CN105912109A - 头戴式可视设备的屏幕自动开关装置和头戴式可视设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置和头戴式可视设备，其中，屏幕自动开关装置包括：眼动检测仪，用于根据用户眼球反射的光线强度确定用户眼球的转动角度；屏幕开关，与所述眼动检测仪连接，用于根据眼球的转动角度开关屏幕。本发明可以根据用户是否观看屏幕自动开关屏幕，节省电能、延长头戴式可视设备的续航时间，避免用户手动操作的麻烦，提高用户体验度。

Description

头戴式可视设备的屏幕自动开关装置和头戴式可视设备
技术领域
本发明涉及佩戴式智能设备，尤其涉及一种头戴式可视设备(HMD)，具体来说就是一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置和头戴式可视设备。
背景技术
近年来，伴随着虚拟现实(Virtual Reality，VR)、增强现实(Augmented Reality，AR)及混合现实(Mixed Reality，MR)技术的发展，头戴式可视设备是(例如，联想眼镜、谷歌眼镜、虚拟现实(VR)游戏眼镜等)大量涌入到我们的日常生活中。头戴式显示器(HMD，Head Mount Display，也称为头戴式可视设备)是把二维图像直接反射到观看者的眼睛里，具体就是通过一组光学系统(主要是精密光学透镜)放大超微显示屏上的图像，将影像投射于视网膜上，进而将大屏幕图像呈现在观看者眼中，形象点说就是拿放大镜看物体呈现出放大的虚拟物体图像。图像可以直接通过发光二极管(LED)、主动式矩阵液晶显示器(AMLCD)、有机发光二极管(OLED)或液晶附硅(LCOS)获得，也可以通过光纤等传导方式间接获得。显示系统通过准直透镜成像在无穷远处，然后通过反射面把图像反射进人的眼睛里。
现有技术中，无论用户是否在观看头戴式可视设备的显示屏，显示屏一直处于播放状态，除非用户手动关闭显示屏的开关，或者切断头戴式可视设备的电源，尤其在虚拟现实游戏过程中，用户并非一直在观看头戴式可视设备的显示屏，这就造成电能的浪费，同时也降低了头戴式可视设备的续航时间；另外，对于利用头戴式可视设备进行视频娱乐的用户，在用户没有观看头戴式可视设备的显示屏的期间内，视频并没有停止播放，当用户回过神再次观看显示屏时，会发现中间有一段视频自己没有观看，需要用户手动控制视频倒退，才能观看错过的视频片断，这会降低用户的体验度。
因此，本领域技术人员亟需研发出一种头戴式可视设备的显示屏的自动开关，在用户观看显示屏时打开显示屏，在用户未观看时，关闭显示屏，从而达到节省电能、延长头戴式可视设备的续航时间，提高用户体验度的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题就是提供一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置和头戴式可视设备，解决了现有技术中无法根据用户是否观看屏幕自动开关屏幕的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的一个具体实施方式提供一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置，包括：眼动检测仪，用于根据用户眼球反射的光线强度确定用户眼球的转动角度；屏幕开关，与所述眼动检测仪连接，用于根据用户眼球的转动角度开关屏幕。
本发明的另一个具体实施方式提供一种利用屏幕自动开关装置的头戴式可视设备，该头戴式可视设备具有屏幕自动开关装置。
根据本发明的上述具体实施方式，可以得知头戴式可视设备的屏幕自动开关装置和头戴式可视设备至少具有以下有效效果或特点：眼球白眼圈区域(巩膜)和黑眼圈区域(虹膜)反射光线的能力不同，白眼圈区域反射光线信号的能力强，黑眼圈区域反射光线信号的能力弱，从而可以利用眼动检测仪(例如近距离传感器(proximitysensor，即P-Sensor))检测用户眼球的转动角度，当用户向下看屏幕时，黑眼球区域反射光源发射的光线，眼动检测仪接收到的光线较弱，眼动检测仪输出低电压信号，屏幕开关打开屏幕，当用户向前看(用户没有观看屏幕)时，白眼球区域反射光源发射的光线，眼动检测仪接收到的光线较强，眼动检测仪输出高电压信号，屏幕开关关闭屏幕；此外，本发明还在眼动检测仪上罩上两个导管，用于分离光源和光强感应器，避免干扰光线对光源和光强感应器产生影响，从而提高检测精度，可以根据用户是否观看屏幕自动开关屏幕，节省电能、延长头戴式可视设备的续航时间，避免用户手动操作的麻烦，方便使用，提高用户体验度。
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。
图1为本发明具体实施方式提供的一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置的具体实施例一的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式提供的一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置的具体实施例二的结构示意图；
图3为本发明具体实施方式提供的一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置的导管的结构图；
图4为本发明具体实施方式提供的一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置的具体实施例三的结构示意图；
图5为本发明具体实施方式提供的一种应用屏幕自动开关装置的头戴式可视设备的正视图；
图6为本发明具体实施方式提供的一种应用屏幕自动开关装置的头戴式可视设备的俯视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。
本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。
某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。
图1为本发明具体实施方式提供的一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置的具体实施例一的结构示意图，如图1所示，利用眼动检测仪检测用户眼球反射光线强度的变化，确定用户眼球的转动角度(即用户眼睛的观看角度)，从而得知用户是否在观看屏幕，进而控制屏幕的开关，即在用户观看屏幕时，打开屏幕，当用户没有观看屏幕时，关闭屏幕，避免用户手动操作的麻烦。
该附图所示的具体实施方式包括基座10、眼动检测仪20、屏幕开关30，其中，基座10可以为头戴式可视设备的镜片、显示屏、镜架等；眼动检测仪20设置在所述基座10上，眼动检测仪20用于根据用户眼球反射的光线强度确定用户眼球的转动角度，本发明的具体实施例中，眼动检测仪20可以为光电传感器，为了准确判断用户眼球是否转动，眼动检测仪20设置于用户眼球转动所及各种角度的有效范围之内，即用户向下观看屏幕时，眼动检测仪20接收到用户眼球虹膜(即眼球黑眼球区域)反射较弱的光线，眼动检测仪20输出低电压信号，当用户没有观看屏幕(用户向前看)时，眼动检测仪20接收到用户眼球巩膜(即眼球白眼球区域)反射较强的光线，眼动检测仪20输出高电压信号，眼动检测仪20能够感受到反射光线强度的变化；屏幕开关30与所述眼动检测仪20连接，屏幕开关30用于根据用户眼球的转动角度开关屏幕，屏幕开关30可以为物理开关，也可以为逻辑开关，当用户没有观看屏幕，屏幕关闭时，屏幕上播放的音视频内容暂停，当用户观看屏幕，打开屏幕时，继续播放音视频内容。本发明的具体实施例中，基座10可以为头戴式可视设备的屏幕，也可以为头戴式可视设备的其它对着用户眼睛的部件，如镜片等，基座10主要用户承载眼动检测仪20。
参见图1，眼球白眼圈区域和黑眼圈区域反射光线的能力不同，白眼圈区域反射光线信号的能力强，眼动检测仪20输出高电压信号，黑眼圈区域反射光线信号的能力弱，眼动检测仪20输出低电压信号，可以根据用户眼球反射光线信号的强弱确定用户眼球转动的角度，例如，可以设置一阈值，如果眼动检测仪20输出的电压高于阈值，屏幕开关30关闭屏幕，如果眼动检测仪20输出的电压低于阈值，屏幕开关30打开屏幕；如图所示，眼动检测仪20检测到反射光强变弱，说明用户黑眼圈区域对准眼动检测仪20，用户正在观看屏幕；眼动检测仪20检测到反射光强变强，说明用户眼球白眼圈区域对准眼动检测仪20，用户没有观看屏幕。当眼动检测仪发现黑眼圈区域对准屏幕时(用户在观看屏幕)，打开屏幕，当眼动检测仪发现白眼圈区域对准屏幕时(用户没有观看屏幕)，关闭屏幕，可以根据用户是否观看屏幕自动开关屏幕，节省电能、延长头戴式可视设备的续航时间，避免用户手动操作的麻烦，方便使用，提高用户体验度。
图2为本发明具体实施方式提供的一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置的具体实施例二的结构示意图，如图2所示，光源向用户眼球发射光线，用户眼球反射光线，反射的光线被光强感应器接收，光强感应器根据反射光线强度的变化可以确定用户眼球的位置，从而可以判断出用户是否正在观看屏幕。另外，为了提高检测精度，利用导管将光源和光强感应器分开，防止出射光线与反射光线相互干扰，以及眼球反射非光源发射的光线对光强感应器产生影响。
该附图所示的具体实施方式中，所述眼动检测仪20进一步包括光源201、光强感应器202，其中，光源201用于向用户眼球发射光线，本发明的具体实施例中，光源201可以为不可见光源，例如红外光源；光强感应器202用于检测用户眼球反射的光线强度。
该屏幕自动开关装置还包括导管40，导管40罩设在所述光源201和所述光强感应器202上，导管40用于隔离所述光源201和所述光强感应器202，从而防止所述光源201以及用户眼球反射的非光源201发射的光对所述光强感应器202的影响，提高检测精度。所述导管40具有第一柱形容室401和第二柱形容室402，所述光源201位于所述第一柱形容室401，所述光强感应器202位于所述第二柱形容室402。第一柱形容室401和第二柱形容室402的深度远大于光源201或光强感应器202的高度，可以有效减少无用光线对光源201和光强感应器202的影响，提高检测精度。
参见图2，由于光源201发出的光线会对光强感应器202产生影响，为了让检测更加准确，在光源201和光强感应器202上罩上导管40来隔离光源201和光强感应器202，让光强感应器202仅感应用户眼球反射的光线，从而提高检测精度，防止误判，提高用户体验度。
图3为本发明具体实施方式提供的一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置的导管的结构图，如图3所示，为了提高检测精度，可以对第一柱形容室和所述第二柱形容室的深度和直径做进一步改进，同时让柱形容室开口保持在一个合理的范围内，既保证有用光线的进出，又能阻止干扰光线的进出。
该附图所示的具体实施方式中，所述第一柱形容室401的深度h1为1mm～8mm，直径r1为0.5mm～8mm；所述第二柱形容室402的深度h2为1mm～8mm，直径r2为0.5mm～8mm。所述第一柱形容室401和所述第二柱形容室402的开口直径r均为0.5mm～8mm。
参见图3，第一柱形容室401的深度h1和第二柱形容室402的深度h2，可以相同，也可以不相同；第一柱形容室401的直径r1通常来说，要比第二柱形容室402的直径r2小，主要是由于光源201的体积要比光强感应器202的体积小，根据用户需要，在某些情况下，光源201的体积可能比光强感应器202的体积大，此时，第一柱形容室401的直径r1要比第二柱形容室402的直径r2大，本发明不以此为限，第一柱形容室401和所述第二柱形容室402的开口直径r可以相同，也可以不同，本发明中开口直径r取0.5mm～8mm，即开口直径r可以小于第一柱形容室401的直径r1或者第二柱形容室402的直径r2，也可以与第一柱形容室401的直径r1或者第二柱形容室402的直径r2相等，既满足有用光线的进出，又能防止干扰光线的进出。
图4为本发明具体实施方式提供的一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置的具体实施例三的结构示意图，如图4所示，还可以在导管上覆盖一层透明防护层，防止异物进入导管，影响检测精度，延长光源和光强感应器的使用寿命。
该附图所示的具体实施方式中，该屏幕自动开关装置还包括透明防护层50，其中，透明防护层50覆盖于所述导管40上，透明防护层50用于防止异物进入所述导管40。透明防护层50可以为玻璃透明防护层，也可以为塑料透明防护层，只要是由透明材质制成，直到防护作用的保护层均可，本发明不以此为限。
再次参见图2或图4，屏幕开关根据光强感应器输出的电压信号控制屏幕开关的闭合及断开，用户眼球巩膜(白眼圈区域)反射光线的能力要比用户眼球虹膜(黑眼圈区域)反射光线的能力强，光强感应器接收到用户眼球虹膜反射的光线时输出低压电信号，光强感应器接收到用户眼球巩膜反射的光线时输出高压电信号，对应地，屏幕开关根据低压电信号打开屏幕，屏幕开关根据高压电信号关闭屏幕。
所述光强感应器202接收到用户眼球虹膜反射的光线时输出低压电信号，所述光强感应器202接收到用户眼球巩膜反射的光线时输出高压电信号，屏幕开关30根据所述低压电信号打开屏幕，屏幕开关30根据所述高压电信号关闭屏幕。
参见图2或图4，屏幕开关30根据所述低压电信号打开屏幕的开关，屏幕启动，继续播放视频内容；屏幕开关30根据所述高压电信号关闭屏幕的开关，屏幕关闭，暂停播放视频内容。本发明的其它实施例中，屏幕开关30根据所述低压电信号打开头戴式可视设备的开关，终止视频内容的播放；屏幕开关30根据所述高压电信号关闭头戴式可视设备的开关，重新启动头戴式可视设备，本发明不以此为限。
图5为本发明具体实施方式提供的一种应用屏幕自动开关装置的头戴式可视设备的正视图；图6为本发明具体实施方式提供的一种应用屏幕自动开关装置的头戴式可视设备的俯视图，如图5、图6所示，头戴式可视设备具有屏幕自动开关装置1、主机模块2、镜架3、电池4，主机模块2进一步包括近眼显示系统21，近眼显示系统21进一步包括微显示器211和光学器件212，屏幕自动开关装置1可以设置在光学器件212(由各种棱镜和透镜组成)上，本发明其它具体实施例中，屏幕自动开关装置1还可以设置于镜片或者镜架上，只要保证用户佩戴头戴式可视设备后，屏幕自动开关装置1设置于用户眼球转动所及各种角度的有效范围之内即可，光源201和光强感应器202呈上下分布，光源201向用户眼球发射光线，光线经用户眼球反射后形成的反射光线照射到光强感应器202，光强感应器202根据反射光线的强度即可判断用户眼球的转动角度，从而确定用户是否正在观看屏幕，从而决定是否关闭屏幕。为了便于说明，假定用户佩戴上头戴式可视设备后，用户观看屏幕时，黑眼球区域正对着眼动检测仪20，当用户没有观看屏幕时，白眼球区域正对着眼动检测仪20，那么，当光强感应器202感应到弱反射光时，说明用户正在观看屏幕，需要打开屏幕，当光强感应器202感应到强反射光时，说明用户没有观看屏幕，需要关闭屏幕。
本发明提供一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置和头戴式可视设备，眼球白眼圈区域(巩膜)和眼球黑眼圈区域(虹膜)反射光线的能力不同，白眼圈区域反射光线信号的能力强，黑眼圈区域反射光线信号的能力弱，从而可以利用眼动检测仪(例如近距离传感器(proximity sensor，即P-Sensor))检测用户眼球的转动，当眼动检测仪发现黑眼球对准屏幕时(用户在观看屏幕)，打开屏幕，当眼动检测仪发现白眼球对准屏幕时(用户没有观看屏幕)，关闭屏幕；此外，本发明还在眼动检测仪上罩上两个导管，用于分离光源和光强感应器，避免光源对光强感应器的影响，从而提高检测精度；另外，还可以在导管上覆盖一层保护层，防止污染物进入导管，导致误判，本发明可以根据用户是否观看屏幕自动开关屏幕，节省电能、延长头戴式可视设备的续航时间，避免用户手动操作的麻烦，结构简单、方便使用，提高用户体验度。
上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)中执行的执行上述程序的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (12)

1.一种头戴式可视设备的屏幕自动开关装置，其特征在于，该屏幕自动开关装置包括：
眼动检测仪(20)，用于根据用户眼球反射的光线强度确定用户眼球的转动角度；以及
屏幕开关(30)，与所述眼动检测仪(20)连接，用于根据用户眼球的转动角度开关屏幕。
2.如权利要求1所述的头戴式可视设备的屏幕自动开关装置，其特征在于，所述眼动检测仪(20)为光电传感器。
3.如权利要求1所述的头戴式可视设备的屏幕自动开关装置，其特征在于，所述眼动检测仪(20)进一步包括：
光源(201)，用于向用户眼球发射光线；以及
光强感应器(202)，用于检测用户眼球反射的光线强度。
4.如权利要求3所述的头戴式可视设备的屏幕自动开关装置，其特征在于，该屏幕自动开关装置还包括：
导管(40)，罩设在所述光源(201)和所述光强感应器(202)上，用于隔离所述光源(201)和所述光强感应器(202)从而提高所述眼动检测仪(20)的检测精度。
5.如权利要求4所述的头戴式可视设备的屏幕自动开关装置，其特征在于，所述导管(40)具有第一柱形容室(401)和第二柱形容室(402)，所述光源(201)位于所述第一柱形容室(401)，所述光强感应器(202)位于所述第二柱形容室(402)。
6.如权利要求5所述的头戴式可视设备的屏幕自动开关装置，其特征在于，所述第一柱形容室(401)的深度h1为1mm～8mm，直径r1为0.5mm～8mm；所述第二柱形容室(402)的深度h2为1mm～8mm，直径r2为0.5mm～8mm。
7.如权利要求5所述的头戴式可视设备的屏幕自动开关装置，其特征在于，所述第一柱形容室(401)和所述第二柱形容室(402)的开口直径r均为0.5mm～8mm。
8.如权利要求4所述的头戴式可视设备的屏幕自动开关装置，其特征在于，该屏幕自动开关装置还包括：
透明防护层(50)，覆盖于所述导管(40)上，用于防止异物进入所述导管(40)。
9.如权利要求3所述的头戴式可视设备的屏幕自动开关装置，其特征在于，所述光源(201)为红外光源。
10.如权利要求3所述的头戴式可视设备的屏幕自动开关装置，其特征在于，所述光强感应器(202)接收到用户眼球虹膜反射的弱光线时输出低压电信号，所述屏幕开关(30)根据所述低压电信号打开屏幕；所述光强感应器(202)接收到用户眼球巩膜反射的强光线时输出高压电信号，所述屏幕开关(30)根据所述高压电信号关闭屏幕。
11.如权利要求1所述的头戴式可视设备的屏幕自动开关装置，其特征在于，所述眼动检测仪(20)设置于用户眼球转动所及各种角度的有效范围之内。
12.利用屏幕自动开关装置的头戴式可视设备，其特征在于，该头戴式可视设备具有权利要求1-11任一所述的屏幕自动开关装置。
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