TW202305581A - Virtual image display system and power management method - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是有關於一種虛擬影像顯示系統及電源管理方法,且特別是有關於一種可延長虛擬影像顯示系統使用時間的虛擬影像顯示系統及其電源管理方法。The present invention relates to a virtual image display system and a power management method, and in particular to a virtual image display system capable of prolonging the use time of the virtual image display system and a power management method thereof.
隨著第五代行動通訊技術(5th generation mobile networks,5G)傳輸技術蓬勃發展及5G手持式電子裝置的高效能運算處理能力,透過通用序列匯流排(universal serial bus,USB)、USB OTG(on-the-go)等介面傳輸電力及資料至虛擬影像顯示器達到虛擬即時互動的體驗效果,行動虛擬實境(virtual reality,VR)以及擴充實境(Augmented Reality,AR)的應用市場逐漸開始被關注及熱烈討論。With the vigorous development of the fifth generation mobile communication technology (5th generation mobile networks, 5G) transmission technology and the high-performance computing and processing capabilities of 5G handheld electronic devices, through the universal serial bus (universal serial bus, USB), USB OTG (on -the-go) and other interfaces to transmit power and data to the virtual image display to achieve virtual real-time interactive experience, mobile virtual reality (virtual reality, VR) and augmented reality (Augmented Reality, AR) application market has gradually begun to attract attention and heated discussions.
然而,目前虛擬影像顯示器的電池僅提供系統瞬間負載變化達到穩壓目的而設置,加上以穿戴舒適性為主要訴求,其尺寸及容量規格小於手持式電子裝置所使用之規格。換言之,虛擬影像顯示器的電源主要還是仰賴手持式電子裝置的電池供應。手持式電子裝置的電池除了提供手持式電子裝置本身的耗電,也額外肩負虛擬影像顯示器的電源供給任務。這樣的組合將造成手持式電子裝置加速被放電殆盡,被迫進入關機狀態,原虛擬影像顯示器內的電池依舊保有剩餘容量而沒有完整被充分利用,使得無法為使用者提供更多的使用時間。可見手持式電子裝置與虛擬影像顯示器之間的電源管理將也是影響使用者體驗的另一個關鍵,如何改善整體使用時間達到使用者最佳體驗為本發明欲解決之項目。However, at present, the battery of the virtual image display is only provided for the instantaneous load change of the system to stabilize the voltage. In addition, the main requirement is wearing comfort, and its size and capacity specifications are smaller than those used in handheld electronic devices. In other words, the power supply of the virtual image display mainly depends on the battery supply of the handheld electronic device. The battery of the handheld electronic device not only provides the power consumption of the handheld electronic device itself, but also additionally undertakes the power supply task of the virtual image display. Such a combination will cause the handheld electronic device to be discharged at an accelerated rate and be forced to enter a shutdown state. The battery in the original virtual image display still has a remaining capacity and is not completely fully utilized, making it impossible to provide users with more usage time. . It can be seen that the power management between the handheld electronic device and the virtual image display will also be another key to the user experience. How to improve the overall use time to achieve the best user experience is the project to be solved by the present invention.
本發明提供一種虛擬影像顯示系統及電源管理方法,可延長虛擬影像顯示系統的有效使用時間。The invention provides a virtual image display system and a power management method, which can prolong the effective use time of the virtual image display system.
本發明的虛擬影像顯示系統包括:具有第一電池的手持式電子裝置以及耦接手持式電子裝置,具有第二電池虛擬影像顯示器。其中手持式電子裝置用以計算第一電池的可供電時間;計算第二電池在放電條件下的預期放電時間;比較可供電時間以及預期放電時間以產生比較結果;以及根據該比較結果以調整第一電池供應至虛擬影像顯示器的供應電流。The virtual image display system of the present invention includes: a handheld electronic device with a first battery and a virtual image display with a second battery coupled to the handheld electronic device. Wherein the handheld electronic device is used to calculate the power supply time of the first battery; calculate the expected discharge time of the second battery under the discharge condition; compare the power supply time and the expected discharge time to generate a comparison result; and adjust the second battery according to the comparison result. A battery supplies supply current to the virtual image display.
本發明的電源管理方法適用於具有第一電池的手持式電子裝置以及具有第二電池的虛擬影像顯示器之間,電源管理方法的步驟包括計算第一電池的可供電時間;計算第二電池在放電條件下的預期放電時間;比較可供電時間以及預期放電時間以產生比較結果;以及根據比較結果以調整第一電池供應至虛擬影像顯示器的供應電流。The power management method of the present invention is applicable between a handheld electronic device with a first battery and a virtual image display with a second battery. The steps of the power management method include calculating the power supply time of the first battery; The expected discharge time under the condition; comparing the power supply time and the expected discharge time to generate a comparison result; and adjusting the supply current supplied by the first battery to the virtual image display according to the comparison result.
基於上述,本發明的虛擬影像顯示系統以及電源管理方法透過計算手持式電子裝置的第一電池的可供電時間以及虛擬影像顯示器的第二電池的預期放電時間,並比較可供電時間以及預期放電時間,進而調整手持式電子裝置供應至虛擬影像顯示器的供應電流。本發明的虛擬影像顯示系統以及電源管理方法並透過調整手持式電子裝置所供的供應電流來提升手持式電子裝置以及虛擬影像顯示器中的電池的使用效率,以提升虛擬影像顯示系統的整體使用時間。Based on the above, the virtual image display system and power management method of the present invention calculate the power supply time of the first battery of the handheld electronic device and the expected discharge time of the second battery of the virtual image display, and compare the power supply time and the expected discharge time , and then adjust the supply current supplied by the handheld electronic device to the virtual image display. The virtual image display system and power management method of the present invention improve the battery usage efficiency of the handheld electronic device and the virtual image display by adjusting the supply current supplied by the handheld electronic device, so as to increase the overall usage time of the virtual image display system .
請參照圖1,圖1是本發明一實施例的虛擬影像顯示系統的方塊圖。虛擬影像顯示系統100包含具有第一電池103的手持式電子裝置101以及具有第二電池104的虛擬影像顯示器102,其中手持式電子裝置101與虛擬影像顯示器102相互耦接。手持式電子裝置101用以提供供應電流SC至虛擬影像顯示器102。Please refer to FIG. 1 , which is a block diagram of a virtual image display system according to an embodiment of the present invention. The virtual
在虛擬影像顯示系統100中,手持式電子裝置101可以是任何具基本輸入輸出及運算功能的手持式計算裝置,例如智慧型手機或平板電腦等。虛擬影像顯示器102可為任何用於虛擬實境(virtual reality,VR)或擴增實境(Augmented Reality,AR)的穿戴顯示裝置,例如頭戴式顯示裝置或虛擬實境眼鏡等。第一電池103以及第二電池104可為任意形式的可充電電池,例如鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池等。In the virtual
在虛擬影像顯示系統100中,第一電池103用於供應手持式電子裝置101的電力,並可提供供應電流SC至虛擬影像顯示器102。第二電池104則可用於供應虛擬影像顯示器102的輔助電力。在本實施例中,第一電池103的總電容量可大於第二電池104的總電容量。In the virtual
請參照圖1以及圖2,其中圖2為本發明一實施例的電源管理方法的流程圖。在本實施例的電源管理方法中,於步驟S201,手持式電子裝置101可計算第一電池103的可供電時間T
HED。其中,手持式電子裝置101可依據第一電池103的現存電量以及第一電池103的電量消耗狀態來計算第一電池103的可供電時間T
HED。
Please refer to FIG. 1 and FIG. 2 , wherein FIG. 2 is a flowchart of a power management method according to an embodiment of the present invention. In the power management method of this embodiment, in step S201, the handheld
在步驟S202中,手持式電子裝置101可計算虛擬影像顯示器102的第二電池104在放電條件DR下的預期放電時間T
VID。其中,設計者可依據第二電池104的規格,設定第二電池104的放電條件DR。在步驟S202中,手持式電子裝置101則可依據放電條件DR以及第二電池104的現存電量來計算第二電池104的預期放電時間T
VID。
In step S202 , the handheld
在步驟S203中,手持式電子裝置101並針對可供電時間T
HED以及預期放電時間T
VID進行比較以產生比較結果RS。
In step S203 , the handheld
若在步驟S203中,手持式電子裝置101產生的比較結果RS顯示可供電時間T
HED大於或等於預期放電時間T
VID時,表示第一電池103尚有足夠電力以供應虛擬影像顯示器102的操作;反之,若步驟S203中產生的比較結果RS顯示可供電時間T
HED小於預期放電時間T
VID,表示第一電池103的電力有不足的情況。
If in step S203, the comparison result RS generated by the handheld
進一步的,在步驟S204中,手持式電子裝置101則可根據步驟S203所產生的比較結果RS,透過虛擬影像顯示器102的電源管理器調整手持式電子裝置101供應至虛擬影像顯示器102的供應電流SC。Further, in step S204, the handheld
在細節上,在本發明實施例中,若比較結果RS顯示可供電時間T
HED大於或等於預期放電時間T
VID時,虛擬影像顯示器102可根據第二電池104的電量,來提供虛擬影像顯示器102進行操作的部分電流,並使手持式電子裝置101可進行供應電流SC的調降動作,藉以延長第一電池103的可使用時間。另外,若當比較結果RS顯示可供電時間T
HED小於預期放電時間T
VID時,虛擬影像顯示系統100則可執行對應的省電機制,以延長虛擬影像顯示系統100的使用時間。
In detail, in the embodiment of the present invention, if the comparison result RS shows that the available power supply time T HED is greater than or equal to the expected discharge time T VID , the
請參照圖1以及圖3,圖3為本發明一實施例的電源管理方法的流程圖。在圖3中,步驟S301包含子步驟S3011~S3014。在子步驟S3011中,手持式電子裝置101可偵測第一電池103的電量狀態SOC
HED以及第一電池103的電量狀態變化速率RC。在本發明實施例中,手持式電子裝置101可在一時間差dT中偵測第一電池103的電量狀態SOC
HED,並計算在時間差dT中,電量狀態SOC
HED的變化值以獲得電量狀態變化dSOC
HED。手持式電子裝置101並使電量狀態dSOC
HED除以時間差dT以獲得電量狀態變化速率RC。在子步驟S3012中,手持式電子裝置101可將第一電池103的電量狀態SOC
HED除以第一電池103電量狀態變化速率RC,以計算出第一電池的可供電時間T
HED(T
HED=SOC
HED/RC)。
Please refer to FIG. 1 and FIG. 3 . FIG. 3 is a flowchart of a power management method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, step S301 includes sub-steps S3011~S3014. In sub-step S3011 , the handheld
另外,在子步驟S3013中,手持式電子裝置101偵測第二電池104的電量狀態SOC
VID。接著在子步驟S3014中,手持式電子裝置101依據電量狀態SOC
VID以及放電條件DR來計算出第二電池104的預期放電時間T
VID。上述的放電條件DR包含第二電池104的規格中的總電容量C
VID;設計者依據第二電池104的規格以及使用需求所定義的第二電池104的預設放電電流I
BAT。並且,在子步驟S3014中,手持式電子裝置101可將第二電池的總電容量C
VID與第二電池104的電量狀態SOC
VID的乘積除以第二電池104的預設放電電流值I
BAT以計算出第二電池104的預期放電時間T
VID(T
VID=C
VID×SOC
VID/I
BAT)。
In addition, in sub-step S3013 , the handheld
接著在步驟S302中,手持式電子裝置101可比較供電時間T
HED與預期放電時間T
VID,並判斷可供電時間T
HED是否大於或等於預期放電時間T
VID。若可供電時間T
HED大於或等於預期放電時間T
VID時,手持式電子裝置101可執行步驟S303;相反的,若手持式電子裝置101判斷出可供電時間小於預期放電時間,則執行步驟S305。
Then in step S302 , the handheld
在本實施例中,在步驟S303中,手持式電子裝置101可透過虛擬影像顯示器102中的電源管理器將第一電池103所提供的供應電流SC限流至一電流上限值I
limit,其中電流上限值I
limit等於虛擬影像顯示器102的所需電流值I
VID減去第二電池104的預設放電電流值I
BAT(I
limit=I
VID-I
BAT)。其中,I
VID可由虛擬影像顯示器102的運行狀況來產生,並可由虛擬影像顯示器102中的電源管理器進行偵測來獲得。
In this embodiment, in step S303, the handheld
值得一提的是,透過使第二電池104提供部分的電流,手持式電子裝置101的第一電池103提供至虛擬影像顯示器102的供應電流SC可以得到限制(被降低)。也就是說,第一電池103的放電速率可被降低,其使用時間得以獲得延長。It is worth mentioning that by allowing the
在另一方面,在步驟S305中,手持式電子裝置101可啟動手持式電子裝置101的節電機制,並透過降低部分手持式電子裝置101的硬體效能,來達到減緩手持式電子裝置101的耗電,達到延長使用時間的目的。虛擬影像顯示系統100可調降手持式電子裝置101的螢幕背光亮度;調降手持式電子裝置101的天線發射效能;及/或調降手持式電子裝置101的工作時脈,以降低手持式電子裝置101的耗電量。上述手持式電子裝置101的節電機制還可以是手持式電子裝置101製造商所提供的任意節電手段,沒有特別的限制。On the other hand, in step S305, the handheld
手持式電子裝置101執行步驟S305後,由於手持式電子裝置101的節電機制已被啟動,第一電池103的電量狀態變化速率S將改變而降低。此時手持式電子裝置101可重新執行步驟S301以重新計算第一電池103的可供電時間T
HED。
After the handheld
此外,在步驟S304中,手持式電子裝置101判斷虛擬影像顯示器102的第二電池104的電量狀態SOC
VID是否小於或等於電量狀態閾值V
TH以判斷第二電池104是否進入低電量狀態。其中電量狀態閾值V
TH可為由設計者定義的第二電池104的電量狀態下限。若於步驟S304中判斷結果為是,代表第二電池104處於低電量狀態。為了避免第二電池104處於低電量狀態還被強迫放電至I
BAT以持續提供虛擬影像顯示器102的部分電力,造成虛擬影像顯示器102以及甚至是虛擬影像顯示系統100的運行不穩定,手持式電子裝置101可執行步驟S306~307。若於步驟S304中判斷結果為否,手持式電子裝置101則可重新執行S301,以計算可供電時間T
HED以及預期放電時間T
VID,以持續管理虛擬影像顯示系統100的電力。
In addition, in step S304, the handheld
在步驟S306中,由於第二電池104已處於低電量狀態,為了避免虛擬影像顯示系統100的運行不穩定,此時不宜讓虛擬影像顯示器102的第二電池140釋放出更多電流。因此於步驟S306中,手持式電子裝置110可透過虛擬影像顯示器102使供應電流SC的電流值重新成為虛擬影像顯示器102的所需電流值I
VID(I
limit=I
VID)。
In step S306 , since the
在步驟S307中,手持式電子裝置101用以啟動虛擬影像系統100的節電機制,以分別降低部分手持式電子裝置101以及虛擬影像顯示器102的硬體效能而減緩耗電,達到延長使用時間的目的。在步驟S307中,虛擬影像系統100可調降手持式電子裝置101的螢幕背光亮度;調降手持式電子裝置101的天線發射效能;及/或調降手持式電子裝置101的工作時脈,以降低手持式電子裝置101的電力消耗。另外,在步驟S307中,虛擬影像系統100還可調降虛擬影像顯示器102的第二電池104的充電電流;調降虛擬影像顯示器102的螢幕背光亮度;調降虛擬影像顯示器102的揚聲器音量;調降虛擬影像顯示器102的顯示幀率及/或調降虛擬影像顯示器102的工作時脈,以降低虛擬影像顯示器102的電力消耗。In step S307, the handheld
現請參照圖1、圖3以及圖4A、4B。圖4A、4B為本發明實施例的虛擬影像顯示系統中,手持式電子裝置的第一電池以及虛擬顯示器的第二電池的電量狀態隨時間變化示意圖。Please refer to FIG. 1, FIG. 3 and FIG. 4A, 4B. FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams illustrating changes in power states of the first battery of the handheld electronic device and the second battery of the virtual display over time in the virtual image display system according to an embodiment of the present invention.
圖4A為本實施例的手持式電子裝置101的第一電池103的電量狀態SOC
HED隨時間T的變化圖。其中,時間點T(0)為手持式電子裝置101執行步驟303的參考起始時間,時間點T(n)為參考起始時間後的第n分鐘時間,n為任意正實數。時間點T
HEDro為手持式電子裝置101的第一電池103的電源耗盡時間。電量狀態SOC
HED(0)、SOC
HED(n)則為分別對應時間點T(0)、T(n)的第一電池103的電量狀態SOC
HED。
FIG. 4A is a diagram showing the change of the state of charge SOC HED of the
如圖4A所示,於時間點T(0)後的實線斜線(具有斜率S),為手持式電子裝置101執行步驟S303後的手持式電子裝置101的第一電池103的電量狀態SOC
HED的變化曲線。若手持電子裝置101若不執行步驟303,第一電池103的電量狀態SOC
HED變化曲線,則可由其中的虛線斜線(具有斜率S’)來表示。由圖4A的繪示可以明顯得知,透過本發明實施例的步驟303,手持式電子裝置101的第一電池103的放電速率可以被減低,並可有效延長使用時間。
As shown in FIG. 4A , the solid oblique line (with a slope S) after the time point T(0) is the state of charge SOC HED of the
圖4B為本實施例的虛擬影像顯示器102的第二電池104的電量狀態SOC
VID隨時間變化圖。其中時間點T
VIDro為虛擬影像顯示器102的第二電池104的電源耗盡時間。且其中電量狀態SOC
VID(0)、SOC
VID(n)為對應時間點T(0)、T(n)的虛擬影像顯示器102的第二電池104的電量狀態SOC
VID。
FIG. 4B is a time-dependent diagram of the state of charge SOC VID of the
如圖4B所示,於時間點T(0)後的實線斜線以及虛線斜線表示虛擬影像顯示器102的第二電池104以固定的放電電流IBAT的電量狀態SOC
VID變化曲線,其中實線斜線以及虛線斜線的斜率Slope為-IBAT。另外,當時間點T(n)時第二電池104的電量狀態SOC
VID(n)小於或等於一電量狀態閾值V
TH,則第二電池104停止或減緩放電電流並使第二電池104的電量狀態SOC
VID呈緩慢下降(如鏈線虛線所示),以便有效提升第二電池的可使用時間至時間點T
VIDro’,其中鏈線虛線的斜率的絕對值小於實線斜線以及虛線斜線的斜率Slope的絕對值。
As shown in FIG. 4B, the solid oblique line and the dotted oblique line after the time point T(0) represent the SOC VID variation curve of the
以下請參照圖5,圖5為本發明的一實施例的虛擬影像顯示系統的方塊圖。虛擬影像系統500包括手持式電子裝置501以及虛擬影像顯示裝置502。手持式電子裝置501包括第一電池503、第一電源管理器505、第一處理器507以及第一連接埠509。虛擬影像顯示裝置502則包括第二電池504、第二電源管理器506、第二處理器508、第二連接埠510、顯示器511以及揚聲器512。Please refer to FIG. 5 below. FIG. 5 is a block diagram of a virtual image display system according to an embodiment of the present invention. The
第一處理器507以及第二處理器508可例如是中央處理單元(Central Processing Unit,CPU),或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數字信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程序化控制器、特殊應用集成電路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可程序化邏輯設備(Programmable Logic Device,PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合,其可加載並執行計算機程序。The
第一電源管理器505耦接第一電池503、第一連接埠509以及第一處理器507。第一處理器507並耦接至第一連接埠509。第一連接埠509用以耦接至虛擬影像顯示裝置502的第二連接埠510。The
第二電源管理器506耦接第二電池504、第二處理器508、第二連接埠510、顯示器511以及揚聲器512。第二處理器508並耦接第二連接埠510、顯示器511以及揚聲器512。The
第一處理器507可用以執行應用程式513。應用程式513可執行本發明圖2或圖4的電源管理方法以執行虛擬影像顯示系統500的電源管理機制。透過第一連接埠509以及第二連接埠510間的耦接機制,可將供應電流SC自手持式電子裝置501提供至虛擬影像顯示裝置502,也可進行手持式電子裝置501與虛擬影像顯示裝置502之間的資料D收發動作。在一實施例中,第一連接埠509以及第二連接埠510可為通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)連接埠,或也可為任何為本領域具通常知識者所熟知的可進行信號傳輸的連接埠。上述資料D收發動作也可用無線傳輸方式進行溝通連接。The
綜上所述,本發明的虛擬影像顯示系統以及電源管理方法透過計算手持式電子裝置的第一電池的可供電時間以及虛擬影像顯示器的第二電池的預期放電時間,並比較可供電時間以及預期放電時間,進而調整手持式電子裝置供應至虛擬影像顯示器的供應電流,並藉以提升虛擬影像顯示系統的整體使用時間。In summary, the virtual image display system and power management method of the present invention calculate the power supply time of the first battery of the handheld electronic device and the expected discharge time of the second battery of the virtual image display, and compare the power supply time with the expected discharge time, and then adjust the supply current supplied by the handheld electronic device to the virtual image display, thereby increasing the overall use time of the virtual image display system.
100、500:虛擬影像顯示系統
101、501:手持式電子裝置
102、502:虛擬影像顯示器
103、503:第一電池
104、504:第二電池
505:第一電源管理器
506:第二電源管理器
507:第一處理器
508:第二處理器
509:第一連接埠
510:第二連接埠
511:顯示器
512:揚聲器
513:應用程式
D:資料
IBAT:放電電流
SC:供應電流
S201~S204、S301~S307:步驟
S3011~S3014:子步驟
T
HEDro、T
VIDro、T
VIDro’:時間點
S、S’:電量狀態變化速率
Slope:斜率
T(0)、T(n):時間點
SOC
HED、SOC
HED(0)、SOC
HED(n)、SOC
VID(0)、SOC
VID(n):電量狀態
V
TH:電量狀態閾值
100, 500: virtual
圖1是本發明一實施例的虛擬影像顯示系統的方塊圖。 圖2是本發明一實施例的電源管理方法的流程圖。 圖3是本發明另一實施例的電源管理方法的流程圖。 圖4A、4B為本發明一實施例的手持式電子裝置的第一電池以及虛擬顯示器的第二電池的電量狀態隨時間變化示意圖。 圖5為本發明的一實施例的虛擬影像顯示系統的方塊圖。 FIG. 1 is a block diagram of a virtual image display system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart of a power management method according to an embodiment of the invention. FIG. 3 is a flowchart of a power management method according to another embodiment of the present invention. FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams illustrating changes in power states of the first battery of the handheld electronic device and the second battery of the virtual display over time according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of a virtual image display system according to an embodiment of the present invention.
100:虛擬影像顯示系統 100:Virtual image display system
101:手持式電子裝置 101: Handheld Electronic Devices
102:虛擬影像顯示器 102:Virtual image display
103:第一電池 103: The first battery
104:第二電池 104: Second battery
SC:供應電流 SC: supply current
Claims (14)
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