CN206411483U - 一种虚拟现实头戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种虚拟现实头戴设备，其包括音频输出单元、主控单元(U1)、及均与所述主控单元(U1)连接的无线通信模块(U5)、存储单元(U3)、显示模组(D1)、广角摄像头(C1)、惯性测量单元(U4)和音频解码单元，所述音频输出单元包括耳机接口(J2)和/或扬声器(S1)，所述主控单元(U1)经由所述音频解码单元与所述音频输出单元连接。本实用虚拟性虚拟现实头戴设备能够提供更佳的沉浸感体验。

Description

一种虚拟现实头戴设备

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种虚拟现实头戴设备。

背景技术

虚拟现实技术简称VR(Virtual Reality)技术，其是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟。

现有虚拟现实头戴设备基本都需要配合PC机或者手机使用，头戴设备本身不能提供视频源或游戏源，也不能进行音频处理，仅作为一个显示设备使用。另外，现有虚拟现实头戴设备基本都需要依靠外部摄像头进行追踪定位。因此，现有虚拟现实头戴设备自身并无法提供较好的沉浸感体验。

实用新型内容

本实用新型实施例的一个目的是提供一种虚拟现实头戴设备的新的技术方案，以提高用户的沉浸感。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种虚拟现实头戴设备，其包括音频输出单元、主控单元、及均与所述主控单元连接的无线通信模块、存储单元、显示模组、广角摄像头、惯性测量单元和音频解码单元，所述音频输出单元包括耳机接口和/或扬声器，所述主控单元经由所述音频解码单元与所述音频输出单元连接。

可选的是，所述虚拟现实头戴设备还包括接近传感器，所述接近传感器与所述主控单元连接。

可选的是，所述虚拟现实头戴设备还包括音频编码单元和麦克风，所述麦克风经由所述音频编码单元与所述主控单元连接。

可选的是，所述惯性测量单元包括三轴陀螺仪传感器和三轴地磁传感器。

可选的是，所述存储单元包括TF卡、UFS闪存和内存。

可选的是，所述虚拟现实头戴设备还包括电池模组、电源管理单元和USB接口，所述电源管理单元具有电源输出电路和充电电路；所述电池模组经由所述电源输出电路为所述虚拟现实头戴设备的用电器件供电，所述USB接口经由所述充电电路与所述电池模组连接，所述电源管理单元和所述USB接口分别与所述主控单元通信连接。

可选的是，所述电源管理单元包括用于形成所述充电电路的第一充电管理芯片、及用于形成所述电源输出电路的电源管理芯片，所述电源管理单元通过所述第一充电管理芯片与所述主控单元通信连接。

可选的是，所述电源管理单元还包括用于形成所述充电电路的第二充电管理芯片，所述第二充电管理芯片与所述第一充电管理芯片并联连接在所述电池模组与所述USB接口之间。

可选的是，所述虚拟现实头戴设备还包括输入单元，所述输入单元与所述电源管理单元连接，所述输入单元包括按键输入电路和/或触控输入电路。

可选的是，所述虚拟现实头戴设备还包括指示灯电路，所述指示灯电路与所述电源管理单元连接。

本实用新型的一个有益效果在于，本实用新型的虚拟现实头戴设备具有主控单元、存储单元、音频解码单元、及音频输出单元，该存储单元可用于存储视频源和/或游戏源等数据源，主控单元获得该数据源后，一方面可结合广角摄像头和惯性测量单元提供的数据对其中的图像数据进行处理，并将处理后的图像数据发送至显示模组播放，另一方面可将其中的音频数据经由音频解码单元发送至音频输出单元输出，因此，本实用新型虚拟现实头戴设备可以脱离主机等数据源设备单独使用，而且，自身便能够通过广角摄像头和惯性测量单元提供6自由度(6DOF)的追踪定位，以为主控单元对图像数据的处理提供数据支持。以上这些使得本实用新型的虚拟现实头戴设备能够为用户提高非常好的沉浸感。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型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实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为根据本实用新型虚拟现实头戴设备的一种实施例的方框原理图；

图2为图1中电源管理单元的一种实施例的方框原理图。

图3为图1中电源管理单元的另一种实施例的方框原理图。

附图标记说明：

U1-主控单元； U2-输入单元；

U3-存储单元； U4-惯性测量单元；

U5-无线通信模块； U6-电源管理单元；

U7-音频编解码芯片； B1-电池模组；

J1-USB接口； S1-扬声器；

M1-麦克风； C1-广角摄像头；

D1-显示模组； J2-耳机接口；

L1-指示灯电路； C61-第一充电管理芯片；

C62-第二充电管理芯片； C63-电源管理芯片。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型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实用新型的范围。

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，决不作为对本实用新型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。

图1是根据本实用新型虚拟现实头戴设备的一种实施例的方框原理图。

根据图1所示，本实用新型的虚拟现实头戴设备包括音频输出单元、主控单元U1、及均与主控单元U1连接的无线通信模块U5、存储单元U3、显示模组D1、广角摄像头C1、惯性测量单元U4和音频解码单元。

音频输出单元包括扬声器S1和/或耳机接口J2，主控单元U1经由音频解码单元与音频输出单元连接。主控单元U1输出的音频数据经由音频解码单元解码后，便可通过扬声器S1或者连接至耳机接口J2的耳机输出。

在该实施例中，音频解码单元可以集成在音频编解码芯片U7中。

该惯性测量单元U4(Inertial measurement unit，简称为IMU)可以包括三轴陀螺仪传感器和三轴地磁传感器。

以上三轴陀螺仪传感器可以包括三个单独的单轴陀螺仪传感器，也可以是将三轴结构集成在一起的集成器件。

以上三轴地磁传感器可以包括三个单独的单轴地磁传感器，也可以是将三轴结构集成在一起的集成器件。

该惯性测量单元U4还可以包括三轴加速度传感器。

以上三轴加速度传感器可以包括三个单独的单轴加速度传感器，也可以是将三轴结构集成在一起的集成器件。

广角摄像头C1配合惯性测量单元U4实现6DOF、甚至9DOF定位追踪功能。

惯性测量单元U4的各传感器例如可以通过SPI总线与主控单元U1连接。

广角摄像头C1例如可以通过MIPI总线与主控单元U1连接。

该显示模组D1可以包括两块显示屏，例如OLED显示屏，分别对应左眼显示和右眼显示，两块显示屏可以各自通过MIPI总线与主控单元U1连接。

该显示模组D1也可以包括一块显示屏，并通过一块显示屏进行左、右眼分屏显示。

该存储单元U3可以包括TF卡、UFS闪存和内存(例如LPDDR4)等，本实用新型虚拟现实头戴设备可以通过存储单元U3存储视频源、游戏源等数据源。

本实用新型虚拟现实头戴设备还可以通过无线通信模块U5获得外部设备提供的视频源、游戏源等数据源。

因此，本实用新型的虚拟现实头戴设备具有两种播放模式，一种是播放存储单元U3中存储的数据源，另一种是播放外部设备经由无线通信模块U5等提供的数据源。

对于第一种播放模式：主控单元U1从存储单元U3中获取数据源，并一方面根据广角摄像头C1和惯性测量单元U4提供的数据处理其中的图像数据，再将处理后的图像数据发送至显示模组D1播放，另一方面将音频数据经由音频解码单元发送至扬声器或者耳机输出。

对于第二种播放模式：图像数据同样可以由主控单元U1进行处理。另外，图像数据也可以由外部设备进行处理，这需要主控单元U1将广角摄像头C1和惯性测量单元U4提供的数据通过无线通信模块U5发送至外部设备，以为外部设备处理图像数据提供数据支持。

该主控单元U1可以集成有图形处理单元(Graphics Processing Unit，简称为GPU)，以通过GPU进行图像数据的处理，进而实现主控单元U1的任务的有效分配，提高处理速度。

根据本实用新型的虚拟现实头戴设备，其可以通过广角摄像头C1和惯性测量单元U4进行定位追踪，主控单元U1根据广角摄像头C1和惯性测量单元U4提供的数据便可对图像数据进行处理，再配合音频输出效果，能够有效提高用户对虚拟现实头戴设备的沉浸感。

该虚拟现实头戴设备还可以包括音频编码单元和麦克风M1，麦克风M1经由音频编码单元与主控单元U1连接。这使得本实用新型的虚拟现实头戴设备还能够支持语音通信功能。

在该实施例中，音频编码单元可以集成在音频编解码芯片U7中。

该虚拟现实头戴设备还可以包括接近传感器S1，接近传感器S1与主控单元U1连接，以实现佩戴检测功能。

该接近传感器S1例如通过I2C总线与主控单元U1连接。

佩戴检测的应用可以为：当用户佩戴虚拟现实头戴设备时，接近传感器S1检测到的数值变大，主控单元U1可以在该数值大于或者等于设定的佩戴阈值时，退出低功耗的待机模式，开启显示模组D1等。当用户摘下虚拟现实头戴设备时，接近传感器S1检测到的数值变小，主控单元U1可以在该数值小于设定的摘下阈值时，进入低功耗的待机模式，以降低头戴设备的功耗。

本实用新型的虚拟现实头戴设备还可以包括电池模组B1、电源管理单元U6和USB接口J1，该电源管理单元U6具有电源输出电路和充电电路。

电池模组B1经由电源输出电路为虚拟现实头戴设备的用电器件供电。

USB接口J1经由充电电路与电池模组B1连接，以使连接至USB接口J1的外部电源能够通过电源管理单元U6为电池模组B1充电。

电源管理单元U6和USB接口J1分别与主控单元U1通信连接，以传输数据和/或控制指令。

该USB接口J1例如可以是USB2.0接口、USB3.0接口、Type-C接口、Mini USB接口等。

电源管理单元U6与主控单元U1之间的工作方式可以为：

电源管理单元U6在检测到USB接口J1的VBUS引脚上电后，与插入USB接口J1的外部设备进行充电协议的交互，交互之后，如果判断插入外部设备是充电器，则打开充电电路，使充电器为电池模组B1充电；如果判断插入的外部设备为PC机(USB host)，则通过与主控单元U1之间的通信通道通知主控单元U1，以使主控单元U1与外部设备建立USB连接。

该虚拟现实头戴设备还可以包括输入单元U2，输入单元U2与电源管理单元U6连接。这样，便可在虚拟现实头戴设备上通过输入单元U2向电源管理单元U6输出控制指令，而无需借助外部设备。

该输入单元U2可以包括按键输入电路。

该输入单元U2也可以包括触控输入电路。

该虚拟现实头戴设备还可以包括指示灯电路L1，该指示灯电路L1与电源管理单元U6连接，以在电源管理单元U6的控制下，通过指示灯电路L1指示电池模组B1的当前状态，例如指示充电完成、充电进行中、剩余电量低等。

图2示出了以上电源管理单元U6的一种实施例的方框原理图。

根据图2所示，该电源管理单元U6可以包括第一充电管理芯片C61和电源管理芯片C63。

该第一充电管理芯片C61用于形成上述充电电路。

该第一充电管理芯片C61作为电源管理单元U6的控制芯片与主控单元U1通信连接，以在第一充电管理芯片C61判断插入的外部设备是PC机时，通过与主控单元U1之间的通信通道通知主控单元U1，进而使得主控单元U1与外部设备建立USB连接。

该第一充电管理芯片C61的型号例如是PMI8996。

该电源管理芯片C63用于形成上述电源输出电路。

该电源管理芯片C63的型号例如是PM8996。

该电源管理芯片C63可以连接在电池模组B1与系统供电点之间，以形成电源输出电路。

该电源管理芯片C63也可以连接在第一充电管理芯片C61与系统供电点之间，以通过第一充电管理芯片C61和电源管理芯片C63共同形成上述电源输出电路。

图3示出了以上电源管理单元U6的另一种实施例的方框原理图。

根据图3所述，该实施例与图2所示实施例的主要区别在于，该电源管理单元U6还包括第二充电管理芯片C62，以提高电源管理单元U6的快速充电能力。

在该实施例中，该第二充电管理芯片C62与第一充电管理芯片C61并联连接在电池模组B1与所述USB接口J1之间，以共同形成上述充电电路，进而提供大电流快速充电。

该第二充电管理芯片C62的型号例如是SMB1350。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，而且各个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实用新型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，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种虚拟现实头戴设备，其特征在于，包括音频输出单元、主控单元(U1)、及均与所述主控单元(U1)连接的无线通信模块(U5)、存储单元(U3)、显示模组(D1)、广角摄像头(C1)、惯性测量单元(U4)和音频解码单元，所述音频输出单元包括耳机接口(J2)和/或扬声器(S1)，所述主控单元(U1)经由所述音频解码单元与所述音频输出单元连接。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实头戴设备，其特征在于，所述虚拟现实头戴设备还包括接近传感器(S1)，所述接近传感器(S1)与所述主控单元(U1)连接。

3.根据权利要求1所述的虚拟现实头戴设备，其特征在于，所述虚拟现实头戴设备还包括音频编码单元和麦克风(M1)，所述麦克风(M1)经由所述音频编码单元与所述主控单元(U1)连接。

4.根据权利要求1所述的虚拟现实头戴设备，其特征在于，所述惯性测量单元(U5)包括三轴陀螺仪传感器和三轴地磁传感器。

5.根据权利要求1所述的虚拟现实头戴设备，其特征在于，所述存储单元(U3)包括TF卡、UFS闪存和内存。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的虚拟现实头戴设备，其特征在于，所述虚拟现实头戴设备还包括电池模组(B1)、电源管理单元(U6)和USB接口(J1)，所述电源管理单元(U6)具有电源输出电路和充电电路；所述电池模组(B1)经由所述电源输出电路为所述虚拟现实头戴设备的用电器件供电，所述USB接口(J1)经由所述充电电路与所述电池模组(B1)连接，所述电源管理单元(U6)和所述USB接口(J1)分别与所述主控单元(U1)通信连接。

7.根据权利要求6所述的虚拟现实头戴设备，其特征在于，所述电源管理单元(U6)包括用于形成所述充电电路的第一充电管理芯片(C61)、及用于形成所述电源输出电路的电源管理芯片(C63)，所述电源管理单元(U6)通过所述第一充电管理芯片(C61)与所述主控单元(U1)通信连接。

8.根据权利要求7所述的虚拟现实头戴设备，其特征在于，所述电源管理单元(U6)还包括用于形成所述充电电路的第二充电管理芯片(C62)，所述第二充电管理芯片(C62)与所述第一充电管理芯片(C61)并联连接在所述电池模组(B1)与所述USB接口(J1)之间。

9.根据权利要求6所述的虚拟现实头戴设备，其特征在于，所述虚拟现实头戴设备还包括输入单元(U2)，所述输入单元(U2)与所述电源管理单元(U6)连接，所述输入单元(U2)包括按键输入电路和/或触控输入电路。

10.根据权利要求6所述的虚拟现实头戴设备，其特征在于，所述虚拟现实头戴设备还包括用于指示所述电池模组(B1)的当前状态的指示灯电路(L1)，所述指示灯电路(L1)与所述电源管理单元(U6)连接。