本實(shí)用新型涉及全息顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其一種用于全息系統(tǒng)的頭戴顯示器。

背景技術(shù)：

近年來，全息顯示技術(shù)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)圖形圖像處理領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，而隨著移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展誕生了一門新興的技術(shù)——移動(dòng)全息，即基于移動(dòng)終端的全息顯示技術(shù)。目前，以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)終端也獲得了迅速的發(fā)展，其具有的計(jì)算能力和圖形處理能力能與桌面計(jì)算機(jī)相媲美，加之其獨(dú)特的便攜性等優(yōu)勢(shì)，基于移動(dòng)終端的全息顯示系統(tǒng)在不斷發(fā)展。同時(shí)，由于移動(dòng)終端自身硬件結(jié)構(gòu)的局限性，在用戶使用過程中的問題也逐漸凸顯出來，一方面，諸如手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端產(chǎn)品的顯示屏幕無法呈現(xiàn)全息應(yīng)用中所需的沉浸感；另一方面，雖然手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端產(chǎn)品中配備了陀螺儀、加速度計(jì)、攝像頭等傳感設(shè)備，但是用戶在使用的過程中需要手持，體驗(yàn)效果欠佳。此外，新型的交互技術(shù)，如頭動(dòng)跟蹤技術(shù)要求傳感器獲取頭部動(dòng)作數(shù)據(jù)，這在手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端產(chǎn)品中無法實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出的一種用于全息系統(tǒng)的頭戴顯示器，實(shí)現(xiàn)全息應(yīng)用所需的沉浸感，而且能夠?qū)㈩^部動(dòng)作數(shù)據(jù)以及外界圖像信息發(fā)送給上位機(jī)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種用于全息系統(tǒng)的頭戴顯示器，包括數(shù)據(jù)采集傳輸模塊和OLED微顯示器模塊，所述數(shù)據(jù)采集傳輸模塊包括圖像傳感器、陀螺儀、加速度計(jì)、藍(lán)牙模塊和處理器，所述數(shù)據(jù)采集傳輸模塊完成對(duì)頭部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的采集、對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的圖像信息采集，并將采集到的數(shù)據(jù)傳送給所述OLED微顯示器模塊作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理；所述OLED微顯示器模塊包括HDMI轉(zhuǎn)VGA模塊和OLED微控制模塊，作為系統(tǒng)的視頻輸出。

作為優(yōu)選，所述處理器選用STM32F417處理器，所述陀螺儀選用三軸陀螺儀，所述加速度儀選用三軸加速度計(jì)，搭建頭部動(dòng)作數(shù)據(jù)采集平臺(tái)。

作為優(yōu)選，所述三軸陀螺儀選用L3G4200D型三軸陀螺儀，所述三軸加速度計(jì)選用ADXL345型三軸加速度計(jì)。

作為優(yōu)選，所述圖像傳感器選用OV7670型圖像傳感器。

作為優(yōu)選，所述藍(lán)牙模塊選用HC06藍(lán)牙模塊。

作為優(yōu)選，所述OLED微控制模塊選用SVGA OLED-XL顯示器。

本實(shí)用新型通過提供的一種用于全息系統(tǒng)的頭戴顯示器，其有益效果在于：彌補(bǔ)手機(jī)顯示屏在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中顯示方面的不足，將慣性傳感器和攝像頭等手機(jī)上已有的傳感設(shè)備集成到頭戴顯示器上，一方面在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中解放用戶的雙手，不用手持手機(jī)時(shí)刻對(duì)準(zhǔn)外界，另一方面慣性傳感設(shè)備使得用戶可以通過頭部運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)交互。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為數(shù)據(jù)采集傳輸模塊原理框圖；

圖2為圖像采集模塊接口電路示意圖；

圖3為OLED微顯示器模塊原理框圖；

圖4為HDMI-VGA轉(zhuǎn)換器電路框圖；

圖5為電源模塊整體框圖；

圖6為3.7～4.2V轉(zhuǎn)5V電路圖；

圖7為晶振電路圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)施例提出一種用于全息系統(tǒng)的頭戴顯示器，包括數(shù)據(jù)采集傳輸模塊和OLED微顯示器模塊。

其中數(shù)據(jù)采集傳輸模塊包括圖像傳感器、陀螺儀、加速度計(jì)、藍(lán)牙模塊、時(shí)鐘模塊和處理器，如圖1所示。本實(shí)施例選用三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)，并采用STM32F417處理器，搭建頭部動(dòng)作數(shù)據(jù)采集硬件平臺(tái)。陀螺儀具體型號(hào)為L3G4200D，具有數(shù)字傳輸接口的IC接口，量程在±250/±500/±2000dps三種任選。使用時(shí)采用I2C接口對(duì)陀螺儀L3G4200d的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，陀螺儀芯片的第2、3管腳為I2C控制時(shí)鐘SCL和數(shù)據(jù)線SDA，將這兩個(gè)管腳與微控制器的I2C接口相連，給芯片提供合適的電源電壓即可。三軸加速度計(jì)選用ADXL345，在工作過程中，微傳感器測(cè)得三維的交流形式的加速度信號(hào)，放大和調(diào)節(jié)后，在輸出端再次進(jìn)行放大和濾波，以得到與加速度相關(guān)的模擬電信號(hào)。

本實(shí)施例是基于STM32F417處理器，該處理器具有采集圖像質(zhì)量無損、實(shí)時(shí)性好、功耗低、成本低等優(yōu)勢(shì)。圖像采集主要由STM32F417微處理器、CMOS圖像傳感器、幀緩存器等組成，接口電路如圖2所示。圖像傳感器選用圖像傳感器OV7670，其與處理器之間連接一個(gè)AL422B幀緩沖器連接，為保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中不丟失。

而藍(lán)牙模塊選用藍(lán)牙模塊HC06，用于將串口轉(zhuǎn)換成藍(lán)牙，采用的是CSR的BC417芯片，完全兼容藍(lán)牙2.0規(guī)范，內(nèi)置2.4GHz天線，外置8Mbit FLASH，可以工作在3.3V下，具有標(biāo)準(zhǔn)的HCI端口(UART/USB)。

OLED微顯示器模塊系統(tǒng)的視頻輸出，組成框圖如圖3所示，OLED顯示模組選用SVGA OLED-XL顯示器，是基于硅的有機(jī)發(fā)光二極管顯示器，由于SVGA OLED-XL顯示器僅支持VGA視頻輸入信號(hào)，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)HDMI轉(zhuǎn)VGA模塊電路，具體電路如圖4所示。選用美國模擬器件公司的低功耗的ADV7611作為接收器，該接收器支持最新的1.4版本的HDMI，支持3D格式的視頻，最高可接收165MHz的視頻流。本電路支持60Hz的1600*1200VGA輸出。該電路采用EDID數(shù)據(jù)，以確保達(dá)到HDMI發(fā)送端、轉(zhuǎn)換器和VGA顯示支持的最高分辨率。ADV7611提供了HDMI輸入的接收解決方案，以及5V的線檢測(cè)、熱插拔檢測(cè)和用于EDID的DDC線。ADV7611背部集成了一個(gè)EDID RAM，提供了HDMI信號(hào)源的顯示功能。該電路中的內(nèi)置色彩空間轉(zhuǎn)換(CSC)可以將任何HDMI色彩空間轉(zhuǎn)換成適用于視頻數(shù)模轉(zhuǎn)化器ADV7125的8位RGB444信號(hào)。視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADV7125將接收到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成兼容于VGA的模擬視頻信號(hào)。ADV7611還內(nèi)置了一個(gè)音頻包提取模塊，該模塊幾乎可以輸出所有HDMI版本的音頻信號(hào)。ADV7611將提取出的音頻信號(hào)傳送給后端的音頻解碼器SSM2604。由于SSM2604僅能接收I2S(Inter-IC Sound，I2S是philips公司開發(fā)的一種應(yīng)用于數(shù)字音頻設(shè)備之間音頻數(shù)據(jù)傳輸總線標(biāo)準(zhǔn))流，ADV7611必須為HDMI源端提供剛能核實(shí)的EDID信號(hào)。音頻線路的輸出阻抗為100Ω，外接耳機(jī)或者揚(yáng)聲器之前還需要額外的功率放大級(jí)。微控制器為ADuC7020，所使用的I2C的SDA和SCL線連接至開關(guān)ADG736，該開關(guān)可以選擇VGA顯示數(shù)據(jù)通道(DDC)線或者主I2C總線(ADV7611和SSM2604的I2C從設(shè)備)，這樣可以將VGA I2C總線和主I2C總線分離，以減小潛在的競(jìng)爭風(fēng)險(xiǎn)(監(jiān)視器與其它設(shè)備共享DDC I2C或者VGA DDC線錯(cuò)誤的情況)。

系統(tǒng)的電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)電路提供正常工作的電源電壓。電源是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的重要指標(biāo)，電源的驅(qū)動(dòng)能力和電源電壓標(biāo)準(zhǔn)直接影響系統(tǒng)的工作狀態(tài)，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。經(jīng)過分析，數(shù)據(jù)采集模塊需要3.3V、3V、2.5V、1.8V等電壓，而OLED微顯模塊需要5V、3.3V、4V、-3V等電壓，綜合起來，電源模塊需要為系統(tǒng)提供的電源電壓有以下幾組：5V、4V、3.3V、3V、2.5V、1.8V、-3V。考慮到頭戴顯示器的便攜性和移動(dòng)性，本次設(shè)計(jì)采用鋰電池供電，鋰電池的電壓一般為3.7V～4.2V。由于鋰電池電壓不穩(wěn)定，且本實(shí)施例中所需的多數(shù)電源電壓都可以很方便的從5V轉(zhuǎn)換過來，因此，本電源模塊首先將鋰電池輸出電壓轉(zhuǎn)換成5V，然后經(jīng)各降壓芯片轉(zhuǎn)換成所需的電源電壓，電源模塊整體框圖如圖5所示。鋰電池輸出電壓轉(zhuǎn)換5V電路圖如圖6所示。

STM32F417處理器有內(nèi)部晶振，外部晶振和鎖相環(huán)三路時(shí)鐘源可以作為系統(tǒng)時(shí)鐘。上電時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)選擇16MHz的內(nèi)部RC振蕩器作為CPU時(shí)鐘，精度高達(dá)1％。也可以選擇4-26MHz的外部時(shí)鐘作為系統(tǒng)時(shí)鐘。一旦該時(shí)鐘出現(xiàn)故障，系統(tǒng)自動(dòng)切換到內(nèi)部時(shí)鐘。將外部時(shí)鐘輸入到鎖相環(huán)，可以使得系統(tǒng)頻率高達(dá)168MHz，當(dāng)然此時(shí)需要必要的中斷管理。本實(shí)施例采用外部時(shí)鐘，外接8MHz的RC振蕩電路。振蕩電路與STM32連接如下圖7所示。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。