CN108983421A - 佩戴显示装置 - Google Patents

Abstract

一种佩戴显示装置用于穿戴固定于用户的头部且具有AR功能。所述佩戴显示装置包括蛙镜，蛙镜镜片前方固定一透明的防水层，防水层与蛙镜镜片之间形成一密封的容置区，所述佩戴显示装置还包括摄像单元及显示屏，所述摄像单元及显示屏容置于所述容置区，在佩戴显示装置穿戴固定于用户的头部时，所述显示屏与用户眼睛相对。

Description

佩戴显示装置

技术领域

本发明涉及一种佩戴显示装置。

背景技术

现有技术中的AR(Augmented Reality，简称AR)装置包括图1及图2中所示的两种情况。图1所示的AR装置的外壳为一可扣合的纸盒，在使用时，将手机放入到纸盒中并将纸盒扣合，然后进行观看。图2所示的AR装置则是直接佩戴于头部就可以进行观看。然而，无论是图1还是图2所示的AR装置，其外壳都存在孔洞，当图1或图2所示的AR装置置于水中时，水会进入到AR装置中从而使AR装置不能工作。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种具有AR功能的可防水的佩戴显示装置。

一种佩戴显示装置，所述佩戴显示装置用于穿戴固定于用户的头部且具有AR功能，所述佩戴显示装置包括蛙镜，蛙镜镜片前方固定一透明的防水层，防水层与蛙镜镜片之间形成一密封的容置区，所述佩戴显示装置还包括摄像单元及显示屏，所述摄像单元及显示屏容置于所述容置区，在佩戴显示装置穿戴固定于用户的头部时，所述显示屏与用户眼睛相对。

上述佩戴显示装置具有防水层，显示屏位于防水层与蛙镜镜片之间，从而防止了水进入到佩戴显示装置内。

附图说明

图1为现有技术中的一种AR装置的示意图。

图2为现有技术中的另一种AR装置的示意图。

图3为一实施方式中一种佩戴显示装置的示意图。

图4为一种佩戴显示装置在第一实施方式中的模块图。

图5为另一实施方式中一种佩戴显示装置的示意图。

图6为一种佩戴显示装置在第二实施方式中的模块图。

图7为一种佩戴显示装置显示摄取到的图像的示意图。

图8为一种佩戴显示装置显示综合图像的示意图。

图9为一种佩戴显示装置在第三实施方式中的模块图。

图10为一种佩戴显示装置在第四实施方式中的模块图。

图11为图10中的环境确认单元在一实施方式中所包括的模块图。

图12为图10中的环境确认单元在另一实施方式中所包括的模块图。

图13为图12中的一种佩戴显示装置确认位置的示意图。

图14为一种佩戴显示装置在第五实施方式中的模块图。

图15为一种佩戴显示装置在第六实施方式中的模块图。

图16为一种佩戴显示装置在第七实施方式中的模块图。

图17为一种佩戴显示装置在第一实施方式中判断是否供电的模块图。

图18为一种佩戴显示装置在第二实施方式中判断是否供的电模块图。

图19为一种佩戴显示装置在第三实施方式中判断是否供的电模块图。

图20为使用佩戴显示装置的流程图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图3及图4，本发明提供的一种佩戴显示装置100的形状大致与潜水镜相似，所述佩戴显示装置100可如潜水镜一样穿戴固定于用户的头部。所述佩戴显示装置100具有增强现实(Augmented Reality，以下简称AR)功能。于一实施方式中，此佩戴显示装置100系为一具有增强现实功能的潜水镜。而于另一实施方式中，所述佩戴显示装置100包括显示屏20、摄像单元30控制器24及供电单元26。显示屏20在佩戴显示装置100穿戴固定于用户的头部时与用户眼睛相对。供电单元26用于给控制器24、显示屏20及摄像单元30供电。摄像单元30用于摄取用户前方的景象。控制器24控制显示屏20在一第一预设显示区域显示摄取到的景象。

所述佩戴显示装置100包括外壳28且所述外壳28形成一密封的容置区(图未标)，所述显示屏20固定于容置区并被外壳28密封包围。请参阅图5，在另一实施方式中，所述佩戴显示装置100包括蛙镜60，蛙镜60包括蛙镜镜片62。蛙镜镜片62前方固定至少一透明的防水层64(如玻璃)。所述容置区位于防水层与蛙镜镜片之间，手机200固定于防水层64与蛙镜镜片62之间且与所述防水层64与蛙镜镜片62重叠设置，手机200的屏幕形成所述显示屏20。摄像单元30可为手机200上的摄像头，由手机200的电池进行供电。

请参阅图6，在另一实施方式中，佩戴显示装置100还包括环境确认单元22。环境确认单元22用于确认佩戴显示装置100是否位于有水区的环境中，在佩戴显示装置100的AR功能启动并位于有水区的环境中时，控制器24控制显示屏20在一摄取到的景象中一预设区显示一虚拟的水生物视频使显示屏20显示所述虚拟的水生物视频融合于摄取到的景象中所形成的一综合景象。如此，增加用户进行潜水活动的乐趣。

请参阅图7及图8，摄像单元30摄取到的景象为M，如泳池，控制器24控制显示屏20在第一预设显示区域显示景象M。佩戴显示装置100位于室内泳池内，属于有水环境，控制器24控制显示屏20在摄取到的景象M中的预设区显示一虚拟的水生物视频N，如鱼，使显示屏20显示所述虚拟的水生物视频N融合于摄取到的景象M中所形成的一综合景象M+N。

请参阅图9，所述佩戴显示装置100还包括AR启动按钮32，AR启动按钮32用于响应用户的操作发送启动AR功能信号至控制器24。控制器24根据启动AR功能信号启动佩戴显示装置100的AR功能从而使显示屏20的显示虚拟的水生物视频。佩戴显示装置100也可不包括AR启动按钮32，只要供电单元26与控制器24是电连接状态，就自动启动AR功能。

请参阅图10，所述佩戴显示装置100还包括手势感测单元34、存储器36及视频处理单元38。手势感测单元34用于感测用户的手势，如手枪手势、抚摸手势等。存储器36存储表明手势与水生物的反应动作之间的关系表；且于此图实施方式中，存储器36系主要与视频处理单元38连接，但于另一实施方式中(未图式)，此存储器36可直接与控制器24连接，或于再一实施方式中，此存储器可直接形成于控制器24中。如手枪手势对应水生物逃离，抚摸手势对应水生物停止游动。视频处理单元38用于在佩戴显示装置100位于有水的环境中时根据感测到的手势控制显示于显示屏20上的水生物视频的当前图像中的水生物做出与所述手势对应的反应动作。所述手势感测单元34可为一红外线扫面装置，通过扫面用户前方的物体确认用户的手势。所述手势感测单元34也可通过分析所摄取的景象分析是否包括手并确认用户的手势。或是于另一实施方式中，藉由光传感器(如，LiDAR)或声波传感器(如，超音波传感器)以侦测用户的手势，再据以分析。

请参阅图11，在一实施方式中，所述环境确认单元22包括所述摄像单元30及图像分析单元40，图像分析单元40用于分析所摄取的景象中是否包括有水区，在图像分析单元40分析出所摄取的景象中包括有水区时，控制器24控制显示屏20在第一预设显示区域显示虚拟的水生物视频。

请参阅图12，在另一实施方式中，所述环境确认单元22包括通信单元42及位置确认单元44，所述通信单元42用于与设置于具有水区的活动区的定位装置10进行通信，所述活动区可为泳池室内、海边、河边及水上乐园等活动区，位置确认单元44根据通信单元42接收到定位装置10传输的具有所述定位装置10所处位置的信号确认处于有水区的环境中。

此定位装置10可应用于如图1或图3的实施方式结构，或是与其他种具有AR功能的佩戴显示装置100彼此联机，甚至可与具VR显示功能的佩戴显示装置100彼此联机，以进行各种操作。

定位装置10包括定位单元12及传输单元14。定位单元12用于实时对所述佩戴显示装置100进行定位获知佩戴显示装置100(也即用户)的位置信息。所述位置信息包括佩戴显示装置100与预设位置之间的水平位置信息、在垂直于地面方向上与预设位置之间的垂直位置信息及佩戴显示装置100的朝向信息。传输单元14实时将所述位置信息及定位装置10所处的位置信息传输至对应的佩戴显示装置100。通信单元42接收所述位置信息及定位装置10所处的位置信息。视频处理单元38根据实时接收到所述位置信息、水生物视频及一视频处理规则对水生物视频进行实时处理生成符合所述位置信息的新的水生物视频。控制器24控制显示屏20实时显示所述新的水生物视频。

在一实施方式中，所述水生物视频预存与所述佩戴显示装置100中。在另一实施方式中，所述水生物视频存储于所述定位装置10中，所述传输单元14将所述水生物视频传输至佩戴显示装置100。视频处理单元38根据实时接收到所述位置信息及接收到的水生物视频对水生物视频进行实时处理生成符合所述位置信息的新的水生物视频。

具体地，所述视频处理规则包括如下规则。佩戴显示装置100与预设位置之间的水平距离越大，显示于显示屏20上的水生物越小。佩戴显示装置100与预设位置之间的垂直距离越大，显示于显示屏20上的水生物越小。

请参阅图13，当定位装置10所在位置为(0,0,0)，而水生物设定的预设位置在(X1,Y1,Z1)，当一用户所在位置位于(X1,Y1,Z1+3)，亦即，位于较高的地方、水生物的正上方，并朝下观看，如此，即会看到此水生物的背部上方。于另一实施方式中，所述预设位置相对于定位装置10处于一固定位置，当侦测到佩戴显示装置100的显示屏20位于所述预设位置的上方，且正朝下时(即用户在向下观看)，显示于显示屏20上的水生物的背脊面向用户。当侦测到佩戴显示装置100的显示屏20位于所述预设位置的下方，且正朝上(即用户在向上观看)，显示于显示屏20上的水生物的肚子面向用户。由于定位单元12实时对佩戴显示装置100进行定位，用户看到的水生物的大小及水生物的部位也随着佩戴显示装置100的位置、方向的变化而实时变化。如，当佩戴显示装置100的用户的运动方向是接近所述预设位置时，显示屏20上的水生物将逐渐变大，使用户体验仿佛水中存在水生物一样的真实感觉。

定位装置10所获取位置信息中也可不包括所述朝向信息。佩戴显示装置100可包括朝向感测单元，如陀螺仪。所述朝向信息通过所述朝向感测单元感测。

所述预设位置可以为定位装置10本身所在的位置，也可为位于活动区的任一位置。当所述佩戴显示装置100与所述预设位置之间的相对位置小于一预设值时，控制器24控制显示屏20显示预设大小的水生物且使水生物进行跳跃，使用户感受水生物跳过用户或扑向用户的感觉。当用户觉得水生物是要扑向自己时，会躲避水生物，如用户会向后移动，如此，在多个用户处于某一集中位置时，可使人群得到驱散。

请参阅图14，佩戴显示装置100还包括水压感测单元46，用于感测水压。当水压感测单元46没有感测到水压时，表明佩戴显示装置100并非位于水中，而是位于空中。视频处理单元38根据是否感测到水压及佩戴显示装置100的朝向生成所述新水生物视频。具体地，当没有感测到水压并且佩戴显示装置100朝下时，当定位装置10所在位置为(0,0,0)，而水生物设定的默认位置在(X1,Y1,Z1)，当用户所在位置位于(X1,Y1,Z1+3)，亦即，位于较高的地方、水生物的正上方，并朝下观看，如此，即会看到此水生物的背部上方。当没有感测到水压并且佩戴显示装置100朝上时，而所述预设位置并未位于用户的视野中时，则其视频将不会形成水生物之景象(但用户可看到摄像单元30摄录并播放于显示区域的影像)。当感测到水压(即，位于水中)，并且佩戴显示装置100朝上时，所述新水生物视频中的水生物的位置相对高于用户目前位置，则当用户视野望向水生物时，则将于用户视野显示出水生物位于水生物整体与用户之间的身体部份，如，肚子。当感测到水压并且佩戴显示装置100朝下时，所述新水生物之位置相对于用户属于较下方，当用户视野望向水生物时，则视频中的水生物的背鳍将显示为面向用户。

当控制器24定位水生物的一部分位于水面下方及水生物的另一部分位于水面上方时，将于显示屏20显示模拟真实生活中用户观看水生物的情景，亦即，若佩戴显示装置100位于水面下，水生物被设定于水面上方的一部份，将会在显示时加入光线自空气入射到水中而产生折射的扭曲现像；若用户与佩戴显示装置100位于水面上，则水生物被设定于水面下方的另一部份，将会在显示时加入光线自水中入射到空气而产生折射的扭曲现像。

请参阅图15，在一实施方式中，佩戴显示装置100包括距离感测单元47。距离感测单元47可感测佩戴显示装置100与水面之间的距离，具体实施方式可为藉由一光学雷达(Lidar)，以向下方感测，并藉由探测到的形状判断是否为水面。在另一实施方式中，佩戴显示装置100与水面之间的所述距离，可由所述定位装置10所在垂直位置相对于佩戴显示装置100之垂直位置，以推定而得；例如，若定位装置10设定其所在位置的垂直高度相对于水面为0.5米，并侦测到佩戴显示装置100的垂直位置低于其0.3米，即可推断佩戴显示装置100相对于水面的垂直高度为0.2米，如此，即可以此0.2米之垂直高度显示出对应的水生物所应显示的影像部份。

于另一实施方式中，定位装置10可一次对应多个佩戴显示装置100；亦即，定位装置10可透过无线传输的方式与多个佩戴显示装置100进行讯号的收、发，亦可对各佩戴显示装置100与定位装置10之间的相对位置(平行或垂直)、距离、移动状态…等信息进行侦测与记忆。亦即，定位装置10可于其内存中记忆单个或多个佩戴显示装置100之相关信息。而对于定位装置10与单个或多个佩戴显示装置100之间相对位置的侦测，有多种方法可达成，如，每一佩戴显示装置100上具有GPS定位装置，而可将定位信息无线传输至定位装置10，以进行记忆；或，定位装置10会发送讯号(如光线、声波或无线讯号)，以侦测佩戴显示装置100所在位置，继而由定位装置10记忆。

且于另一实施方式中，定位装置10更有另一功能，即，传送一个或多个佩戴显示装置100之定位信息到其他佩戴显示装置100，以在不同的佩戴显示装置100间的相对位置有变化时，作出相对应的显示内容变更；如，若第一佩戴显示装置100看向第二佩戴显示装置100时可看到其用户头上具一水生物(于第一佩戴显示装置100之显示区域显示)，当定位装置10感测到此两佩戴显示装置100之距离缩短时，则会等比例放大该水生物的尺寸，若感测到距离变长时，则会等比例缩小。

请参阅图16，佩戴显示装置100还包括水生物游戏单元48，水生物游戏单元48根据用户的启动游戏操作显示游戏交互界面于显示屏20的一第二预设显示区域上。游戏交互界面包括组队区，组队区显示所有佩戴显示装置100的位置信息，用户可根据组队区显示的位置信息选择自己的队友并发送游戏邀请。其中一实施方式的具体实施方式，系利用手势感测单元感测用户之手势，以点击『组队功能』(包含开启组队功能、选择队友、确定队友、删除队友、完成组队功能…等)；而其中一种选择队友的方式，系为藉由手势点击其他佩戴显示装置100以进行选择，且若选择错误，亦可藉由手势点击选错的佩戴显示装置100，以进行选择错误结果的删除。

且游戏交互界面更包含一邀请界面；当有一用户欲组队以『选择队友』并点击其他佩戴显示装置100时，被点击的用户之佩戴显示装置100，将根据游戏邀请显示一邀请界面而显示出其被邀请组队，继而可选择确认或驳回。

亦即，藉由此水生物游戏单元48，可将多个不同的佩戴显示装置100群组化(组队)，以进行后续不同群组之间的互动。

而于组队时的各系统组件互动方式，其中一实施方式如下：水生物游戏单元48根据各用户在组队区的组队操作，以将各佩戴显示装置100的位置信息及选择好的队友信息传送至游戏服务器，游戏服务器可将包括所述佩戴显示装置100的位置信息及所述队友信息的组队讯息发送至各个佩戴显示装置100。于进行组队的流程之中，水生物游戏单元48可根据接收到的组队邀请以于显示屏20上显示相关讯息。用户可通过邀请界面确认是否接收邀请以进行组队。水生物游戏单元48再根据各用户在邀请界面上的操作，以确认各用户的组队情形及各自的队友信息，并传送组队后的各群组讯息于适当之用户的佩戴显示装置100之上。

于另一实施方式中，待组队讯息确认，即会在各用户的佩戴显示装置100的显示屏20上出现水中游戏界面；此水中游戏界面系可显示所述水生物视频、攻击/防守相关图示、队友信息…等，以供同队或不同队的用户之间进行互动。

于此实施方式中所述的互动，其中一种功能可为产生或标识属于同队的水生物；因此，若有水生物未具同队的标识，或是具有其他队的标识，则可知其属于别队。

而若用户点击如上所述的攻击/防守相关图示，则控制器24将根据攻击/防守相关图示所界定的操作驱动被选择的水生物按预设规则运作，如，游向别队队员、攻击其他水生物或适度进行防守…等运作。

于使用单一佩戴显示装置100，可藉由使佩戴显示装置100之内压小于外压，以减少水气进入佩戴显示装置100之内部，降低佩戴显示装置100损坏之机率。其中一种实施方式为，将佩戴显示装置100固定于用户的头部，以使用户的眼睛相对于显示屏20，并按压佩戴显示装置100，让佩戴显示装置100与用户脸部之间的气体藉由佩戴显示装置100与用户脸部间的空隙排出，以减少内压(因外压应为大气压力)；如此，即可藉由内压减少并小于外压，而减少佩戴显示装置100与用户之间的间隙，降低水气渗入佩戴显示装置100的机率。

另一使用实施方式为先将佩戴显示装置100固定于用户脸部，并让气体从设置于佩戴显示装置100上的泄压阀排出而使内压减少，并锁固泄压阀，以维持内压小于外压的状态。

请参阅图17，其为一佩戴显示装置100之其中一实施方式，其包括内压感测单元50，并与控制器24相连接；此内压感测单元50之结构可依整体设计而选用，如，可自下列各种类型之传感器中选择一种或多种：电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器，光纤压力传感器…等。且内压感测单元50可有至少2种实施方式确认内压是否大于或小于外压；其中一种实施方式系藉由仅于佩戴显示装置100之内部设置一压力感测单元，并界定一设定值(如，一大气压)。当压力小于此设定值，即假设为内压小于外压；另一实施方式，则为于佩戴显示装置100之内部、外部分别设一压力感测单元，并直接比较2者所感测到的压力，以知内压、外压之大、小。

以下描述当仅在佩戴显示装置100内部设置一压力感测单元之实施方式的应用情形。所述设定值为一大气压，当内压感测单元50感测到佩戴显示装置100内的气压等同于一大气压表明佩戴显示装置100内的气压与外部大气压一致，说明佩戴显示装置100与脸部之间已存在间隙，控制器24会进行断电动作，即，控制供电单元26不再对佩戴显示装置100进行供电，以减少因漏电而伤害用户的机率。

而此内压感测单元50尚有另一种应用方式，其系为当启动佩戴显示装置100时，仅以较小电流(或电压)输出，以启动内压感测单元50，待内压感测单元50感测到内压小于设定值(或于另一实施方式中，内压小于外压)时，才以正常运作电流(或电压)输出，以降低电源消耗量或降低漏电之机率。

请参阅图18，其为上方所述的另一实施方式，佩戴显示装置100还包括外压感测单元51。外压感测单元51用于置于佩戴显示装置100外，用于感测佩戴显示装置100所在的外部环境的气压。当佩戴显示装置100的AR功能启动，并且佩戴显示装置100内的气压等于或接近外部环境的气压时，控制器24控制供电单元26即会停止供电予佩戴显示装置100。

请参阅图19，其为本发明之另一实施方式，所述佩戴显示装置100包括湿度感测单元52。湿度感测单元52用于感测佩戴显示装置100内的湿度，当感测到佩戴显示装置100内的湿度大于预设湿度时，控制器24控制供电单元26不再对佩戴显示装置100进行供电。佩戴显示装置100内的湿度大于预设湿度时，表明水已有可能进入到佩戴显示装置100内，此时控制器24控制供电单元26不再对佩戴显示装置100进行供电，从而对佩戴显示装置100启动保护作用。

请参与图20，其为使用佩戴显示装置100的流程图。

步骤S210，将一手机固定于佩戴显示装置100的防水层与蛙镜镜片之间且与所述防水层与蛙镜镜片重叠设置。

步骤S220，将佩戴显示装置100固定于用户的头部，使用户眼睛相对于手机显示屏。

步骤S230，降低佩戴显示装置100与用户脸部之间压力。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明所公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种佩戴显示装置，其特征在于，所述佩戴显示装置用于穿戴固定于用户的头部且具有AR功能，所述佩戴显示装置包括蛙镜，蛙镜镜片前方固定一透明的防水层，防水层与蛙镜镜片之间形成一密封的容置区，所述佩戴显示装置还包括摄像单元及显示屏，所述摄像单元及显示屏容置于所述容置区，在佩戴显示装置穿戴固定于用户的头部时，所述显示屏与用户眼睛相对。

2.如权利要求1所述的佩戴显示装置，其特征在于，所述佩戴显示装置还包括控制器，摄像单元摄取用户前方的景象，显示屏包括第一预设显示区域，控制器控制显示屏在所述第一预设显示区域显示摄像单元摄取到的景象。

3.如权利要求2所述的佩戴显示装置，其特征在于，所述佩戴显示装置还包括环境确认单元，环境确认单元确认佩戴显示装置是否位于有水区的环境中，在佩戴显示装置的AR功能启动并位于有水区的环境中时，控制器还控制显示屏在一摄取到的景象中一预设区显示一虚拟的水生物视频使显示屏显示所述虚拟的水生物视频融合于摄取到的景象中所形成的一综合景象。

4.如权利要求3所述的佩戴显示装置，其特征在于，所述佩戴显示装置还包括AR启动按钮，AR启动按钮用于响应用户的操作发送启动AR功能信号至控制器，控制器根据启动AR功能信号启动佩戴显示装置的AR功能从而使显示屏显示虚拟的水生物视频。

5.如权利要求3所述的佩戴显示装置，其特征在于，所述佩戴显示装置还包括图像确认单元，图像分析单元用于分析所摄取的景象中是否包括有水区，在图像分析单元分析出所摄取的景象中包括有水区时，控制器控制显示屏显示虚拟的水生物视频。

6.如权利要求3所述的佩戴显示装置，其特征在于，所述佩戴显示装置还包括手势感测单元、存储器及视频处理单元，手势感测单元用于感测用户的手势，存储器存储表明手势与水生物的反应动作之间的关系表，视频处理单元用于根据感测到的手势控制显示于显示屏上的水生物视频的当前图像中的水生物做出与所述手势对应的反应动作。

7.如权利要求3所述的佩戴显示装置，其特征在于，所述环境确认单元包括通信单元及位置确认单元，所述通信单元用于与设置于具有水区的活动区的定位装置进行通信，位置确认单元根据通信单元接收到定位装置传输的具有所述定位装置所处的位置的信号确认处于有水区的环境中。

8.如权利要求7所述的佩戴显示装置，其特征在于，定位装置包括定位单元及传输单元，定位单元用于实时对所述佩戴显示装置进行定位获知佩戴显示装置与预设位置之间的位置信息，传输单元实时将所述位置信息传输至对应的佩戴显示装置，通信单元接收所述位置信息，视频处理单元根据实时接收到所述位置信息、水生物视频及一视频处理规则对水生物视频进行实时处理生成符合所述位置信息的新水生物视频，控制器控制显示屏实时显示所述新水生物视频。

9.如权利要求8所述的佩戴显示装置，其特征在于，所述位置信息包括佩戴显示装置与预设位置之间的水平位置信息，所述视频处理规则包括水中配置装置与预设位置之间的水平距离越大，显示于显示屏上的水生物越小。

10.如权利要求8所述的佩戴显示装置，其特征在于，所述位置信息包括佩戴显示装置的朝向信息，佩戴显示装置的显示屏朝下，显示于显示屏上的水生物的背脊面向用户，佩戴显示装置的显示屏朝上，显示于显示屏上的水生物的肚子面向用户。