CN104281266A - 头戴式显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种头戴式显示设备，包括处理器、第一传感器、第二传感器、显示装置和图像获取装置；第一传感器设置于所述头戴式显示设备的外侧，用于获取位于头戴式显示设备一侧的不透明对象的状态信息；第二传感器设置于所述头戴式显示设备的内侧，用于获取用户眼部的状态信息；处理器用于根据所述不透明对象的状态信息生成对应的交互指令，并根据所述眼部的状态信息生成图像获取指令，交互指令用于控制显示装置显示对应的交互界面，图像获取指令用于控制所述图像获取装置获取图像；其中，处理器在第一传感器检测到不透明对象时不生成图像获取指令。由此，可以同时接收手势指令和眼部活动指令对其进行控制，并且保证两种指令不相互干扰。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，具体涉及一种同时具备手势识别和眨眼拍照功能的头戴式显示设备。
背景技术
随着计算设备的处理器芯片和传感器芯片发展的日新月异，人们对融合电子产品产生的信息与用户对物理世界感知的增强现实这两部分更加感兴趣，由此催生了基于融合技术的电子产品或设备。计算硬件、外设以及传感器、检测器及图像和音频处理器以及其它一些技术的微型化趋势已帮助打开了被称为“可穿戴计算”的领域。可穿戴显示器已经在本领域出现，这些可穿戴显示器将非常小的图像显示元件放置在足够靠近穿戴者的一眼或两眼的位置，使得显示的图像填满或几乎填满视野，并且显现为普通大小的图像，如同显示在传统的图像显示设备上那样。相关技术被称为“近眼显示器”。近眼显示器是可穿戴显示器的基本组件，可穿戴显示器有时也被称为“头戴式显示器”(head-mounted display，HMD)。头戴式显示器将一个或多个图形显示器放置得靠近穿戴者的一眼或两眼。为了在显示器上生成图像，可使用计算机处理系统。这种显示器可占据穿戴者的整个视野，或者只占据穿戴者的视野的一部分。另外，头戴式显示器可以像一副眼镜那么小或者像头盔那么大。可穿戴设备可以使用照相机和/或光电传感器来检测用户视野内目标、使用麦克风和/或传感器来检测用户正在听的、正在说的、以及使用各种其他传感器来收集关于用户周围环境的信息还可以通过集成生物传感器的可穿戴设备来实时检测用户自己的生命体征，然后分析采集到的数据以呈现给用户所检测到的结果。随着技术的发展，可穿戴式显示设备所集成的功能越来越多，协调这些功能的复杂程度越来越大。
发明内容
有鉴于此，提供一种头戴式显示设备，可以同时接收手势指令和眼部活动指令对其进行控制，并且保证两种指令不相互干扰。
本发明所述头戴式显示设备包括处理器、第一传感器、第二传感器、显示装置和图像获取装置；
所述第一传感器、第二传感器、显示装置和图像获取装置均连接到所述处理器；
所述第一传感器设置于所述头戴式显示设备的外侧，用于获取位于头戴式显示设备一侧的不透明对象的状态信息；
所述第二传感器设置于所述头戴式显示设备的内侧，用于获取用户眼部的状态信息；
所述处理器用于根据所述不透明对象的状态信息生成对应的交互指令，并根据所述眼部的状态信息生成图像获取指令，所述交互指令用于控制显示装置显示对应的交互界面，所述图像获取指令用于控制所述图像获取装置获取图像；
其中，所述处理器在第一传感器检测到不透明对象时不生成图像获取指令。
优选地，所述第二传感器为红外线传感器，包括红外线发射端和红外线接收端。
优选地，所述处理器在所述第二传感器检测到的眼部的状态信息表示用户眼部保持闭合状态超过第一时间阈值并恢复到睁开状态时，判断第一传感器是否检测到不透明对象，如果未检测到不透明对象，则生成所述图像获取指令。
优选地，所述处理器在所述第二传感器检测到的眼部的状态信息表示用户眼部在预定时间段内连续在闭合状态和睁开状态间切换预定次数，判断第一传感器是否检测到不透明对象，如果未检测到不透明对象，则生成所述图像获取指令。
优选地，所述处理器在所述第二传感器检测到的眼部的状态信息表示用户眼部保持闭合状态或睁开状态超过第二时间阈值时生成休眠指令，所述休眠指令用于控制所述头戴式显示设备进入休眠状态。
优选地，所述不透明对象为人体的手部。
优选地，所述不透明对象的状态信息为所述不透明对象的移动方向以及速度信息，所述处理器根据所述不透明对应的移动方向以及速度信息生成交互指令控制光标在交互界面上的移动。
优选地，所述第一传感器为摄像机、红外传感器或光学传感器。
通过在头戴式显示设备的内侧和外侧均设置不同类型的传感器，可以同时接收手势指令和眼部活动指令对其进行控制，并且保证两种指令不相互干扰。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为本发明实施例所述头戴式显示设备的电路结构框图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是本发明第一实施例的头戴式显示设备的电路结构框图。如图1所示，头戴式显示设备10包括处理器11、第一传感器12、第二传感器13、显示装置14和图像获取装置15。
第一传感器12、第二传感器13、显示装置14和图像获取装置15可以通过任何合适的有线或者无线的通讯系统与处理器11连接，从而实现相互之间的信息传输和指令传输。
在一个优选实施方式中，处理器11可以安装在头戴式显示设备的一侧。
第一传感器12用于检测穿戴者前方视角范围内的不透明对象以及该不透明对象移动状况，并将检测到不透明对象的状态发送到处理器11。所述不透明对象可以是人的手，也可以是专用于进行控制的装置，例如控制笔。第一传感器12可以安装在头戴式显示设备的框架前端外侧。其可以是合适用来检测对象的特性的任何设备。其进检测的对象特性可以包括对象的位置、颜色和大小等。第一传感器12可以采用以下形式：摄像机、红外传感器、光学传感器、或者已有的或者今后开发的任何图像传感器或图像传感器的组合。
处理器11接收第一传感器12所检测到的不透明对象的状态信号，并根据该状态信号判断是否检测到预定手势,进而生成对应的手势识别信号。
例如，当头戴式显示设备10以人手的动作作为第一传感器12的检测目标时。如果第一传感器12检测到人手左右挥动的图像时，处理器11可以根据颜色以及形状特性判断检测到的不透明对象是否为人手，如果判断为人手，则进一步跟踪人手图像的移动方向，根据人手图像的移动方向判断人手的挥动形式(如按预定方向挥动)，由此生成与之对应的手势识别信息(如按预定方向移动显示的画面或菜单)。
当然，本领域技术人员容易理解，利用现有的手势识别技术，处理器11可以基于第一传感器12所检测到的不透明对象的图像识别更加复杂的手势指令，例如放大、缩小、点选等等。
处理器11在生成对应的手势识别信息后，根据手势识别信息控制显示装置14对应进行显示，例如，进行显示图像的移动等等。
显示装置14被安装到头戴式显示设备的框架前端，位于用户的眼前。显示装置14可用于显示头戴式显示设备的交互界面，并根据处理器11的控制进行人机交互。
第二传感器13可以安装在头戴式显示设备10的框架前端的内侧，用于监测用户的眼部动作。
第二传感器13可以采用以下形式：灰度传感器，红外传感器、光学传感器、或者现在已知的或者今后开发的任何传感器，以及传感器的组合。
在本实施例中，第二传感器13为红外传感器，其包括一个发射端和一个接收端，发射端向用户的眼球持续发射微弱的红外射线，接收端用于接收反射回来的红外射线。当用户的眼睛睁开时，红外射线被眼球吸收，没有红外射线反射回来；当用户闭眼的时候，眼球被眼皮包裹，一部分红外射线被反射并被接收端所检测到。当接收端检测到反射的红外线时，说明用户的眼睛处于闭合状态，由此，可以将红外传感器检测到反射的红外射线的状态和持续时间传输到处理器11，由此，处理器11可以获知用户的眼睛状态。
当然，第二传感器13也可以采用其它类型的传感器，例如灰度传感器，通过对眼部位置图像的变化判断用户眼部的状态。
处理器11根据第二传感器13的接收端所检测到的反射红外射线的持续时间判断眨眼动作是用户自然状态的本能眨眼还是用户有目的的眨眼动作，如果反射红外射线的持续时间超过第一阈值时间，该眨眼动作被认为是用户有目的的眨眼动作，如果反射红外射线的持续时间小于阈值时间，该眨眼动作被认为是用户自然状态的本能眨眼。第一阈值时间可以由用户自己设定。
处理器11在判断第二传感器13检测到用户有目的的眨眼动作时，生成对应的控制指令控制显示装置14或图像获取装置15执行相应操作。
例如，可以将眨眼动作与确定指令对应，此时，在通过手势动作将光标移动到需要点选的对象时，通过眨眼指令来进行点选或者确定操作。由此，通过手势和眼部动作的组合实现对于头戴式显示设备的控制。
又例如，可以将眨眼动作与拍照动作对应，由此，在处理器11判断第二传感器13检测到用户有目的的眨眼动作时，其生成拍照指令控制图像获取装置15进行图像获取操作。
同时，第二传感器13还可以用于检测头戴式显示设备是否处于用户佩戴的状态。如上所述，在佩戴状态下，第二传感器13可以检测到用户的眨眼动作，如果第二传感器13传递给处理器11的状态为长时间的睁眼或长时间的闭眼，则说明头戴式显示设备未被用户佩戴，因为通常用户在佩戴头戴式显示设备时不会处于长时间睁眼和长时间闭眼的状态。
由此，如果处理器11根据第二传感器13传输的睁眼状态信号或闭眼状态信号持续时间超过第二阈值，则判定头戴式显示设备处于未被佩戴的状态，生成休眠指令，控制头戴式显示设备休眠。
在休眠时，可以通过关闭第一传感器12、第二传感器13、显示装置14和图像获取装置15以节省电能。
图像获取装置15被安装到头戴式显示设备的框架上，并且被定向以追踪穿戴者的前方视角为参照系。图像获取装置15从处理器11收到图像获取指令后，执行图像获取操作。
由此，通过设置第一传感器12和第二传感器13，通过与处理器11互动可以实现同时基于手势和眼部动作来控制头戴式显示设备。
但是，在用眨眼动作进行拍照控制时，如果同时还在进行手势控制，则有可能使得移动的手或其它控制装置遮挡图像获取装置15，使得拍照操作失败。
由此，处理器11可以在第二传感器13检测到满足条件的眨眼动作时，判断第一传感器12是否检测到不透明对象，如果是，则不生成拍照指令。优选地，还可以在显示装置14上提示检测到障碍物，不能进行拍照。
通过在头戴式显示设备的内侧和外侧均设置不同类型的传感器，可以同时接收手势指令和眼部活动指令对其进行控制，并且保证两种指令不相互干扰。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种头戴式显示设备，包括处理器、第一传感器、第二传感器、显示装置和图像获取装置；
所述第一传感器、第二传感器、显示装置和图像获取装置均连接到所述处理器；
所述第一传感器设置于所述头戴式显示设备的外侧，用于获取位于头戴式显示设备一侧的不透明对象的状态信息；
所述第二传感器设置于所述头戴式显示设备的内侧，用于获取用户眼部的状态信息；
所述处理器用于根据所述不透明对象的状态信息生成对应的交互指令，并根据所述眼部的状态信息生成图像获取指令，所述交互指令用于控制显示装置显示对应的交互界面，所述图像获取指令用于控制所述图像获取装置获取图像；
其中，所述处理器在第一传感器检测到不透明对象时不生成图像获取指令。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第二传感器为红外线传感器，包括红外线发射端和红外线接收端。
3.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述处理器在所述第二传感器检测到的眼部的状态信息表示用户眼部保持闭合状态超过第一时间阈值并恢复到睁开状态时，判断第一传感器是否检测到不透明对象，如果未检测到不透明对象，则生成所述图像获取指令。
4.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述处理器在所述第二传感器检测到的眼部的状态信息表示用户眼部在预定时间段内连续在闭合状态和睁开状态间切换预定次数，判断第一传感器是否检测到不透明对象，如果未检测到不透明对象，则生成所述图像获取指令。
5.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述处理器在所述第二传感器检测到的眼部的状态信息表示用户眼部保持闭合状态或睁开状态超过第二时间阈值时生成休眠指令，所述休眠指令用于控制所述头戴式显示设备进入休眠状态。
6.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述不透明对象为人体的手部。
7.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述不透明对象的状态信息为所述不透明对象的移动方向以及速度信息，所述处理器根据所述不透明对应的移动方向以及速度信息生成交互指令控制光标在交互界面上的移动。
8.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一传感器为摄像机、红外传感器或光学传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: LI YAN Free format text: FORMER OWNER: LUAN LINLIN Effective date: 20141231 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Yan Inventor before: Luan Linlin |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100024 CHAOYANG, BEIJING TO: 100022 CHAOYANG, BEIJING Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LUAN LINLIN TO: LI YAN |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20141231 Address after: 100022, 1303, building 2, building 13, building 2, Chaoyang District Yuanyang Beijing Applicant after: Li Yan Address before: 100024, 1303, building 2, building 13, building 2, Chaoyang District Yuanyang Beijing Applicant before: Luan Linlin |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170828 Address after: 518000 Guangdong city of Shenzhen province Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone before Bay Road No. 1 building 201 room A Applicant after: Shenzhen Ding Technology Co., Ltd. Address before: 100022, 1303, building 2, building 13, building 2, Chaoyang District Yuanyang Beijing Applicant before: Li Yan |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |