CN207319182U - 一种头戴显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种头戴显示设备，包括显示屏、透镜模组、控制芯片以及检测电路；所述显示屏用于展示图像信息；所述透镜模组用于将来自所述显示屏的光线透射到用户双眼；所述检测电路，连接至所述控制芯片、用于检测所述头戴显示设备的使用状态，并将所述使用状态输出至所述控制芯片。本实用新型可以便捷地检测出头戴显示设备的使用状态，以达到根据头戴显示设备的使用状态生成显示屏亮度信号的目的，进一步节约头戴显示设备的能耗，延长续航周期。

Description

一种头戴显示设备

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种头戴显示设备。

背景技术

目前现有的电子设备，尤其是以VR设备为代表的性能要求较高的头戴显示设备，不断提供更高的屏幕分辨率和刷新率是行业发展的一个目标。

由于电池可供电量通常有限，头戴显示设备的续航时间一般只有几小时。通常可以采用头戴显示设备的使用状态控制显示屏的亮暗从而节省电量，因此业内急需能够检测头戴显示设备使用状态的方案。

发明内容

本实用新型提供一种头戴显示设备，旨在解决现有技术电池续航能力有限的问题。

本实用新型提供一种头戴显示设备，包括显示屏、透镜模组、控制芯片以及检测电路；

所述显示屏用于展示图像信息；

所述透镜模组用于将来自所述显示屏的光线透射到用户双眼；

所述检测电路，连接至所述控制芯片、用于检测所述头戴显示设备的使用状态，并将所述使用状态输出至所述控制芯片。

优选的，所述显示屏的分辨率大于等于960*1080，和/或，所述显示屏的刷新率大于等于60Hz。

优选的，所述显示屏为LCD显示屏、所述LCD显示屏的对比度大于等于300:1；或者，所述显示屏为OLED显示屏，所述OLED显示屏的对比度大于等于1000:1。

优选的，所述透镜模组所成虚像平面到出瞳的距离大于等于0.3m。

优选的，所述头戴显示设备的水平角分辨率大于等于9PPD、垂直角分辨率大于等于9PPD。

优选的，所述头戴显示设备的系统延迟小于等于45ms。

优选的，所述头戴显示设备的角度偏移小于等于18度；所述头戴显示设备的移动跟踪误差小于等于15mm。

进一步的，所述头戴显示设备还包括USB切换芯片、至少一个USB接口以及至少一个USB设备；

所述控制芯片，用于接收所述检测电路输出的使用状态、响应并输出选择信号至所述USB切换芯片；

所述USB切换芯片，用于根据所述控制信号输出的选择信号控制所述USB接口或所述USB设备处于工作模式。

进一步的，所述检测电路包括充电状态检测电路，

所述充电状态检测电路用于检测所述头戴显示设备的充电状态并生成充电状态信号输出至所述控制芯片；

当所述头戴显示设备处于充电状态时，所述控制芯片响应并输出第一选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB接口处于禁止模式。

进一步的，所述检测电路包括接近传感器，所述接近传感器用于检测所述头戴显示设备的佩戴状态并生成佩戴状态检测信号输出至所述控制芯片；

当所述电子装置处于非佩戴状态时，所述控制芯片响应并输出第二选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB接口处于工作模式；

当所述电子装置处于佩戴状态时，所述控制芯片响应并输出第三选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB设备处于并保持工作模式。

本实用新型所公开的头戴显示设备，可以检测头戴显示设备的使用状态。在获得头戴显示设备的使用状态后，即可以根据使用状态生成实时的亮度信号，降低显示屏的能耗，提高头戴显示设备的续航时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所公开的头戴显示设备第一种实施例的结构示意框图；

图2为本实用新型所公开的头戴显示设备第二种实施例的结构示意框图；

图3为图2的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为解决现有技术中续航能力弱的问题，本实施例中公开了一种头戴显示设备。头戴显示设备可以是虚拟现实头戴显示设备或者增强现实头戴显示设备。如图1所示，头戴显示设备包括显示屏6、透镜模组7、控制芯片2以及检测电路1。其中，所述显示屏6用于展示图像信息；所述透镜模组7用于将来自所述显示屏6的光线透射到用户双眼；所述检测电路1，连接至所述控制芯片2、用于检测所述头戴显示设备的使用状态，并将所述使用状态输出至所述控制芯片2。

通过检测头戴显示设备的使用状态，提供了显示屏亮度调节的依据，头戴显示设备的显示屏可以根据设备的使用状态生成对应的显示屏亮度信号，从而节省头戴显示设备的电量，延长头戴显示设备的续航时间。

为了提高头戴式显示设备的续航能力，本实施例所公开的头戴显示设备的显示屏6的分辨率不小于960*1080；所述显示屏6的刷新率不小于60Hz。所述头戴显示设备的显示屏6可以采用LCD显示屏、所述LCD显示屏的对比度不小于300:1。还可以采用OLED显示屏，所述OLED显示屏的对比度不小于1000:1；其中，对比度是指显示屏6中心位置在白画面（最高灰阶）和黑画面（最低灰阶）下的亮度的比值。所述头戴显示设备所成虚像平面到出瞳的距离不小于0.3m。所述头戴显示设备水平角分辨率不小于9PPD、垂直角分辨率不小于9PPD。所述头戴显示设备的系统延迟不大于45ms；所述头戴显示设备的角度偏移不大于18度。上述定义的角度偏移是指：头戴显示设备静置30分钟后，在水平方向上角度的平均偏移量。所述头戴显示设备的移动跟踪误差不大于15mm。上述定义的移动跟踪误差是指：头戴显示设备跟踪系统在移动位置时，追踪系统识别的位移与实际移动距离的偏差。

参见图2所示为本实用新型所公开的头戴显示设备第二种具体实施例。为了进一步优化头戴显示设备的硬件配置，降低能耗，公开了如图2所示的头戴显示设备。图2用于示出头戴显示设备的基本设计概念。除显示屏和透镜模组之外，头戴显示设备还包括至少一个USB设备5，如板上摄像头，以及至少一个USB接口4，用于根据实际使用需求对电子装置的功能进行扩展。

在本实施例中，头戴显示设备包括但不限于检测电路1，接收检测电路1检测电信号的控制芯片2，根据控制芯片2的控制信号实现切换选择功能的USB切换芯片3，以及接收USB切换芯片3选择信号并根据USB切换芯片3选择信号工作的USB接口4和USB设备5。USB设备5包括但不限于板上USB摄像头等类似的基于USB通信协议通信工作的设备， USB接口4包括USB3.0接口或USB2.0接口。

检测电路1包括至少一个检测头戴显示设备使用状态的传感设备或检测设备，优选包括多个传感器设备以及对多个传感器设备的输出信号进行采样的采样电路，采样电路将传感器设备的输出信号转换为与控制芯片2输入端口匹配的信号格式并通过控制芯片2的输入端口输入控制芯片2供芯片自动判断头戴显示设备的使用状态，并进一步基于设备的使用状态生成亮度信号输出至显示屏。如现有技术中已公开的方案，采样电路也可能是集成在传感器设备中，作为传感器设备的一个集成功能部件。

与现有技术及第一实施例不同，在本实施例中，检测电路1、控制芯片2和USB切换芯片3配合，以优化系统的USB硬件配置，并进一步起到节约能耗的作用。在本实施例中，检测电路1用于检测头戴显示设备的使用状态，控制芯片2响应不同的使用状态生成选择信号，从而进一步实现通过USB切换芯片3对USB接口4和USB设备5硬件资源的合理分配。具体来说，当头戴显示设备满足特定的使用状态，即检测电路1生成的状态检测信号满足预设条件时，控制芯片2自输出选择信号至USB切换芯片3，通过USB切换芯片3生成切换信号使得USB接口4或USB设备5根据需要分时处于工作模式，与控制芯片2之间进行数据传输。从而达到将硬件设备控制在一定规模的条件下，对单一USB接口4功能的扩展。

对于头戴显示设备来说，对USB接口4和USB设备5的合理分配非常重要。在本实施例中，对USB资源分配的首要判断原则是设备是否处于佩戴状态。如果设备处于佩戴状态，需要USB设备5处于并保持连续工作模式，从数据通道获得的数据连续，可以实时从控制芯片2中获得需要使用的信息。而如果设备处于非佩戴状态，则允许用户自主选择如何利用USB接口4。因此，在本实施例中，检测电路1至少包括一个接近传感器，用于检测头戴显示设备是否处于佩戴状态。当头戴显示设备位于佩戴位置时，接近传感器生成佩戴状态检测信号并输出至控制芯片2。当佩戴状态信号与设备的佩戴状态匹配，即满足头戴显示设备的佩戴状态时，控制芯片2输出第三选择信号至USB切换芯片3，USB切换芯片3控制USB设备5并保持工作模式。当佩戴状态信号与设备的佩戴状态不匹配，即不满足佩戴状态时，控制芯片2输出第二选择信号至USB切换芯片3，USB切换芯片3控制USB接口4处于工作模式，供用户自主选择如何进行下一步利用。其中所采用的根据接近传感器的检测值确定头戴显示设备是否处于佩戴装置的判断方法是现有技术中所公开的，不属于本实用新型的保护范围。为了提高对佩戴状态的判断准确性，检测电路1还可以包括提供头戴显示设备使用状态的触摸屏、陀螺仪、加速度计、摄像头等其它传感设备或者其中任意一种。例如，当触摸屏的任何部分被触摸时，表明头戴显示设备开始处于使用状态，检测电路1可以提供控制芯片2设备状态的参考信号，作为设备判断使用状态的冗余保护信息；陀螺仪利用重力特性提供头戴显示设备移动的定向表征，而加速度计提供设备的非重力加速度，当头戴显示设备被拿起时，陀螺仪和加速度计都会向控制芯片2提供头戴显示设备移动的信号，相互配合确定头戴显示设备的移动方向和移动位置，进一步确定头戴显示设备是否处于佩戴位置，以及头戴显示设备的使用状态。类似的，摄像头也可以为判断头戴显示设备的使用状态提供参考。

当控制芯片2根据单独的接近传感器，或者接近传感器和其它传感设备的检测值判定头戴显示设备满足佩戴状态时，控制芯片2输出第三选择信号至USB切换芯片3，USB切换芯片3接收第三选择信号并生成切换信号，使得USB设备5并保持处于工作模式，满足头戴显示设备的使用需求。而当控制芯片2根据单独的接近传感器，或者接近传感器和其它传感设备的检测值判定头戴显示设备满足非佩戴状态时，控制芯片2输出第二选择信号至USB切换芯片3，USB切换芯片3接收第二选择信号并生成切换信号，使得USB接口4处于工作模式。

在实际使用过程中，为了保证使用的安全性。在检测佩戴状态之前，检测电路1中的充电检测电路1首先检测头戴显示设备是否在充电状态，充电检测电路1生成充电状态信号并输出至控制芯片2。当控制芯片2根据充电状态信号判定头戴显示设备处于充电状态时，控制芯片2输出第一选择信号至USB切换芯片3，USB切换芯片3控制USB接口4处于禁止模式，从而保证只要头戴显示设备处于充电过程中，USB接口4处于并保持在禁止模式，避免出现安全事故。其中所采用的根据充电检测电路的检测值确定头戴显示设备是否处于充电状态的判断方法是现有技术中所公开的，不属于本实用新型的保护范围。

以下参照图3对本实用新型所公开的头戴显示设备的具体电路进行进一步的详细描述。控制芯片2的一路输入端口接收检测电路1的输出检测信号。并根据检测信号确定头戴显示设备的使用状态，控制芯片2的USB通信数据输出端（如图3所示控制芯片2的端口USB_DN, USB_DP, USB_TXP, USB_TXN, USB_RXP, USB_RXN）和选择信号输出端（如图3所示控制芯片2的端口Select）分别连接USB切换芯片3（如图3所示，对应连接USB切换芯片3的端口HSA_n, HSA_p, SSA0_p, SSA0_n, SSA1_p, SSA1_n和SEL）。USB切换芯片3优选为HD3SS6126芯片，芯片可以根据选择信号输入端的输入信号自动生成切换信号。控制芯片2的通信数据输出端分别通过USB切换芯片3（如图3所示USB切换芯片3的端口HSB_n, HSB_p,SSB0_p, SSB0_n, SSB1_p, SSB1_n）连接USB接口4（如图所示分别对应USB接口4的端口D-,D+, TXP, TXN, RXP, RXN）形成第一数据传输通路，同时通过USB切换芯片3（如图所示USB切换芯片3的端口HSC_n, HSC_p, SSC0_p, SSC0_n, SSC1_p, SSC1_n）连接USB设备5形成第二数据传输通路。选择信号输出端select连接USB切换芯片3的选择信号接收端SEL。当佩戴状态信号满足非佩戴状态时，控制芯片2通过选择信号输出端select输出第二选择信号至USB切换芯片3的选择信号接收端SEL，USB切换芯片3控制通过第一数据传输通路连接USB接口4，USB接口4处于工作模式，用户可以自主选择如何使用USB接口4。当佩戴状态信号满足佩戴状态时，控制芯片2通过选择信号输出端select输出第三选择信号至USB切换芯片3的选择信号接收端SEL，USB切换芯片3控制通过第二数据传输通路持续传输数据至USB设备5，保持USB设备5处于工作模式。

控制芯片2还包括使能信号输出端Enable，使能信号输出端Enable连接USB切换信号的使能信号输入端HS_OE，输出使能信号至USB切换芯片3，控制USB切换芯片3是否处于使用状态。

采用上述实施例所公开的头戴显示设备，可以根据头戴显示设备的实际使用需要，充分合理地分时切换自动分配使用头戴显示设备硬件接口，尤其是USB接口的硬件资源，实现自动分配，在不增加硬件设备尺寸和成本的基础上，扩展了头戴显示设备的功能，同时进一步降低了头戴显示设备的能耗。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种头戴显示设备，其特征在于，包括显示屏、透镜模组、控制芯片以及检测电路；

所述显示屏用于展示图像信息；

所述透镜模组用于将来自所述显示屏的光线透射到用户双眼；

所述检测电路，连接至所述控制芯片、用于检测所述头戴显示设备的使用状态，并将所述使用状态输出至所述控制芯片。

2.根据权利要求1所述的头戴显示设备，其特征在于，所述显示屏的分辨率大于等于960*1080，和/或，所述显示屏的刷新率大于等于60Hz。

3.根据权利要求2所述的头戴显示设备，其特征在于，所述显示屏为LCD显示屏、所述LCD显示屏的对比度大于等于300:1；或者，所述显示屏为OLED显示屏，所述OLED显示屏的对比度大于等于1000:1。

4.根据权利要求1所述的头戴显示设备，其特征在于，所述透镜模组所成虚像平面到出瞳的距离大于等于0.3m。

5.根据权利要求1所述的头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备的水平角分辨率大于等于9PPD、垂直角分辨率大于等于9PPD。

6.根据权利要求1所述的头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备的系统延迟小于等于45ms。

7.根据权利要求1所述的头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备的角度偏移小于等于18度；所述头戴显示设备的移动跟踪误差小于等于15mm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备还包括USB切换芯片、至少一个USB接口以及至少一个USB设备；

所述控制芯片，用于接收所述检测电路输出的使用状态、响应并输出选择信号至所述USB切换芯片；

所述USB切换芯片，用于根据所述控制芯片输出的选择信号使所述USB接口或所述USB设备处于工作模式。

9.根据权利要求8所述的头戴显示设备，其特征在于，所述检测电路包括充电状态检测电路，

所述充电状态检测电路用于检测所述头戴显示设备的充电状态并生成充电状态信号输出至所述控制芯片；

当所述头戴显示设备处于充电状态时，所述控制芯片响应并输出第一选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB接口处于禁止模式。

10.根据权利要求9所述的头戴显示设备，其特征在于，所述检测电路包括接近传感器，所述接近传感器用于检测所述头戴显示设备的佩戴状态并生成佩戴状态检测信号输出至所述控制芯片；

当所述头戴显示设备处于非佩戴状态时，所述控制芯片响应并输出第二选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB接口处于工作模式；

当所述头戴显示设备处于佩戴状态时，所述控制芯片响应并输出第三选择信号至所述USB切换芯片以使所述USB切换芯片控制所述USB设备处于并保持工作模式。