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一种移动式AR头戴显示设备

2022-01-04 11:44:20

一种移动式AR头戴显示设备

  技术领域

  本申请涉及穿戴式设备领域,尤其是一种移动式AR头戴显示设备。

  背景技术

  增强现实(Augmented Reality)技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术,广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段,将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后,应用到真实世界中,两种信息互为补充,从而实现对真实世界的“增强”。

  在AR眼镜的光学模组的设计上,容易出现一些拖影现象,为了减少这些拖影现象,AR眼镜需要牺牲部分亮度,目前普遍只能做到300~4000nit之间,在室外或光线较强的使用场景下容易看不清显示的内容。

  实用新型内容

  为解决上述技术问题,本申请的目的在于:提供一种移动式AR头戴显示设备,以解决在室外或者光线较强的使用场景下看不清楚内容的问题。

  本申请所采取的技术方案是:

  一种移动式AR头戴显示设备,包括佩戴结构、光学显示模组、电致变色片、环境光传感器、电子开关、处理器和无线通信模块;

  所述光学显示模组和电致变色片均安装在佩戴结构上,所述电致变色片安装在所述光学显示模组远离佩戴用户眼睛的一侧;

  所述处理器分别与所述光学显示模组和无线通信模块连接,所述处理器包括PWM配置单元和模数转换单元,所述环境光传感器与所述处理器的模数转换单元连接,所述模数转换单元与所述PWM配置单元连接,所述电子开关的受控端串联在所述电致变色片的供电回路上,所述PWM配置单元输出PWM波至所述电子开关的控制端,以控制流经所述电致变色片的电流。

  进一步,还包括同屏传输盒,所述处理器和无线通信模块安装在同屏传输盒内,所述同屏传输盒通过线材与所述佩戴结构连接。

  进一步,所述同屏传输盒与所述佩戴结构可拆卸地连接。

  进一步,还包括扬声器,所述扬声器嵌入在佩戴结构上接近用户头部的一侧。

  进一步,还包括MEMS红外模块,所述MEMS红外模块与处理器连接。

  进一步,所述电致变色片包括透明镜片和贴装在所述透明镜片上的电致变色膜。

  本申请的有益效果是:本方案设置了电致变色片、电子开关、处理器和环境光传感器,其中,处理器包括模数转换单元和PWM配置单元,环境光传感器输出的电压值经过模数转换单元和PWM配置单元后转换为控制电子开关的PWM波,从而使得电致变色片根据环境光线自动调节透光度。

  附图说明

  图1为根据本申请实施例提供的一种移动式AR头戴显示设备的结构示意图;

  图2为根据本申请实施例提供的一种移动式AR头戴显示设备的模块框图。

  具体实施方式

  下面结合说明书附图和具体的实施例对本申请进行进一步的说明。

  参照图1和图2,一种移动式AR头戴显示设备,包括佩戴结构101、光学显示模组102、电致变色片103、环境光传感器104、电子开关Q、处理器和无线通信模块。

  所述光学显示模组102和电致变色片103均安装在佩戴结构101上,所述电致变色片103安装在所述光学显示模组102远离佩戴用户眼睛的一侧。

  所述处理器分别与所述光学显示模组和无线通信模块连接,所述处理器包括PWM配置单元和模数转换单元,所述环境光传感器与所述处理器的模数转换单元连接,所述模数转换单元与所述PWM配置单元连接,所述电子开关的受控端串联在所述电致变色片的供电回路上,从图2中可知,电源VCC、电子开关Q、电致变色片和电源地依次连接,所述PWM配置单元输出PWM波至所述电子开关的控制端,以控制流经所述电致变色片的电流。

  其中,光学显示模组为由两块光学模组组成的双目光学显示模组,主要采用阵列光波导的方案,它由一块透明的波导镜片和显示光机组成,其中波导镜片为层叠阵列波导结构,作为实现穿透式显示的光学组合器,用于将显示光机传输的图像源及现实光源进行组合,实现增强现实显示,其可以实现光学显示系统出瞳的扩展,从而在很薄的厚度下实现较大的视场角。而显示光机则是由LCOS这类硅基液晶组成的显示源,负责提供虚拟图像源,特点是显示分辨率高、色彩还原度好。光学显示模组包括光学模组驱动模块,其负责驱动点亮光学模组及接收图像数据,主要接收由同屏适配器传输过来的图像数据,经过图像校正算法进行处理后在双目光学模组中显示。

  电致变色膜:一种用电致变色材料(如氧化钨、可变色液晶)制成的透明薄膜结构,在外加电场的作用下发生可逆的变化,主要表现为颜色和透明度的可逆变化。在未加电状态下,其光透过率约为70%,人眼看到该变色膜颜色接近于全透明状态,在加电状态下,其光透过率约为30%,人眼看到该变色膜的颜色接近于黑色。通常电致变色膜覆盖在透明镜片上做结构加强。

  光环境传感器主要由光线传感器ALS组成,用于感知周围光线情况,处理器可根据环境光线的强弱去调节光学模组的显示亮度,使设备适应不同的光线环境。

  本实施例的工作原理为:光环境传感器基于采集到的光线强度输出电压值,电压值的大小与环境光的强度成比例,在本实施例中,光环境传感器电压值输出的大小与环境光的强度成正比,处理器的模数转换单元将环境光传感器输出的电压值转换为数字信号,并将数字信号写入PWM配置单元的寄存器中,从而配置PWM波的占空比,PWM波的占空比影响流过电致变色片的电流的大小,故改变PWM波的占空比可以控制电致变色片的透光度。在本实施例中,由于光环境传感器电压值输出的大小与环境光的强度成正比,而电致变色片的遮光性能与工作电流成反比,因此,将数字信号写入PWM配置单元的寄存器中之前,PWM配置单元需要将数字信号取反。这样,就可以实现电致变色片跟随环境光强度变化的功能。

  此外,本实施例通过处理器和无线通信模块可以接收手机同步的图像和声音,由于大部分计算在手机中实现,因此本设备无需配置更多的电子部件和更大容量的电源,因此本实施例的设备比较轻便。

  在一些实施例中,还包括同屏传输盒108,所述处理器和无线通信模块安装在同屏传输盒108内,所述同屏传输盒108通过线材107与所述佩戴结构101连接。其中,同屏传输盒中还包括电源模块,该电源模块用于向设备的电子部件供电。电源模块包括充电电路、锂电池和放电电路,其中充电电路用于向锂电池充电,放电电路用于将锂电池的电压转换为设备的工作电压,电源模块设置有USB-type-C接口109,用以充电。

  在一些实施例中,所述同屏传输盒108与所述佩戴结构101可拆卸地连接,可拆卸连接的方式可以便于设备维修。

  在一些实施例中,还包括扬声器106,所述扬声器103嵌入在佩戴结构101上接近用户头部的一侧。

  扬声器为微型超声波扬声器,其分布于佩戴结构的两端,主要使用微型的超声波扬声器,用于播放设备的音频内容,通过处理器生成的控制信号,将电信号转化为超声波,将声音高度定向的投射到特定区域,实现定向传输音源,获得立体且低失真的声效体验。

  在一些实施例中,还包括MEMS红外模块105,所述MEMS红外模块105与处理器连接。

  MEMS红外模块:一种可通过自身的红外LED去照射用户的眼睛,捕获识别人眼反射回的红外信号,形成人眼位置数据的传感器,放置在光学显示模组镜片的周围。在一些实施例中可以设置眼动追踪模块:眼动追踪模块利用多个MEMS红外模块获得的人眼位置数据,通过算法计算获得用户的眼睛瞳距,再使处理器结合瞳距调节匹配光学显示模组的显示内容。与此同时,该模块通过识别用户眼睛的注视点,对显示内容进行物理移动或放大,这样无论用户看向哪里,显示内容都能维持在用户注视点的前方。

  在一些实施例中,所述电致变色片包括透明镜片和贴装在所述透明镜片上的电致变色膜。

  以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明,但本申请并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

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