CN207516887U - 一种头戴式显示装置及定位系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种头戴式显示装置，包括主体和头带，主体包括外壳，外壳的前壳上安装有信号接收装置，信号接收装置包括至少一个超声波接收器和至少一个光信号接收器。通过在头戴式显示装置上设置信号接收装置，可以对用户的头部运动轨迹进行捕捉。
Description
技术领域
本实用新型一种用于虚拟现实的头戴式显示装置及定位系统，属于虚拟现实技术领域。
背景技术
虚拟现实(VR)是指采用计算机技术为核心，利用现代高科技手段生成一种虚拟环境，用户借助特殊的输入/输出设备，通过视觉、听觉和触觉等获得与真实世界相同的感受。虚拟现实技术是一种综合应用计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能等技术，制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知的高级的人机交互技术。
目前，VR设备的头戴式显示装置大多只能观看视频，不具备互动功能，使得头戴式显示装置的使用者不能进行动作追踪，尤其是头部运动轨迹的追踪，从而降低了用户体验；为了实现头戴式显示装置的人机交互功能，对用户的头部运动轨迹的捕捉是不可或缺的，这就需要一种新型的头戴式显示装置。
发明内容
本实用新型所要解决的首要技术问题在于提供一种头戴式显示装置。
本实用新型所要解决的另一技术问题在于提供一种定位系统。
为了实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
一种头戴式显示装置，包括主体和头带，主体包括外壳，所述外壳的前壳上安装有信号接收装置，所述信号接收装置包括至少一个超声波接收器和至少一个光信号接收器。
其中较优地，所述前壳上的信号接收装置位于前壳的中间位置。
其中较优地，所述信号接收装置的超声波接收器和光信号接收器安装在柔性电路板上，所述柔性电路板安装在前壳内侧，所述前壳上设有孔，所述孔的位置与所述柔性电路板上超声波接收器的位置相对应。
其中较优地，所述外壳还包括左侧壳和右侧壳，左侧壳和所述右侧壳上均安装有信号接收装置。
其中较优地，所述前壳、左侧壳和右侧壳上的信号接收装置的超声波接收器和光信号接收器分别安装在一个柔性电路板上，所述柔性电路板分别安装在前壳、左侧壳和右侧壳的内侧，所述前壳、左侧壳和右侧壳上设有孔，所述孔的位置与所述柔性电路板上超声波接收器的位置相对应。
其中较优地，所述外壳上与所述光信号接收器位置对应的部分为透光区域，所述透光区域为透光材料，所述透光材料为亚克力或透明PC(聚碳酸酯)材料。
其中较优地，所述前壳、左侧壳和右侧壳上的三个信号接收装置都安装在一个柔性电路板上，所述前壳、所述左侧壳和所述右侧壳上设置一个连通的透光区域，所述柔性电路板安装在所述透光区域内侧。
其中较优地，所述透光区域上设有孔，孔的位置与安装在所述柔性电路板上的所述超声波接收器的位置相对应。
本实用新型还提供一种定位系统，包括上述的头戴式显示装置和定位基站，定位基站发射光信号和超声波信号，头戴式显示装置通过信号接收装置接收光信号和超声波信号。
其中较优地，定位基站包括超声波发射器和激光信号发射器，设置为向空间发送超声波信号和两个旋转激光平面信号，头戴式显示装置设置为通过信号接收装置接收从定位基站发送的超声波信号和两个激光平面信号，以计算得到头戴式显示装置的空间位置。
本实用新型通过在头戴式显示装置上设置信号接收装置，对使用者的头部运动轨迹进行捕捉。通过在头戴式显示装置的前壳、左侧壳和右侧壳上各设置一个信号接收装置，可以在使用者头部左右转动幅度较大的情况下，也能接收到定位信号，提高使用者的使用体验。
附图说明
图1为本实用新型所提供的一种头戴显示设备的示意图一；
图2为本实用新型所提供的信号接收装置安装在柔性电路板上的结构示意图一；
图3为本实用新型所提供的一种头戴显示设备的示意图二；
图4为本实用新型所提供的一种头戴显示设备的示意图三；
图5为本实用新型所所提供的信号接收装置安装在柔性电路板上的结构示意图二；
图6为本实用新型所提供的一种定位系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术内容做进一步的详细说明。
实施例一
如图1所示，本实施例的头戴式显示装置包括主体1和头带2，主体1包括外壳、光学系统、显示屏以及控制系统和计算系统等，头带2用于将头戴式显示装置佩戴在使用者头上，使主体1中的显示屏正对使用者的眼睛位置。
主体1的外壳包括前壳11、左侧壳12、右侧壳13，在前壳11上安装有信号接收装置3，信号接收装置3包括至少一个超声波接收器31和至少一个光信号接收器32。超声波接收器31和光信号接收器32安装在柔性电路板34上，柔性电路板34如图2所示。超声波接收器31通过两个引脚安装在柔性电路板34上，光信号接收器32为硅光电池，电连接在柔性电路板34上。超声波接收器31和光信号接收器32接收到超声波信号和光信号后，转化为脉冲信号，通过柔性电路板34传输给主体1的控制系统和计算系统。
柔性电路板34安装在前壳11的内侧，安装方式可以是黏贴的方式，在前壳11上设有孔，孔的位置和大小与柔性电路板34上超声波接收器31的位置和大小相对应，超声波接收器31可穿过孔，接收空间中发射过来的超声波信号。前壳11上与光信号接收器32位置对应的部分为透光区域33，透光区域33为透光材料，光信号可透过透光区域33，被光信号接收器32接收到，透光区域的材料为亚克力或透明PC(聚碳酸酯)材料，透光率为60％-90％。为了美观，可在透光区域喷涂和前壳相同颜色的颜料，使肉眼不能分辨出透光区域相对于外壳颜色的区别，但是不影响其透光性能。
为了保证更好的信号接收效果和定位效果，信号接收装置3可设置为位于前壳11的中间位置，主体1内安装的光学系统，包括两个透镜(未示出)，信号接收装置3的位置对应于两个透镜中心连线的中点位置。
实施例二
如图3所示，本实施例的头戴式显示装置包括主体和头带，主体的外壳包括前壳11、左侧壳12、右侧壳13。本实施例中，除了在前壳11安装了一个信号接收装置3外，在头戴式显示装置的左侧壳12和右侧壳13也安装一个信号接收装置3，信号接收装置3如实施例一所述，包括至少一个超声波接收器31和至少一个光信号接收器32。每个超声波接收器31和光信号接收器32安装在各自的柔性电路板34上，并通过柔性电路板34分别连接到主体1中的控制系统和计算系统中。柔性电路板34分别安装在前壳11、左侧壳12和右侧壳13的内侧，在前壳11、左侧壳12和右侧壳13上设有孔，孔的位置和大小与柔性电路板34上超声波接收器31的位置和大小相对应，超声波接收器31可穿过孔，接收空间中发射过来的超声波信号。前壳11、左侧壳12和右侧壳13上与柔性电路板34上光信号接收器32位置对应的前壳部分为透光区域33，透光区域33为透光材料，光信号可透过透光区域33，被光信号接收器32接收到，透光区域的材料为亚克力或透明PC材料。为了美观，可在透光区域喷涂和前壳相同颜色的颜料，但是不影响其透光性能。
使用者佩戴头戴式显示装置玩游戏或进行其他操作时，可能会左右转动头部，超声波传播具有方向性，超声波接收器和光信号接收器都有一个信号接收角度，通过在头戴式显示装置的左侧壳12和右侧壳13上也安装一个信号接收装置3，当使用者的头部转动超过安装在前壳11的信号接收装置3的接收范围时，也能接收到定位信号。
实施例三
如图4和图5所示，本实施例的头戴式显示装置，包括主体和头带，主体包括前壳11、左侧壳12、右侧壳13。在前壳11、左侧壳12、右侧壳13的上端分别安装一个信号接收装置3，信号接收装置3如实施例一所述，分别包括至少一个超声波接收器31和至少一个光信号接收器32。和实施例二不同的是，位于前壳11、左侧壳12、右侧壳13上的三个信号接收装置3都安装在一个柔性电路板34上，柔性电路板34如图5所示。前壳11、左侧壳12和右侧壳13上和柔性电路板34对应的位置设有透光区域33，本实施例中的透光区域33不是分别独立的区域，而是一个连通的区域。柔性电路板34安装在透光区域33的内侧，在透光区域33上设有孔，孔的位置和大小与柔性电路板34上的超声波接收器31的位置和大小相对应，超声波接收器31可穿过孔，接收空间中发射过来的超声波信号。透光区域33的材料为亚克力或透明PC材料。为了美观，可在透光区域喷涂和前壳相同颜色的颜料，但是不影响其透光性能。
通过将柔性电路板和透光区域制作成一个整体，简化了加工工艺和安装工艺，从而可以节约成本。本实施例中柔性电路板和透光区域设备在前壳、左侧壳和右侧壳的上端，在其他可变形的实施方式中，还可以位于前壳、左侧壳和右侧壳的中间位置或者下端，在此不做限制。
实施例四
本实用新型还提供了一种定位系统，包括定位基站40和实施例一至实施例三中任意一个实施例中所述的头戴式显示装置41。定位基站40发射光信号和超声波信号，头戴式显示装置41通过信号接收装置3接收光信号和超声波信号。
定位基站111，包括超声波发射器401和激光信号发射器402，设置为向空间发送超声波信号和两个旋转激光平面信号。头戴式显示装置41，通过信号接收装置3接收从定位基站40发送的超声波信号和两个激光平面信号，并根据接收到超声波信号和两个激光平面信号的时间，计算得到头戴式显示装置41的空间位置。该计算过程可以在头戴式显示装置41上进行，也可以在头戴式显示装置41外接的计算终端(例如PC)上进行。
以上对本实用新型所提供的头戴式显示装置和包括该头戴式显示装置的定位系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本实用新型专利权的保护范围。
Claims (10)
1.一种头戴式显示装置，包括主体和头带，其特征在于：
所述主体包括外壳，所述外壳的前壳上安装有信号接收装置，所述信号接收装置包括至少一个超声波接收器和至少一个光信号接收器。
2.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于：所述前壳上的信号接收装置位于前壳的中间位置。
3.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于：所述外壳还包括左侧壳和右侧壳，所述左侧壳和所述右侧壳上均安装有信号接收装置。
4.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于：所述信号接收装置的超声波接收器和光信号接收器安装在柔性电路板上，所述柔性电路板安装在前壳内侧，所述前壳上设有孔，所述孔的位置与所述柔性电路板上超声波接收器的位置相对应。
5.如权利要求3所述的头戴式显示装置，其特征在于：所述前壳、左侧壳和右侧壳上的信号接收装置的超声波接收器和光信号接收器分别安装在一个柔性电路板上，所述柔性电路板分别安装在前壳、左侧壳和右侧壳的内侧，所述前壳、左侧壳和右侧壳上设有孔，所述孔的位置与所述柔性电路板上超声波接收器的位置相对应。
6.如权利要求1或3所述的头戴式显示装置，其特征在于：所述外壳上与所述光信号接收器位置对应的部分为透光区域，所述透光区域为透光材料，所述透光材料为亚克力或透明PC材料。
7.如权利要求3所述的头戴式显示装置，其特征在于：所述前壳、左侧壳和右侧壳上的三个信号接收装置安装在一个柔性电路板上，所述前壳、所述左侧壳和所述右侧壳上设置一个连通的透光区域，所述柔性电路板安装在所述透光区域内侧。
8.如权利要求7所述的头戴式显示装置，其特征在于：所述透光区域上设有孔，孔的位置与安装在所述柔性电路板上的所述超声波接收器的位置相对应。
9.一种定位系统，其特征在于包括如权利要求1～8任意一项所述的头戴式显示装置和定位基站，所述定位基站发射光信号和超声波信号，所述头戴式显示装置通过所述信号接收装置接收所述光信号和超声波信号。
10.如权利要求9所述的定位系统，其特征在于：所述定位基站包括超声波发射器和激光信号发射器，设置为向空间发送超声波信号和两个旋转激光平面信号，所述头戴式显示装置设置为通过信号接收装置接收从所述定位基站发送的所述超声波信号和两个激光平面信号，以计算得到所述头戴式显示装置的空间位置。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109407834A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-03-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 电子设备、计算机设备、空间定位系统及方法 |
| CN110596642A (zh) * | 2019-10-18 | 2019-12-20 | 北京凌宇世纪信息科技有限公司 | 一种信号接收机构、可追踪头戴式显示装置及定位系统 |
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