头戴显示设备及电子设备的制作方法

1.本技术涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种头戴显示设备及电子设备。


背景技术：

2.ar眼镜的产生使得人们能够将虚拟世界和现实世界相结合进行互动，例如将ar眼镜和手机进行连接时，用户则能够将手机中的虚拟画面和现实中的场景相结合进行互动或游戏；通过ar眼镜在和手机配合时都是ar眼镜端的惯性传感单元与控制器进行数据交互，实现将ar眼镜与使用者配合直接实现在界面中的选择功能。
3.但是，对于ar眼镜中惯性传感单元与控制器没有数据交互的设计来说，ar眼镜与使用者配合直接实现在界面中的选择功能的方式则不具有通用性，针对不同的手机则会产生无法适配的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种头戴显示设备及电子设备，以解决ar眼镜中惯性传感单元与控制器没有数据交互的设计来说，ar眼镜与使用者配合直接实现在界面中的选择功能的方式则不具有通用性，针对不同的手机则会产生无法适配的问题。
5.为解决上述技术问题，本技术实施例提供如下技术方案：
6.本技术第一方面提供一种头戴显示设备，其包括头戴显示设备本体，所述头戴显示设备本体上设有第一接口；
7.惯性测量单元，所述惯性测量单元设置在所述头戴显示设备本体内，以检测并通过第一接口发送所述头戴设备本体的运动轨迹数据；
8.控制按键，所述控制按键设置在所述头戴显示设备本体的表面，以发送预设控制信号；
9.控制器，所述控制器设置在所述头戴显示设备本体内，所述控制器与所述控制按键相连，以接收所述预设控制信号；所述控制器通过所述第一接口接收基于所述运动轨迹数据的平面位置坐标信息，且通过所述第一接口发出基于所述预设控制信号和所述平面位置坐标信息的标准usb鼠标信息。
10.在本技术第一方面的一些变更实施方式中，前述的头戴显示设备，其中所述控制器还包括封装单元；
11.所述封装单元与所述控制按键、所述第一接口相接，以将所述预设控制信号和所述平面位置坐标信息结合生成按键与头戴显示设备本体移动相配合的所述标准usb鼠标信息。
12.在本技术第一方面的一些变更实施方式中，前述的头戴显示设备，其中所述封装单元包括模拟单元；
13.所述模拟单元以预设区域内的预设点为原点形成平面坐标系，根据所述平面位置坐标信息于所述平面坐标系内生成与所述头戴显示设备本体同步运动的指针；
14.所述控制按键与所述模拟单元相接，当所述指针运动至目标位置，所述控制按键按下或弹起，发送所述预设控制信号。
15.在本技术第一方面的一些变更实施方式中，前述的头戴显示设备，还包括第一集线器，所述第一集线器设置在所述头戴显示设备本体内，所述第一集线器包括所述第一接口和若干第二接口；
16.所述头戴显示设备本体通过所述第一接口连接至外部设备；
17.所述惯性测量单元和所述控制器分别连接至任一所述第二接口；
18.当所述外部设备连接至所述第一接口时，所述外部设备与所述惯性测量单元之间、所述述外部设备与所述控制器之间形成通路。
19.在本技术第一方面的一些变更实施方式中，前述的头戴显示设备，还包括第一桥接单元；
20.所述第一桥接单元连接所述惯性测量单元和所述第二接口，以将所述惯性测量单元的spi数据转换为usb数据。
21.在本技术第一方面的一些变更实施方式中，前述的头戴显示设备，其中所述第一接口为libusb接口。
22.在本技术第一方面的一些变更实施方式中，前述的头戴显示设备，其中连接所述惯性测量单元的所述第二接口为usb3.0接口；连接所述控制器的所述第二接口为usb2.0接口。
23.在本技术第一方面的一些变更实施方式中，前述的头戴显示设备，还包括第一图像采集装置，所述第一图像采集装置与所述第一桥接单元相接，以采集并发送使用者面的前实景图像；
24.还包括第一显示屏、第二显示屏、第二桥接单元以及第二集线器；所述第二集线器包括第三接口和若干第四接口，所述第三接口与所述外部设备相接，所述第二桥接单元和所述第一集线器分别接于任一所述第四接口，以将所述外部设备的显示数据和所述实景图像数据统一后发出dp数据；所述第二桥接单元同时连接所述第一显示屏和所述第二显示屏，以将所述dp数据转换为lvds数据发送；
25.还包括语音交互单元、播音装置以及拾音装置；
26.所述语音交互单元与所述控制器相连；
27.所述播音装置设置在所述头戴显示设备本体上，所述播音装置与所述语音交互单元相连，以播放来自外部设备的音频信号；
28.所述拾音装置设置在所述头戴显示设备本体上，所述拾音装置与所述语音交互单元相连，以获取所述显示设备本体外部的音频信号；
29.还包括图像处理器和第二图像采集装置；
30.所述第二图像采集装置设置在所述头戴显示设备本体上，以采集所述头戴显示设备本体外部的彩色图像；
31.所述图像处理器和所述第二图像采集装置、所述第一集线器的第二接口相连，以向外部设备发送所述彩色图像。
32.本技术第二方面提供一种电子设备，其包括外部设备和前述的头戴显示设备；
33.所述外部设备通过所述第一接口与所述头戴显示设备相接，以接收所述头戴显示
设备发出的所述头戴显示设备本体的运动轨迹数据，所述外部设备将所述运动轨迹数据转换为所述平面位置坐标信息并发送至所述头戴显示设备，所述头戴显示设备基于控制按键的预设控制信号和所述平面位置坐标信息生成并发送标准usb鼠标信息至所述外部设备；
34.所述平面位置坐标信息为相对于所述外部设备显示画面的中心。
35.在本技术第二方面的一些变更实施方式中，前述的电子设备，其中所述外部设备为手机/平板电脑/电脑；
36.所述手机/平板电脑/电脑内预设转换单元，以将所述头戴显示设备发出的所述头戴显示设备本体的运动轨迹数据转换为所述平面位置坐标信息。
37.相较于现有技术，本技术第一方面提供的头戴显示设备，通过将采集到的运动轨迹数据发送至外部设备，由外部设备进行运动轨迹数据转化到平面坐标信息的转换后再发回控制器，由控制器将平面坐标信息和控制按键的预设控制信号转换为标准usb鼠标信息发送至外部设备，即鼠标左右移动至目标位置按下按键或弹起按键表示选择或取消，使得在惯性测量单元与控制器间没有数据交互的情况下，头戴显示设备同样能够作为鼠标向外部设备提供标准鼠标信息，实现对不同外部设备的通用性；从而解决目前ar眼镜中惯性传感单元与控制器没有数据交互的情况下，ar眼镜与使用者配合直接实现在界面中的选择功能的方式不通用的问题。
附图说明
38.通过参考附图阅读下文的详细描述，本技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本技术的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
39.图1示意性的示出本技术实施例提供的头戴显示设备的结构示意图；
40.图2示意性的示出本技术实施例提供的头戴显示设备中各结构间的信号走向示意图；
41.图3示意性的示出本技术实施例提供的头戴显示设备与外部设备的配合示意图；
42.附图标号说明：头戴显示设备本体1、第一接口11、惯性测量单元2、控制按键3、控制器4、封装单元41、模拟单元411、外部设备5、转换单元51、第一集线器6、第二接口61、第一桥接单元7、第一图像采集装置8、第一显示屏9、第二显示屏10、第二桥接单元12、第二集线器13、第三接口131、第四接口132、语音交互单元14、播音装置15、拾音装置16、图像处理器17、第二图像采集装置18。
具体实施方式
43.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式，虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
44.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
45.本实用新型实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
46.实施例1
47.参考附图1，本实用新型实施例提供的头戴显示设备，其包括头戴显示设备本体1、惯性测量单元2、控制按键3以及控制器4，所述头戴显示设备本体1上设有第一接口11；所述惯性测量单元2设置在所述头戴显示设备本体1内，以检测并通过第一接口11发送所述头戴设备本体1的运动轨迹数据；所述控制按键3设置在所述头戴显示设备本体1的表面，以发送预设控制信号；所述控制器4设置在所述头戴显示设备本体1内，所述控制器4与所述控制按键3相连，以接收所述预设控制信号；所述控制器4通过所述第一接口11接收基于所述运动轨迹数据的平面位置坐标信息，且通过所述第一接口11发出基于所述预设控制信号和所述平面位置坐标信息的标准usb鼠标信息。
48.具体的，为了解决目前ar眼镜中惯性传感单元与控制器没有数据交互的情况下，ar眼镜与使用者配合直接实现在界面中的选择功能的方式不通用的问题，本技术实施例提供了一种头戴显示设备，其通过将头戴显示设备内的惯性测量单元2和控制器4分别且直接地外连至外部设备5，使得惯性测量单元2和控制器4分别向外部设备5发送数据，实现头戴显示设备本体1的运动轨迹数据到平面位置坐标信息的转换在外部设备5中进行，并发回至头戴显示设备与控制按键3的预设控制信息进行结合生成标准usb鼠标信息，即鼠标左右移动至目标位置按下按键或弹起按键表示选择或取消，使得在惯性测量单元2与控制器4间没有数据交互的情况下，头戴显示设备同样能够作为鼠标向外部设备5提供标准鼠标信息，实现对不同外部设备5的通用性；并且在控制器4与惯性测量单元2没有数据交互的情况下，控制器4则无需进行大量的数据分析计算，则所述控制器4则可以选取较低性能的以降低制造成本。
49.其中，所述头戴显示设备本体1为佩戴在使用者头部的显示设备，例如：ar眼镜，当然也不仅仅局限于眼镜的形式，可以是发带、帽子等等，是要是具有ar可视显示屏且能够佩戴在使用者头部实现眼睛可视即可，对于本领域技术人员是可以理解并实现的，在此不做过多赘述。
50.其中，所述惯性测量单元2(imu)是测量物体三轴姿态角/角速率以及加速度的装置，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态，本技术实施例中部所述惯性测量单元2则是用于测量所述头戴显示设备本体1在随着使用者运动过程中的角速度和加速度，且惯性测量单元2(imu)通过所述第一接口11将其测量到的是所述头戴显示设备本体1的运动轨迹数据发送至外部设备5，即附图2中的
①
信息流。
51.其中，所述控制按键3即为设置在所述头戴显示设备本体1外表面的具有按动功能的按键，所述控制按键3与所述控制器4电连接，所述控制按键3按下/弹起则可以与所述控制器4电导通，发送预设控制信号，即附图2中
②
信号流的上部分，例如：所述控制按键3按下，则所述控制按键3与控制器4电导通，向所述控制器4发出确认信息；所述控制按键3与控制器4的配合为本领域技术人员能够轻易理解并实现的，在此不做过多赘述。
52.其中，所述控制器4(mcu)则是具有数据处理分析以及指令接收发送功能的能够进行程序编辑的装置，本技术实施例中所述控制器4接收所述外部设备5的平面位置坐标信息，并将所述平面位置坐标信息和控制按键3的预设控制信号结合形成标准uab鼠标信息，再发送回外部设备5，即附图2中
③
信号流，以在外部设备5上的对应位置形成指针进行对应的功能选择，即鼠标左右移动至目标位置按下按键或弹起按键表示选择或取消，进而适配
于任意外部设备5，实现头戴显示设备的通用。
53.其中，所述外部设备5为手机/平板电脑/电脑等终端设备；
54.所述手机/平板电脑/电脑内预设转换单元51，以将所述头戴显示设备发出的所述头戴显示设备本体1的运动轨迹数据转换为所述平面位置坐标信息；即所述外部设备5内的转换单元51接收到运动轨迹数据后经过头动追踪(head tracking)算法获取到3dof数据，再通过四元素转欧拉角，欧拉角转直角坐标系，最后获取到外部设备显示屏幕坐标的x,y数据，并再将该平面位置坐标信息x，y数据发回到头戴显示设备的控制器4，即附图2中的
②
信息流的下部分；其中，上述算法以及转换单元51均为本领域技术人员能够轻易理解并实现的，在此不做过多赘述。
55.根据上述所列，本技术第一方面提供的头戴显示设备，通过将采集到的运动轨迹数据发送至外部设备5，由外部设备5进行运动轨迹数据转化到平面坐标信息的转换后再发回控制器4，由控制器4将平面坐标信息和控制按键3的预设控制信号转换为标砖usb鼠标信息发送至外部设备5，使得在惯性测量单元2与控制器4间没有数据交互的情况下，头戴显示设备同样能够作为鼠标向外部设备提供标准鼠标信息，实现对不同外部设备的通用性；从而解决目前ar眼镜中惯性传感单元与控制器没有数据交互的情况下，ar眼镜与使用者配合直接实现在界面中的选择功能的方式不通用的问题。
56.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，具体地理解为：可以同时包含有a与b，可以单独存在a，也可以单独存在b，能够具备上述三种任一种情况。
57.进一步地，参考附图1，本技术实施例提供的一种头戴显示设备，在具体实施例中，所述控制器4还包括封装单元41；
58.所述封装单元41与所述控制按键3、所述第一接口11相接，以将所述预设控制信号和所述平面位置坐标信息结合生成按键与头戴显示设备本体1移动相配合的所述标准usb鼠标信息。
59.具体的，为了实现所述控制器4在接收到所述平面位置坐标信息能够发出基于所述控制按键3的预设控制信号和所述平面位置坐标信息的标准uab鼠标信息，本实施例中设置封装单元41，所述封装单元41具有数据分析处理整合的功能，其将预设控制信号和所述平面位置坐标信息相结合生成按键与头戴显示设备本体1移动相配合的所述标准usb鼠标信息，即鼠标左右移动至目标位置按下按键或弹起按键表示选择或取消，即附图2中的
③
信息流。
60.进一步地，参考附图1，本技术实施例提供的头戴显示设备本体1，在具体实施中，所述封装单元41包括模拟单元411；
61.所述模拟单元411以预设区域内的预设点为原点形成平面坐标系，根据所述平面位置坐标信息于所述平面坐标系内生成与所述头戴显示设备本体1同步运动的指针；
62.所述控制按键3与所述模拟单元411相接，当所述指针运动至目标位置，所述控制按键3按下或弹起，发送所述预设控制信号。
63.具体的，为了实现所述封装单元41的功能，本实施例中在所述封装单元41内设置所述模拟单元411，所述模拟单元411具有模拟平面坐标系的功能，其可以通过程序编辑实现，在此不做过多赘述；当所述外部设备5将所述平面位置坐标信息x，y数据发回所述控制
器4后，所述模拟单元411根据所述外部设备5的显示屏幕以其显示中心为圆点模拟平面坐标系，将所述头戴设备本体1的运动轨迹对应的平面位置坐标信息x，y展示在该平面坐标系内(且同时在外部设备5的显示屏幕上对应显示指针的对应移动方向与距离)，并且将控制按键3的预设控制信号与上述坐标信息结合，当代表所述头戴显示设备本体1的指针运动至目标位置(可以是显示屏幕上显示的“确认”“取消”“返回”等功能)，所述控制按键3按下或弹起，发送所述预设控制信号，以实现通过头戴显示设备代替鼠标的控制，实现头戴显示设备与任意外部设备5的通用。
64.进一步地，参考附图1，本技术实施例提供的头戴显示设备本体1，在具体实施中，还包括第一集线器6，所述第一集线器6设置在所述头戴显示设备本体1内，所述第一集线器6包括所述第一接口11和若干第二接口61；
65.所述头戴显示设备本体1通过所述第一接口11连接至外部设备5；
66.所述惯性测量单元2和所述控制器4分别连接至任一所述第二接口61；
67.当所述外部设备5连接至所述第一接口11时，所述外部设备5与所述惯性测量单元2之间、所述述外部设备5与所述控制器4之间形成通路。
68.具体的，为了实现所述惯性测量单元2和所述控制器4分别且直接的向外部设备5发送/接收数据，本实施例中设置所述第一集线器6，将所述头戴显示设备本体1的外连接端口统一为第一接口11，内部则具有多个所述第二接口61以便于与内部的电气元件进行连接，则所述控制器4和所述惯性测量单元2则分别连接至一个第二接口61实现与外部设备5的电导通；参考附图2，当所述外部设备5通过第一接口11与头戴显示设备电连接时，所述惯性测量单元2则通过第二接口61、第一接口11与外部设备5之间实现通路，可以进行数据的交互；同理，当所述外部设备5通过第一接口11与头戴显示设备电连接时，所述控制器4则通过第二接口61、第一接口11与外部设备5之间实现通路，可以进行数据的交互；其中，优选地，所述第一接口11为libusb接口，其为标准通讯接口，其可以使得所述头戴显示设备能够与任意外接设备5实现电连接，在此不做过多赘述；连接所述惯性测量单元2的所述第二接口61为usb3.0接口，连接所述控制器4的所述第二接口61为usb2.0接口，以保证外部设备5获取头戴显示设备本体1的运动轨迹数据的速率较高且能够兼容usb3.0接口，同时将控制器4连接的第二接口61设置为usb2.0目的是在保证其传输速率的前提下降低设计成本，本实施例中的控制器4无需对运动轨迹到平面位置坐标系的转换进行计算，因而控制器4可以选取功能性降低的装置，对应的第二接口61则也可以选择较低版本，以同步实现降低成本；并且，本实施例中外部设备5通过第一集线器6的keyboard通路传递平面位置坐标x，y给控制器4，控制器4封装了控制按键3的预设控制信息和平面位置坐标信息后通过mouse通路传递标准usb鼠标信息给外部设备。
69.进一步地，参考附图1，本技术实施例提供的头戴显示设备本体1，在具体实施中，还包括第一桥接单元7；
70.所述第一桥接单元7连接所述惯性测量单元2和所述第二接口61，以将所述惯性测量单元2的spi数据转换为usb数据。
71.具体的，因为惯性测量单元2是通过第一集线器6的通用接口第一接口11与外部设备进行数据交互的，因而，本实施例中在所述惯性测量单元2与所述第一集线器6之间设置第一桥接单元7，以将所述惯性测量单元2的spi数据转换为通用的usb数据，使得第一集线
器6能够识别并发送至外部设备5；所述第一桥接单元7为bridge ov580型号。
72.进一步地，参考附图1，本技术实施例提供的头戴显示设备本体1，在具体实施中，还包括第一图像采集装置8，所述第一图像采集装置8与所述第一桥接单元7相接，以采集并发送使用者面的前实景图像；所述第一图像采集装置8为鱼眼摄像机(fisheye camera)，本实施例中优选设置2台，以采集具有景深数据的实景图像；
73.还包括第一显示屏9(led/oled/micro oled)、第二显示屏10(led/oled/micro oled)、第二桥接单元12以及第二集线器13(de mux dp/usb)；所述第二集线器13包括第三接口131和若干第四接口132，所述第三接口131与所述外部设备5相接，所述第二桥接单元12和所述第一集线器6分别接于任一所述第四接口132，以将所述外部设备5的显示数据和所述实景图像数据统一后发出dp数据；所述第二桥接单元12同时连接所述第一显示屏9和所述第二显示屏10，以将所述dp数据转换为lvds数据发送，以将外部设备5的显示数据和第一图像采集装置8的显示数据整合后通过第二桥接单元12转换为第一显示屏9和第二显示屏10能够识别且进行显示的lvds数据；
74.还包括语音交互单元14(codec)、播音装置15(mic)以及拾音装置16(speaker)；
75.所述语音交互单元14(codec)与所述控制器4(muc)相连；
76.两个所述播音装置15(mic)设置在所述头戴显示设备本体1上，所述播音装置15(mic)与所述语音交互单元14(codec)相连，以播放来自外部设备5的音频信号；
77.两个所述拾音装置16(speaker)设置在所述头戴显示设备本体1上，所述拾音装置16(speaker)与所述语音交互单元14(codec)相连，以获取所述显示设备本体1外部的音频信号；
78.还包括图像处理器17(isp)和第二图像采集装置18(rgb camera)；
79.所述第二图像采集装置18(rgb camera)设置在所述头戴显示设备本体1上，以采集所述头戴显示设备本体1外部的彩色图像；
80.所述图像处理器17(isp)和所述第二图像采集装置18(rgb camera)、所述第一集线器6的第二接口61相连，以向外部设备5发送所述彩色图像。
81.上述结构为本领域技术人员能够轻易理解或者根据现有技术能够很容易获得的，在此不做过多赘述。
82.实施例2
83.参考附图3，本技术实施例提供了一种电子设备，其包括外部设备5和实施例1所述的头戴显示设备；
84.所述外部设备5通过所述第一接口11与所述头戴显示设备相接，以接收所述头戴显示设备发出的所述头戴显示设备本体1的运动轨迹数据，所述外部设备5将所述运动轨迹数据转换为所述平面位置坐标信息并发送至所述头戴显示设备，所述头戴显示设备基于控制按键3的预设控制信号和所述平面位置坐标信息生成并发送标准usb鼠标信息至所述外部设备5；
85.所述平面位置坐标信息为相对于所述外部设备5显示画面的中心。
86.具体的，所述外部设备5为手机/平板电脑/电脑等终端设备，所述头戴显示设备为实施例1中的头戴显示设备；
87.所述手机/平板电脑/电脑内预设转换单元51，以将所述头戴显示设备发出的所述
头戴显示设备本体1的运动轨迹数据转换为所述平面位置坐标信息；即所述外部设备5内的转换单元51接收到运动轨迹数据后经过头动追踪(head tracking)算法获取到3dof数据，再通过四元素转欧拉角，欧拉角转直角坐标系，最后获取到外部设备显示屏幕坐标的x，y数据，并再将该平面位置坐标信息x，y数据发回到头戴显示设备的控制器4，即附图2中的
②
信息流；其中，上述算法以及转换单元51均为本领域技术人员能够轻易理解并实现的，在此不做过多赘述。
88.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。