CN209297034U - 一种增强现实显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及增强现实技术领域，特别是涉及一种增强现实显示设备，其包括：设备主体，用于供用户佩戴显示设备；透明镜片部，以使用户佩戴时观察到真实环境面；透明镜片部的至少部分区域为显示区域；无线传输模块，用于接收来自智能移动终端的虚拟图像信息；处理器，用于处理虚拟图像信息并显示对应的虚拟图像画面，以使虚拟图像画面叠加在真实环境画面上。本实用新型提供的增强现实显示设备，可以通过无线传输模块接受来自智能移动终端的视频信息，这样用户在上下班路上无需携带笨重的大屏显示器，只需佩戴增强现实显示设备即可实现3D立体效果，携带方便，由于该增强现实显示设备不与外界环境隔离，相对于传统的VR设备，其安全性也更高。

Description

一种增强现实显示设备

技术领域

本实用新型涉及增强现实技术领域，特别是涉及一种增强现实显示设备。

背景技术

电子设备(如手机，平板电脑，游戏机或计算机)的便携性与其实际的屏幕尺寸始终存在冲突。例如，可移动的手机屏幕通常低于6英寸，可移动的笔记本电脑屏幕通常低于17英寸。用户通常会通过连接包括有处理视频功能的大屏幕显示器(如大屏幕电脑)来提高观看体验。

为了提高用户的观看体验，现有一些全封闭式的VR设备，例如索尼公司推出的配合游戏机使用的VR眼镜。这样的VR设备虽然可以为用户提供3D形式的画面。但是为了实现3D效果，需要将用户与外界环境完全隔离。这样使得用户在佩戴或者使用该VR设备时，无法获知外界环境的情况或者变化，从而造成一系列的问题。例如导致安全性或者眩晕不适的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例的一个旨在解决现有显示设备笨重、携带不便的的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种增强现实显示设备，包括：设备主体，所述设备主体用于供用户佩戴所述显示设备；透明镜片部，所述透明镜片部与所述设备主体连接，以使用户佩戴时观察到真实环境画面；所述透明镜片部的至少部分区域为显示区域；无线传输模块，所述无线传输模块固定在所述设备主体上，与智能移动终端建立无线通信连接，用于接收来自智能移动终端的虚拟图像信息；处理器，所述处理器收容在所述设备主体内，用于处理所述虚拟图像信息并在所述显示区域上显示对应的虚拟图像画面。

可选地，所述显示区域包括与用户左眼视觉对应的左侧显示区域以及与用户右眼视觉对应的右侧显示区域。

可选地，所述虚拟图像信息用于形成左眼虚拟画面和右眼虚拟画面；所述处理器具体用于：控制所述左侧显示区域显示左眼虚拟画面并且控制所述右侧显示区域显示所述右眼虚拟画面以形成3D立体效果。

可选地，所述处理器包括：虚拟图像信息转换模组和显示控制模组；所述虚拟图像信息转换模组用于：根据所述虚拟图像信息，生成左眼虚拟画面和右眼虚拟画面；所述显示控制模组用于：控制所述左侧显示区域显示左眼虚拟画面并且控制所述右侧显示区域显示右眼虚拟画面以形成3D立体效果。

可选地，所述处理器具体用于：在所述左侧显示区域和所述右侧显示区域显示相同的虚拟图像画面。

可选地，所述虚拟图像信息为所述智能移动终端本地存储的虚拟图像信息或者所述智能移动终端网络在线获取的虚拟图像信息或者所述智能移动终端的屏幕信息。

可选地，所述显示设备还包括用于采集姿态信息的姿态传感器；所述处理器与所述姿态传感器连接，用于根据所述姿态信息调整所述虚拟图像画面以保持与用户头部的相对位置关系不变。

可选地，所述姿态传感器包括陀螺仪、加速度计和磁场计。

可选地，所述显示设备还包括：定位模块和导航模块，所述定位模块和所述导航模块均与所述处理器连接，所述处理器用于控制所述定位模块获取当前的位置信息，并将所述位置信息传输至所述导航模块，以及控制所述导航模块则根据所述位置信息为用户提供一种或多种到达目的地位置的移动路线。

可选地，所述显示设备还包括：计算模块，所述计算模块用于根据所述移动路线、所述位置信息和用户朝向，计算用户当前状态下的移动方向，所述计算模块与所述处理器连接，所述处理器用于控制所述增强现实显示设备的显示区域显示所述移动方向。

本实用新型实施例提供的增强现实显示设备，可以通过无线传输模块接受来自智能移动终端的视频信息，这样用户在上下班、逛街路上无需携带笨重的大屏显示器，而只需佩戴增强现实显示设备即可实现2D 或3D立体效果，携带方便，并且由于该增强现实显示设备不与外界环境隔离，相对于传统的VR设备，安全性更高。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种应用场景的示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的一种增强现实显示设备的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种增强现实显示设备的结构框图；

图4是本实用新型实施例提供的一种增强现实显示设备的交互方法的流程示意图；

图5是本实用新型另一实施例提供的一种增强现实显示设备的交互方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

具体请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的一种应用场景示意图。如图1所示，该应用场景包括：用户10、增强现实显示设备20 以及智能移动终端30。

所述增强现实显示设备20为具有光学合成装置和投影显示功能的设备，其可以与分离的智能移动终端30建立无线通信连接。在图1中，以头戴式AR(Augmented Reality，增强现实)显示器为例进行陈述。

当用户佩戴该头戴式AR显示器时，一方面，来自真实环境的光线部分通过半透半反镜被用户的眼睛看到。另一方面，智能移动终端30 上的虚拟图像信息则通过头戴式AR显示器投影在半透半反镜的部分区域上，从而将智能移动终端30中的虚拟图像信息通过半透半反镜表面反射到用户眼中，该半透半反镜相当于图1中的虚拟屏幕40，用户10 佩戴头戴式AR显示器，可在该虚拟屏幕40观察到分离的智能移动终端 30当前的画面。

具体的，该半透半反镜的透光率可以根据当前周围的环境进行调整。例如可以采集外界环境的亮度，并据此调整和改变该半透半反镜的透光率以获得最佳的观看体验。

在本实施例中，使用的是与处理部分(智能移动终端)相互分离的设计,分离的智能移动终端30将视频等虚拟图像信息通过无线传输的方式输出提供给增强现实显示设备20。这样使得增强现实显示设备20比大型平板显示器要轻便，可以提供身临其境的体验和便携性。另一方面，用户在操作增强现实显示设备20时，由于能观看到真实环境，其可以在使用增强现实显示设备20的同时，及时了解周围环境，并可以及时响应任何需要注意的事件，确保用户安全。

以下首先对所述增强现实显示设备20的具体结构和应用原理进行详细阐述。为了方便理解，本实用新型实施例将用户需要观看的从分离的智能移动终端30上的获得的图像信息定义为虚拟图像信息，该虚拟图像信息可以为智能移动终端本地存储的图像信息，也可以为智能移动终端通过联网获取的在线的虚拟图像信息，其可以是智能移动终端30 中任何合适的图像信息，例如视频、照片等。这样增强现实显示设备20 可以实时获取虚拟图像信息，用户可以通过增强现实显示设备20实现 2D或3D立体效果。

请参阅图2和图3，图2是本实用新型实施例提供的一种增强现实显示设备20的结构示意图；图3是本实用新型实施例提供的一种增强现实显示设备20的结构框图，如图2和图3所示，所述增强现实显示设备20具体包括：设备主体21、透明镜片部22、无线传输模块23和处理器24。

所述设备主体21作为所述增强现实显示设备20的支撑主体，用于供用户佩戴提供相应的支撑。

所述透明镜片部22与所述设备主体21连接，以使用户在佩戴所述增强现实显示设备20时能通过所述透明镜片部22的反射观察到真实环境画面。

所述透明镜片部22的至少部分区域为显示区域221，所述显示区域 221用于显示所述分离的智能移动终端传输的画面。

具体地，所述显示区域221包括与用户左眼视觉对应的左侧显示区域2211以及与用户右眼视觉对应的右侧显示区域2212，这两个显示区域可以显示来均自智能移动终端30的相同或不同的图像。当这两个显示相同的图像时，其可以生成2D体验；而当这两个显示区域分别显示不同的图像时，其可以通过左右眼的视差实现3D体验。

无线传输模块23固定在所述设备主体21上，其可以与智能移动终端30建立无线通信连接，以接收来自智能移动终端30的虚拟图像信息。

所述增强现实显示设备20与所述智能移动终端30可以连接至相同的无线信道以建立无线通信连接。

例如，用户将智能移动终端30设置为无线路由器模式，其具有一局域网，增强现实显示设备20的无线传输模块23则可以连接至该局域网，获取与该局域网对应的智能移动终端30，以进行增强现实显示设备 20与智能移动终端30之间的数据通信。

在另一些实施例中，用户还可以将增强现实显示设备20通过WiFI 设备连接某一局域网，即用户选择WiFI设备，增强现实显示设备20的无线传输模块23可以同时连接该局域网，即增强现实显示设备20获取该局域网内对应的智能移动终端30，然后与该智能移动终端30建立无线通信连接。

在又一些实施例中，该增强现实显示设备20还可以作为从设备，连接或者加入到由智能移动终端30建立的局域网络或者热点。

所述无线传输模块23具体可以采用任何类型的，可以实现无线通信连接的硬件功能模块，包括但不限于WiFi模块、ZigBee模块以及蓝牙模块等等，只需要能够满足数据传输的带宽以及速度要求即可。该无线传输模块23可以工作在任何合适的频段上，包括但不限于2.4GHz、 5GHz。

所述处理器24收容在所述设备主体21内，其为增强现实显示设备 20的核心单元，其具有一定的运算处理能力。在本实施例中，所述处理器24可以处理所述虚拟图像信息并在所述显示区域221上显示对应的虚拟图像画面，以使所述虚拟图像画面叠加在所述真实环境画面上。

在一些实施例中，所述显示区域221分为左侧显示区域2211和所述右侧显示区域2212两部分，分别与用户的左眼和右眼对应。

当需要显示2D画面时，增强现实显示设备20可以从分离的智能移动终端30获得一完整的图像信息，并将其进行必要的畸变矫正等处理后，控制其在在所述左侧显示区域和所述右侧显示区域显示相同的虚拟图像画面，从而为用户提供2D的画面。

当需要显示3D画面时，则可以通过在左侧显示区域2211和所述右侧显示区域2212分别显示不同虚拟画面，通过两个虚拟画面的视差为用户提供3D的立体效果。亦即，左眼虚拟画面和右眼虚拟画面需外具有视觉差的不同画面。

具体的，当处理器24从智能移动终端30接收到的是普通的虚拟图像信息时，可以对其进行处理，来得到不同的左眼虚拟画面和右眼虚拟画面。如图3所示，在本实施例中，所述处理器24可以包括：虚拟图像信息转换模组241和显示控制模组242。

其中，所述虚拟图像信息转换模组241用于根据所述虚拟图像信息，生成左眼虚拟画面和右眼虚拟画面，所述显示控制模组用于控制所述左侧显示区域显示左眼虚拟画面并且控制所述右侧显示区域显示右眼虚拟画面以形成3D立体效果。

较佳的是，该增强现实显示设备20还可以包括用于采集姿态信息的姿态传感器。

所述处理器与所述姿态传感器连接，用于根据所述姿态信息确定当前用户的头部移动状态和具体姿态等，据此调整所述虚拟画面从而保持所述虚拟画面能够与用户头部的相对位置关系不变。

所述姿态传感器具体可以选用任何合适类型的一个或者多个传感器，相互配合从而获得用户头部的转动情况。例如，所述姿态传感器可以包括但不限于陀螺仪、加速度计和磁场计。

当然，在其他实施例中，上述虚拟图像信息转换模组241执行的图像处理步骤也可以由具有计算能力的智能移动终端30完成，即智能移动终端30首先对所述虚拟图像信息进行处理，生成左眼虚拟画面和右眼虚拟画面后，再将该左眼虚拟画面和右眼虚拟画面传输至所述处理器 24。

相对应地，所述处理器24可以用于：控制所述左侧显示区域显示左眼虚拟画面并且控制所述右侧显示区域显示所述右眼虚拟画面以形成3D立体效果。

应当说明的是，该增强现实显示设备20还可以根据实际情况的需要，增设一个或者多个不同的硬件功能模块以实现更多的智能化功能。例如，在一些实施例中，如图3所示，所述增强现实显示设备20上还安装有摄像头25，该摄像头25与处理器24连接，该摄像头25(图2未示)与用户脸部同侧设置，当用户头戴该增强现实显示设备20时，该摄像头25可以对用户当前对智能移动终端30的操作进行捕捉，以获取用户对所述虚拟图像信息的操作指令，实现对虚拟画面的智能化控制。

本实用新型实施例的智能移动终端30为任何合适类型，具有用户交互装置、运算能力的处理器以及无线传输模块的智能移动终端，例如可移动智能手机、平板电脑、智能可穿戴设备等。其中，智能移动终端 30支持各种应用桌面的安装，诸如即时消息应用程序、电话应用程序、视频应用程序、电子邮件应用程序、数码录像机应用程序等。增强现实显示设备20可以接收分离的智能移动终端30中上述应用程序相关的视频、文件等图像数据，并通过2D或者3D效果显示。

本实用新型提供的增强现实显示设备与智能移动终端可以通过无线方式连接和交互，由于该增强现实显示设备可以随身携带，其既便捷又私人，用户提体验好。

本实用新型实施例还提供一种应用上述增强现实显示设备的交互方法，具体请参阅图4，该方法包括：

41、通过智能移动终端采集一个或者多个用户交互动作。

上述“交互动作”为用户触发的用于控制上述增强现实显示设备20 的动作，用户通过智能移动终端30可以对显示在增强现实显示设备20 上的虚拟图像进行调整，以得到调整后的图像。

42、解析所述交互动作，获取与所述交互动作对应的操作指令。

每一交互动作均具对应一操作，该操作可以为软操作或者硬操作，软操作可以是智能移动终端根据预先逻辑输出触发信号，硬操作可以是外部对智能移动终端的相关硬件进行操作而使智能移动终端分发出操作指令，

例如，该交互动作为用户在智能移动终端的触摸屏进行的触摸操作，其可以是对终端的按键进行操作，还可以是晃动智能移动终端、转动智能移动终端等。

43、根据所述操作指令，对所述虚拟图像信息进行操作。

较佳地，所述操作指令包括：缩小、放大以及旋转虚拟图像信息中的一个或者多个目标对象；所述操作指令还可以是：对虚拟图像的位置、大小、颜色等进行调整的相关指令。

例如，用户佩戴增强现实显示设备观看一电影，则用户可以在智能移动终端上输入相关的交互动作，以控制该电影画面的放大、缩小等，上述方式能够通过智能移动终端与增强图像进行交互，丰富了交互的方式，增添了趣味性。

基于本实用新型实施例提供的增强现实显示设备和交互方法，可以在多种不同的场景中应用，提供非常便捷和智能化的使用体验。以下结合图5所示的方法步骤，详细描述该增强现实显示设备20在导航应用环境下的使用。

在本实施例中，智能移动终端30上可以运行有导航软件，例如高德地图或者百度地图等，并配置有用于定位用户当前位置的定位硬件设备(如GPS模块)。请参阅图5，图5是本实用新型另一实施例提供的一种增强现实显示设备的交互方法的流程示意图，如图5所示，所述增强现实显示设备的交互方法包括：

51、通过智能移动终端获取用户当前的位置信息及用户输入的目的地位置。

在用户启用导航或者地图的软件应用以后，以搜索框或者其它合适的形式，由用户输入其目的地。在一些实施例中，用户还可以以声控或者手势操作等多种方式在智能移动终端中输入目的地位置，具体取决于智能移动终端配置的交互设备。

52、根据所述当前的位置信息和目的地位置，规划对应的移动路线。

智能移动终端基于自身的地图信息，可以为用户提供一条或者多条到达目的地位置的移动路线。其具体的实现过程为本领域技术的常用技术，在此不作赘述。

53、根据所述移动路线和当前的位置信息，确定移动方向。

与导航软件日常应用相类似的，智能移动终端可以通过陀螺仪或者磁力计等硬件设备，确定用户当前的朝向。然后，叠加计算移动路线、位置信息和用户朝向等，确定用户在当前状态下的移动方向，从而为用户指引正确的移动路线。

54、将该移动方向以指向箭头的形式，在所述增强现实显示设备的显示区域上显示。

在移动方向计算确定以后，智能移动终端设备可以将其作为虚拟图像提供给增强现实显示设备，并在其显示区域上显示。

该指向箭头的具体式样可以根据用户的喜好或者实际情况的需要进行设置或者调整，例如改变箭头的大小、颜色或者是否以立体3维格式显示。

在本实用新型实施例中，由于用户还可以通过该增强现实显示设备直观的观察到自己眼前的实景图像。因此，在显示区叠加显示移动方向以后，用户可以在该增强现实显示设备上观察到包含移动方向的当前路况，从而可以直观，清晰的明确导航软件的指引。

与惯常的导航软件应用相比较而言，一方面，由于该增强现实显示设备可以是一个便携式的头戴设备，没有连接线缆的限制，也不影响用户对于周边环境的观察或者感知。因此，用户在使用导航软件时，即使一直保持对当前路况的观察也能够获知规划路线的具体信息。

另一方面，这样的视觉观察方式简化了用户对于导航软件提供的规划路线的理解，与语音导航或者其它导航方式相比，对于用户的指引更为直观，有助于提高用户体验和反应速度。

当在一些移动速度较高的交通工具，例如，汽车或者自行车等应用时，这样的导航交互方式具有避免分散驾驶员注意力的技术效果，很好的提高了驾驶的安全性。

在一些实施例中，上述导航功能还可以直接设置在增强现实显示设备上，即增强现实显示设备上设有：导航模块和定位模块。

所述定位模块和所述导航模块均与所述处理器连接，所述处理器用于控制所述定位模块获取当前的位置信息，并将所述位置信息传输至所述导航模块，以及控制所述导航模块则根据所述位置信息为用户提供一种或多种到达目的地位置的移动路线。

所述增强现实显示设备还包括计算模块，所述计算模块用于根据所述移动路线、所述位置信息和用户朝向，计算用户当前状态下的移动方向，所述计算模块与所述处理连接，所述处理器用于控制所述增强现实显示设备的显示区域显示所述移动方向。

由于用户可以通过该增强现实显示设备直观的观察到自己眼前的实景图像。因此，用户可以在该增强现实显示设备上观察到包含移动路线的当前路况，从而可以直观，清晰的明确导航软件的指引。

以上所描述的装置或设备实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施方式，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施方式，这些实施方式不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种增强现实显示设备，其特征在于，包括：

设备主体，所述设备主体用于供用户佩戴所述显示设备；

透明镜片部，所述透明镜片部与所述设备主体连接，以使用户佩戴时观察到真实环境画面；所述透明镜片部的至少部分区域为显示区域；

无线传输模块，所述无线传输模块固定在所述设备主体上，与智能移动终端建立无线通信连接，用于接收来自智能移动终端的虚拟图像信息；

处理器，所述处理器收容在所述设备主体内，用于处理所述虚拟图像信息并在所述显示区域上显示对应的虚拟图像画面。

2.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述显示区域包括与用户左眼视觉对应的左侧显示区域以及与用户右眼视觉对应的右侧显示区域。

3.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述虚拟图像信息用于形成左眼虚拟画面和右眼虚拟画面；

所述处理器具体用于：控制所述左侧显示区域显示左眼虚拟画面并且控制所述右侧显示区域显示所述右眼虚拟画面以形成3D立体效果。

4.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述处理器包括：虚拟图像信息转换模组和显示控制模组；

所述虚拟图像信息转换模组用于：根据所述虚拟图像信息，生成左眼虚拟画面和右眼虚拟画面；

所述显示控制模组用于：控制所述左侧显示区域显示左眼虚拟画面并且控制所述右侧显示区域显示右眼虚拟画面以形成3D立体效果。

5.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述处理器具体用于：在所述左侧显示区域和所述右侧显示区域显示相同的虚拟图像画面。

6.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述虚拟图像信息为所述智能移动终端本地存储的虚拟图像信息、所述智能移动终端网络在线获取的虚拟图像信息或者所述智能移动终端的屏幕信息。

7.根据权利要求1-6任一项所述的显示设备，其特征在于，所述显示设备还包括用于采集姿态信息的姿态传感器；

所述处理器与所述姿态传感器连接，用于根据所述姿态信息调整所述虚拟图像画面以保持与用户头部的相对位置关系不变。

8.根据权利要求7所述的显示设备，其特征在于，所述姿态传感器包括陀螺仪、加速度计和磁场计。

9.根据权利要求7所述的显示设备，其特征在于，还包括：定位模块和导航模块，所述定位模块和所述导航模块均与所述处理器连接，

所述处理器用于控制所述定位模块获取当前的位置信息，并将所述位置信息传输至所述导航模块，以及控制所述导航模块则根据所述位置信息为用户提供一种或多种到达目的地位置的移动路线。

10.根据权利要求9所述的显示设备，其特征在于，还包括计算模块，所述计算模块用于根据所述移动路线、所述位置信息和用户朝向，计算用户当前状态下的移动方向，

所述计算模块与所述处理器连接，所述处理器用于控制所述增强现实显示设备的显示区域显示所述移动方向。