一种附带音频、数据传输和充电功能的VR头带及控制电路

技术领域

本发明涉及VR技术领域，尤其涉及一种附带音频、数据传输和充电功能的VR头带及控制电路。

背景技术

虚拟现实技术(VirtualReality，VR)是一种模拟环境体验虚拟世界的计算机仿真技术，头戴式虚拟现实显示装置显示原理是人的左右眼分别获取显示系统产生的同一物体带有图像差的两幅图像，从而产生立体感，也称为VR头显。

随着VR技术的发展和用户越来越高要求的体验需求，更智能、更轻便且一体集成更多功能已成为重要的研究方向，这需要克服很多结构和功能上的干涉问题，因此，如何实现沉浸式体验音频效果更好、更智能、更轻便且一体集成多功能是目前急需解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种附带音频、数据传输和充电功能的VR头带及控制电路，旨在解决现有技术的VR头显上如何实现更智能、更轻便且一体集成多功能需求的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种附带音频、数据传输和充电功能的控制电路，应用于VR头带，所述VR头带包括头带本体和一体设置于所述头带本体上的耳机、蓄电组件及传输线；所述控制电路包括：

DSP音频电路，所述DSP音频电路的输入端连接于所述VR眼镜，所述DSP音频电路的输出端连接于所述耳机，所述DSP音频电路用于将所述VR眼镜输入的音频数据进行信号优化处理后输出至所述耳机；

数据传输电路，所述数据传输电路的输入端连接于所述蓄电组件上的USB-C母座，所述数据传输电路的输出端连接于所述传输线，所述数据传输电路用于将所述USB-C母座输入的差分信号进行转化后输出至所述传输线；

充电电路，所述充电电路的输入端连接所述USB-C母座，所述充电电路的输出端连接于所述蓄电组件中的可充电电池，所述充电电路用于将从所述USB-C母座输入的高电压进行降压处理后输出至所述可充电电池；

放电电路，所述放电电路的输入端连接于所述可充电电池，所述放电电路的输出端连接于所述传输线，所述放电电路用于将所述可充电电池输出的电压进行升压处理后输出至所述传输线。

第二方面，本发明实施例提供了一种附带音频、数据传输和充电功能的VR头带，包括：

头带本体；

蓄电组件，设置于所述头带本体后侧上，所述蓄电组件包括电路板和连接于所述电路板的可充电电池；

USB-C母座，设置于所述蓄电组件上且连接于所述电路板；

传输线，连接于所述电路板上；

耳机，设置于所述头带本体上；

所述USB-C母座用于外接电源以对所述可充电电池进行充电；

所述USB-C母座还用于外接终端设备以对所述传输线进行信号输送；

所述传输线用于连接安装在所述头带本体前侧的VR眼镜，以对所述VR眼镜进行供电和信号输送；

所述耳机用于连接所述VR眼镜以实现音频接收。

本发明实施例公开一种附带音频、数据传输和充电功能的VR头带及控制电路，该VR头带包括头带本体、蓄电组件、USB-C母座、传输线和耳机；蓄电组件设置于头带本体后侧上，蓄电组件包括电路板和连接于电路板的可充电电池；USB-C母座设置于蓄电组件上且连接于电路板；传输线连接于电路板上；耳机设置于头带本体上；USB-C母座用于外接电源以对可充电电池进行充电；USB-C母座还用于外接终端设备以对传输线进行信号输送；传输线用于连接安装在头带本体前侧的VR眼镜，以对VR眼镜进行供电和信号输送；耳机用于连接所述VR眼镜以实现音频接收。本发明实施例将蓄电组件、传输线和耳机集成在VR头带上，具有方便对VR眼镜进行充电、数据传输和音频接收的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的VR头带的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的VR头带的爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例提供的控制电路的系统原理框图；

图4为本发明实施例提供的USB-C母座的控制原理图；

图5为本发明实施例提供的MOS管开关的电路原理图；

图6为本发明实施例提供的芯片U1的控制原理图；

图7为本发明实施例提供的锂保芯片U2的电路原理图；

图8为本发明实施例提供的芯片U4的控制原理图；

图9为本发明实施例提供的传输线的控制原理图；

图10为本发明实施例提供的芯片U11的控制原理图；

图11为本发明实施例提供的芯片U6的控制原理图；

图12为本发明实施例提供的芯片U202的控制原理图；

图13为本发明实施例提供的芯片U3的控制原理图。

附图标记：

1、头带本体；

2、蓄电组件；21、USB-C母座；22、电路板；23、可充电电池；

3、传输线；

4、耳机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

为方便理解本方案的控制电路，首先对其所应用的VR头带进行介绍：

请参阅图1和2，一种附带音频、数据传输和充电功能的VR头带，包括：头带本体1、蓄电组件2、USB-C母座21、传输线3和耳机4；

蓄电组件2设置于头带本体1后侧上，蓄电组件2包括电路板22和连接于电路板22的可充电电池23；USB-C母座21设置于蓄电组件2上且连接于电路板22；传输线3连接于电路板22上；耳机4设置于头带本体1上；USB-C母座21用于外接电源以对可充电电池23进行充电；USB-C母座21还用于外接终端设备以对传输线3进行信号输送；传输线3用于连接安装在头带本体1前侧的VR眼镜，以对VR眼镜进行供电和信号输送；VR眼镜的输出口通过一音频线连接至电路板22，电路板22再通过另一音频线连接至耳机的接口，以实现音频接收。其中耳机4包括左耳机和右耳机且对称设置在头带本体1的两侧。

本实施例在VR头带上附加的音频功能经由VR眼镜、音频线、电路板和耳机4的路线实现，可提高耳机4音质以提高使用体验。本实施例在VR头带上附加的数据传输功能依次经由USB-C母座21、电路板22和传输线3的路线实现，实现了外设的终端设备对VR眼镜的数据输送。本实施例在VR头带上的附加充电功能依次经由USB-C母座21、电路板22和可充电电池23的路线实现，通过可充电电池23进行蓄电后，可以在无外接电源的场景下通过传输线3对VR眼镜进行供电，以提供VR眼镜长时间的续航，有效提高了用户整体应用体验。

在现有技术中，因为现有的VR眼镜上通常通过音频线直接连接至耳机，通过VR眼镜进行音频传输时，音质较为普通，无法提供更加优质的音质，导致音频的使用体验还存在优化空间。相比之下，本实施例通过在VR头带上设置高音质的音频电路，可以对音频数据进行优化以提高音质效果。

一些音频线的路线设计中，音频线从VR眼镜连接至电路板22，以及从电路板22连接至耳机的接口的音频线均可以内置隐藏于头带本体1中，避免外露导致线路杂乱，内置隐藏也可以提升外部美观度。

在现有技术中，因为现有的VR眼镜上通常仅设计一个接入口，现有技术对VR眼镜进行充电和数据传输时，需要分别通过外接电源或和外设终端设备先后单独与VR眼镜上的接入口进行连接，而后先后进行充电和数据传输，并且充电和数据传输需要插拔线路来进行切换，长期切换也容易造成线路连接不稳定。相比之下，本实施例通过在VR头带上集成蓄电组件2和传输线3，并以蓄电组件2中内置的电路板22为载体集成数据传输功能和充电功能，并通过同一条传输线实现充电和数据传输的功能，无需进行多线路的插拔切换。

因此，本实施例将音频功能、数据传输功能和充电功能的结构和电路集成设计在VR头带上，实现了更新颖的多功能集成设计，具有更智能、更便捷的使用体验。

一些实施例中，本发明的传输线3可以采用3.0数据线，可以提供更好的电源效能管理和更高效的数据传输速率，尤其需对VR眼镜传输较大的应用数据时，很大程度上节省了传输时间。

一些实施例中，传输线3的输出端上设有磁吸充电件，磁吸充电件用于外接设置的磁吸充电装置，以对VR眼镜进行充电；本实施例的磁吸充电装置可以是与VR眼镜配套的充电底座，日常充电中，可以将VR眼镜放置于磁吸充电装置上，由传输线3上的磁吸充电件与磁吸充电装置上的充电位进行磁吸连接，从而进行磁吸充电以对VR眼镜进行充电。

基于上述VR头带的介绍，下面具体介绍附带音频、数据传输和充电功能的控制电路。

如图3所示，本发明的控制电路包括：

DSP音频电路，DSP音频电路的输入端连接于VR眼镜，DSP音频电路的输出端连接于耳机，DSP音频电路用于将VR眼镜输入的音频数据进行信号优化处理后输出至耳机；

数据传输电路，数据传输电路的输入端连接于蓄电组件上的USB-C母座，数据传输电路的输出端连接于传输线，数据传输电路用于将USB-C母座输入的差分信号进行转化后输出至传输线；

充电电路，充电电路的输入端连接USB-C母座，充电电路的输出端连接于可充电电池，充电电路用于将从USB-C母座输入的高电压进行降压处理后输出至可充电电池；

放电电路，放电电路的输入端连接于可充电电池，放电电路的输出端连接于传输线，放电电路用于将可充电电池输出的电压进行升压处理后输出至传输线。

本实施例将充电电路、放电电路、数据传输电路和DSP音频电路集成设置，实现了在VR头带上附带对VR眼镜的DSP音频功能、数据传输功能和充电功能。

结合图11和图12，下面更具体的介绍DSP音频电路：

一些实施例中，DSP音频电路包括VR眼镜的输出口、芯片U6、芯片U202和耳机的接口；VR眼镜的输出口连接芯片U6的音频数据输入端，芯片U6的音频数据输出端连接芯片U202的音频数据输入端，芯片U202的音频数据输出端连接耳机的接口。VR眼镜的输出口通过一音频线连接至芯片U6的音频数据输入端，芯片U202的音频数据输出端通过另一音频线连接至耳机的接口。

其中，芯片U6的音频数据输入端包括芯片U6的USB_DP引脚和USB_DM引脚，芯片U6的音频数据输出端包括芯片U6的第41引脚和第42引脚；

芯片U202的音频数据输入端包括芯片U202的USB_DP引脚和USB_DM引脚，芯片U202的音频数据输出端包括芯片U202的引脚J5。

本实施例中，DSP音频传输时，经由芯片U8的接口进入VR眼镜的USB信号(USBHP1+_E、USBHP1-_E)，从VR眼镜将USB信号通过音频线输送至芯片U6的USB_DP引脚和USB_DM引脚，由芯片U6进行信号放大处理后得到音频数据，再由芯片U6的第41引脚和第42引脚将音频数据输出至芯片U202的USB_DP引脚(即芯片U202的引脚A4)和USB_DM引脚(即芯片U202的引脚A5)；由芯片U202进行解码和音频优化处理后再通过芯片U202的J5引脚输送至耳机的接口，即可实现耳机的音频接收。

一些音频优化处理的实施例中，如图12所示，芯片U202中设有音频优化电路。其中，芯片U202的SPK_LN引脚和SPK_LP引脚分别连接于音频优化电路的LN端和LP端，音频优化电路的LP_OUT端和LN_OUT端接回芯片U202的J5引脚。；芯片U202的SPK_RN引脚和SPK_RP引脚分别连接于音频优化电路的RN端和RP端，音频优化电路的RP_OUT端和RN_OUT端接回芯片U202的J5引脚。

该实施例中，芯片U202的SPK_LN引脚和SPK_LP引脚分别连接于音频优化电路的LN端和LP端，以在音频优化电路实现对左耳机的音频优化。芯片U202的SPK_RN引脚和SPK_RP引脚分别连接于音频优化电路的RN端和RP端，以在音频优化电路实现对右左耳机的音频优化。

该实施例中，音频优化后，音频优化电路的LP_OUT端、LN_OUT端、RP_OUT端和RN_OUT端分别接回芯片U202的J5引脚，其中J5引脚的第2接口至第5接口分别对应连接RN_OUT端、RP_OUT端、LN_OUT端和LP_OUT端；J5引脚的第1接口分别连接至左耳机和右耳机以实现音频优化的传输。

另一实施例中，DSP音频电路也可以采用USB-C母座直接连接至芯片U202，由芯片U202进行解码和音频优化处理后再通过芯片U202的J5引脚输送至耳机的接口，即可实现耳机的音频接收。

结合图4、图10和图11，下面更具体的介绍数据传输电路：

一些实施例中，数据传输电路经由USB-C母座的3.0信号输出端、设置的芯片U11、芯片U6和传输线连接形成，USB-C母座的3.0信号输出端连接芯片U11的3.0信号输入端，芯片U11的3.0信号输出端连接芯片U6的3.0信号输入端，芯片U6的3.0信号输出端连接传输线；

其中，USB-C母座的3.0信号输出端包括USB-C母座的引脚A2、A3、A10、A11、B2、B3、B10和B11(即图4中对应的发射TX线路和接收RX线路)；

芯片U11的3.0信号输入端包括芯片U11的第2引脚和第9引脚，芯片U11的3.0信号输出端包括芯片U11的第17引脚、第18引脚、第20引脚和第21引脚；

芯片U6的3.0信号输入端包括芯片U6的第25引脚和第28引脚，芯片U6的3.0信号输出端包括芯片U6的第37引脚至第40引脚。

本实施例中，3.0数据传输时，外接终端设备接入USB-C母座并输入USB3.0差分信号，USB3.0差分信号经由USB-C母座的3.0信号输出端输送至芯片U11的3.0信号输入端，芯片U11将USB3.0差分信号转换成单路信号，再由芯片U11的输出端输送至芯片U6的3.0信号输入端，芯片U6对单路信号进行放大处理后输送至传输线(即芯片U8的引脚A2和引脚A3)，再从传输线的Type-C公头(即芯片U8的引脚A10和引脚A11)输送至VR眼镜的接入口即可完成3.0数据传输。

在另一实施例中，数据传输电路还可以对USB2.0差分信号进行传输，具体的，2.0数据传输时，外接终端设备接入USB-C母座并输入USB2.0差分信号，USB2.0差分信号经由USB-C母座的引脚A6、A7、B6和B7直接输送至芯片U6的第23引脚和第24引脚，由芯片U6进行信号处理后输送至传输线(即芯片U8的引脚A6和引脚A7)，再从传输线的Type-C公头输送至VR眼镜的接入口即可完成2.0数据传输。

结合图4-7，下面更具体的介绍充电电路：

一些实施例中，充电电路包括MOS管开关、芯片U1和锂保芯片U2；USB-C母座的VBUS_CIN端连接MOS管开关的VBUS_C端，MOS管开关的DGND端连接芯片U1的第8引脚，芯片U1的第9引脚连接锂保芯片U2的接地端，芯片U1的第7引脚和锂保芯片U2的第6引脚分别连接可充电电池。

其中，USB-C母座的VBUS_CIN端包括USB-C母座的引脚A4、A9、B4、B9；锂保芯片U2的接地端包括锂保芯片U2的第1引脚至第4引脚。

本实施例中，充电时，外接电源接入USB-C母座并输入电压，电压经由USB-C母座的VBUS_CIN端输送至MOS管开关的VBUS_C端，由MOS管开关的DGND端将电压输送至芯片U1的第8引脚，再由芯片U1对电压进行降压处理后再通过芯片U1的第7引脚输送至可充电电池，从而对可充电电池进行充电；其中，为确保可充电电池的正常充放电，设置锂保芯片U2，芯片U1的第9引脚连接锂保芯片U2的接地端，锂保芯片U2的第6引脚连接可充电电池，通过芯片U1可以监测充电电压、电池温度等等保护工作，以确保可充电电池的充放电正常。

结合8和图9，下面更具体的介绍放电电路：

一些实施例中，放电电路由可充电电池、锂保芯片U2、设置的芯片U4、MOS管开关和传输线组成；可充电电池分别连接锂保芯片U2的第6引脚和芯片U4的第9引脚，锂保芯片U2的接地端连接芯片U4的接地端，芯片U4的PB端连接MOS管开关的PB端，MOS管开关的DGND端连接传输线。

其中，芯片U4的接地端包括芯片U4的第7引脚和第33引脚；芯片U4的PB端包括芯片U4第19引脚至第22引脚。

本实施例中，放电时(即对VR眼镜进行充电时)，可充电电池将电压输送至芯片U4的第9引脚，由芯片U4对电压进行升压处理后再通过芯片U4的PB端输送至MOS管开关的PB端，再由MOS管开关的DGND端将电压输送至传输线，再由输出线的公头输送至VR眼镜即可对VR眼镜进行充电；其中，输出线的Type-C公头输出的控制原理为如图9所示的芯片U8的控制原理，由MOS管开关的DGND端将电压输送至芯片U8的VBUS引脚(即图9中的引脚A4、A6、B4、B6、)后，再从芯片U8的引脚B10和引脚B11输出至Type-C公头接口以对VR眼镜进行充电。

基于上述介绍的VR头带及控制电路，本发明将蓄电组件2、传输线3和耳机集成在头带本体1上，以及将DSP音频电路、数据传输电路和充电电路集成在蓄电组件2内置的电路板上，不仅在结构上实现了更轻便、简约的设计，也实现了集成更多可同时实现的功能，极大提升了用户使用体验。

本发明中，还需补充说明的是，在介绍的各个元件的输入端和输出端中部分存在双向连接的情况，比如对包含多个引脚的输入端进行介绍时，多个引脚并不全是输入引脚，部分引脚需作为接收引脚来实现双向连接；比如USB-C母座的3.0信号输出端包括引脚A2、A3、A10、A11、B2、B3、B10和B11，其中对应有发射TX部分和接收RX部分，具体可参考附图中示出的引脚信息。

应理解的，如图13所示，本发明以上的充电电路、放电电路和数据传输电路均需由芯片U3作为控制逻辑单元进行控制，以实现整个控制电路的运转。

本发明基于以上控制电路的工作原理，可以实现在VR头带上附带充电功能和数据传输功能，具有方便对VR眼镜进行充电和数据传输的优点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。