一种用于全息系统的头戴显示器的制作方法

本实用新型涉及全息显示技术领域，尤其一种用于全息系统的头戴显示器。

背景技术：

近年来，全息显示技术已经成为计算机图形图像处理领域的一个研究热点，而随着移动计算技术的发展诞生了一门新兴的技术——移动全息，即基于移动终端的全息显示技术。目前，以智能手机为代表的移动终端也获得了迅速的发展，其具有的计算能力和图形处理能力能与桌面计算机相媲美，加之其独特的便携性等优势，基于移动终端的全息显示系统在不断发展。同时，由于移动终端自身硬件结构的局限性，在用户使用过程中的问题也逐渐凸显出来，一方面，诸如手机、平板电脑等移动终端产品的显示屏幕无法呈现全息应用中所需的沉浸感；另一方面，虽然手机、平板电脑等移动终端产品中配备了陀螺仪、加速度计、摄像头等传感设备，但是用户在使用的过程中需要手持，体验效果欠佳。此外，新型的交互技术，如头动跟踪技术要求传感器获取头部动作数据，这在手机、平板电脑等移动终端产品中无法实现。

技术实现要素：

本实用新型提出的一种用于全息系统的头戴显示器，实现全息应用所需的沉浸感，而且能够将头部动作数据以及外界图像信息发送给上位机。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于全息系统的头戴显示器，包括数据采集传输模块和OLED微显示器模块，所述数据采集传输模块包括图像传感器、陀螺仪、加速度计、蓝牙模块和处理器，所述数据采集传输模块完成对头部运动数据的采集、对真实场景的图像信息采集，并将采集到的数据传送给所述OLED微显示器模块作进一步的数据处理；所述OLED微显示器模块包括HDMI转VGA模块和OLED微控制模块，作为系统的视频输出。

作为优选，所述处理器选用STM32F417处理器，所述陀螺仪选用三轴陀螺仪，所述加速度仪选用三轴加速度计，搭建头部动作数据采集平台。

作为优选，所述三轴陀螺仪选用L3G4200D型三轴陀螺仪，所述三轴加速度计选用ADXL345型三轴加速度计。

作为优选，所述图像传感器选用OV7670型图像传感器。

作为优选，所述蓝牙模块选用HC06蓝牙模块。

作为优选，所述OLED微控制模块选用SVGA OLED-XL显示器。

本实用新型通过提供的一种用于全息系统的头戴显示器，其有益效果在于：弥补手机显示屏在增强现实系统中显示方面的不足，将惯性传感器和摄像头等手机上已有的传感设备集成到头戴显示器上，一方面在增强现实应用中解放用户的双手，不用手持手机时刻对准外界，另一方面惯性传感设备使得用户可以通过头部运动来实现简单的人机交互。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为数据采集传输模块原理框图；

图2为图像采集模块接口电路示意图；

图3为OLED微显示器模块原理框图；

图4为HDMI-VGA转换器电路框图；

图5为电源模块整体框图；

图6为3.7～4.2V转5V电路图；

图7为晶振电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提出一种用于全息系统的头戴显示器，包括数据采集传输模块和OLED微显示器模块。

其中数据采集传输模块包括图像传感器、陀螺仪、加速度计、蓝牙模块、时钟模块和处理器，如图1所示。本实施例选用三轴陀螺仪、三轴加速度计，并采用STM32F417处理器，搭建头部动作数据采集硬件平台。陀螺仪具体型号为L3G4200D，具有数字传输接口的IC接口，量程在±250/±500/±2000dps三种任选。使用时采用I2C接口对陀螺仪L3G4200d的输出数据进行读取，陀螺仪芯片的第2、3管脚为I2C控制时钟SCL和数据线SDA，将这两个管脚与微控制器的I2C接口相连，给芯片提供合适的电源电压即可。三轴加速度计选用ADXL345，在工作过程中，微传感器测得三维的交流形式的加速度信号，放大和调节后，在输出端再次进行放大和滤波，以得到与加速度相关的模拟电信号。

本实施例是基于STM32F417处理器，该处理器具有采集图像质量无损、实时性好、功耗低、成本低等优势。图像采集主要由STM32F417微处理器、CMOS图像传感器、帧缓存器等组成，接口电路如图2所示。图像传感器选用图像传感器OV7670，其与处理器之间连接一个AL422B帧缓冲器连接，为保证数据在传输过程中不丢失。

而蓝牙模块选用蓝牙模块HC06，用于将串口转换成蓝牙，采用的是CSR的BC417芯片，完全兼容蓝牙2.0规范，内置2.4GHz天线，外置8Mbit FLASH，可以工作在3.3V下，具有标准的HCI端口(UART/USB)。

OLED微显示器模块系统的视频输出，组成框图如图3所示，OLED显示模组选用SVGA OLED-XL显示器，是基于硅的有机发光二极管显示器，由于SVGA OLED-XL显示器仅支持VGA视频输入信号，所以需要设计一个HDMI转VGA模块电路，具体电路如图4所示。选用美国模拟器件公司的低功耗的ADV7611作为接收器，该接收器支持最新的1.4版本的HDMI，支持3D格式的视频，最高可接收165MHz的视频流。本电路支持60Hz的1600*1200VGA输出。该电路采用EDID数据，以确保达到HDMI发送端、转换器和VGA显示支持的最高分辨率。ADV7611提供了HDMI输入的接收解决方案，以及5V的线检测、热插拔检测和用于EDID的DDC线。ADV7611背部集成了一个EDID RAM，提供了HDMI信号源的显示功能。该电路中的内置色彩空间转换(CSC)可以将任何HDMI色彩空间转换成适用于视频数模转化器ADV7125的8位RGB444信号。视频数模转换器ADV7125将接收到的数字信号转换成兼容于VGA的模拟视频信号。ADV7611还内置了一个音频包提取模块，该模块几乎可以输出所有HDMI版本的音频信号。ADV7611将提取出的音频信号传送给后端的音频解码器SSM2604。由于SSM2604仅能接收I2S(Inter-IC Sound，I2S是philips公司开发的一种应用于数字音频设备之间音频数据传输总线标准)流，ADV7611必须为HDMI源端提供刚能核实的EDID信号。音频线路的输出阻抗为100Ω，外接耳机或者扬声器之前还需要额外的功率放大级。微控制器为ADuC7020，所使用的I2C的SDA和SCL线连接至开关ADG736，该开关可以选择VGA显示数据通道(DDC)线或者主I2C总线(ADV7611和SSM2604的I2C从设备)，这样可以将VGA I2C总线和主I2C总线分离，以减小潜在的竞争风险(监视器与其它设备共享DDC I2C或者VGA DDC线错误的情况)。

系统的电源模块为整个系统电路提供正常工作的电源电压。电源是影响系统稳定性和可靠性的重要指标，电源的驱动能力和电源电压标准直接影响系统的工作状态，甚至可能导致系统无法正常工作。经过分析，数据采集模块需要3.3V、3V、2.5V、1.8V等电压，而OLED微显模块需要5V、3.3V、4V、-3V等电压，综合起来，电源模块需要为系统提供的电源电压有以下几组：5V、4V、3.3V、3V、2.5V、1.8V、-3V。考虑到头戴显示器的便携性和移动性，本次设计采用锂电池供电，锂电池的电压一般为3.7V～4.2V。由于锂电池电压不稳定，且本实施例中所需的多数电源电压都可以很方便的从5V转换过来，因此，本电源模块首先将锂电池输出电压转换成5V，然后经各降压芯片转换成所需的电源电压，电源模块整体框图如图5所示。锂电池输出电压转换5V电路图如图6所示。

STM32F417处理器有内部晶振，外部晶振和锁相环三路时钟源可以作为系统时钟。上电时，系统默认选择16MHz的内部RC振荡器作为CPU时钟，精度高达1％。也可以选择4-26MHz的外部时钟作为系统时钟。一旦该时钟出现故障，系统自动切换到内部时钟。将外部时钟输入到锁相环，可以使得系统频率高达168MHz，当然此时需要必要的中断管理。本实施例采用外部时钟，外接8MHz的RC振荡电路。振荡电路与STM32连接如下图7所示。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。