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　　本专利针对传统互动游戏无法实现冷兵器真实对抗的问题，提出通过凹球面全反射镜与半透半反玻璃组合，结合定向射灯和遮光板，将实物模型在暗室中形成三维虚像，使用户通过兵器道具与虚像互动，实现无损的沉浸式战争模拟。系统通过检测动作信号控制灯光、声音反馈，提升安全性与趣味性。

　　目前，互动式的模拟游戏娱乐越来越多的为人们所接受，例如广为流传的激光射击游戏，击中小目标后目标产生相应动作并计分，这类游戏只能做到激光、红外等射击方式，一直无法做到类似古代战争的刀劈斧砍的方式来，无损的进行冷兵器时代的战争游戏模拟。

　　三维显示技术现已成熟的运用在物体展示方面，如中国专利03259719.3提供了一种三维光学展示器，由球面全反射镜、平面全反射镜、观察窗和机箱构成，它是利用光学原理形成虚像用于展示一些不允许随意触摸的物体。如何将这种技术应用到游艺系统领域，目前尚无报道。

　　为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案一种真三维显示的互动娱乐装置，它包括一可将目标实物模型形成可视成像的立体展示单元装置，包括一暗室，暗室的一边里侧背板上固定一凹球面全反射镜，与其对应的外侧平设观察窗，在凹球面全反射镜与观察窗之间斜置一半透半反玻璃；暗室的另一边搁置目标实物模型盛放支架，该支架支撑的目标实物模型位于球面全反射镜经半透半反镜转向90度后的球心点区域；还配有一组用于将实物表面照亮的定向射灯；在立体展示单元装置前位于可视成像点的旁侧设置兵器道具操作点；一检测识别及控制系统用于接收识别兵器道具动作信号及控制系统装置工作。

　　所述的凹球面全反射镜与观察窗之间斜置的半透半反玻璃与凹球面全反射镜的夹角为30～60°。

　　所述的检测识别及控制系统包括定向射线(包括可见光线)发射及接收单元，接收单元的信号输出给主控制器，该主控制器的输出控制定向射灯的开关。射线发射及接收单元亦可为多组，各接收单元的信号输出给主控制器，该主控制器的各路输出分控定向射灯控制器、声控器及支架电机控制器。

　　本实用新型的优点是可以实现更为真实的交互娱乐效果，采用半透半反玻璃做为光路修正元器件，能更充分增加球面镜的利用率，产生相对较大型的像，且由于模型整体更靠近球面镜对称轴心线，成像变形较小。

　　图1为本实用新型一实施例结构示意图(只显现单向发射及接收器的探测)图2-A为本实用新型支架一实施例结构示意图图2-B为本实用新型支架另一实施例结构示意图图3为双向探测的发射、接收器和检测线为检测识别及控制系统一实施例的主控电路图图5为检测识别及控制系统又一实施例电路原理方框图具体实施方式

　　如图1所示，本实用新型真三维显示的互动娱乐装置包括一可将目标实物模型形成可视成像的立体展示单元装置1，该装置前位于可视成像点的旁侧设置道具操作点2；一检测识别及控制系统3用于接收识别道具动作信号及控制系统装置工作。

　　所述的立体展示单元装置包括一暗室101，暗室的一边里侧背板上固定一凹球面全反射镜102，与其对应的外侧平设观察窗103，在凹球面全反射镜与观察窗之间斜置一半透半反玻璃104；暗室的另一边搁置目标实物模型盛放支架105，该支架支撑的目标实物模型106位于球面全反射镜经半透半反镜转向90度后的球心点处；还配有一组用于将实物表面照亮的定向射灯107。在凹球面全反射镜及观察窗靠目标实物模型的边侧设遮光板108。

　　图1所示的是本实用新型一较佳实施例，做为主要成像设备的凹球面全反射镜固定在由单向透光玻璃组成的观察窗对面的箱体背板上，半透半反玻璃以45°角靠球面镜固定，将做为目标的实物模型放在暗室(箱体内衬吸光材料)内的支架上，由多个小定向射灯将目标实物模型表面照亮，目标实物模型位置位于球面全反射镜经半透半反镜转向90度后(镜面下方)的球心点的附近。观察窗采用单向透光玻璃，保证箱体光线向外传递，并保持箱外光线不干涉箱内环境。此时观察者从观察窗5处(有一定视角限制，视角α约为球面镜轴心延长线度角范围内)前方就可以观察到目标实物模型的虚空成像，位于目标虚像4处。

　　图2所示的是支架的两实施例，其中图2-A展示的是盘式结构的支架6，中心为转盘轴601，各模型(包括模型701、模型702、模型703、模型704)通过遮光板602隔开，在灯光照明区范围5内通过转动将提前平放其上的各目标实物模型逐一展示；图2-B展示的是链式结构的支架8，由传动部件801、及传送带802构成，遮光板11将各模型(包括模型901、模型902、模型903、模型904)隔开，通过翻转在灯光照明区范围10内将提前悬挂其上的各目标实物模型逐一展示。

　　由于采用无实物目标显示系统，当游客有动作时，如何捕获有效动作成为本系统的另一个关键点。如图1和图3所示，本实例采用常应用于防盗监控的红外(也可用其它方式做为监控介质，如激光、光线感应器等)发射及探测接收器301、302组成的监控矩阵来监测游客的有效动作，当然监控矩阵可根据系统所需精确度来增加或减少检测线的数量。

　　本系统装置接待的游客所用的操作道具仅为普通模型，可做成各种兵器形状，种类可任意选择，如传统或新型设计的刀枪剑戟斧越钩叉，各般兵器均可。根据实际需要可采用泡沫材料或充气材料制造，以达到一定的安全性，如需要让使用者近距离接触虚空成像模型，直接采用拳头、手臂或人的身体其它部位做为道具，也能达到互动效果，此时更能达到一种出其不意的效果。

　　根据使用需要，本实用新型的检测识别及控制系统可简单也可复杂。图4为简易系统的电路控制图，其实现的功能只需判定动作是否有效。其工作原理如下本实例采用光敏元件为检测主体，正常工作状态时，定向射灯T一直照射着光敏管G，电路中三极管BG1、BG2组成双穏态触发电路，当道具划过虚空成像点时，会遮挡住射向光敏管的光线，使光敏管呈高阻值，双稳电路被改变，BG1导通，BG2截止，继电器B产生释放动作，继电器控制B的控制开关K(此开关控制暗室内照射目标实体模型的射灯)断开。虚空成像点的虚像消失，显示动作成功达成。

　　图5所示为一较复杂检测识别及控制系统，采用5支红外线做为检测矩阵的数据来源，一旦红外线探测线被截断，即产生一个监测电信号。纵向三支红外线为品字形排开，两支位于虚空成像点的目标虚像的靠近观察近端左右两方，为前端检测线，一支位于目标虚像的远端，为后端检测线。横向二支红外线位于前后纵向检测线之间，分别位于目标虚像的上下两边。5支检测线将目标虚像紧紧围合在中间，根据5支检测产生的中断电信号，即可知道道具模型产生的动作结果。如纵向检测线个产生中断信号，即动作偏左或偏右。两个前纵向同时发出中断信号，道具动作从目标纵向柱面前端划过。如果同时后红外检测线也发出中断信号，即道具动作从目标纵向全部柱面划过。如横向检测线个产生中断信号，即动作偏上或偏下。两个前纵向同时发出中断信号，道具动作从目标横向柱面划过。结合纵向检测线和横向检测线的数据结果，可以自定义得出哪些动作是有效动作。例如设定5个检测线同时产生中断信号，确认为有效动作，指令反应系统产生相应动作。此由于系统检测情况及反应复杂，需一个主控制器，可由单片机或电脑作为主控制器，完成复杂的反应动作该主控部分亦可依据现有技术来实现，此处不赘述。

　　检测识别及控制系统也可根据情况设定不同的程度的反应。例如确认有效动作后，可打开声音控制，播放预先录制好的一段声音，发出相应的提示，也可以关闭暗箱内目标实物模型的照明小射灯和红外检测监控器，系统不再检测新的动作，空间飘浮的虚像也消失了，如果控制得好，也可以采用分次关闭小射灯，则如同电玩游戏中失血方式，虚像一次比一次暗，几次有效动作后像才会完全消失，同时也意味着此目标死去了。

　　可将多种多个目标实物模型安放于一个转盘或其它机械结构的支架上，确认游客挥舞有效动作后，系统产生动作，移动下一个目标实物模型到实物点——显示位置，能产生变幻效果。

　　本实用新型设计思想是基于设计一种无损伤的互动娱乐方式，在不损伤目标对象的情况下，让娱乐者更近距离的接触目标，甚至穿越目标，并达到交互的娱乐方式。本实例就模拟古代战争刀砍斧劈等方式，由于游客手中的道具兵器为实物方式，且考虑到手感或触觉等其它方面的感觉，在兵器上做文章很容易让游客产生虚假，如果采用实物模型做为砍打的目标，很难做到安全和经济。所以本实用新型利用凹球面全反射镜的成像原理，将实物模型安置于暗室中，并且通过定向射灯，仅将实物模型照亮，观察者通过观察窗和球面反射镜能看见实物模型，由于球面镜改变了平行光线的平行状态，成为非平行光线，因此被实物模型反射出来的多路光线，都能被观察者看见，而且左、右眼可同时分别看见具有视差的三维虚拟成像，由于人脑有自然状态下形成的反应惯性，通过多路光线反向延长的交点确认物体的位置，这样被球面镜改变了方向的状态的多路光线被大脑误以为原物体在虚空成像点，即虚拟成像点，以成虚空的目标像方式显现在游客面前的空间中作为游戏目标，由于无实像存在，因此不会出现破坏性或损坏原实物模型。目标模型物体产生虚像，宛如悬浮在眼前的空气中，伸手可及，却无发触及，此效果自身本来即极富趣味性和吸引力，也大大提高了游戏的安全性能。此方法也可用作展示或广告等其它用途的使用，达到特殊的娱乐效果。例如在酒店/影院等公众场所的入口处，当客人从大门走进时，能看见空中悬浮着的一个迎宾的吉祥物或人像等，当客人从他前面走过，可以发出声音提示表示欢迎，还可以改变姿势以示尊敬，会起到不俗的效果。

　　权利要求1.一种真三维显示的互动娱乐装置，其特征在于它包括一可将目标实物模型形成可视成像的立体展示单元装置，包括一暗室，暗室的一边里侧背板上固定一凹球面全反射镜，与其对应的外侧平设观察窗，在凹球面全反射镜与观察窗之间斜置一半透半反玻璃；暗室的另一边搁置目标实物模型盛放支架，该支架支撑的目标实物模型位于球面全反射镜经半透半反镜转向90度后的球心点区域；还配有一组用于将实物表面照亮的定向射灯；在立体展示单元装置前位于可视成像点的旁侧设置兵器道具操作点；一检测识别及控制系统用于接收识别兵器道具动作信号及控制系统装置工作。

　　2.根据权利要求1所述的真三维显示的互动娱乐装置，其特征在于在凹球面全反射镜、观察窗与目标实物模型之间各设一遮光板。

　　3.根据权利要求1所述的真三维显示的互动娱乐装置，其特征在于所述的暗室内衬有吸光材料层。

　　4.根据权利要求1所述的真三维显示的互动娱乐装置，其特征在于所述的凹球面全反射镜与观察窗之间斜置的半透半反玻璃与凹球面全反射镜的夹角为30～60°。

　　5.根据权利要求1所述的真三维显示的互动娱乐装置，其特征在于所述的观察窗采用单向透光玻璃。

　　6.根据权利要求1所述的真三维显示的互动娱乐装置，其特征在于所述的检测识别及控制系统包括一组射线发射及接收单元，接收单元的信号输出给主控制器，该主控制器的输出控制定向射灯的开关。

　　7.根据权利要求1所述的真三维显示的互动娱乐装置，其特征在于所述的检测识别及控制系统包括一组以上的射线发射及接收单元，各接收单元的信号输出给主控制器，该主控制器的各路输出分控定向射灯控制器、声控器及支架电机控制器。

　　8.根据权利要求1所述的真三维显示的互动娱乐装置，其特征在于所述的目标实物模型盛放支架为盘式、链式支架中的一种。

　　9.根据权利要求1所述的真三维显示的互动娱乐装置，其特征在于所述的道具为刀、枪、剑、戟、斧、越、钩、叉、拳头和手臂中的一种。

　　专利摘要本实用新型公开了一种真三维显示的互动娱乐装置，它包括一可将目标实物模型形成可视成像的立体展示单元装置，包括一暗室，暗室的一边里侧背板上固定一凹球面全反射镜，与其对应的外侧平设观察窗，在凹球面全反射镜与观察窗之间斜置一半透半反玻璃；暗室的另一边搁置目标实物模型盛放支架，该支架支撑的目标实物模型位于球面全反射镜经半透半反镜转向90度后的球心点区域；还配有一组用于将实物表面照亮的定向射灯；在立体展示单元装置前位于可视成像点的旁侧设置兵器道具操作点；一检测识别及控制系统用于接收识别兵器道具动作信号及控制系统装置工作。

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