基于透明液晶显示屏的头戴式AR显示器及其交互方法与流程

本发明涉及一种基于透明液晶显示屏的头戴式ar显示器及其交互方法，属于可穿戴设备相关技术领域。

背景技术：

头戴虚拟现实ar显示器这个新兴的事物，最早是为了在战斗机中的飞行员在作战中，能通过头盔显示器获知战场的情况和飞机的相关数据等等，后来开始进入民用领域，微软和联想都大型公司都开始布局这个行业。

本文提供的oled透明虚拟液晶头戴显示器，采用最新的柔性oled显示屏，画面更加逼真，效果更加好，同样也更加省电和轻薄，可以在ar增强现实领域，医疗领域，教育领域，影视领域等等获得很大的发展。

技术实现要素：

本发明提供一种基于透明液晶显示屏的头戴式ar显示器及其交互方法，提升用户操作体验。

本发明的技术方案第一方面为一种基于透明液晶显示屏的头戴式ar显示器，包括头戴式眼镜架、头带、cpu、gpu、存储器和供电元件，还包括：

设置在眼镜架上的透明显示屏和一对摄像头；

与透明显示屏关联的传感器组件；

与所述透明显示屏连接的一个或多个输入设备；以及

用于控制所述透明显示屏的驱动集成芯片，其中，所述驱动集成芯片设置在非透明的镜架主体中，所述驱动集成芯片模块化地集成基于透明液晶显示屏的底层驱动接口工具和扩展功能接口工具。

进一步，其中所述底层驱动接口工具包括：屏幕分辨率控制单元、屏幕亮度控制单元、屏幕对比度控制单元、屏幕透光率控制单元、屏幕显示饱和度控制单元、屏幕反向显示控制单元、屏幕光感监测单元、屏幕触感或变形监测单元。

进一步，其中所述扩展功能接口工具是基于所述底层驱动接口工具的模块化定制整合，并且所述扩展功能接口工具包括：ar模式切换单元、游戏模式切换单元、节能模式切换单元、用户定制模式切换单元。

进一步，所述的底层驱动接口工具和所述扩展功能接口工具能够被多个输入设备触发，以激活功能，其中所述的一个或多个输入设备包括设置在镜框侧边的滑动按钮和/或语音输入元件。

进一步，其中所述的传感器组件包括：陀螺仪模组、地磁感应模组、重力感应模组、加速度感应模组、全球定位模组或距离感应器模组。

进一步，所述驱动集成芯片的中断处理优先级高于其它用户硬件的驱动程序的优先级，并且由头戴式ar显示器的gpu优先运行优化加速。

进一步，其中所述透明显示屏包括oled显示器件。

本发明的技术方案第二方面为一种基于透明液晶显示屏的头戴式ar显示器的交互方法，包括以下步骤：

s1、根据用户定制的外形，配置人机交互显示设备，提供硬件支持及接口；

s2、匹配应用功能模块，并建立显示底层驱动对接；

s3、部署操作系统和驱动程序；

s4、提供用户定制的ar扩展应用软件，利用陀螺仪模组、地磁感应模组、重力感应模组、加速度感应模组和全球定位模组，将摄像头模组识别的实物位置关联到透明屏幕的图元中；

其中，在所述的应用功能模块包括ar模式切换单元、游戏模式切换单元、节能模式切换单元、用户定制模式切换单元。

进一步，所述步骤s3包括：部署深度定制的操作系统，使得透明显示屏的驱动集成芯片的中断处理优先级高于其它用户硬件的驱动程序的优先级，并且由头戴式ar显示器的gpu优先运行优化加速。

进一步，所述步骤s4包括：

通过全球定位模组确定所在的位置坐标，获取该位置的ar实物信息；

通过陀螺仪模组、重力感应模组和加速度感应模组，确定屏幕的方向和姿态；

如果通过摄像头模组拍摄和识别到ar实物，则将对应的ar实物信息反映到透明显示屏中显示。

本发明的有益效果为：

提出改进的基于透明液晶显示屏的头戴式ar显示器，解决了以前的ar增强现实头盔现实效果不够清晰的弊端，解决了以往的ar增强现实头盔比较费电的弊端；提升用户的操作体验，科技感十足；基于oled技术，使更轻、更省电。

附图说明

图1是根据本发明的硬件立体示意图。

图2是根据本发明的硬件的侧视图。

图3是根据本发明实施例中的透明显示屏驱动接口部署的示意图。

图4是根据本发明实施例中的实现方法的流程框图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本文所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

图1和图2是根据本发明的硬件的示意图。根据本发明的头戴式ar显示器，除了镜架、cpu、gpu、内存、电源模组，还包括：具有光感传感器的透明显示屏10和一对摄像头31；与透明显示屏10关联的传感器组件32；与所述透明显示屏10连接的一个或多个输入设备21。所述透明显示屏10包括oled显示器件。这里的透明oled显示器件要求构成oled的衬底，电极的材料均为透明材料，器件关闭时透光率达到85％以上，而开启时，从两侧均能观察到发光，其关键之处在于采用高透光率的透明电极和透明tft。优选地，采用磁控溅射法制备的zao薄膜作为透明电极，使得oled显示器件具有较低的电阻率和较高的透光率，其可见光透过率已超过85％。

此外，透明显示屏10还模块化地连接有驱动集成芯片11，所述驱动集成芯片11不是透明的，需要设置在非透明的镜架主体中。

图3是根据本发明实施例中的透明显示屏10驱动接口部署的示意图。所述驱动集成芯片11的中断处理优先级可以高于其它用户硬件的驱动程序的优先级，并且由头戴式ar显示器的gpu优先运行优化加速。所述驱动集成芯片11模块化地集成基于透明液晶显示屏的底层驱动接口工具和扩展功能接口工具。其中所述底层驱动接口工具包括：屏幕分辨率控制单元、屏幕亮度控制单元、屏幕对比度控制单元、屏幕透光率控制单元、屏幕显示饱和度控制单元、屏幕反向显示控制单元、屏幕光感监测单元、屏幕触感或变形监测单元。其中所述扩展功能接口工具是基于所述底层驱动接口工具的模块化定制整合，例如将光感监测和亮度整合以自动调节屏幕亮度等。所述扩展功能接口工具包括：ar模式切换单元(例如，整合透光率、分辨率控制等)、游戏模式切换单元(例如，整合刷新率、分辨率控制等)、节能模式切换单元(例如整合光感监测、分辨率控制、亮度控制等)、用户定制模式切换单元。

进一步，所述的底层驱动接口工具和所述扩展功能接口工具能够被多个输入设备21触发，以激活功能，其中所述的一个或多个输入设备21包括设置在镜框侧边的滑动按钮和/或语音输入元件。其中所述的传感器组件32包括：陀螺仪模组、地磁感应模组、重力感应模组、加速度感应模组、全球定位模组或距离感应器模组。

图4是根据本发明实施例中的实现方法的流程框图。该方法包括以下步骤：

s1、根据用户定制的外形，配置人机交互显示设备，提供硬件支持及接口；

s2、匹配应用功能模块，并建立显示底层驱动对接；

s3、部署操作系统和驱动程序；

s4、提供用户定制的ar扩展应用软件，利用陀螺仪模组、地磁感应模组、重力感应模组、加速度感应模组和全球定位模组，将摄像头31模组识别的实物位置关联到透明屏幕的图元中；

其中，在所述的应用功能模块包括ar模式切换单元、游戏模式切换单元、节能模式切换单元、用户定制模式切换单元。

所述步骤s1包括：通过3d打印的方式形成头戴式ar显示器的外壳或人机交互显示设备的外形。所述步骤s3包括：部署深度定制的操作系统，使得透明显示屏10的驱动集成芯片11的中断处理优先级高于其它用户硬件的驱动程序的优先级，并且由头戴式ar显示器的gpu优先运行优化加速。所述步骤s4包括：通过全球定位模组确定所在的位置坐标，获取该位置的ar实物信息；通过陀螺仪模组、重力感应模组和加速度感应模组，确定屏幕的方向和姿态；如果通过摄像头31模组拍摄和识别到ar实物，则将对应的ar实物信息反映到透明显示屏10中显示。

在一些具体实施例中，设计和制作根据本发明的头戴式ar显示器的过程如下。

a.设计ar头戴显示方案，进行外观设计，设计3dcad模型，设计主板；

b.打印头戴显示器外壳，打印电路板，安装配件，进行调试；

c.设计头戴显示器系统，开发头戴显示器系统，设计头戴显示器游戏，测试系统和欧西；

d.制作头戴显示器驱动，安装驱动，部署显示器系统和游戏，进行使用；

其中步骤a包括：设计基于oled的透明液晶显示屏技术的头戴式ar显示器，摄像头31戴式ar显示器的外观，设计ar头戴显示器的3dcad的数位模型，最后设计基于oled的透明液晶显示屏技术的头戴式ar显示器的主板电路图。

其中步骤b包括：使用多轴数位3d打印机打印基于oled的透明液晶显示屏技术的头戴式ar显示器的塑料外壳，打印其电子电路板，安装相关的内部元器件，安装电路主板，集成处理器，dsp处理器，rom,ram,陀螺仪，重力感应器，加速度感应器，oled液晶显示面板，麦克风，摄像头31，电源组等，最后完成组装，进行调试。

其中步骤c包括：设计基于oled的透明液晶显示屏技术的头戴式ar显示器的安卓操作系统，开发头衔显示器的操作系统，并设计头戴显示的专属ar游戏，并测试基于oled的透明液晶显示屏技术的头戴式ar显示器的系统和游戏。

其中步骤d包括：开发基于oled的透明液晶显示屏技术的头戴式ar显示器的硬件驱动程序，并安装相关的硬件驱动程序，并部署基于oled的透明液晶显示屏技术的头戴式ar显示器的系统和游戏。开始使用头戴显示器，启动显示器后，启动ar显示专属游戏后，就会在你的视觉前方出现敌人，然后挥动拳头打败敌人进行游戏。

根据本发明的一个应用情形，用户使用本发明的透明显示屏10的头戴式ar显示器玩游戏。启动显示器后，启动ar显示专属游戏后，就会在你的视觉前方出现敌人，然后挥动拳头打败敌人进行游戏。

根据本发明的另一个应用情形，用户使用本发明的透明显示屏10的头戴式ar显示器进行虚拟旅游观光。通过陀螺仪模组、重力感应模组和加速度感应模组，确定屏幕的方向已经面向不同的方位；然后根据手柄移动虚拟环境中的观看位置，则可以将对应的景物信息反映到透明显示屏10中显示，就像亲临其境观看景物。

应当认识到，本文的方法实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。