基于LCoS微显和惯性传感器的头戴显示器电路及驱动设计

发布时间：2020-09-08 16:02

　　 随着显示技术的发展,人们对近眼显示技术的需求越来越迫切,头戴显示器作为一种可穿戴近眼显示设备,在军事、教育、医疗、生产、娱乐中的应用变得越来越广泛,逐渐被人们所熟知。传统的头戴显示器往往存在体积较大、连接线较多、显示分辨率低、色彩单调、功能较少等弊端,而如今主流的头戴显示器仅在其中某些方面取得一定的改善,难以满足在特定环境下的需求。本文主要的研究内容是LCoS微显驱动控制技术,及基于惯性法的头部姿态检测技术,在此技术之上设计并开发出了完整的头戴显示器电路原型。首先本文论述了LCoS显示技术的原理,详细对比了LCoS显示技术在亮度、功耗、分辨率等的优势,从而以LCoS微显为基础,讨论了微显模块和视频处理模块的硬件电路设计。此外,本文总结和比较了几种头部姿态检测方法的特点,惯性法体积小、精度高、计算量少的特点契合了头戴显示器的设计需求,随后论述了基于惯性的头部姿态检测方法原理和多传感器数据融合算法基础,进而完成系统惯性模块的硬件电路设计和PCB设计。接着本文以系统硬件电路设计为基础,探讨了系统整体驱动设计,随后分别讨论了微控制器驱动设计、微显驱动设计、视频处理器驱动设计、惯性传感器驱动设计,具体分析了LCoS微显的输入时序和启动时序,视频处理器的输出时序和功能配置等,并涉及到陀螺仪和磁力计的校准问题。最后本文对上述设计的具体实现,即头戴显示器电路系统原型进行了各项测试,包括功耗测试、USB虚拟串口数据收发测试等,并着重从主观和客观两个角度分析了LCoS微显的图像质量,以及从实时性、稳定性、准确性三个方面测试了惯性法检测头部姿态的精度和稳定性,从而较全面地反映了本文所设计系统的各个指标,验证了本文的研究工作。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP212;TN873
【部分图文】：

头戴显示器在军事、医疗、娱乐中的应用

（a）莫顿的头戴显示器专利，（b）摩克利斯之剑

NASA的VIVED计划

【参考文献】

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本文编号：2814361