專(zhuān)利名稱(chēng)：一種參數(shù)自適應(yīng)控制的頭戴顯示器驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子信息領(lǐng)域，涉及電子工程、光電工程技術(shù)，具體是一種新型的頭戴顯示器(HMD)驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
頭戴顯示器(HeadMounted Display, HMD)又稱(chēng)頭盔顯示器(Helmet Mounted Display，HMD)，是一種至少包含一個(gè)微型圖像源(Image Source，簡(jiǎn)稱(chēng)像源)及相應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的近眼顯示裝置(Melzer，Moffitt 1997)。HMD特殊的人機(jī)交互特性使其可結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和可穿戴計(jì)算技術(shù)廣泛應(yīng)用于科研、教育、醫(yī)療、游戲、工業(yè)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域。基本的HMD 由像源子系統(tǒng)(包括像源器件及其驅(qū)動(dòng)控制電路)、光學(xué)子系統(tǒng)、支持子系統(tǒng)構(gòu)成，也可在基本的HMD上擴(kuò)展耳麥、攝像頭等輔助功能裝置形成多功能HMD。采用OLED/Lcos等微型顯示器件作為像源的HMD在便攜性、顯示效果、功耗、抗惡劣環(huán)境等方面具有優(yōu)勢(shì)，因而成為了 HMD產(chǎn)品的主流，也代表了 HMD未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。然而，市場(chǎng)上所售的各種此類(lèi)HMD存在著可調(diào)節(jié)性差(大多僅具備亮度調(diào)節(jié)功能)、僅支持用戶手動(dòng)按鍵調(diào)節(jié)、人機(jī)交互功能單一(僅具備顯示功能)、多功能的產(chǎn)品又需要龐大的外置控制盒、引線粗笨且線纜繁多等方面的不足，如美國(guó)emagin公司的Z800 其雖然支持顯示器亮度調(diào)節(jié)，但僅僅提供用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)的模式，由于頭戴顯示器本身具有的移動(dòng)性、便攜性造成了其使用環(huán)境的不斷變換，因此Z800不能在環(huán)境變化時(shí)實(shí)時(shí)的自動(dòng)的對(duì)顯示參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如要滿足用戶對(duì)其在各種環(huán)境下的舒適度和清晰度的要求，則需要人工手動(dòng)去調(diào)節(jié)顯示參數(shù)，這樣給用戶帶來(lái)極大的不便(特別是在移動(dòng)使用環(huán)境中)；同時(shí)Z800(現(xiàn)有的支持顯示參數(shù)調(diào)節(jié)的頭戴顯示器大多數(shù)產(chǎn)品)帶有外置的體積較大的控制盒和數(shù)目繁多的線纜，這給用戶的使用帶來(lái)的極大不便，也降低了其在移動(dòng)性和便攜性方面的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是針對(duì)已有技術(shù)存在的不足，提出一種參數(shù)自適應(yīng)控制的頭戴顯示器驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，所述頭戴顯示器(HMD)能夠根據(jù)用戶使用環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)其的各項(xiàng)顯示參數(shù)(如亮度、對(duì)比度及透視率等)，以最大程度的滿足用戶在各種使用環(huán)境下對(duì) HMD舒適度和清晰度的要求，并且無(wú)需用戶手動(dòng)參與調(diào)節(jié)；能夠優(yōu)化掉體積較大的控制盒和數(shù)目繁多的數(shù)據(jù)線纜，通過(guò)采用無(wú)線寬帶傳輸技術(shù)和硬件模塊集成方案，增強(qiáng)其在移動(dòng)性和便攜性方面的優(yōu)勢(shì)。


圖1表示根據(jù)該發(fā)明專(zhuān)利所述的參數(shù)自適應(yīng)控制的頭戴顯示器驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)的實(shí)施框圖。
具體實(shí)施方式
通過(guò)在頭戴顯示器上安裝環(huán)境感知模塊來(lái)感知環(huán)境的變化(如用光敏傳感器來(lái)感知環(huán)境光線強(qiáng)度變化等)，并根據(jù)環(huán)境的變化來(lái)實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)頭戴顯示器的各種顯示參數(shù)， 最大程度的滿足用戶對(duì)頭戴顯示器的舒適度、清晰度等方面的需求。具體的實(shí)現(xiàn)方案是在頭戴顯示器的面部安裝環(huán)境感知傳感器(感知環(huán)境參數(shù)的變化)，該模塊能夠有效地、實(shí)時(shí)地采集環(huán)境信息，并且在使用中能夠基本保證不受其他因素的影響(如用戶的操作行為)， 采集得來(lái)的環(huán)境信息立即傳入頭戴顯示器的控制處理模塊，該模塊對(duì)當(dāng)前的環(huán)境信息進(jìn)行融合處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制命令給圖像處理模塊和像源芯片，進(jìn)而調(diào)節(jié)圖像和顯示器的各項(xiàng)參數(shù)。上述模式是一種參數(shù)自適應(yīng)控制的調(diào)節(jié)模式，該頭戴顯示器還支持用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)模式(即一般模式)，該模式只有通過(guò)用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)按鍵或旋鈕來(lái)改變頭戴顯示器的各項(xiàng)參數(shù)，在這種模式下為降低頭戴顯示器的整體功耗，環(huán)境感知模塊應(yīng)被關(guān)掉。在使用頭戴顯示器時(shí)可根據(jù)用戶的需求在這兩種模式之間進(jìn)行切換，以滿足用戶在各種使用環(huán)境下的要求。在頭戴顯示器的參數(shù)自適應(yīng)控制模式中，由于不同的用戶對(duì)頭戴顯示器的顯示效果有不同的要求(人眼具有差異性)，用戶可針對(duì)眼睛的對(duì)顯示裝置的適應(yīng)情況對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，最大的滿足在環(huán)境變換時(shí)用戶眼睛對(duì)顯示參數(shù)要求的調(diào)節(jié)幅度。整個(gè)過(guò)程通過(guò)頭戴顯示器的用戶交互模塊、環(huán)境感知模塊、系統(tǒng)控制模塊、圖像處理模塊等部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。用戶結(jié)合自己對(duì)環(huán)境信息的適應(yīng)程度通過(guò)用戶交互模塊調(diào)節(jié)相應(yīng)的控制參數(shù)，該參數(shù)能夠在環(huán)境變化時(shí)影響到頭戴顯示器參數(shù)調(diào)節(jié)的方向和幅度。該頭戴顯示器采用一種新型的模塊組成和接口結(jié)構(gòu)，其主要的功能模塊包括視頻接收模塊(有線和無(wú)線兩種方式)、視頻轉(zhuǎn)換模塊、視頻處理模塊(DSP、FPGA模塊等)、系統(tǒng)控制模塊(MCU模塊等)、環(huán)境感知模塊、電源模塊、接口部分、OLED/Lcos等微型顯示模塊等，如圖1所示。其相應(yīng)的接口包括多種視頻格式接口(如？4^6々、皿10、0￥1等)、用戶交互接口、系統(tǒng)控制接口(與上位機(jī)相連)、電源接口等。所述頭戴顯示器可支持有線和無(wú)線的視頻數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)線視頻傳輸模塊可采用近距離高帶寬的無(wú)線傳輸技術(shù)如(WUSB、WIFI 等)；所述頭戴顯示器可接收多種格式的視頻信號(hào)(如PAL、VGA、HDMI, DVI等)，視頻信號(hào)進(jìn)入頭戴顯示器后立即通過(guò)視頻轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行視頻格式轉(zhuǎn)換，將其他格式的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為微顯器件支持的視頻格式信號(hào)；所述頭戴顯示器可通過(guò)視頻處理模塊對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理(如圖像壓縮/解壓、數(shù)字濾波去噪等)；所述頭戴顯示器支持用戶調(diào)節(jié)顯示參數(shù)，用戶可通過(guò)用戶交互模塊的按鍵或旋鈕對(duì)頭戴顯示器的顯示參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。該頭戴顯示器也支持上位機(jī)對(duì)其的控制和調(diào)節(jié)，上位機(jī)通過(guò)頭戴顯示器的系統(tǒng)控制接口和其相連，系統(tǒng)控制接口可用I2C/SPI/GPI0等控制信號(hào)線組成。所述頭戴顯示器支持兩種供電方式，一種是外部適配器直接供電，第二種是頭戴顯示器內(nèi)部電池供電。其中在第一種供電方式中，不僅可以給系統(tǒng)供電同時(shí)可以給頭戴顯示器電池充電。在第二種供電方式中，頭戴顯示器可主動(dòng)進(jìn)入低功耗模式，該模式主要是通過(guò)降低顯示亮度、關(guān)掉不用的功能模塊等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)低功耗，以延長(zhǎng)頭戴顯示器的工作時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種新型頭戴顯示器的驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，其特征是該所述頭戴顯示器支持多種顯示參數(shù)調(diào)節(jié)，如顯示器亮度、對(duì)比度，及視透型頭戴顯示器的視透率參數(shù)等，并且這些參數(shù)的調(diào)節(jié)可通過(guò)兩種途徑來(lái)完成一是通過(guò)人工按鍵或旋鈕來(lái)控制調(diào)節(jié)；二是引入多種傳感反饋通過(guò)處理器處理后自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)調(diào)節(jié)。該頭戴顯示器的主要模塊包括0LED/LcOS 等微型顯示模塊、圖像處理模塊(DSP模塊、FPGA模塊等)、系統(tǒng)控制模塊(MCU模塊等)、環(huán)境監(jiān)測(cè)感知模塊、電源模塊、接口部分等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述頭戴顯示器，其中顯示參數(shù)調(diào)節(jié)控制的第一種模式，該模式是基于人工調(diào)節(jié)的一種方法，用戶佩戴頭戴顯示器后根據(jù)自身對(duì)顯示效果的需求，主動(dòng)通過(guò)按鍵或旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)顯示參數(shù)，整個(gè)過(guò)程通過(guò)頭戴顯示器的系統(tǒng)控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述頭戴顯示器，其中顯示參數(shù)調(diào)節(jié)控制的第二種模式，該模式是基于環(huán)境感知反饋的一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，通過(guò)在頭戴顯示器上安裝環(huán)境感知傳感器來(lái)感知環(huán)境的變化(如用光敏傳感器來(lái)感知環(huán)境光線強(qiáng)度變化等)，并根據(jù)環(huán)境的變化來(lái)適時(shí)的調(diào)節(jié)頭戴顯示器的各種顯示參數(shù)，最大的滿足用戶對(duì)頭戴顯示器的舒適度、清晰度等方面的需求。整個(gè)過(guò)程通過(guò)頭戴顯示器的環(huán)境感知模塊、系統(tǒng)控制模塊、圖像處理模塊等部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。環(huán)境感知模塊實(shí)時(shí)的將環(huán)境參數(shù)傳遞給系統(tǒng)控制模塊，系統(tǒng)控制模塊分析環(huán)境參數(shù)后將相應(yīng)的控制處理信號(hào)傳遞給圖像處理模塊和微顯模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述頭戴顯示器，其中顯示參數(shù)調(diào)節(jié)控制的第二種模式，由于不同的用戶對(duì)頭戴顯示器的顯示效果有不同的要求(人眼具有差異性)，該模式支持適合人眼的自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)置功能，用戶在開(kāi)啟自適應(yīng)調(diào)節(jié)模式時(shí)，可針對(duì)眼睛的對(duì)顯示裝置的適應(yīng)情況對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，最大的滿足在環(huán)境變換時(shí)用戶眼睛對(duì)顯示參數(shù)要求的調(diào)節(jié)幅度。 整個(gè)過(guò)程通過(guò)頭戴顯示器的環(huán)境感知模塊、系統(tǒng)控制模塊、圖像處理模塊等部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。環(huán)境感知模塊實(shí)時(shí)的將環(huán)境參數(shù)傳遞給系統(tǒng)控制模塊，系統(tǒng)控制模塊分析環(huán)境參數(shù)后將相應(yīng)的控制處理信號(hào)傳遞給圖像處理模塊和微顯模塊。
5.一種頭戴顯示器的新型模塊組成和接口結(jié)構(gòu)，所述頭戴顯示器的主要功能模塊包括視頻接收模塊(有線和無(wú)線兩種方式)、視頻轉(zhuǎn)換模塊、視頻處理模塊(DSP模塊、FPGA 模塊等)、系統(tǒng)控制模塊(MCU模塊等)、環(huán)境監(jiān)測(cè)感知模塊、電源模塊、接口部分、OLED/Lcos 等微型顯示模塊等。其相應(yīng)的借口包括多種視頻格式接口(如PAL、VGA、HDMI、DVI等)、 用戶交互接口、系統(tǒng)控制接口(與上位機(jī)相連)、電源接口等。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頭戴顯示器的模塊和接口組成，其在視頻傳輸和處理方面的特征是所述頭戴顯示器可支持有線和無(wú)線的視頻數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)線視頻傳輸模塊可采用近距離高帶寬的無(wú)線傳輸技術(shù)如(WUSB、WIFI等)；所述頭戴顯示器可接收多種格式的視頻信號(hào)(如PAL、VGA、HDMI, DVI等)，視頻信號(hào)進(jìn)入頭戴顯示器后立即通過(guò)視頻轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行視頻格式轉(zhuǎn)換，將其他格式的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為微顯器件支持的視頻格式信號(hào)；所述頭戴顯示器可通過(guò)視頻處理模塊對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理(如圖像壓縮/解壓、數(shù)字濾波去噪等)；
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頭戴顯示器的模塊和接口組成，其在用戶交互和系統(tǒng)控制方面的特征是所述頭戴顯示器支持用戶調(diào)節(jié)顯示參數(shù)，用戶可通過(guò)用戶接口模塊的按鍵或旋鈕對(duì)頭戴顯示器的顯示參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。該頭戴顯示器也支持上位機(jī)對(duì)其的控制和調(diào)節(jié)，上位機(jī)通過(guò)頭戴顯示器的系統(tǒng)控制接口和其相連，系統(tǒng)控制接口可用I2C/SPI/GPI0等控制信號(hào)線組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頭戴顯示器的模塊和接口組成，其在電源管理方面的特征是所述頭戴顯示器支持兩種供電方式，一種是外部適配器直接供電，第二種是頭戴顯示器內(nèi)部電池供電。其中在第一種供電方式中，不僅可以給系統(tǒng)供電同時(shí)可以給頭戴顯示器電池充電。在第二種供電方式中，頭戴顯示器可主動(dòng)進(jìn)入低功耗模式，該模式主要是通過(guò)降低顯示亮度、關(guān)掉不用的功能模塊等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)低功耗，以延長(zhǎng)頭戴顯示器的工作時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頭戴顯示器的模塊和接口組成，其在環(huán)境感知方面的特征是所述頭戴顯示器支持對(duì)其使用環(huán)境的感知功能，通過(guò)在頭戴顯示器上配置各種傳
全文摘要
本發(fā)明提供一種參數(shù)自適應(yīng)控制的頭戴顯示器(HMD)驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，該頭戴顯示器能夠根據(jù)用戶使用環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)其的各項(xiàng)顯示參數(shù)(如亮度、對(duì)比度及透視率等)，最大程度的滿足用戶在各種使用環(huán)境下對(duì)HMD舒適度和清晰度的要求，并且無(wú)需用戶手動(dòng)參與調(diào)節(jié)；并針對(duì)現(xiàn)有參數(shù)可調(diào)的頭戴顯示器產(chǎn)品存在的一些其他缺點(diǎn)(如存在體積龐大的控制盒和數(shù)目繁多的數(shù)據(jù)線纜)，通過(guò)采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸和硬件模塊集成方案對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其在移動(dòng)性和便攜性方面的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步增強(qiáng)。
文檔編號(hào)G09F9/33GK102542921SQ201010600459
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者王海鵬, 陳東義, 黃志奇 申請(qǐng)人:王海鵬, 陳東義, 黃志奇