一种具有三维手势控制功能的简易虚拟现实眼镜的制作方法
【专利说明】
[技术领域]
[0001]本实用新型专利涉及移动设备领域，具体是一种带有三维手势控制功能的虚拟现实眼镜。
[【背景技术】]
[0002]最早的虚拟现实设备开始于上世纪六十年代，这样的技术随后逐渐应用于军事领域和政府机构。最近一两年来，简易的虚拟现实眼镜发展迅速，主要代表有国外谷歌的cardboard，以及国内的暴风幻影。实际上，它只是一个手机架子，相应的内容在手机上被分屏显示，利用眼睛对内容的视差形成三维的视频效果。
[0003]但由于这个手机架子被戴在头上，手机内容的菜单控制通常使用一种用于游戏设备的手持手柄游戏控制器，这种游戏控制器的操作在蒙眼的情况下很不方便。因此，需要设计一种简单易操作、实用、便宜的替代方案。
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【发明内容】
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[0004]本专利涉及一种具有三维手势控制功能的简易虚拟现实眼镜，适用于可穿戴虚拟现实头盔应用，其目的是设计一种三维手势控制组件，通过USB接口、蓝牙接口、WIFI接口之一，与被放置在简易眼镜架子上的手机通讯，三维手势的控制信号，通过接口发送到手机上，从而达到控制手机功能模块的目的。
[0005]为实现上述目的，设计一种具有三维手势控制功能的简易虚拟现实眼镜，包括眼镜本体、控制组件、手机或平板电脑，眼镜本体通过所述控制组件与手机或平板电脑实现信号连接，其特征在于，所述控制组件采用三维手势控制板，所述三维手势控制板由电场感应板、三维手势芯片、处理器以及电源模块组成，所述电场感应板内嵌入若干方位电极，所述若干方位电极将获取到的手部运动产生的电场变动信号，每个方位的电极信号直接连接到三维手势芯片的五个对应管脚，三维手势芯片根据各个方位电极的信号变化，和在芯片中的手势库比对，得到相应的手势结果，其结果通过I2C总线输出到处理器，再以无线蓝牙或WIFI方式或者通过有线USB方式，发送到手机或者平板电脑中。
[0006]所述方位电极中心电极，中心电极的上下左右四个方位分别嵌入北电极、南电极、西电极以及东电极。
[0007]电场感应板的数量采用单块或双块。
[0008]采用双块电场感应板时，每块电场感应板上设有若干方位电极，每块电场感应板对应一块三维手势芯片，但均共用一组处理器及电源模块。
[0009]所述眼镜本体与三维手势控制板可合并或分立。
[0010]所述眼镜本体包括前框、后框、两组目镜以及绷带，眼镜主体由前框与后框合并而成，前框与后框之间设有两组通孔，每组通孔固定有一组目镜，分别与左右眼对应，前框前端设有前盖，三维手势控制板内嵌于前盖内侧，三维手势控制板由电源模块供电连接，由前框顶部的电源按钮控制连接。
[0011]后框与脸部接触处设有泡棉作为缓冲组件；所述前盖右侧、三维手势控制板的侧旁还设有预留孔，所述预留孔是为了让手机或平板电脑的摄像头外露，以方便将来植入更多的功能。
[0012]本实用新型，采用三维手势控制板替代通常的手持游戏控制器，从而达到控制手机内容的功能，与现有技术比较具有以下积极效果:
[0013]1.本专利基本上能够替代原有的手柄控制器所有功能
[0014]2.由于是通过三维手势识别控制手机中的功能模块，操作简单，易用
[0015]3.成本上比手柄控制器略微低，因此，具有较高的性价比。
[0016]4.提高了用户体验度
[0017]总之，本产品具有抗干扰能力强、实用性强、结构简单、安装维护方便，符合国家标准，具有广大的市场前景。
[【附图说明】]
[0018]图1三维手势控制板在简易眼镜中的位置图
[0019]图2外置的三维手势控制器
[0020]图3单手三维手势控制功能原理图
[0021]图4电场感应板示意图
[0022]图5双手三维手势控制功能原理图
[0023]图6合并式眼镜结构示意图
[0024]图中标注说明
[0025]I前盖，2目镜，3前框，4按钮，5后框，6泡棉，7绷带，8预留空，9三维手势控制板。[【具体实施方式】]
[0026]本专利的目的参见附图系统架构图(图1和图2)描述如下:
[0027]本专利的实现有两种方式，即眼镜本体与三维手势控制板可合并或分立:
[0028]一种是内嵌式的，如图1，具体结构眼镜本体包括前框、后框、两组目镜以及绷带，眼镜主体由前框与后框合并而成，前框与后框之间设有两组通孔，每组通孔固定有一组目镜，分别与左右眼对应，前框前端设有前盖，三维手势控制板内嵌于前盖内侧，三维手势控制板由电源模块供电连接，由前框顶部的电源按钮控制连接，后框与脸部接触处设有泡棉作为缓冲组件；所述前盖右侧、三维手势控制板的侧旁还设有预留孔。
[0029]也就是说，三维手势的控制板被安装在简易虚拟现实眼镜中，通常可以放置在前盖板的后面，手势控制板和手机的通讯方式可以是通过USB接口、无线蓝牙或无线WIFI方式之一通信，在这种情况下，手可以在眼镜正前方，通过手势，控制眼镜中的手机屏幕上的任意目标；
[0030]另外一种是外置式的，如图2，也就是说，三维手势控制器和简易虚拟现实眼镜是分立放置的，他们之间的通讯一般通过无线蓝牙或无线WIFI方式通讯，在这种情况下，手需要在三维手势控制器的上方做不同的手势，来控制眼镜中的手机屏幕上的任意目标。
[0031]图3给出了单手三维手势控制板的原理图:此时采用单块电场感应板，其核心的芯片是来自microchip公司的MGC3130芯片，它的作用是对三维手势进行手势识别和跟踪控制，一种特殊的电场感应板被设计，感应板上的五个电场电极(东、南、西、北、中电极，见图4)作为输入信号，连接到MGC3130，当手位于电场感应板上空运动时，感应板上空的电场会被改变，从而影响到五个电极的输出信号，MGC3130通过对五个电极信号的改变量来判断手的运动趋势，通过相应的算法与手势库对比，得到不同的手势结果。手势的结果通过I2C接口传输到三维手势控制板的处理器，处理器再通过USB接口、无线蓝牙接口或者WIFI接口发送到手机里面，手机里的接口软件读取手势，进行功能控制。图4给出的电场感应板上，最基本的手势有向东、向南、向西、向北以及转圈等五种。
[0032]图5给出了可以使用双手进行三维手势控制的原理图:此时采用双块单块电场感应板，两个MGC3130芯片分别从各自的电场感应板读取电场感应信号，它们之间通过I2C接口以及控制信号互连，然后通过其中的一个MGC3130芯片的I2C接口连接到处理器上，一个处理器可以同时读取两组手势信号，并通过USB接口、无线蓝牙接口、无线WIFI接口之一发送到手机。同样，双手三维手势控制器既可以安装在简易虚拟现实眼镜里面，也可以安装在简易虚拟现实眼镜外面，和眼镜分立安装。
[0033]在简易虚拟眼镜中安装好本产品以后，可以在手机游戏中，提高玩家的体验度。比如，玩僵尸大战游戏，通过手势控制，可以非常方便的控制游戏中的转向和射击动作。
[0034]利用了 Microchip公司的三维手势芯片MGC3130，可通过读取手势对电场的干扰，对应于预存在芯片中的手势库，判断手势的运动方向或者运动方法，从而对手机的内容发出相对应的指令(例如，前后左右，确认，退出等指令)。这种手势的控制范围可以达到长宽高为15x10x15cm3的范围，足以应用于任何手机内容的控制。这样的手势操作，比原来使用手柄游戏控制器的操作，更加方便灵活。而且，芯片的价格便宜实用。因此，在成本上也有一定的优势。所以，该专利产品具有结构简单、安装灵活、维护方便、实用性强的有点，完全符合现行移动设备行业的国家标准各项指标要求，具有较大的市场前景。
【主权项】
1.一种具有三维手势控制功能的简易虚拟现实眼镜，包括眼镜本体、控制组件、手机或平板电脑，眼镜本体通过所述控制组件与手机或平板电脑实现信号连接，其特征在于，所述控制组件采用三维手势控制板，所述三维手势控制板由电场感应板、三维手势芯片、处理器以及电源模块组成，所述电场感应板内嵌入若干方位电极，所述若干方位电极将获取到的手部运动产生的电场变动信号，每个方位的电极信号直接连接到三维手势芯片的五个对应管脚，三维手势芯片根据各个方位电极的信号变化，和在芯片中的手势库比对，得到相应的手势结果，其结果通过I2C总线输出到处理器，再以无线蓝牙或WIFI方式或者通过有线USB方式，发送到手机或者平板电脑中。
2.如权利要求1所述的一种具有三维手势控制功能的简易虚拟现实眼镜，其特征在于，所述方位电极中心电极，中心电极的上下左右四个方位分别嵌入北电极、南电极、西电极以及东电极。
3.如权利要求1所述的一种具有三维手势控制功能的简易虚拟现实眼镜，其特征在于，电场感应板的数量采用单块或双块。
4.如权利要求3所述的一种具有三维手势控制功能的简易虚拟现实眼镜，其特征在于，采用双块电场感应板时，每块电场感应板上设有若干方位电极，每块电场感应板对应一块三维手势芯片，但均共用一组处理器及电源模块。
5.如权利要求1所述的一种具有三维手势控制功能的简易虚拟现实眼镜，其特征在于，所述眼镜本体与三维手势控制板可合并或分立。
6.如权利要求5所述的一种具有三维手势控制功能的简易虚拟现实眼镜，其特征在于，所述眼镜本体包括前框、后框、两组目镜以及绷带，眼镜主体由前框与后框合并而成，前框与后框之间设有两组通孔，每组通孔固定有一组目镜，分别与左右眼对应，前框前端设有前盖，三维手势控制板内嵌于前盖内侧，三维手势控制板由电源模块供电连接，由前框顶部的电源按钮控制连接。
7.如权利要求6所述的一种具有三维手势控制功能的简易虚拟现实眼镜，其特征在于，后框与脸部接触处设有泡棉作为缓冲组件；所述前盖右侧、三维手势控制板的侧旁还设有预留空，所述预留孔。
【专利摘要】本实用新型专利涉及一种带有三维手势控制功能的虚拟现实眼镜，其特征在于，控制组件采用三维手势控制板，三维手势控制板由电场感应板、三维手势芯片、处理器以及电源模块组成，所述电场感应板内嵌入若干方位电极，所述若干方位电极将获取到的手部运动产生的电场变动信号，每个方位的电极信号直接连接到三维手势芯片的五个对应管脚，三维手势芯片根据各个方位电极的信号变化，和在芯片中的手势库比对，得到相应的手势结果，其结果通过I2C总线输出到处理器，再以无线蓝牙或WIFI方式或者通过有线USB方式，发送到手机或者平板电脑中。本产品具有抗干扰能力强、实用性强、结构简单、安装维护方便，符合国家标准，具有广大的市场前景。
【IPC分类】G02B27-01, G06F3-01
【公开号】CN204613873
【申请号】CN201520168192
【发明人】郏惠忠, 代首雄, 赵岩, 陶荣
【申请人】上海旗娱网络科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月24日