CN105607263A - 头戴式电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头戴式电子设备，包括眼镜架、镜片、两个摄像头、具有处理系统的控制杆、设于镜片后侧的两个显示器、分别设于两个显示器与人眼之间的两个透镜；所述处理系统控制两个摄像头将当前镜片前方的物理景象拍摄下来，将拍摄的内容处理成实时的视频流，并在所述视频流中加入系统图标，通过两个显示器分别显示带系统图标的视频流，经透镜放大后，使镜片前方的物理景象转换为带系统图标的虚拟3D影像。本发明通过上述结构实现了虚拟现实与增强现实功能，同时还具备目前手机所拥有的功能，可以满足人们日常生活所需。

Description

头戴式电子设备

技术领域

本发明涉及穿戴式电子设备，尤其涉及一种既具有虚拟现实又具有增强现实功能的头戴式电子设备。

背景技术

随着智能手机的发展，目前智能手机已经完全融入了我们的生活，成为我们日常生活当中不可或缺的一个必备品，然而手机受其硬件条件，无法实现虚拟现实或者增强现实的功能，存在局限性。

所谓虚拟现实（VR，VirtualReality）和增强现实（AR，AugmentedReality）是两项较为前沿的计算机技术。

虚拟现实技术利用计算机生成一种模拟环境，该模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，其建造的虚拟世界可以让用户沉浸在该环境中。虚拟显示技术的应用十分广泛，目前大家比较熟知的是应用在游戏行业，也有应用在医疗、装修等行业，不过其所应用的行业以及实现的功能都不如手机贴近日常生活，同样存在局限性。

增强现实将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，例如谷歌眼镜（googleglass），谷歌眼镜具有微型投影仪、摄像头、传感器、存储装置以及操控设备，人们戴着谷歌眼镜，可以像普通眼镜一样透过镜片看到周围的环境，用户还可以通过操控设备控制摄像头拍照、录像，然后存储或传输给其他联网设备，简单而言，谷歌眼镜=普通眼镜+智能手机。因此，目前谷歌眼镜还存在不少应用缺陷，例如显示屏过小，分辨率过低，只能提供有限的增强现实（AR）体验的缺点。另外，其摄像头过于外露，令对面的人有时刻被镜头锁定的不适感受。尤其是，当用户本身存在缺陷（例如红绿色盲、近视、听力障碍、语言障碍患者等）是无法完整体验谷歌眼镜所来带的增强现实的便利。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的技术问题，提出一种头戴式电子设备，包括眼镜架、镜片、两个摄像头、具有处理系统的控制杆、设于镜片后侧的两个显示器、分别设于两个显示器与人眼之间的两个透镜；所述处理系统控制两个摄像头将当前镜片前方的物理景象拍摄下来，将拍摄的内容处理成实时的视频流，并在所述视频流中加入系统图标，通过两个显示器分别显示带系统图标的视频流，经透镜放大后，使镜片前方的物理景象转换为带系统图标的虚拟3D影像。

本发明在外观上与传统太阳墨镜等无异，具备轻便、时尚等美感元素，同时具备虚拟现实与增强现实能力，通过两个微型高清摄像头替代人眼，不会影响正常人的视觉，还可以利用软件对图像进行处理，通过3D高清图像显示出来，弥补环境或人眼的不足，使用户可以始终处于较为舒适的视觉环境中。同时，本发明具备目前手机、个人电脑和智能电视的所有功能，包括电话、互联网、文件管理、拍照、生物信息识别、体感识别、导航、游戏、音频等等，并且还在视觉体验上颠覆了目前的手机、个人电脑和电视。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理及结构进行详细说明。

如图1所示，本发明一实施例提供的头戴式电子设备，包括一个与普通眼镜类似的眼镜架3和镜片7，眼镜架上在镜片下方靠近人嘴巴的位置话筒（未示出），镜腿的末端设有耳机4，本实施例中，耳机4采用骨传导耳机。镜片3后侧还设有两个摄像头8和两个显示器1，还有一个通过线缆5与摄像头8、显示器1连接的控制杆6。

控制杆6内设有电源、输入设备和处理系统，相当于一个微型电脑、微型手机，其硬件设备的构成与普通电脑、手机类似，包括微型的控制板、CPU、内存、存储器、陀螺仪等，集成了无线电话、WIFI、蓝牙、硬盘存储、照明LED、导航等相关部件的接口。摄像头8和显示器1通过线缆5与设置在控制杆6上的通讯接口连接，在其他实施例中，摄像头8与显示器1还可以与控制杆进行无线连接。

控制杆6内的处理系统将摄像头8拍摄的内容处理成实时的视频流，并在视频流中加入系统图标，然后交给显示器1进行显示，每一个系统图标都通过对应的模块来实现其功能，具体包括图像处理模块，测距模块，尺寸测量模块，通话模块，无线通讯模块，导航模块等。

图像处理模块可以根据输入设备接收的图像处理指令，对显示器显示的视频流进行相应的图像处理。本发明中图像处理指令包括放大景物、缩小景物、景物变色处理、景物明暗度调整。当具有视力障碍的用户肉眼无法看清楚眼前景象时，佩戴本发明的设备后，可以对眼前的景物进行放大或者缩小处理，可以替代普通近视眼镜、老花眼镜；当用户无法正常分辨红绿等颜色，则可以对眼前的景物进行变色处理，并给予提示，使用户可以轻松辨别；当所处的环境较暗或者对于夜盲症患者，还可以对眼前的景物的明暗度进行调整。

测距模块可以在输入设备接收到测距指令后，根据两个摄像头拍摄的图像计算出与镜片前方的物理景象中物理目标的距离；尺寸测量模块则可以在输入设备接收尺寸测量指令后，根据两个摄像头拍摄的图像计算出与镜片前方的物理景象中物理目标的尺寸；通话模块在输入设备接收通话指令后，拨打或接听电话；通讯模块在输入设备接收通讯请求后，利用无线网络进行远程访问；导航模块在输入设备接收导航指令后，在用户视野中的画面中叠加虚拟地图的位置标识、方向标识等各种导航信息，引导用户前行。手电筒模块在输入设备接收到打开手电筒的指令后，可以点亮控制杆上的LED芯片，使其可以充当手电筒的作用。用户操作控制杆还可以在显示器中播放存储在控制杆6内的文件，声音通过骨传导耳机4传入佩戴者的耳朵中。以上功能可以使设备代替目前的个人电脑和手机，实现更好的、更便捷的人机交互。

控制杆6内的电源可以根据需要设置，由于整个头戴式设备的控制处理部分设置在可以手持的控制杆中，因此具备充足的物理空间来容纳电池，控制杆6可容纳至少2节18650锂离子充电电池，因此容量可达致8000mAh，远超目前普通智能手机，具备理想待机能力。

控制杆6上的输入设备包括运动传感器、各种按钮及旋钮。运动传感器可以感应人体的动作，使控制杆6变为体感鼠标，来操作各种系统图标或输入其他指令给处理系统，本实施例中，运动传感器可以采用陀螺仪等。用户还可以操作按钮或旋钮，输入相应的机械操作指令来操作处理系统。

本发明的摄像头8用于将当前镜片前方的物理景象拍摄下来。它们可以设置在镜片后方还可以藏于眼镜架内，使外界看不到其存在，避免其他人有被镜头锁定的不适感。较优的方式是，不仅将两个摄像头隐藏起来，并且两个摄像头之间的间距以及它们的具体设置位置，尽量模拟人眼之间的间距与位置，使两个摄像头拍摄到的影像更贴合人眼所能看到的景象。本发明所采用的摄像头为超薄高像素摄像头，采用的是200万以上像素的摄像头。通过高像素模组的功能，可以在光线过强或者太弱的情况下，改变拍摄条件，使得更适合人眼观看。

本发明的两个独立的显示器1位于镜片后侧，显示器1与人眼之间分别设有两个透镜2，显示器在控制杆6的控制下显示带系统图标的视频流，经透镜2放大后，使镜片7前方的物理景象转换为带系统图标的虚拟3D影像。本发明的透镜2为凸透镜，显示器1采用的是高清微型显示器，分辨率为720P以上。

本发明的镜片可以是普通的镜片，还可以是由显示屏制成，优选微型曲面显示屏，处理系统根据输入设备接收的显示指令，可以在镜片的外侧显示相应的内容。例如可以显示不同的颜色，使本设备变成不同颜色的墨镜，实现装饰功能。当语言障碍患者与他人沟通时，可以通过镜片显示想要说的内容。其他用户还可以利用镜片播放PPT等内容，实现与他人沟通与分享。

本发明的话筒采用的是微型麦克风，它可以设置在眼镜架3上，还可以设置在控制杆上，话筒也可以作为一个输入设备，输入语音指令，使处理系统执行相应的命令。本发明的骨传导耳机4镶嵌在眼镜架的两条镜腿内，处理系统的音频播放或电话通话声音可通过骨传导耳机4传入人耳中，同时并不影响耳朵聆听周围环境的声音。并且，骨传导耳机4还十分适合鼓膜耳蜗等构件未缺损的听力障碍患者。

在上述基础上，本发明还可以进行进一步扩展，例如，在控制杆6上设置LED灯，并通过相应的按钮控制开关，在需要的时候还能作为手电筒使用。通过上述结构及模块，使本发明的设备不但能实现现有个人电脑和智能手机的一切功能，还能实现3D影视播放、虚拟现实和增强现实等更强大的功能，将成为未来最主流的个人电子终端智能设备。

使用时，两个摄像头8把镜片7前的物理景象拍摄下来，通过控制杆内的处理系统处理以后，再通过显示器显示为实时的3D影像，人眼看到的是与当前眼前物理景象无差异的模拟的仿真世界，并且还带有可操作的系统图标（导航时还可以带这种导航信息），还可以通过处理系统进行清晰度、明暗调整等处理，使每个用户可以根据自身的具体情况进行调整，不仅可以更好地满足普通用户，还可以满足很多视觉障碍、听力障碍等用户，集合了虚拟显示与增强现实的优点。

以上具体实施例仅用以举例说明本发明的结构，本领域的普通技术人员在本发明的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种头戴式电子设备，包括眼镜架、镜片，其特征在于，还包括两个摄像头、具有处理系统的控制杆、设于镜片后侧的两个显示器、分别设于两个显示器与人眼之间的两个透镜；

所述处理系统控制两个摄像头将当前镜片前方的物理景象拍摄下来，将拍摄的内容处理成实时的视频流，并在所述视频流中加入系统图标，通过两个显示器分别显示带系统图标的视频流，经透镜放大后，使镜片前方的物理景象转换为带系统图标的虚拟3D影像。

2.如权利要求1所述的头戴式电子设备，其特征在于，所述处理系统包括图像处理模块，所述图像处理模块根据输入设备接收的图像处理指令，对所述视频流的进行相应的图像处理。

3.如权利要求2所述的头戴式电子设备，其特征在于，所述图像处理指令包括放大景物、缩小景物、景物变色处理、景物明暗度调整。

4.如权利要求1所述的头戴式电子设备，其特征在于，所述处理系统还包括：

测距模块，所述输入设备接收测距指令后，所述测距模块根据两个摄像头拍摄的图像计算出与镜片前方的物理景象中物理目标的距离；

尺寸测量模块，所述输入设备接收尺寸测量指令后，所述尺寸测量模块根据两个摄像头拍摄的图像计算出与镜片前方的物理景象中物理目标的尺寸；

通话模块，所述输入设备接收通话指令后，所述通话模块拨打或接听电话；

无线通讯模块，所述输入设备接收通讯请求后，所述通讯模块利用无线网络进行远程访问；

导航模块，所述输入设备接收导航指令后，在所述3D影像中叠加导航信息。

5.如权利要求1所述的头戴式电子设备，其特征在于，所述控制杆上设有输入设备，所述输入设备包括：设于控制杆上的运动传感器、按钮、旋钮，所述处理系统根据运动传感器接收的动作指令或者按钮或旋钮的机械操作指令对系统图标进行操作。

6.如权利要求1至5任意一项权利要求所述的头戴式电子设备，其特征在于，所述两个摄像头镶嵌于镜片或眼镜架内，所述两个摄像头之间的间距与位置模拟两个人眼之间的间距及位置。

7.如权利要求1至5任意一项权利要求所述的头戴式电子设备，其特征在于，所述镜片由显示屏制成，所述处理系统根据输入设备接收的显示指令，在镜片的外侧显示相应的内容。

8.如权利要求1至5任意一项权利要求所述的头戴式电子设备，其特征在于，所述眼镜架上设有耳机和话筒，所述耳机为镶嵌于眼镜架内的骨传导耳机，所述处理系统根据话筒接收的语音指令对系统图标进行操作。

9.如权利要求1至5任意一项权利要求所述的头戴式电子设备，其特征在于，所述摄像头的像素为200万像素以上，所述显示器的分辨率为720P以上。

10.如权利要求1至5任意一项权利要求所述的头戴式电子设备，其特征在于，所述电源包括至少两节型号为18650的锂离子充电电池。