁铁和动磁铁，所述定磁铁固定在所述盒体内壁，所述动磁铁吸附于所述盒体外壁。\n[0008] 进一步地，所述盒体外壁开设有长槽，所述动磁铁设于所述长槽内并可沿所述长槽的长度方向滑动。\n[0009] 进一步地，所述定磁铁在所述长槽上的投影位于所述长槽长度方向上的中间部分。\n[0010] 进一步地，所述动磁铁为磁环。\n[0011] 进一步地，所述动磁铁沿垂直于所述终端放置板的方向可移动。\n[0012] 进一步地，所述的基于移动终端的头戴式虚拟现实装置还包括用于检测移动终端是否被放置在所述终端放置板上的触发模块。\n[0013] 进一步地，所述终端放置板上凸设有用于卡持移动终端的至少一对相对设置的卡扣。\n[0014] 进一步地，所述的基于移动终端的头戴式虚拟现实装置还包括可拆卸地盖设于所述盒体后端开口的后盖，所述后盖将所述观察罩罩于其中，所述后盖上设有开盖按钮。\n[0015] 本发明的另一目的在于提供一种上述基于移动终端的头戴式虚拟现实装置的控制方法，通过所述磁力调节组件调节穿过放置在移动终端内的磁力计的磁场强度或方向以传递调节指令给移动终端。\n[0016] 进一步地，自所述磁力调节组件发出的磁场变化趋势不同，传递给移动终端的调节指令不同。\n[0017] 本发明设计了一种结构简单、制造成本低且实用性强的头戴式虚拟现实装置，使用者只需将移动终端放置在终端放置板上，从观察罩透过透镜观看移动终端上的视频、动画或玩游戏等，即可获得画面逼真、效果新奇的沉浸式体验，大大降低了虚拟现实装置的使用门槛，普及性强；同时，使用者无需从头戴式虚拟现实装置内取出移动终端即可对移动终端进行控制，使得操作更加简单化。\n附图说明\n[0018] 图1为本发明实施例1的头戴式虚拟现实装置的结构示意图。\n[0019] 图2为本发明实施例1的头戴式虚拟现实装置的一个侧面结构示意图。\n[0020] 图3为本发明实施例1的头戴式虚拟现实装置的结构分解示意图。\n[0021] 图4为本发明实施例1的头戴式虚拟现实装置的终端放置板的结构示意图。\n[0022] 图5为本发明实施例1的头戴式虚拟现实装置的部分结构示意图。\n[0023] 图6a为本发明实施例1的头戴式虚拟现实装置的一种磁力调节组件不受外力作用时的磁场分布示意图。\n[0024] 图6b为本发明实施例1的头戴式虚拟现实装置的另一种磁力调节组件不受外力作用时的磁场分布示意图。\n[0025] 图7为本发明实施例2的头戴式虚拟现实装置的终端放置板的结构示意图。\n[0026] 图8为本发明实施例3的头戴式虚拟现实装置的透镜组件的结构示意图。\n[0027] 图9为本发明实施例4的头戴式虚拟现实装置的启动方法示意图。\n[0028] 图10为本发明实施例5的头戴式虚拟现实装置的控制方法示意图。\n具体实施方式\n[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。\n[0030] 本发明中表示方位的“上”、“下”、“前”、“后”均以头戴式虚拟现实装置使用状态下的方位为参考基准，即头戴式虚拟现实装置中用于朝向人脸的一端为“后”，远离人脸的一端为“前”，头戴式虚拟现实装置的顶部方向为“上”或“顶”，其底部为“下”或“底”。\n[0031] 实施例1\n[0032] 参阅图1～图3，本发明的头戴式虚拟现实装置用于与移动终端(如智能手机、平板电脑等)配套使用，包括盒体10、前盖20、观察罩30、终端放置板40、透镜组件50、后盖60以及触发模块(本实施例的触发模块为固定在终端放置板40上的检测磁铁43)，盒体10为前后两端开口的筒体结构，终端放置板40和透镜组件50从前至后(如图3所示方向)依次设于盒体\n10内，透镜组件50由透镜51和透镜架52组成，透镜架52上开设有两个相邻的透镜安装孔(图未标)；前盖20通过卡合等方式可拆卸地盖设于盒体10的前端开口，观察罩30盖设于盒体10的后端开口，终端放置板40上开设有与透镜51对应的透光孔41，触发模块用以检测移动终端是否放置在终端放置板40上。\n[0033] 终端放置板40与透镜组件50间隔设置，本实施例具体是在盒体10的宽度方向上相对的内壁上各设有两对凸起部11，每对凸起部11在盒体10的深度方向上间隔设置，其间隔尺寸与透镜架52的厚度相适配，透镜架52卡设在每对凸起部11之间的间隙内，即实现透镜组件50的固定。进一步地，在盒体10内壁的深度方向上设置有多对间隔的凸起部11，使用者可以根据需要将透镜架52卡合在对应的凸起部11之间，以实现调焦功能。\n[0034] 盒体10的前端的内表面具有台阶状的终端放置板安装部10a，终端放置板40的边缘搭设在该终端放置板安装部10a后由前盖20固定，盒体10的后端与观察罩30的轮廓匹配。\n这里，观察罩30为弹性材料如泡沫、海绵、橡胶、硅胶等，与盒体10过盈配合，拆装方便且不易脱出。前盖20采用透明材料制成，当移动终端放置在终端放置板40上后，移动终端摄像头朝向前盖20，使用者还可以控制移动终端进行拍摄。\n[0035] 为更好地适应人体的面部构造、保证装置与人体面部的贴合度，以防止漏光从而实现更佳的沉浸式效果，框体结构的观察罩30用于与人脸接触的外表面为凹陷的弧面，其顶部边框的中部设有用于与鼻子贴合的弧形的凹陷部300。\n[0036] 本实施例中还单独设有后盖60，其可拆卸地固定在盒体10的后端开口，将观察罩\n30罩于其中。具体地，后盖60与盒体10卡扣连接，使用卡扣与卡孔配合，同时，在后盖60上设有开盖按钮61，当需要使用时，使用者只需按压开盖按钮61，即可使后盖60与盒体10的卡扣连接结构分离而拿掉后盖60；当使用完毕，将后盖60安装在盒体10的端，可以起到对盒体10内结构的保护作用。\n[0037] 观察罩30包括框体底板31和自框体底板31拉伸的配合框32，框体底板31与配合框\n32过渡处形成台阶部，配合框32与盒体10过盈配合，框体底板31与盒体10端部紧贴。\n[0038] 结合图4和图5所示，本实施例的终端放置板40上凸设有用于卡持移动终端的一对相对设置的卡扣42，当移动终端显示屏朝向终端放置板40放置后，该卡扣42的组合将移动终端牢固地固定在终端放置板40上。\n[0039] 具体使用时，使用者首先拿掉前盖20，将移动终端卡合在终端放置板40上，开启移动终端画面，然后盖上前盖20，按压开盖按钮61即可拿掉后盖60，将人眼部位紧贴在观察罩\n30外表面，使鼻子部分位于凹陷部300内，即可观看移动终端上的画面，如观看视频、玩游戏等，开始享受虚拟现实场景之旅。\n[0040] 移动终端内置有霍尔传感器，无需额外配置，降低了设计成本，检测磁铁43固定在终端放置板40上对应移动终端的霍尔传感器部位，通常，霍尔传感器设置在移动终端上部的听筒旁，所以，本实施例的磁铁43固定在相应的一个卡扣42旁，移动终端屏幕朝向终端放置板40卡设在终端放置板40的两个卡扣42之间。在移动终端靠近终端放置板40的过程中，霍尔传感器检测到的磁铁43的磁场强度逐渐变大，在霍尔传感器两端产生的霍尔电压也相应逐渐增大，通过检测霍尔电压的大小变化即可判断磁铁43与霍尔传感器是否接近，当霍尔电压增大至某一大小而不再变化时，即判定移动终端完全卡合在终端放置板40上，移动终端内即产生触发信号以控制相应的功能电路导通，启动虚拟现实相应的后台程序或APP(Application，即应用程序)。\n[0041] 这样，当使用者将移动终端放置到终端放置板上后，内置程序即进入启动状态，无需使用者手动打开程序后再固定移动终端，操作便捷，自动化程度更高。\n[0042] 同时，头戴式虚拟现实装置内还可以设置有后盖检测单元(图未标)，可用于检测后盖60是否被移除，当确认后盖60移除后，移动终端才控制相应的虚拟现实程序或APP启动，实现精准控制。该后盖检测单元可以是设置在观察罩30侧壁或端部的传感器，也可以是设置在开盖按钮61上的可与移动终端进行无线通信的压力传感器等，当使用者按压开盖按钮61而移除后盖60，移动终端即接收到开启信号以便下一步操作。另外，还可通过内置延时模块，当后盖检测单元检测到后盖移除，且移动终端安装到终端放置板上后，延时模块启动，以预留缓冲时间，使使用者有足够的时间戴上装置。更进一步地，观察罩30的侧壁或端部还设有人脸检测传感器(如红外传感器或压力传感器)，当移动终端安装操作、后盖移除操作完成后，人脸检测传感器可用于检测观察罩30是否已佩戴上，如检测到已佩戴上，则自动启动虚拟现实相应的后台程序或APP。为了节省零部件，后盖检测单元可作为人脸检测传感器，当后盖检测单元检测到后盖60移除后，立即触发人脸检测的后台检测程序，后盖检测单元即作为人脸检测传感器使用。\n[0043] 本发明的头戴式虚拟现实装置使得使用者可以在戴上装置后自动进入体验状态，而无需事先提前开启移动终端后台任务再将移动终端放入装置内，操作更加方便智能。\n[0044] 通常，在虚拟现实装置使用过程中需要在移动终端上进行操作，如切换画面、暂停或翻页等操作，为了避免使用者每次都需要取出移动终端操作后再安装到虚拟现实装置内，如图3所示，本实施例还设置有通过磁力控制移动终端的磁力调节组件100，磁力调节组件100通过产生可变磁场以传递控制相应的信号给移动终端内置的磁力计。\n[0045] 本实施例的磁力调节组件100包括互相吸附的定磁铁100a和动磁铁100b，定磁铁\n100a固定在盒体10内壁，动磁铁100b为磁环，吸附于盒体10外壁。具体地，盒体10内壁开设有容纳定磁铁100a的圆槽10b，盒体10外壁开设有腰形的长槽10c，动磁铁100b设于长槽10c内并可沿长槽10c的长度方向滑动。优选定磁铁100a在长槽10c上的投影位于长槽10c长度方向上的中间部分，长槽10c的延伸方向垂直于终端放置板40，最终动磁铁100b可沿垂直于终端放置板40的方向移动。\n[0046] 如图6a所示的磁力调节组件100，定磁铁100a为实心圆盘状，在动磁铁100b不受外力时，动磁铁100b受定磁铁100a的吸附力贴付在长槽10c中间部位，磁力计上方和下方的磁场强度一致；在动磁铁100b沿垂直于终端放置板40的方向移动的过程中，移动终端内的磁力计检测到的磁场强度发生变化，且动磁铁100b自初始位置向上运动时，动磁铁100b下部越来越靠近定磁铁100a，其下方的磁场越来越强，其上方的磁场越来越弱；动磁铁100b自初始位置向下运动时，动磁铁100b上部越来越靠近定磁铁100a，其上方的磁场越来越强，其下方的磁场越来越弱；磁力计据此判断动磁铁100b的运动方向以传递不同的调节指令给移动终端，实现不同的操作。\n[0047] 图6b示出了本实施例的另一种磁力调节组件的结构，这里的定磁铁100a也是磁环，也可以实现相同的效果。\n[0048] 实施例2\n[0049] 如图7所示，与实施例1不同的是，本实施例的触发模块为固定在终端放置板40上的压力传感器44，优选地，压力传感器44固定在终端放置板40的中部，位于两个透光孔41之间。当移动终端完全卡合到放置到两个卡扣42之间，并贴合于终端放置板40上后，压力传感器44才与移动终端接触，从而产生触发信号以启动相应的后台程序或APP。\n[0050] 实施例3\n[0051] 如图8所示，与实施例1不同的是，本实施例的触发模块为固定在透镜架52上的红外线传感器53。红外线传感器53发出光线穿过透光孔41，以检测终端放置板40上是否有移动终端。在其它实施方式中，红外线传感器53也可以固定在前盖20上，或者位于终端放置板\n40与透镜组件50之间的盒体10内壁上。\n[0052] 实施例4\n[0053] 如图9所示，本发明还提供了一种基于移动终端的头戴式虚拟现实装置的启动方法，当启动方法包括：S01、触发模块检测移动终端是否被放置在终端放置板上；S02、移动终端接收触发模块产生的触发信号，并传递给功能电路以启动预设指令(即程序启动命令)。\n[0054] 进一步地，为防止后盖60未打开之前误启动虚拟现实程序，使用者不能做到精确控制，在移动终端接收触发模块产生的触发信号后且还未启动预设指令前，后盖检测单元会检测后盖60是否被打开，如未打开则暂不启动虚拟现实程序。\n[0055] 当确认后盖60移除后，移动终端才控制相应的虚拟现实程序或APP启动，实现精准控制。该后盖检测单元可以是设置在观察罩30侧壁或端部的传感器，也可以是设置在开盖按钮61上的可与移动终端进行无线通信的压力传感器等，当使用者按压开盖按钮61而移除后盖60，移动终端即接收到开启信号以便下一步操作。另外，还可通过内置延时模块，当后盖检测单元检测到后盖移除，且移动终端安装到终端放置板上后，延时模块启动，以预留缓冲时间，使使用者有足够的时间戴上装置。更进一步地，观察罩30的侧壁或端部还设有人脸检测传感器(如红外传感器或压力传感器)，当移动终端安装操作、后盖移除操作完成后，人脸检测传感器可用于检测观察罩30是否已佩戴上，如检测到已佩戴上，则自动启动虚拟现实相应的后台程序或APP。为了节省零部件，后盖检测单元可作为人脸检测传感器，当后盖检测单元检测到后盖60移除后，立即触发人脸检测的后台检测程序，后盖检测单元即作为人脸检测传感器使用。\n[0056] 实施例5\n[0057] 如图10所示，本发明另外还提供一种上述基于移动终端的头戴式虚拟现实装置的控制方法，当虚拟现实程序或APP启动步骤完成后，通过操作凸出在装置外的磁力调节组件\n100调节其产生的磁场强度或方向，即可相应地改变穿过放置在移动终端内的磁力计的磁场强度或方向，最终传递调节指令给移动终端，且自磁力调节组件100发出的磁场变化趋势不同，传递给移动终端的调节指令也相应地可以不同，移动终端根据不同的调节指令控制相应的功能电路导通，以实现不同的操作。比如，当动磁铁100b自初始位置沿长槽10c向上运动时，可以实现移动终端上相应程序的页面翻页、视频快进、画面放大、游戏角色前进等操作；操作完成后，动磁铁100b在定磁铁100a吸附下自动回复初始位置；相反地，当动磁铁\n100b自初始位置沿长槽10c向下运动时，可以实现移动终端上相应程序的页面翻页、视频快退、画面缩小、游戏角色后退等操作。以上只是对控制操作的举例说明，可以理解的是，磁力调节组件100可实现的操作包括且不限于上述动作。\n[0058] 本发明仅用一部移动终端即可实现虚拟现实的效果，产品成本低，操作使用方便，降低了虚拟现实技术的应用门槛，实用性强。使用者无需从头戴式虚拟现实装置内取出移动终端即可对移动终端进行控制，使得操作更加简单化。\n[0059] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。