CN106535046A

CN106535046A - 一种手柄

Info

Publication number: CN106535046A
Application number: CN201611163020.6A
Authority: CN
Inventors: 刘鑫
Original assignee: Beijing Pico Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Pico Technology Co Ltd
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2017-03-22

Abstract

本发明公开了一种手柄，包括通信模块和解码模块，通信模块被设置为接收与手柄连接的其他电子设备发送的音频信号，并将音频信号传送至解码模块；解码模块被设置为对音频信号进行解码处理得到模拟音频信号；手柄还包括扬声器，扬声器被设置为播放模拟音频信号；和/或手柄还包括音频接口，模拟音频信号通过音频接口被传送至与手柄连接的音频设备。这样，利用通信模块接收音频信号，并将音频信号输出至解码模块，经解码模块的解码处理后经过扬声器或者通过音频接口连接的音频设备发出声音，使得用户在使用VR头戴式显示器的过程中无需佩戴耳机，有效提升用户体验。

Description

一种手柄

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，更具体地，本发明涉及一种手柄。

背景技术

随着虚拟现实(VR)产品的发展，单纯的头戴式显示器产品已经不能满足VR使用场景需求，各种配件如手柄等应运而生。受目前一般Codec芯片设计在头戴式显示器上所限，在一些VR使用场景中，用户只能通过头戴式显示器外接耳机的方式来接收音频，这种方式需要额外佩戴耳机在使用中非常不方便；传统的手柄使用摇杆作为方向变换等，摇杆在原理上是两颗颗滑动变阻器，需要占用2个MCU的ADC口，另外摇杆体积较大占用较大的PCB空间和结构空间，同时摇杆是通孔件，电路板布局时PCB需要破孔，造成PCB其他信号走线困难，而且生产时需要波峰焊工艺，增加了生产成本。这样的手柄影响了VR产品的使用体验，满足不了VR产品的应用需求，一定程度上限制了VR产品的发展。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种解决上述问题之一的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种手柄，包括通信模块和解码模块，所述通信模块被设置为接收与手柄连接的其他电子设备发送的音频信号，并将所述音频信号传送至所述解码模块；所述解码模块被设置为对所述音频信号进行解码处理得到模拟音频信号；所述手柄还包括扬声器，所述扬声器被设置为播放所述模拟音频信号；和/或所述手柄还包括音频接口，所述模拟音频信号通过所述音频接口被传送至与所述手柄连接的音频设备。

可选的是，所述手柄还包括麦克风和编码模块，所述编码模块被设置为将所述麦克风采集的语音信号进行编码处理后经所述通信模块传输至所述其他电子设备。

可选的是，所述手柄还包括处理器和用于实现操控功能的操控模块，所述处理器被设置为获取用户通过操控所述操控模块产生的输入信息，并对所述输入信息进行加工处理得到操控信息，再将所述操控信息经所述通信模块传输至所述其他电子设备。

可选的是，所述操控模块为触摸面板。

可选的是，所述手柄还包括红外发射灯，所述处理器被设置为输出红外驱动信号至所述红外发射灯，以使所述红外发射灯发出红外光。

可选的是，所述手柄还包括马达及马达驱动芯片，所述处理器被设置为输出马达驱动信号至所述马达驱动芯片，所述马达驱动芯片根据接收到的所述马达驱动信号来驱动所述马达、以使所述马达振动。

可选的是，所述手柄还包括加速度传感器、陀螺仪和磁力计，所述加速度传感器被设置为采集所述手柄的加速度信息、并将所述加速度信息发送至所述处理器；所述陀螺仪被设置为采集所述手柄的角速度信息、并将所述角速度信息发送至所述处理器；所述磁力计被设置为采集所述手柄的方向信息、并将所述方向信息发送至所述处理器；所述处理器被设置为对接收到的所述加速度信息、所述角速度信息和所述方向信息进行加工处理后、经所述通信模块传输至所述其他电子设备。

可选的是，所述手柄还包括电池和集成电源管理电路，所述集成电源管理电路被设置为对所述电池提供的电压、电流进行转换处理、以为每一其他模块供电。

可选的是，所述手柄还包括用于USB接口，所述集成电源管理电路还被设置为根据所述USB接口的差分针脚的电压判断充电电流，并根据所述充电电流控制所述USB接口的电源针脚对所述电池进行充电。

可选的是，所述手柄还包括一模拟开关，所述模拟开关连接在所述USB接口的一对差分针脚和所述处理器的一对差分针脚之间，所述处理器被设置为控制所述模拟开关的状态。

本发明的发明人发现，在现有技术中，存在用户只能通过头戴式显示器外接耳机的方式来接收音频，这种方式需要额外佩戴耳机在使用中非常不方便的问题。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。

本发明的一个有益效果在于，利用通信模块接收音频信号，并将音频信号输出至解码模块，经解码模块的解码处理后经过扬声器或者通过音频接口连接的音频设备发出声音，使得用户在使用VR头戴式显示器的过程中无需佩戴耳机，有效提升用户体验。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为根据本发明手柄的一种实施结构的方框原理图；

图2为根据本发明手柄的另一种实施结构的方框原理图。

附图标记说明：

U1-通信模块； U2-解码模块；

U3-编码模块； U4-处理器；

U5-操控模块 U6-加速度传感器；

U7-陀螺仪； U8-磁力计；

U9-集线器； U10-集成电源管理电路；

U11-马达驱动芯片； U12-存储模块；

Battery-电池； M-马达；

IR-红外发射灯； RGB-可见光发射灯；

S1-模拟开关； SW1、SW2-按键；

MIC-麦克风； SPK-扬声器；

J1-音频接口； J2-USB接口；

100-手柄； 200-电子设备；

300-音频播放设备。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决现有技术中存在的用户只能通过头戴式显示器外接耳机的方式来接收音频，这种方式需要额外佩戴耳机在使用中非常不方便的问题，提供了一种手柄100，如图1所示，包括通信模块U1和解码模块U2，通信模块U1被设置为接收与手柄100连接的其他电子设备发送的音频信号，并将音频信号传送至解码模块U2，其中，与手柄100连接的其他电子设备200具体为能够通过通信模块U1与该手柄100传输数据的电子设备，例如可以是VR头戴式显示器。解码模块U2被设置为对音频信号进行解码处理得到模拟音频信号；手柄100还包括扬声器SPK，扬声器SPK被设置为播放模拟音频信号；和/或手柄还包括音频接口J1，模拟音频信号通过音频接口J1被传送至与手柄100连接的音频设备300，其中，模拟音频接口J1例如可以是3.5mm接口，音频设备300例如可以是耳机或者音箱等，模拟音频信号可以包括左声道信号和右声道信号，左声道信号传送至耳机的左耳听筒，右声道信号将传送至耳机的右耳听筒，以保证用户的听感体验。

其中，通信模块U1具体可以通过USB、LAN、RS232等有线方式与其他电子设备200进行通信；也可以是通过射频、WiFi、蓝牙等无线方式与其他电子设备200进行通信。为了避免连接线对手柄100使用位置、移动距离等方面的限制，在本发明的一个具体实施例中，通信模块U1是通过射频与其他电子设备200进行通信的，因此，通信模块U1例如可以是通过射频芯片和与之匹配的天线来实现的。

这样，利用通信模块U1接收音频信号，并将音频信号通过例如可以是I2S总线输出至解码模块U2，经解码模块U2的解码处理后经过扬声器SPK或者通过音频接口J1连接的音频设备300发出声音，使得用户在使用VR头戴式显示器的过程中无需佩戴耳机，有效提升用户体验。

在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，该手柄100还包括麦克风MIC和编码模块U3，编码模块U3被设置为将麦克风MIC采集的语音信号进行编码处理后经通信模块U1传输至其他电子设备200。

具体的，通过音频接口J1与手柄100连接的音频设备300如果也具有麦克风，音频接口J1在可以传输音频设备的麦克风采集的麦克风信号的情况下，编码模块U3还可以对麦克风信号进行编码处理后经通信模块U1传输至其他电子设备200。

进一步地，上述解码模块U2和编码模块U1可以是分别由解码芯片和编码芯片实现，也可以通过一个编解码芯片codec来实现，在本发明的一个具体实施例中，上述解码模块U2和编码模块U1是通过一个编解码芯片codec实现的，这样，能够有效减小电路占用面积、降低系统功耗。

根据图2所示，手柄100还包括处理器U4和用于实现操控功能的操控模块U5，处理器U4被设置为获取用户通过操控该操控模块U5产生的输入信息，并对输入信息进行加工处理得到操控信息，再将操控信息经通信模块U1传输至其他电子设备200。

其中，该操控模块U5可以摇杆、按键或者是触摸面板等。由于按键的操作反应比较慢，影响用户体验，而摇杆在原理上是两颗颗滑动变阻器，需要占用2个处理器U4的ADC口，另外摇杆体积较大占用较大的PCB空间和结构空间，同时摇杆是通孔件，电路板布局时PCB需要破孔，造成PCB其他信号走线困难，而且生产时需要波峰焊工艺，增加了生产成本，因此，在本发明的一个具体实施例中，该操控模块U5为触摸面板，通过例如是I2C总线与处理器U4传输数据，触摸面板不仅能单点触控，而且支持轨迹滑动实现任意方向的变换，灵敏度较摇杆大幅提高，触摸面板仅需FPC通过连接器与主板连接即可。这样，不仅节省了处理器U4的ADC口资源，而且增加了PCB空间、结构空间，省掉了复杂的波峰焊工艺，降低了生产成本，提高了产品的使用体验，丰富了产品的应用场景。

为了便于对手柄100进行定位、以监控用户的手部运动，在本发明的一个具体实施例中，该手柄100还可以包括红外发射灯IR，处理器U4被设置为输出红外驱动信号至红外发射灯IR，以使红外发射灯IR发出红外光，其中，该手柄例如是包括四个红外发射灯IR。这样，通过红外摄像头进行实时拍摄，获得红外图像后，将两台摄像机从不同角度采集到的图像传输到例如是其他电子设备200的计算单元中，再通过视觉算法过滤掉无用的信息，从而获得红外发射灯IR的位置。其中，红外摄像机就是在摄像机外加装红外光滤波片，这样摄像机只能拍摄到手柄100上的红外发射灯IR，从而过滤掉手柄100周围环境的可见光信号，提高了获得图像的信噪比，增加了系统的鲁棒性。再利用PnP算法，即利用四个不共面的红外灯在设备上的位置信息、四个点获得的图像信息即可最终将设备纳入摄像头坐标系，拟合出设备的三维模型，并以此来实时监控用户的手部运动。

如果想要知道不同的红外灯在设备上的位置信息，就必须能够区分不同的红外灯，具体可以为：红外发射灯IR通过闪烁频率来告诉摄像头自己的ID，通过控制摄像头快门频率与每一个红外发射灯IR的闪烁频率，可以控制图片上每个红外发射灯IR所成图像的大小规律，然后利用例如是连续10帧的图像中每一个点在10帧图像中的大小变化规律来确定红外发射灯IR所对应的ID号，再根据该ID号就可以知道该红外发射灯IR在手柄100上的位置信息。

进一步地，在本发明的另一个具体实施例中，如图2所示，该手柄100还包括可见光发射灯RGB，处理器U4被设置为输出红外驱动信号至可见光发射灯RGB，以使可见光发射灯RGB发光，可见光定位技术的原理和上述的红外定位技术有点相似，同样采用摄像头捕捉被追踪物体的位置信息，只是其不再利用红外光，而是直接利用可见光，在不同的被追踪物体上安装能发出不同颜色的发光灯，摄像头捕捉到这些颜色光点从而区分不同的被追踪物体以及位置信息。

在本发明的一个具体实施例中，为了监控用户手部控制手柄100的位置及姿态，该手柄还包括三轴加速度传感器U6、三轴陀螺仪U7和三轴磁力计U8，如图2所示，加速度传感器U6被设置为采集手柄的加速度信息、并将加速度信息发送至处理器U4；陀螺仪U7被设置为采集手柄的角速度信息、并将角速度信息发送至处理器U4；磁力计U8被设置为采集手柄的方向信息、并将方向信息发送至处理器U4；处理器U8被设置为对接收到的加速度信息、角速度信息和方向信息进行加工处理后、经通信模块U1传输至其他电子设备。

处理器U4可以根据接收到的加速度信息、角速度信息和方向信息，利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据。

可以是三轴加速度传感器U6和三轴陀螺仪U7通过一个6轴传感器芯片提供，也可以是三轴加速度传感器U6、三轴陀螺仪U7和三轴磁力计U8均由一个集成的9轴姿态传感器提供。

在此基础上，为了进一步降低手柄100的功耗，在本发明的另一个具体实施例中，该手柄还包括集线器U9(本领域技术人员通常称之为Sensor Hub)，Sensor Hub连接在三轴加速度传感器U6、三轴陀螺仪U7和三轴磁力计U8于处理器U4之间，加速度信息、角速度信息和方向信息均经Sensor Hub传送至处理器U4。Sensor Hub基本上为微控制器(MCU)的一种应用，在系统设计中，其主要功能在于处理各种来自各种传感器的信息，必要时才将处理器自休眠模式中唤醒，藉此来降低系统功耗。

具体的，由于不同芯片的供电电压、供电电流均可能不同，因此，在本发明的一个具体实施例中，该手柄还包括电池battery和集成电源管理电路U10(本领域技术人员也称之为PMIC或者PMU)，集成电源管理电路U10被设置为对电池battery提供的电压、电流进行转换处理，以为其他模块供电。集成电源管理电路U10能提供手柄所需要的、所有的、多档次而各不相同电压、不同电流的电源供给不同的模块，像通信模块U1、解码模块U2、编码模块U3、处理器U4、操控模块U5、加速度传感器U6、陀螺仪U7、磁力计U8、感测器集线器U9等，使这些模块均能够正常工作。其中，该电池battery可以为可充电的锂电池。

集成电源管理电路是一种高集成的、针对便携式应用的电源管理方案，即将传统分立的若干类电源管理芯片，如低压差线性稳压器(LDO)、DC/DC转换器，但现在它们都被集成到集成电源管理电路中，这样可实现更高的电源转换效率和更低功耗，及更少的组件数以适应缩小的板级空间，成本更低。

进一步地，该手柄100还包括USB接口J2，集成电源管理电路U10还被设置为根据USB接口J2的差分针脚D+、D-的电压判断充电源的类型，并根据充电源的类型通过USB接口J2的电源针脚对电池battery进行充电，以解决不同的充电源的充电电流不同的问题，实现充电芯片的功能。

在此基础上，USB接口J2还可以用于对手柄100进行固件升级，因此，该手柄还可以包括一模拟开关S1，模拟开关S1连接在USB接口J1的一对差分针脚D+、D-和处理器U4的一对差分针脚之间，处理器U4被设置为控制模拟开关S1的开关状态。具体的，在固件升级时，处理器U4控制模拟开关S1导通，以将升级数据经USB接口J2与连接的处理器U4的差分信号针脚传送至处理器U4、使得处理器进行固件升级。其中，该模拟开关S1例如可以是由MOS管或者是三极管等提供。

在本发明的一个具体实施例中，该手柄100还包括马达M及马达驱动芯片U11，处理器U4被设置为输出马达驱动信号至马达驱动芯片U11，马达驱动芯片U11根据接收到的马达驱动信号来驱动马达M、以使马达M振动。由于线性马达具有体积小、功耗小及精度高等优点，在本发明的一个具体实施例中，该马达M可以为线性马达。

这样，例如当使用手柄100应用的场景中出现如钓鱼场景时，鱼上钩时的力度大小，由处理器U4接收到连接的其他电子设备通过通信模块U1发送的振动指令后，通过I2C配置或者是调用马达驱动芯片U11的集成库驱动马达M来实现。

该手柄100还包括扳机按键SW1和用于开关机的开关机按键SW2，且每一按键SW1、SW2均与处理器U4连接，处理器U4被设置为根据每一按键SW1、SW2的状态实现相应的功能操作，例如在手柄关机状态下开关机按键SW2被按下后，处理器U4控制手柄100内的所有模块均启动，以实现手柄100的开机动作。

进一步地，该手柄100还包括存储模块U12，存储模块U12可以用于存储通信模块U1的代码；还可以用于存储音频信号，这样，在手柄100没有和其他电子设备200通过通信模块U1连接的情况下，处理器U4可以控制解码模块U2读取存储模块U12中存储的音频信号，解码模块U2对该音频信号进行解码处理后发送至扬声器或者通过音频接口J1连接的音频设备300进行播放。

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种手柄，其特征在于，包括通信模块(U1)和解码模块(U2)，所述通信模块(U1)被设置为接收与手柄(100)连接的其他电子设备(200)发送的音频信号，并将所述音频信号传送至所述解码模块(U2)；所述解码模块(U2)被设置为对所述音频信号进行解码处理得到模拟音频信号；所述手柄还包括扬声器(SPK)，所述扬声器(SPK)被设置为播放所述模拟音频信号；和/或所述手柄(100)还包括音频接口(J1)，所述模拟音频信号通过所述音频接口(J1)被传送至与所述手柄(100)连接的音频设备(300)。

2.根据权利要求1所述的手柄，其特征在于，所述手柄(100)还包括麦克风(MIC)和编码模块(U3)，所述编码模块(U3)被设置为将所述麦克风(MIC)采集的语音信号进行编码处理后经所述通信模块(U1)传输至所述其他电子设备(200)。

3.根据权利要求1所述的手柄，其特征在于，所述手柄(100)还包括处理器(U4)和用于实现操控功能的操控模块(U5)，所述处理器(U4)被设置为获取用户通过操控所述操控模块(U5)产生的输入信息，并对所述输入信息进行加工处理得到操控信息，再将所述操控信息经所述通信模块(U1)传输至所述其他电子设备(200)。

4.根据权利要求3所述的手柄，其特征在于，所述操控模块(U5)为触摸面板。

5.根据权利要求3所述的手柄，其特征在于，所述手柄(100)还包括红外发射灯(IR)，所述处理器(U4)被设置为输出红外驱动信号至所述红外发射灯(IR)，以使所述红外发射灯(IR)发出红外光。

6.根据权利要求3所述的手柄，其特征在于，所述手柄(100)还包括马达(M)及马达驱动芯片(U11)，所述处理器(U4)被设置为输出马达驱动信号至所述马达驱动芯片(U11)，所述马达驱动芯片(U11)根据接收到的所述马达驱动信号来驱动所述马达(M)、以使所述马达(M)振动。

7.根据权利要求3所述的手柄，其特征在于，所述手柄(100)还包括加速度传感器(U6)、陀螺仪(U7)和磁力计(U8)，所述加速度传感器(U6)被设置为采集所述手柄的加速度信息、并将所述加速度信息发送至所述处理器(U4)；所述陀螺仪(U7)被设置为采集所述手柄的角速度信息、并将所述角速度信息发送至所述处理器(U4)；所述磁力计(U8)被设置为采集所述手柄的方向信息、并将所述方向信息发送至所述处理器(U4)；所述处理器(U4)被设置为对接收到的所述加速度信息、所述角速度信息和所述方向信息进行加工处理后、经所述通信模块(U1)传输至所述其他电子设备(200)。

8.根据权利要求3所述的手柄，其特征在于，所述手柄(100)还包括电池(battery)和集成电源管理电路(U10)，所述集成电源管理电路(U10)被设置为对所述电池(battery)提供的电压、电流进行转换处理、以为每一模块供电。

9.根据权利要求8所述的手柄，其特征在于，所述手柄(100)还包括用于USB接口(J2)，所述集成电源管理电路(U10)还被设置为根据所述USB接口(J2)的差分针脚的电压判断充电电流，并根据所述充电电流控制所述USB接口(J2)的电源针脚对所述电池(battery)进行充电。

10.根据权利要求9所述的手柄，其特征在于，所述手柄(100)还包括一模拟开关(S1)，所述模拟开关(S1)连接在所述USB接口(J2)的一对差分针脚和所述处理器(U4)的一对差分针脚之间，所述处理器(U4)被设置为控制所述模拟开关(S1)的状态。