CN204347751U - 头戴式显示装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种头戴式显示装置，包括贴附在主板表面的主处理器和头戴式显示模组，头戴式显示模组包括第一传感器、光学棱镜组件、LCoS显示模块、近距离传感器、环境光传感器、摄像头模组和柔性电路板；头戴式显示模组的各个部件均与主处理器连接；第一传感器用于获取头部的状态信息；主处理器用于根据头部的状态信息生成对应的交互指令，交互指令用于控制显示装置显示对应的交互界面；第一传感器设置于所述头戴式显示装置的光学棱镜模组内，通过表面组装技术焊接在柔性电路板表面。本实用新型通过在头戴式显示装置的光学棱镜内设置陀螺仪传感器，使其比较容易检测到头部运动的角速度和角度变化，进而根据头部运动状态控制头戴式显示装置的工作状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子装置技术领域，具体涉及一种具备头部识别和切换系统工作状态功能的头戴式显示装置。
背景技术
随着计算装置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装置。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装置上那样。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。可穿戴装置可以使用照相机和/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装置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，可穿戴式显示装置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。
实用新型内容
有鉴于此，提供一种头戴式显示装置，可以同时识别头部运动状态并根据头部运动状态对其进行控制。
本实用新型所述头戴式显示装置包括贴附在主板表面的主处理器和头戴式显示模组，所述头戴式显示模组包括第一传感器、光学棱镜组件、LCoS显示模块、近距离传感器，环境光传感器、摄像头模组和柔性电路板；
所述头戴式显示模组的第一传感器、光学棱镜组件、LCoS显示模块、近距离传感器，环境光传感器、摄像头模组和柔性电路板均与所述主处理器连接；
所述第一传感器用于获取头部的状态信息；
所述主处理器用于根据所述头部的状态信息生成对应的交互指令，所述交互指令用于控制显示装置显示对应的交互界面；
其中，所述第一传感器设置于所述头戴式显示装置的光学棱镜组件内，通过表面组装技术焊接在柔性电路板表面，所述柔性电路板与所述主处理器的主板通过连接器相连。
优选地，所述第一传感器为重力加速度计或陀螺仪。
优选地，所述第一传感器处于水平放置状态。
优选地，所述主处理器在所述第一传感器检测到的头部的状态信息表示用户头部向上仰角或向下俯角达到预定角度阈值且头戴式显示装置HMD处于休眠状态时生成唤醒指令，所述唤醒指令用于控制所述头戴式显示装置进入工作状态。
优选地，所述主处理器在所述第一传感器检测到的头部的状态信息表示用户头部向上仰角或向下俯角达到预定角度阈值且头戴式显示装置HMD处于工作状态时生成休眠指令，所述休眠指令用于控制所述头戴式显示装置进入休眠状态。
优选地，所述头部的状态信息为所述头部的移动方向以及角速度信息，所述主处理器根据所述头部对应的移动方向以及角速度信息生成交互指令控制显示装置显示对应的交互界面。
本实用新型通过在头戴式显示装置的光学棱镜模组内设置陀螺仪传感器，使其比较容易检测到头部运动的角速度和角度变化，进而根据头部运动状态控制头戴式显示装置的工作状态。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型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为本实用新型实施例的所述头戴式显示装置的结构框图。
图2为本实用新型实施例的所述头戴式显示装置的工作流程图。
具体实施方式
以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，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实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，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。
在本实用新型的描述中，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，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是本实用新型第一实施例的头戴式显示装置的电路结构框图。如图1所示，头戴式显示装置10包括贴附在主板表面的主处理器11和头戴式显示模组12。所述头戴式显示模组包括第一传感器121、光学棱镜组件122、LCoS显示模块123、近距离传感器124、环境光传感器125、摄像头模组126和柔性电路板127。
头戴式显示模组12的第一传感器121、光学棱镜组件122、LCoS显示模块123、近距离传感器124、环境光传感器125、摄像头模组126和柔性电路板127可以通过任何合适的有线或者无线的通讯系统与主处理器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，主处理器11通过表面组装技术(SurfaceMount Technology，SMT)贴合在主板表面，主处理器11可以安装在头戴式显示装置的一侧。
第一传感器121设置于所述头戴式显示模组12的光学棱镜组件122内，通过表面组装技术(Surface Mount Technology，SMT)焊接在柔性电路板(FPC)125表面，用于检测穿戴者的头部动作以及头部的移动状况，并将检测到头部运动状态发送到贴附在主板表面的主处理器11。
在本实施例中，所述柔性电路板与所述主处理器的主板(PCB)通过连接器相连。
LCoS(Liquid Crystal on Silicon)显示模块123被安装到头戴式显示装置的框架前端，位于用户的眼前。LCoS显示模块123可用于显示头戴式显示装置的交互界面，并根据主处理器11的控制进行人机交互。第一传感器121可以采用以下形式：重力加速度计、陀螺仪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，第一传感器121为重力加速度计或陀螺仪，检测头部发生的角速度和角度的变化，并将测量到的角速度和角度参数发送给头戴式显示装置的主处理器11，主处理器根据收到的角速度和角度参数进行处理。角度参数是一个矢量参数，主处理器可以根据角度参数来判断用户是仰头动作还是低头动作，以及仰视或俯视的角度大小。
当然，第一传感器121也可以采用其它类型的传感器。
第一传感器尽量水平方向放置，有个水平的参考点，提高检测的准确性。
主处理器11根据第一传感器121所检测到的角度参数来判断用户头部向上仰角或向下俯角达到预定角度阈值且头戴式显示装置HMD处于休眠状态时生成唤醒指令，所述唤醒指令用于控制所述头戴式显示装置进入工作状态。
在本实施例中，头戴式显示装置可以预先设置仰头动作为有效动作，低头动作为无效动作。此时，如果头部向上仰角达到预定角度阈值β时，且检测到头戴式显示装置HMD处于系统休眠状态，主处理器会生成唤醒指令，控制所述头戴式显示装置点亮屏幕，进入工作状态。
另外，头戴式显示装置还可以预先设置低头动作为有效动作，仰头动作为无效动作。此时，如果头部向下俯角达到预定角度阈值β时，且检测到头戴式显示装置HMD处于系统休眠状态，主处理器会生成唤醒指令，控制所述头戴式显示装置点亮屏幕，进入工作状态。
主处理器11根据第一传感器121传输的头部的状态信息表示用户头部向上仰角或向下俯角达到预定角度阈值且头戴式显示装置HMD处于工作状态时生成休眠指令，所述休眠指令用于控制所述头戴式显示装置进入休眠状态。
在本实施例中，头戴式显示装置可以预先设置仰头动作为有效动作，低头动作为无效动作。此时，如果头部向上仰角达到预定角度阈值β时，且检测到头戴式显示装置HMD处于系统工作状态，主处理器会生成休眠指令，控制所述头戴式显示装置进入休眠状态。
另外，头戴式显示装置还可以预先设置低头动作为有效动作，仰头动作为无效动作。此时，如果头部向下俯角达到预定角度阈值β时，且检测到头戴式显示装置HMD处于系统工作状态，主处理器会生成唤醒指令，控制所述头戴式显示装置进入休眠状态。
在休眠时，可以通过关闭显示模块123以节省电能。
由此，通过设置第一传感器121，通过与主处理器11互动可以实现同时基于头部动作来控制头戴式显示装置。
同时，第一传感器121还可以用于检测头戴式显示装置是否处于用户佩戴的状态。如上所述，在佩戴状态下，第一传感器121可以检测到用户的头部动作，如果第一传感器121传递给主处理器11的状态为长时间的角度参数不变，则说明头戴式显示装置未被用户佩戴，因为通常用户在佩戴头戴式显示装置时不会处于长时间头部的角度参数不变的状态。
本实用新型通过在头戴式显示装置的LCoS光学棱镜模组内设置陀螺仪传感器，使其比较容易检测到头部运动的角速度和角度变化，进而根据头部运动状态控制头戴式显示装置的工作状态。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种头戴式显示装置，包括贴附在主板表面的主处理器和头戴式显示模组，所述头戴式显示模组包括第一传感器、光学棱镜组件、显示模块、近距离传感器、环境光传感器、摄像头模块和柔性电路板；
所述头戴式显示模组的第一传感器、光学棱镜组件、LCoS显示模块、近距离传感器，环境光传感器、摄像头模组和柔性电路板均与所述主处理器连接；
所述第一传感器用于获取头部的状态信息；
所述主处理器用于根据所述头部的状态信息生成对应的交互指令，所述交互指令用于控制显示装置显示对应的交互界面；
其中，所述第一传感器设置于所述头戴式显示装置的光学棱镜组件内，通过表面组装技术焊接在柔性电路板表面，所述柔性电路板与所述主处理器的主板通过连接器相连。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第一传感器为重力加速度计或陀螺仪。
3.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第一传感器处于水平放置状态。
4.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述主处理器在所述第一传感器检测到的头部的状态信息表示用户头部向上仰角或向下俯角达到预定角度阈值且头戴式显示装置HMD处于休眠状态时生成唤醒指令，所述唤醒指令用于控制所述头戴式显示装置进入工作状态。
5.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述主处理器在所述第一传感器检测到的头部的状态信息表示用户头部向上仰角或向下俯角达到预定角度阈值且头戴式显示装置HMD处于工作状态时生成休眠指令，所述休眠指令用于控制所述头戴式显示装置进入休眠状态。
6.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述头部的状态信息为所述头部的移动方向以及角速度信息，所述主处理器根据所述头部对应的移动方向以及角速度信息生成交互指令控制显示装置显示对应的交互界面。
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