CN204203554U - 头戴式显示设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种头戴式显示设备，其包括至少一个摄像头、一平板天线、一主控板和一显示机构，所述主控板设有一WLAN通信模块和一主控芯片，所述主控板和显示机构设置于所述头戴式显示设备的外壳内，所述摄像头设置于所述头戴式显示设备固定于头部时，所述外壳上远离人脸一侧的表面上，所述平板天线设置于所述外壳的上表面；所述WLAN通信模块通过所述平板天线获取模型设备发送的视频数据，并传输至所述主控芯片，所述主控芯片解码所述视频数据并通过所述显示机构显示；所述主控芯片还用于将所述摄像头采集的视频数据输出至所述显示机构显示。本实用新型通过头戴显示方式使得操作者以第一视角操作模型，赋予操作者身临其境的使用感。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种头戴式显示设备，特别是一种适用于模型遥控的头戴式显示设备。
背景技术
目前的遥控模型都是由操作者手持遥控器，目视远处的模型控制它的姿态，完成各种动作。这也就限制了模型必须在操作者的视距范围之内。
在最近几年中随着电子设备的小型化，把无线视频传输设备装在体积和载重量都非常有限的模型上，从而实现以第一视角操纵模型的方式。所能达到的效果是能够延伸操作者的操作模型的范围。
目前的模型的显示设备中均是采用独立显示屏加配独立接收天线的方式来实现视频的接收，而且操作者必须面对显示屏观看模型所采集的图像或视频，因而不能为操作者带来身临其境的效果，并且这种显示方式固定了操作者的视野方向，减少了操作者的视距范围，也不利于操作者对模型的直接观察。所以这种独立显示屏加配独立接收天线的操作方式不利于操作者对模型的控制，并且使用感较差。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的显示装置的限制了操作者对模型的控制，而且使用感差的缺陷，提供一种头戴式显示设备，通过将采用头戴式显示设备与模型之间的互动来提高操作者身临其境的使用感。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本实用新型提供了一种头戴式显示设备，其特点是，所述头戴式显示设备包括至少一个摄像头、一平板天线、一主控板和一显示机构，所述主控板设有一WLAN(无线局域网络)通信模块和一主控芯片，所述主控板和显示机构设置于所述头戴式显示设备的外壳内，所述摄像头设置于所述头戴式显示设备固定于头部时，所述外壳上面对人脸并远离人脸一侧的表面上，所述平板天线设置于所述外壳的表面；
所述平板天线可以优选地设置于所述头戴式显示设备固定于头部时，所述外壳的上表面。
所述WLAN通信模块通过所述平板天线获取模型设备发送的视频数据，并传输至所述主控芯片，所述主控芯片传输所述视频数据至所述显示机构；所述主控芯片还用于将所述摄像头采集的视频数据输出至所述显示机构进行显示。
本实用新型中的头戴式显示设备不但可以将模型飞机或车辆等采集的视频图像利用头戴显示的方式提供给操作者，从而彻底地实现以第一视角操纵模型，给操作者以身临其境的使用感，而且本实用新型还利用设置于头戴式显示设备上的摄像头提供操作者周围环境的视频图像，所以操作者还能直接观察自然视距范围内的状态，所以彻底解放操作者的不同观察方式之间设备切换。
也就说在视距范围内，操作者可以根据需要在通过头戴式显示设备上的摄像头直接观察模型并进行操控或者通过模型上采集的视频图像来体验第一视角操纵模型直接自由的切换，而不必像传统的方式在显示设备和人的肉眼观察方式之间频繁的切换，而且使用头戴式显示方式，所以显示的视频图像能够操作者运动而运动，提高使用者的灵活性。
本实用新型中所述头戴式显示设备固定于头部时是指头戴式显示设备在正常使用时的状态，也就是，操作者在操作模型时，将头戴式显示设备设置于头部，并将人眼置于能够观察显示屏显示图像的位置时的状态。
而且面对人脸并远离人脸一侧就是指人眼直视方向上外壳远离人脸的表面，也就是说本实用新型将摄像头作为人眼的替代来直接观察周围环境。但是也应该注意到摄像头设置也并非要求与正常人眼位置完全相对应，只要摄像头采集的图像能够包含人眼直接观察到的图像即可。因此摄像头的位置可以根据设计的外观而改变。
本实用新型的平板天线和显示机构等能够利用现有的平板天线和显示系统等实现。
本实用新型的模型设备包括模型飞机、模型车辆等可以控制运动的模型玩具或设备等。
优选地，所述WLAN通信模块为5GWLAN通信模块。
为了实现高清视频图像的传输，本实用新型的WLAN通信模块采用5G的WLAN通信模块来保证通信速率。
较佳地，所述主控板还设置有一LTE通信模块，所述LTE通信模块从所述模型设备获取视频数据并发送至所述主控芯片，所述主控芯片还切换主控芯片从LTE通信模块中接收视频数据的回路和主控芯片从WLAN通信模块接收视频数据的回路。
也就是说，所述主控芯片具有切换开关的功能，切换两个不同的回路与主控芯片连接导通。
由于LTE(Long Term Evolution，长期演进)通信相对于WLAN通信具有更远的通信距离，所以本实用新型还利用LTE通信模块，在WLAN通信失效时，作为头戴式显示设备与模型设备之间的通信渠道。
优选地，所述主控芯片还通过所述LTE通信模块连接至公众网络。
本实用新型的头戴式显示设备还能够通过LTE方式浏览网络信息，此时本实用新型的头戴式显示设备能够实现网络冲浪的乐趣。
其中所述公众网络可以是万维网，也可以是特定的局域网或者移动通信网络等等能够通过网络访问服务的节点或服务器等。
较佳地，所述主控板还设置有一单片机和一收发器，所述单片机将运动控制信号通过收发器发送至所述模型设备。
本实用新型中还将模型的运动控制的功能加入显示设备中，从而进一步地解放操作者的双手，而且能够更加便于操作者的操控。其中所述运动控制信号可以是控制模型飞机的飞控信号等控制模型的姿态、运动、模式等使得模型自身状态变化的控制信号。
优选地，所述收发器为2.4G收发器。
优选地，所述主控板还设有一陀螺仪，所述单片机接收所述陀螺仪的状态数据或将所述陀螺仪的状态数据和所述运动控制信号通过收发器发送至所述模型设备。
本实用新型进一步在头戴式显示设备中设置陀螺仪来辅助模型设备的飞行等运动。
优选地，所述头戴式显示设备中还包括用于采集输入数据的一输入机构，所述单片机接收所述输入数据。
优选地，所述主控芯片切换主控芯片从模型设备中接收视频数据的回路和主控芯片从摄像头接收视频数据的回路。例如：所述主控芯片基于从输入机构接收的切换指令，在主控芯片从模型设备中接收视频数据或主控芯片从摄像头接收视频数据之间切换。
本实用新型可以利用输入机构输入的指令来切换使用主控芯片从模型设备中接收视频数据的状态或主控芯片从摄像头接收视频数据的状态。其中所述切换指令可以是任何形式的数据格式，只要能够识别出控制主控芯片切换状态的指令即可。
优选地，所述主控芯片也从输入机构接收所述输入数据。例如：所述主控芯片基于从输入机构接收的记录指令，记录当前时刻主控芯片接收的视频数据。
同样所述记录指令可以是任何形式的数据格式，只要能够识别出控制主控芯片记录视频数据的指令即可。
优选地，所述输入机构设置于所述头戴式显示设备固定于头部时，所述外壳的侧面。
本实用新型的输入结构设置于所述外壳的侧面，从而便于操作者的操作动作，而且进一步地利用输入机构来解放操作者的双手。
优选地，所述输入机构为触控板。
较佳地，所述头戴式显示设备中还包括一存储卡插槽，所述主控芯片和所述存储卡插槽之间传输数据。例如：主控芯片能够将从模型设备获取的视频数据和/或从所述摄像头获取的视频数据编码后存储至插入所述存储卡插槽的存储卡。
此外，所述主控芯片还能够获取所述存储卡插槽中插入的存储卡中视频格式文件，并通过显示机构显示经过解码的视频格式文件。
本实用新型的头戴式显示设备不但能够存储视频数据还可以作为头戴式影院的方式来播放视频。因此能够给操作者更好的使用体验。
优选地，所述存储卡插槽设置于所述头戴式显示设备固定于头部时，所述外壳的侧面，并且所述存储卡插槽开口方向为所述头戴式显示设备固定于头部时的下方。
优选地，所述头戴式显示设备还包括一扬声器，所述主控芯片发送音频数据至所述扬声器。例如：主控芯片将预设的音频数据或从插入所述存储卡插槽的存储卡获取的音频文件解码后，通过所述扬声器输出。
优选地，所述头戴式显示设备还包括一耳机插孔，所述主控芯片发送音频数据至所述耳机插孔。例如：主控芯片将预设的音频数据或从插入所述存储卡插槽的存储卡获取的音频文件解码后，通过所述耳机插孔输出。
较佳地，所述头戴式显示设备还包括一麦克风，所述主控芯片从所述麦克风接收声音数据并传输至所述存储卡插槽。例如：主控芯片将所述麦克风采集的声音数据编码并存储至插入所述存储卡插槽的存储卡。
较佳地，所述头戴式显示设备还包括至少一个数据输出接口，所述主控芯片和所述数据输出接口之间传输数据。例如：主控芯片将从模型设备获取的视频数据和/或从所述摄像头获取的视频数据编码后，和/或将主控芯片中预设的音频数据或从插入所述存储卡插槽的存储卡获取的视频文件或音频文件通过所述数据输出接口输出。
优选地，所述数据输出接口为miniUSB(迷你USB)接口、USB(通用串行总线)接口或HDMI(高清晰度多媒体接口)接口。
较佳地，头戴式显示设备基于Android(安卓)平台。
本实用新型的主控板上各个硬件运行Android平台，所以能够为各个Android应用等提供支持。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。
本实用新型的积极进步效果在于：
首先，本实用新型通过头戴显示的方式赋予操作者身临其境的使用感，而且能够使得操作者不但以第一视角操作模型，还能直接观察自然视距范围内的状态进而操作模型，因此彻底解放操作者的不同观察方式之间设备切换。
其次，本实用新型还利用LTE和WLAN通信距离的不同，保证模型设备与头戴式设备之间的视频数据的传输链路的畅通，并且利用LTE和WLAN通信来保证高清视频图像的传输。而且本实用新型能够利用LTE访问公众网络实现上网功能。
再次，本实用新型通过存储卡、麦克风和扬声器实现视频音频的录制和播放，实现头戴式影院的效果。而且本实用新型通过多种不同的数据传输接口实现与外部设备之间视频音频等数据的传输。
最后，本实用新型通过集成陀螺仪、输入机构以及运动控制的单片机和收发器实现对模型运动的控制，从而解放操作者的双手，进一步提升使用感。
附图说明
图1为本实用新型的实施例1的头戴式显示设备的爆炸示意图。
图2为本实用新型的实施例1的头戴式显示设备的主机部分的结构示意图。
图3为本实用新型的实施例1的头戴式显示设备的主机部分的结构示意图。
图4为本实用新型的实施例1的主控板的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
本实用新型通过平板天线、主控板和显示机构实现从模型设备接收解码并显示视频数据，同时本实用新型通过摄像头、主控板和显示结构实现从操作者视距范围内采集显示视频图像。而且这两种方式可以根据用户的需要自由选择，进而在用户操作模型设备时，可以自由选择第一人称视角来加强感受，同时还可以在视距范围内观察模型设备状态，从而在为操作者提供身临其境的感觉时，还提供了更便捷地使用体验。
在优选地实现方式中，本实用新型利用WLAN和LTE实现本实用新型与模型设备之间数据传输的稳定性，即在本实用新型与模型设备之间的WLAN链路短路时，利用LTE来建立链路，从而保证数据的传输。而且本实用新型还可以进一步地利用LTE来访问公众网络。
在优选地实现方式中，本实用新型还通过陀螺仪、输入机构和单片机来输入或生成模型设备的控制指令，并通过收发器来实现对模型设备运动、模式等的控制。
进一步地较佳地实现方式中，本实用新型通过存储卡、扬声器、耳机插孔、麦克风和USB接口等一方面实现模型设备或摄像头拍摄的视频以及麦克风采集的声音数据的存储记录。另一方面还通过播放视频音频文件来实现头戴式影院的效果。
下面通过具体地例子来对本实用新型的实现方式进行详细地说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的头戴式显示设备中包括：壳体1、摄像头2、平板天线3、主控板4、显示屏5和头带6。其中所述摄像头2、平板天线3、主控板4和显示屏5均设置于壳体1中，而且摄像头1设置于壳体1中开孔11处。所述头带6用于将壳体1固定于头部上。
如图2和图3所示，本实施例的头戴式显示设备中还包括3个按键71a、71b、71c和1个触控板72,、TF卡(一种存储卡格式)插槽8、耳机孔9、USB接口10和HDMI接口11。
其中所述3个按键71和1个触控板72分别设置于壳体1的两个侧面，所述TF卡插槽8设置于壳体1侧面的下部，所述耳机孔9、USB接口10和HDMI接口11并列的设置于壳体1的一侧的下部。
如图4所示，本实施例的主控板4中设置有5GWLAN通信模块41、LTE通信模块42、单片机43、2.4G收发器44、陀螺仪45和主控芯片46。本实施例中所述主控芯片为RK3188是瑞芯微公司(Rockchip)的一款四核心、低功耗、最高主频达1.6GHz的ARM cortex-A9架构的CPU(中央处理器)。而且所述主控芯片适用于Android系统的多媒体应用的移动无线互联产品，而且本实施例的头戴式显示设备正是运行于Android平台，当然在另外的实施例中如上所述硬件同样也可以运行于其他的平台，例如IOS平台(苹果公司开发的移动操作系统)等。
本实施例中工作流程如下：
在默认状态，5GWLAN通信模块41通过平板天线3从模型飞机中获得模型飞机上设置的摄像头所拍摄的视频数据，并传输至主控芯片46，主控芯片46在视频解码后，显示屏5显示解码后的视频数据。
当用户按压按键71a时，主控芯片46检测到按键71a上生成的电平信号，此时，主控芯片46将摄像头2采集的视频传输至显示屏5，由显示屏5进行显示。
当用户再次按压按键71a时，主控芯片46再次检测到按键71a上生成的电平信号，则主控芯片46再次从解码从5GWLAN通信模块41获取的视频数据，并由显示屏5进行显示。
而且在显示屏5显示模型飞机或摄像头2采集的视频图像时，用户按压按键72b时，主控芯片46记录当前时刻主控芯片46接收的视频图像数据并存储至TF卡插槽8中的TF卡。
在显示屏5显示模型飞机或摄像头2采集的视频图像时，如果用户按压按键72c时，主控芯片46开始记录当前时刻主控芯片46接收的视频图像数据直到用于发出停止记录的指令为止。
此外在另一个实施例中，主控芯片46还可以记录麦克风采集的音频数据，并存储至存储卡中。
本实施例中主控芯片46检测到5GWLAN通信模块41与模型飞机的通信链路中断，则切换至LTE通信模块42与模型飞机建立通信链路。
同时主控芯片46通过基于用户指令访问通过LTE通信模块42访问万维网获取网络数据。其中用户指令可以是通过触摸板72输入的指令或者按键71a、71b、71c的按键组合指令。
本实施例的主控板4控制模型飞机的工作流程如下：
单片机43从触摸板72和陀螺仪45获取用户输入控制指令和用户状态数据，并单片机43中预设的指令和处理模式，生成飞控指令，通过2.4G收发器44将飞控指令发送至模型飞机的飞控板，进而控制，模型飞机的飞行姿态、速度、飞行模式等。
所述单片机43还可以直接将其中预设的指令通过2.4G收发器44发送至模型飞机的飞控板，或将飞控指令和用户输入控制指令和用户状态数据一起发送给模型飞机的飞控板。
本实施例的头戴式影院工程的实现流程如下：
主控芯片46从TF卡插槽8中插入的TF卡中读取视频格式文件，经视频音频解码，通过显示屏5显示视频数据，通过耳机插孔输出9音频数据。
或者主控芯片46从TF卡插槽8中插入的TF卡中读取音频格式文件，经音频解码，通过耳机插孔输出9音频数据。
在本实施例的一个变形实施例中还可以通过扬声器输出音频数据。
本实施例的视频输出的实现流程如下：
主控芯片46将从模型飞机获取的视频数据或从摄像头2获取的视频数据编码后，通过USB接口10或HDMI接口11输出至外部设备，例如计算机等等。主控芯片46还可以将TF卡插槽的TF卡中的视频文件或音频文件通过USB接口10或HDMI接口11输出。
在本实施例的一个变形例中，主控芯片46将其中预设的音频数据或麦克风采集的声音数据编码后通过USB接口10或HDMI接口11输出。
为了便于描述，本实施例中将所述主控板中按照功能划分为各种模块，并按照模块的功能分别进行分别描述，但是在实施本实施例时，可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
Claims (20)
1.一种头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备包括至少一个摄像头、一平板天线、一主控板和一显示机构，所述主控板设有一WLAN通信模块和一主控芯片，所述主控板和显示机构设置于所述头戴式显示设备的外壳内，所述摄像头设置于所述头戴式显示设备固定于头部时，所述外壳上面对人脸并远离人脸一侧的表面上，所述平板天线设置于所述外壳上；
所述WLAN通信模块通过所述平板天线获取模型设备发送的视频数据，并传输至所述主控芯片，所述主控芯片传输所述视频数据至所述显示机构；
所述主控芯片还用于将所述摄像头采集的视频数据输出至所述显示机构进行显示。
2.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述WLAN通信模块为5GWLAN通信模块。
3.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述主控板还设置有一LTE通信模块，所述LTE通信模块从所述模型设备获取视频数据并发送至所述主控芯片，所述主控芯片还切换主控芯片从LTE通信模块中接收视频数据的回路和主控芯片从WLAN通信模块接收视频数据的回路。
4.如权利要求3所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述主控芯片还通过所述LTE通信模块连接至公众网络。
5.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述主控板还设置有一单片机和一收发器，所述单片机将运动控制信号通过收发器发送至所述模型设备。
6.如权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述收发器为2.4G收发器。
7.如权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述主控板还设有一陀螺仪，所述单片机接收所述陀螺仪的状态数据或将所述陀螺仪的状态数据和所述运动控制信号通过收发器发送至所述模型设备。
8.如权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备中还包括用于采集输入数据的一输入机构，所述单片机接收所述输入数据。
9.如权利要求8所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述主控芯片切换主控芯片从模型设备中接收视频数据的回路和主控芯片从摄像头接收视频数据的回路。
10.如权利要求8所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述主控芯片也从输入机构接收所述输入数据。
11.如权利要求8-10中任一项所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述输入机构设置于所述头戴式显示设备固定于头部时，所述外壳的侧面。
12.如权利要求8-10中任一项所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述输入机构为触控板。
13.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备中还包括一存储卡插槽，所述主控芯片和所述存储卡插槽之间传输数据。
14.如权利要求13所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述存储卡插槽设置于所述头戴式显示设备固定于头部时，所述外壳的侧面，并且所述存储卡插槽开口方向为所述头戴式显示设备固定于头部时的下方。
15.如权利要求13所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括一扬声器，所述主控芯片音频数据至所述扬声器。
16.如权利要求13所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括一耳机插孔，所述主控芯片传输音频数据至所述耳机插孔。
17.如权利要求13所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括一麦克风，所述主控芯片接收所述麦克风采集的声音数据并传输至所述存储卡插槽。
18.如权利要求13所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括至少一个数据输出接口，所述主控芯片和所述数据输出接口之间传输数据。
19.如权利要求18所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述数据输出接口为miniUSB接口、USB接口或HDMI接口。
20.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，头戴式显示设备基于Android平台。
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