一種帶有交互功能的頭戴顯示設備硬體模塊的製作方法

2023-06-21 17:44:07 1

本發明涉及智能行動裝置領域，尤其涉及一種連接行動裝置終端的帶有交互功能的頭戴顯示設備硬體模塊。

背景技術：

當前行動裝置的功能越來越強大，各種通信及多媒體的功能都被集成到當中去，目前越來越多的手機支持將手機顯示內容輸出到各種各樣的顯示設備上如投影儀，大尺寸顯示器等，但是這些顯示設備都有著體積大，攜帶不方便等缺點。目前WIFI技術也有著類似的投影技術，如WIFI Direct等，但WIFI無線連接的方式受帶寬，吞吐率和環境等諸多因素限制。所以需要一種能夠解決這些問題的方案。

技術實現要素：

鑑於這種情況，我們設計了一種帶有交互功能的頭戴顯示設備硬體模塊，此模塊為有線連接方式，可以通過用戶的手勢的動作來實現和行動裝置來交互的輸入部分。

本模塊可以用於連接現有的支持USB 3.0/3.1協議輸出的行動裝置，可以將這些行動裝置顯示的圖像內容通過我們的硬體模塊在頭戴顯示設備中顯示出來。本模塊通過轉接線，將行動裝置和本模塊連接在一起，通過設計符合USB3.1 over Type-c的協議的硬體模塊，將行動裝置的顯示內容連接到我們的頭戴顯示器上。並設計了一個用戶可以在空間中依靠用戶的手勢的動作來實現和行動裝置來交互的輸入部分。

本硬體模塊包括了共計4個子模塊：

a)數據格式轉換模塊。

b)可以和移動終端進行交互的子系統。

c)電源模塊

d)控制子模塊電路

數據轉換模塊，數據轉換模塊的圖像輸出需要符合如下要求：

a)USB 3.0/3.1技術協議要求；

b)MHL協議規範（此處模塊需要外供電源）；

c)HDMI協議規範（此處模塊需要外供電源）。

可以和移動終端進行交互的子系統，這個部分功能是頭戴式設備可以和移動終端設備進行交互，交互子系統也分為兩個部分，一個是佩戴在人的手上的操作部分，另外一個是連接到和數據格式轉接模塊一起的接收裝置，這兩個裝置是通過無線連接的，頻段使用公用的2.4Ghz頻段；可佩戴部分內部採用9軸傳感器+ MCU的形式，傳感器MCU將9軸傳感器的數據進行算法處理，可以將人手軌跡信息傳輸到接收裝置上，並將所改變的移動量，包括平移增量，角度增量接收裝置通過和移動終端相連接的相連的線纜將信息反饋給移動終端，可以將手部的動作信息體現在行動裝置的屏幕上，以此來控制行動裝置。

控制子模塊電路，包括主控MCU+存儲器件的形式來控制這整個硬體模塊；除了控制數據格式轉換電路的工作，這個部分還要控制頭戴顯示設備的顯示器的一些初始化配置工作，還有數據格式轉化過程中前後級電路所需的必要信息；這些工作的具體流程相關程序設計好後將存儲在存儲器件中。

本模塊具有以下特點：簡便易攜帶，整個硬體模塊的面積小，可以很好的和頭戴式顯示設備集成在一起，方便使用者攜帶；模塊不需要額外單獨供電，因為整個模塊設計功耗低，可以直接從行動裝置汲取電流，給整個模塊供電（需行動裝置支持USB3.0/3.1）；可以不佔用人的雙手，行動裝置目前的輸入大多為觸摸輸入，還有少數集成了鍵盤輸入，而本模塊設計的輸入部分可以通過人的手勢動作軌跡來進行交互。在一些應用場景中，人的手無法直接去觸摸控制行動裝置，那被設備就可以直接在空中擺動操作，從而實現控制連接器的目的；和目前的WIFI連接方式相比，有著延時低，無失真，無卡頓等優勢。

附圖說明

圖1是模塊連接示意圖；

圖2是模塊接入行動裝置判定流程圖；

圖3是硬體模塊的框圖；

附圖標記說明：

1為行動裝置終端；2是轉接線；3是所設計硬體模塊；4是交互控制的射頻接收端；5是交互控制射頻發射端；6是交互控制的數據採集及分析模塊；7是頭戴顯示設備。

具體實施方式

下面結合附圖對本模塊原理做進一步地詳細說明：

圖1描述了整個模塊的工作流程。

設備1行動裝置終端，可以將圖像信號和音頻信號通過設備2轉接線發送到設備3硬體模塊，硬體模塊將接收到的圖像轉化為可以直接在我們頭部顯示設備可以接收的信號，來完成圖像顯示。同時將解碼出的音頻信號通過A/D轉換為音頻輸出。

設備6數據採集模塊將手勢採集數據處理分析後將3維的運動軌跡結論通過設備5射頻發射模塊發給設備4射頻接收模塊，設備4射頻接收模塊再將接收到的信息通過設備2轉接線中（符合TYPE-C協議）的數據通路1)可以是默認的USB中的數據信號（D+ ,D-），2）也可以是專門的數據通路，兩者的選擇可以通過對控制模塊做設置，以確保控制開關可以在所選擇的通路在數據需要傳輸的時候打開。將信息提交給設備1，從而能夠實現對設備的控制。

由於不是所有的行動裝置都具有圖像輸出功能，所以需要對對接的行動裝置做判斷後並有兩種工作模式，參照圖2。

模式1：

模塊是接入到圖像輸出設備中，那需要整個硬體模塊都配置為ON。從而實現了音視頻轉換和輸出功能，並進而判定是否有交互設備插入。

模式2：

模塊不是接入到圖像輸出設備中，需將數據格式轉換模塊。和數據交互子系統都配置為OFF。只留下電源模塊和控制模塊，可以實現行動裝置的其他常規功能，如OTG模式，U盤模式或充電等。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。