用于可穿戴显示设备的故障缓解装置的制作方法

用于可穿戴显示设备的故障缓解装置


背景技术：

1.可穿戴显示设备(诸如虚拟现实头戴式设备)可以例如在与设备集成的一个或多个显示单元上向用户呈现各种信息。然而，这种设备的使用可能会妨碍操作者对周围环境的感知。
附图说明
2.附图(其中贯穿不同的视图，相同的附图标记表示相同的或功能类似的要素)连同下面的具体实施方式被并入说明书并形成说明书的一部分，并用于进一步说明包括所要求保护的发明的概念的实施例，以及解释那些实施例的各种原理和优势。
3.图1a是图示可穿戴计算设备的图。
4.图1b是图1的设备的某些内部硬件部件的框图。
5.图2是图示活动配置中的图1的设备的图。
6.图3是图示故障安全配置中的图1的设备的图。
7.图4是图示活动配置和故障安全配置中的另一个示例可穿戴计算设备的图。
8.图5是缓解显示故障的方法的流程图。
9.图6是图示另一个可穿戴计算设备的图。
10.本领域技术人员将理解，附图中的要素出于简化和清楚而示出，并且不一定按尺度绘制。例如，附图中的要素中的一些要素的尺寸可相对于其它要素被夸大以帮助提升对本发明的实施例的理解。
11.已在附图中通过常规符号在合适位置表示装置和方法构成，所述表示仅示出与理解本发明的实施例有关的那些特定细节，以免因对得益于本文的描述的本领域普通技术人员而言显而易见的细节而混淆本公开。
具体实施方式
12.本文公开的示例涉及一种可穿戴计算设备，包括：可穿戴壳体；显示组件，所述显示组件由所述壳体支撑并且能够在以下两者之间切换：(i)活动配置，用于遮挡操作者视场与所述可穿戴计算设备的外部之间的光路，以及(ii)故障安全配置，用于使所述光路不再受阻；以及缓解子系统，包括致动器，所述致动器能控制以响应于检测到显示故障状况将所述显示组件从所述活动配置切换到所述故障安全配置。
13.本文公开的附加示例涉及一种可穿戴计算设备中的方法，所述可穿戴计算设备具有支撑显示组件的壳体，所述方法包括：在活动配置中操作所述显示组件，其中在所述活动配置中所述显示组件遮挡操作者视场与所述可穿戴计算设备的外部之间的光路；监测所述可穿戴计算设备的操作参数；响应于基于所述操作参数检测到显示故障状况，将所述显示组件切换到故障安全配置，其中在所述故障安全配置中所述显示组件使所述光路不再受阻。
14.图1a示出了可穿戴显示设备100，诸如虚拟现实(vr)头戴式设备。设备100包括支
撑设备100的各种部件的壳体104。壳体104是可穿戴的，例如经由头带108和/或其他附接机构可穿戴到用户的头部。通常，设备100是可穿戴的以将壳体104的至少一部分放置在操作者的眼前。壳体104支撑显示组件112，显示组件112包括至少一个显示面板116(以虚线示出，因为显示面板116位于显示组件112的内部)。
15.可以在各种环境中部署设备100。例如，可以部署设备100以由仓库工人(诸如拾取员、叉车操作员等等)使用。在这种部署中，设备100可以在显示面板116上呈现诸如拾取列表或其他任务的信息。因为显示组件112和壳体104阻挡了操作者的视场和设备100的外部之间的光路，所以设备100还可以包括相机120以捕捉设备100的外部的视频馈送。在一些示例中，设备120可以包括多个相机120。例如，设备100可以每个显示面板116包括一个相机120，并且因此可以包括两个面板116(操作者的每只眼睛一个面板)和两个相机120
16.视频馈送可以与诸如上述任务信息的数据一起被呈现在显示面板116上以实现设备100的周围环境对于操作者的可见性。换言之，尽管显示组件112是不透明的，并且遮挡了操作者对设备周围环境的查看，但是设备100可以采用相机120和显示组件112来提供数字透明功能，使得设备100的外部对操作员保持可见。
17.然而，在某些状况下，本文通常称为故障状况，上述数字透明功能可能会故障，导致设备100的操作者失去可见性。例如，相机120本身可能故障，中断上述视频馈送。在其他示例中，为设备100供电的电池可能会放电，从而导致设备100的电力损失。在进一步的示例中，显示器116上呈现的信息中的至少一些可以通过网络接收，并且设备100和网络之间的连接可能故障或质量降低。在又其他示例中，设备100处的软件故障(诸如显示器驱动器瘫痪)可能阻止用于提供上述数字透明功能的显示面板116的连续更新。
18.为了缓解这种故障状况对操作者对他们的周围环境的感知的影响，设备100包括使得显示组件112能够在活动配置和故障安全配置之间切换的附加部件。一般而言，在活动配置中，显示组件112如上所述遮挡了操作者对设备100的外部的视野。然而，在故障安全配置中，显示组件112使上述光路不再受阻，使得设备100的操作者能够在没有上述数字透明功能的帮助下看到其周围环境的至少一部分。
19.图1b示出了设备100的某些内部部件。具体地，设备100包括主处理器150，诸如中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)或其组合。处理器150与非瞬态计算机可读存储介质(诸如存储器154)互连。存储器154包括易失性存储器(例如，随机存取存储器或ram)和非易失性存储器(例如，只读存储器或rom、电可擦除可编程只读存储器或eeprom、闪存存储器)的组合。处理器150和存储器154各自包括一个或多个集成电路。设备100还可以包括通信接口158，使得设备100能够经由合适的网络与其他计算设备交换数据。
20.设备100可以包括上述(多个)显示器116，并且还可以包括一个或多个扬声器162。在其他示例中，设备100可以包括一个或多个麦克风(未示出)。
21.此外，设备100可以包括缓解子系统166，缓解子系统166被配置为响应于检测到一组故障状况中的任何一者将显示组件在上述活动配置和故障安全配置之间切换。缓解子系统166可以包括控制器170，其也可以被称为辅助控制器170。子系统166可以包括可由控制器170控制以将显示组件112从活动配置切换到故障安全配置的致动器174。控制器170被配置为监测设备100的各种操作参数，并且当该操作参数满足指示设备故障的某些预配置条件时操作致动器。
22.控制器170可以经由执行存储在存储器154中或控制器170自身内的计算机可读指令来被如此配置。在其他示例中，控制器170(以及由控制器170执行的功能，如本文所述)被实现为一个或多个特别设计的硬件和固件部件，诸如现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)等。
23.构想了用于将显示组件112在主动配置和故障安全配置之间切换的各种机制。在一些示例中，如联系图2和图3所论述，显示组件112可在对应于活动配置的第一位置和对应于故障安全配置的第二位置之间移动。
24.转到图2，从侧面示出了在活动配置中的设备100的示例实现。如图2所示，显示组件112经由铰合部200(例如在显示组件112的上边缘处)耦合到壳体104。因此，通过围绕铰合部旋转，显示组件112可在方向204上相对于壳体104移动。铰合部200可以被偏置(例如经由弹簧或其他偏置元件)以在方向204上移动显示组件112，并且可以通过闩锁机构206将显示组件112保持抵靠壳体。致动器174可以是例如螺线管或其他致动器，其可被控制以在检测到故障状况时释放闩锁206。致动器174(例如螺线管)可以被配置为在通电时将闩锁保持在锁定位置，并且可以具有在断电时释放闩锁206的故障安全状态。
25.还如图2中可见，当显示组件112处于活动配置时，显示面板116阻挡操作者212的视场208，使得操作者212看到显示器116本身，而不是设备100的外部216。外部216可以经由相机120捕获的视频馈送呈现在显示器116上，但是在视场208和外部216之间没有可用的光路。
26.转到图3，示出了在致动器174释放闩锁206并使显示组件112能够(例如在上述弹簧的作用下)相对于壳体104围绕铰合部200摆动的操作之后的设备100。在其他示例中，铰合部200可以包括将显示器组件112旋转到图3所示的故障安全配置的电动机或缓解子系统166的其他部件。
27.如图3所示，操作者212的视场208不再被显示面板116(或显示组件112的其余部分)阻挡。因此，在视场208和设备100的外部216之间提供光路。换句话说，当显示组件112处于故障安全配置时，操作者212可以在不具有先前提到的数字透明功能的情况下看到设备100的外部216。因此，即使当设备100失去电力或者以其他方式发生故障时，在所示的配置中，外部126时可视的。
28.在其他示例中，铰合部200可以设置在显示组件112的下边缘而不是上边缘。在这种示例中，闩锁206可以设置在上边缘处。在又其他示例中，显示组件可以包括两个部分，每个部分分别(例如在分开的铰链上)摆动远离壳体104。在一些示例中，显示组件112的部分可以从壳体104的侧面向外摆动，而不是如图3所示从壳体104的上边缘向上摆动或者如上所述从壳体104的下边缘向下摆动。
29.在其他示例中，可以通过除了图2和图3中所示的铰合部200和闩锁206之外的其他机构将显示组件112在活动配置和故障保险配置之间切换。例如，设备100可以包括一组光学元件，诸如位于入口(例如相机120的透镜)和操作者212之间的反射镜、棱镜和/或透镜。转到图4，示出了其中设备100包括可移动反射镜400以及反射镜404和408的示例实现(其中省略壳体104以仅示出设备100的某些内部部件)。
30.在活动配置中，反射镜400在视场208之外，并且反射镜404和408(具有或没有反射镜400的帮助)将入射光引导到图像传感器等等。然而，在故障安全配置中，反射镜400被旋
转到视场208内使得提供操作者212和外部216之间的光路。在这种示例中，致动器174可以包括可由控制器170控制以设置反射镜400的位置的一个或多个电动机。
31.现在转到图5，将更详细地讨论通过设备100实现的功能。图5示出了缓解显示故障的方法500，下面将接合其通过计算设备100的执行对该方法进行论述。
32.在框505处，发起设备100的操作，其中显示组件112处于活动配置中。这种操作可以包括渲染经由显示器116上的相机120捕获的视频馈送，并且渲染通过网络接收的或者存储在存储器154中的附加信息。
33.在框510处，与在框505处启动的设备100的常规操作同时，控制器170被配置为监测设备100的各种操作参数中的任何一者或其适当组合。在框510处监测的操作参数从设备的各种其他部件(包括处理器150、通信接口158等)获得。
34.在框510处监测的操作参数的示例可以包括与设备100的电源(诸如电池)相关联的参数。例如，可以在框510处监测电池的当前充电水平以及电力输送参数(诸如提供给处理器150的电压等)。这种电力状态信息可以包括定义提供给设备100的单独部件(诸如显示器116)的电力的参数。
35.在框510处监测的操作参数还可以包括来自处理器150的事件流，诸如由处理器150执行的操作系统生成的错误事件表示的。特别地，可以针对指示显示器相关故障的事件监测这样的事件流，例如显示器驱动器瘫痪、处理器150和相机120之间的通信故障等等。操作参数还可以包括从监测经由显示器116呈现的视频流导出的参数。例如，可以计算每个连续帧对之间的相似性度量。相似性度量超过阈值可以指示视频流已经冻结。
36.在框510处监测的操作参数的进一步示例可以包括网络连接性属性，例如与将设备100连接到网络的无线链路相关联的接收信号强度指示符(rssi)、发送或接收通信中失帧的比例的指示等。
37.在框510，控制器170还可以例如经由直接或经由处理器150连接到控制器170的运动传感器来监测设备100的定向。在框510处监测的操作参数的另一示例包括由处理器150发送到控制器170的心跳信号。例如，处理器150可以被配置为每当帧被传递到显示器116用于渲染时，向控制器170发送心跳信号。
38.在框515处，控制器170被配置为基于在框510处监测的操作参数来确定是否有任何操作参数指示故障状况。由控制器170根据一组预定条件来评估所监测的参数。例如，如果在预定时间段(例如，0.1秒)内没有接收到上述心跳信号，则框515处的确定可以是肯定的，指示在该时间段内没有向显示器116提供帧。
39.根据在框510处监测的操作参数，用于检测故障状况的各种其他标准现在将是显而易见的。例如，如果设备100的当前电池电量低于阈值(例如5％)，或者如果设备100失去电力，则可以检测到故障状况。控制器170可以配备有备用电源(诸如电池或超级电容器)，使得控制器170能够在设备100失去电力的事件中将显示组件112切换到故障安全配置。在其他示例中，如上文结合致动器174所述，当致动器174在未被供电时将显示组件112切换到故障安全配置时，可以省略备用电源。
40.如果来自处理器150的事件流指示与显示器116相关联的软件瘫痪，则也可以在框515处检测到故障状况，诸如可以防止(至少暂时)在显示器116处不间断地渲染数据的显示器驱动进程的终止。此外，如果网络连接性差，例如如果rssi低于阈值，则可以在框515处检
测到故障状况。
41.结合来自运动传感器的定向数据，当运动传感器数据指示设备100的倾斜角度(例如滚动角度)超过阈值时，框515处的确定可以是肯定的。这样的定向可以指示设备100的操作者已经跌倒。
42.当框515处的确定为否定时，设备100的常规操作在框505处继续，并且控制器170在框510处继续监测设备100的操作参数。然而，当框515处的确定是肯定的(即，当所监测的操作参数满足任何上述条件时)，控制器170进行到框520。
43.在框520，控制器170被配置为控制致动器174以将显示组件112从活动配置切换到故障安全配置。例如，控制器170可以释放闩锁604，以允许显示组件112围绕铰合部200朝向图3所示的第二位置旋转，从而使操作者的视场208和设备100的外部216之间的光路不再受阻。
44.在转换到故障安全配置之后，设备100可以经由各种机制返回到活动配置。例如，重新启动设备100可以使设备100返回到活动配置。在其他示例中(诸如图2和3中所示的示例)，(例如，由设备100的操作者手动)将显示组件112返回到第一位置可以使设备100返回到活动配置。
45.构想了上述的变化。例如，在一些实现中，设备100可以包括输入设备(诸如按钮、麦克风等)，使得设备100的操作者能够触发从活动配置到故障安全配置的切换。参考图6，示出了示例设备600，其包括上文讨论的设备100的部件以及诸如按钮的输入604。在方法500的框510，控制器170可以被配置为监测输入604。当例如由操作员激活输入604时，框515处的确定是肯定的。当麦克风被用作这样的输入设备时，在框510，控制器170可以监测麦克风，并且当麦克风捕捉到预定义命令时(例如，当操作者说出时)，框515处的确定是肯定的。
46.在其他示例中，显示器116是透明显示面板，并且显示组件112本身不需要是透明的。显示组件112可以向操作者提供光学透明度，从而允许光进入显示组件并穿过显示器116，而不是提供上文提到的数字透明功能。
47.显示器116可以在非活动时是透明的，但在活动时是半透明的。因此，与显示器相关的故障(例如视频驱动器瘫痪)仍可对操作者环境的可见性产生负面影响。此外，这样的显示组件可以包括附加的活动护窗面板(例如，没有背光的黑白lcd面板)，其用作活动护窗以向显示器116提供附加的不透明度。这种面板也可能受到阻碍操作者环境的可见性的故障状况的影响。在这种实现中，在框520处，辅助控制器170可以不通过导致诸如闩锁的部件的物理移动，而是通过中断显示器116(以及，如果适用的话，活动护窗面板)的电源，将显示组件112切换到故障安全配置。在这种示例中，致动器174因此可以被实现为电力中断电路，而不是螺线管或其他机械致动器。还可以通过向面板发送特定的控制信号而不是切断面板的电源来提供将这种显示面板切换到透明配置。因此，更一般地，致动器174可以包括连接到显示器116并可由辅助控制器170控制的控制电路(其可以但不一定包括上述电源中断电路)。因此，控制器170可以将控制信号施加到显示器116(以及在适用的情况下，附加的活动护窗面板)，以使显示器116透明。控制器170可以基于检测到的故障的起源在控制显示器116和切断显示器116的电源之间进行选择。例如，如果故障源于显示器116本身，则显示器116的电源可以被中断。
48.在上述说明书中，已经描述了具体实施例。然而，本领域普通技术人员理解，可以
做出各种修改和改变而不脱离如以下权利要求书所阐述的本发明的范围。因此，说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的意义，并且所有此类修改都旨在被包括在本教导的范围内。
49.这些益处、优势、问题解决方案以及可能使任何益处、优势或解决方案发生或变得更为突出的任何(多个)要素不被解释成任何或所有权利要求的关键的、必需的或必要的特征或要素。本发明仅由所附权利要求书限定，包括在本技术处于待审状态期间做出的任何修改以及授权公告的这些权利要求的所有等效物。
50.此外，在该文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等之类的关系术语可以单独地用于区分一个实体或动作与另一实体或动作，而不一定要求或暗示此类实体或动作之间具有任何实际的此类关系或顺序。术语“包括”、“包括有”、“具有”、“具备”、“包含”、“包含有”、“涵盖”、“涵盖有”或它们的任何其他变型旨在覆盖非排他性包括，使得包括、具有、包含、涵盖一要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素还可包括未明确列出的或对此类过程、方法、物品或装置固有的其他要素。以“包括一”、“具有一”、“包含一”、“涵盖一”开头的要素，在没有更多约束条件的情形下，不排除在包括、具有、包含、涵盖该要素的过程、方法、物品或装置中有另外的相同要素存在。术语“一”和“一个”被定义为一个或更多个，除非本文中另有明确声明。术语“基本”、“大致”、“近似”、“约”或这些术语的任何其他版本被定义为如本领域技术人员理解的那样接近，并且在一个非限制性实施例中，这些术语被定义为在10％以内，在另一实施例中在5％以内，在另一实施例中在1％以内，而在另一实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“耦合的”被定义为连接的，尽管不一定是直接连接的也不一定是机械连接的。以某种方式“配置”的设备或结构至少以该种方式进行配置，但也可以以未列出的方式进行配置。
51.将理解，一些实施例可以包括一个或多个专用处理器(或“处理设备”)，诸如微处理器、数字信号处理器、定制的处理器和现场可编程门阵列(fpga)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)，所述唯一存储的程序指令控制一个或多个处理器以连同某些非处理器电路实现本文所描述的方法和/或装置的一些、多数或全部功能。替代地，一些或全部功能可以由不具有存储的程序指令的状态机来实现，或者在一个或多个专用集成电路(asic)中实现，其中，每种功能或所述功能中的某些功能的一些组合被实现为定制逻辑。当然，也可以使用这两种方法的组合。
52.此外，实施例可以实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可读代码，用于对(例如，包括处理器的)计算机编程以执行如本文所描述和要求保护的方法。此类计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、cd-rom、光存储设备、磁存储设备、rom(只读存储器)、prom(可编程只读存储器)、eprom(可擦除可编程只读存储器)、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)以及闪存。此外，预期本领域普通技术人员虽然做出由例如，可用时间、当前技术和经济考虑促动的可能显著的努力以及许多设计选择，但在得到本文所公开的概念和原理指导时，将容易地能以最少的试验产生此类软件指令和程序以及ic。
53.本公开的摘要被提供以允许读者快速地确定本技术公开的性质。提交该摘要，并且理解该摘要将不用于解释或限制权利要求书的范围或含义。另外，在上述具体实施方式中，可以看出出于使本公开整体化的目的，各种特征在各种实施例中被编组到一起。这种公
开方法不应被解释为反映要求保护的实施例与各项权利要求中明确记载的相比需要更多的特征的意图。相反，如以下权利要求所反映，发明主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，以下权利要求由此被并入具体实施方式中，其中各个权利要求作为单独要求保护的主题代表其自身。