本實用新型涉及虛擬現(xiàn)實設備技術(shù)領域，特別是涉及一種適用于iPhone手機的外置運動跟蹤傳感器VR眼鏡。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,VR)，這個概念由美國VPL Research公司創(chuàng)始人Jaron Lanier在1989年提出的，這一詞語很快成為這一技術(shù)領域的專用名詞，并一直沿用至今。虛擬現(xiàn)實頭戴顯示器設備，簡稱為VR眼鏡，VR眼鏡是利用仿真技術(shù)、計算機圖形學人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)等多種技術(shù)集合的產(chǎn)品，并且通過雙眼視差，使用戶會有很強的立體感。在VR眼鏡設備中，配備有陀螺儀、加速計等慣性測量單元(IMU-Inertial measurement unit),IMU為VR眼鏡的重要組成部分，它是測量物體三軸姿態(tài)角(或角速率)以及加速度的裝置，它可以實時感知用戶頭部的位置，并對應調(diào)整顯示畫面的視角，使得用戶仿佛融入到VR眼鏡中的虛擬世界里。VR眼鏡要求虛擬現(xiàn)實的響應時間要短，且得出數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)不能有震蕩。如果系統(tǒng)響應時間較長，在佩戴頭盔后體驗者頭部轉(zhuǎn)動時，畫面在相應的跟隨變化上就會出現(xiàn)滯后，將導致佩戴者產(chǎn)生眩暈，嚴重影響用戶體驗。

在VR眼鏡的已有技術(shù)中，通常有兩種解決方案：一種是直接利用智能手機自帶的IMU采集用戶的頭部運動信息，如中國專利201420788390.9公開了一種VR眼鏡，它包括主體支架、于主體支架兩端分別設置的眼罩和可打開的手機擱架、設置于主體支架內(nèi)的雙目透鏡，所述手機擱架包括：框架、位于框架上的面板；所述面板上包括一與面板分體的第二面板，所述第二面板可相對面板打開或閉合以使放置于手機擱架上的手機的攝像頭被暴露或遮擋。該已有技術(shù)，可實現(xiàn)手機所播放虛擬現(xiàn)實與實景疊加式的虛擬現(xiàn)實。該VR眼鏡可以將iPhone手機放置到VR眼鏡中，但iPhone手機與VR眼鏡并沒有電路連接。只是使用iPhone手機自帶的IMU，該IMU只有由3軸加速的傳感器和3軸陀螺儀，采樣頻率較低為100Hz，延時大，有明顯的延時卡頓感覺，用戶體驗感覺不好，移動是會發(fā)生眩暈等現(xiàn)象。另一種是采用IMU結(jié)合磁力計、氣壓計、溫度計等組成多軸運動跟蹤裝置，通過多軸運動跟蹤裝置采集人體頭部運動信息，將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，對相應的數(shù)據(jù)進行處理，調(diào)整顯示器畫面的角度及方向，使人有沉浸感體驗，如中國專利201420789276公開了“一種實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的裝置”，該裝置包括：虛擬主機；其中，所述虛擬主機，進一步包括，處理器、傳感器、顯示屏和音頻模塊；所述處理器，用于處理數(shù)據(jù)信號；所述傳感器，用于采集數(shù)據(jù)信號；所述顯示屏，用于顯示視頻信號；所述音頻模塊，用于輸入或輸出音頻信號。該實用新型裝置雖然改善了用戶體驗，但是其裝置中需配備主機及顯示器等多種設備，體積大、成本高，只能與高性能電腦通過數(shù)據(jù)線相連，不可與手機相連，體驗中受到場地及環(huán)境限制，可移動性大大降低，不便于推廣使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服已有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的是用較小的成本消除使用VR眼鏡體驗時的眩暈問題，并使得用戶使用和攜帶方便，全面提升用戶體驗感。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型在iPhone手機內(nèi)含的處理器及顯示器的基礎上，提出了一種適用于iPhone手機的外置運動跟蹤傳感器VR眼鏡。本實用新型所述的VR眼鏡是由iPhone手機連接外置運動跟蹤傳感器、并安裝在VR眼鏡外殼中構(gòu)成；其中，所述的外置運動跟蹤傳感器包括與iPhone手機進行通信的iPhone手機連接器接口電路、微控制單元(MCU:Microcomputer Control Unit)、MFI(Made for iOS)認證芯片以及多軸運動跟蹤裝置。

所述的iPhone手機連接器接口電路是由Lightning(C10)及外圍電路構(gòu)成；

所述的微控制單元可以是由ARM-Cortex系列處理器及外圍電路構(gòu)成；

所述的MFI認證電路是由Coprocessor 2.0C及外圍電路構(gòu)成；

所述的多軸運動跟蹤裝置可以是九軸運動跟蹤裝置，由MPU9250芯片及外圍電路構(gòu)成。

本實用新型在VR眼鏡中裝有九軸運動跟蹤裝置并與iPhone手機相連接，運動采樣頻率可達1000Hz，將采樣數(shù)據(jù)通過Lightning接口傳輸?shù)絠Phone手機中，使畫面更流暢，延時小，定位更準確。本實用新型不但解決了iPhone手機內(nèi)置陀螺儀精度及頻率不夠，導致VR眼鏡體驗效果不佳，出現(xiàn)眩暈的問題，而且不必與計算機及顯示器等較大外圍設備相連，靈活小巧，可移動性高，大大提升了VR眼鏡的用戶體驗。

附圖說明

圖1是本實用新型組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型外置運動跟蹤傳感器電路原理圖；

圖3是本實用新型工作流程圖；

圖4是本實用新型外殼及組裝結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細節(jié)。但是，本領域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也是本申請各權(quán)利要求所要求保護的技術(shù)方案。

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)及工作原理作進一步地詳細描述。

如圖1所示，一種適用于iPhone手機的外置運動跟蹤傳感器VR眼鏡，它是由iPhone手機100連接外置運動跟蹤傳感器200、并安裝在VR眼鏡外殼300中構(gòu)成；其中，所述的外置運動跟蹤傳感器包括與iPhone手機進行通信的iPhone連接器接口電路201、微控制單元(MCU)202、MFI(Made for iOS)認證芯片203以及多軸運動跟蹤裝置204。

其中，所述的與iPhone手機進行通信的iPhone連接器接口電路是由Lightning(C10)接口電路構(gòu)成；所述的MCU可采用ARM-Cortex系列處理器及外圍電路構(gòu)成；所述的MFI認證電路應采用Coprocessor 2.0C及外圍電路構(gòu)成；所述的多軸運動跟蹤裝置可采用九軸運動跟蹤傳感器，用以滿足三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀和三軸磁力計的需要。使用時，iPhone手機與Lightning接口電路相連接，由iPhone手機為VR眼鏡供電，VR眼鏡通過USB協(xié)議與iPhone手機通信，由Coprocessor 2.0C芯片及外圍電路完成MFI認證，MCU控制運動跟蹤裝置采集數(shù)據(jù)，例如，每1ms采集一次并將數(shù)據(jù)發(fā)送到iPhone手機，iPhone手機通過內(nèi)置IOS系統(tǒng)的app軟件對數(shù)據(jù)進行處理。

如圖2所示，所述的與iPhone手機進行通信的iPhone手機連接器接口電路是由蘋果公司指定型號的Lightning(C10)及外圍電路構(gòu)成；

所述的微控制單元是由ARM-Cortex系列處理器及外圍電路構(gòu)成，例如：STM32F103RCT6及外圍電路；

所述的MFI認證電路是由蘋果公司指定芯片Coprocessor 2.0C及外圍電路構(gòu)成；

所述的多軸運動跟蹤裝置為九軸運動跟蹤裝置，例如：MPU9250及外圍電路組成的九軸運動跟蹤傳感器。

圖2中，Y1為晶振，晶振頻率可采用8MHz；KEY1為模擬手機返回功能按鍵；芯片P1及外圍電路構(gòu)成與iPhone手機進行通信的iPhone手機連接器接口電路；VCC為電源正：3.3V；GND為地。

本實用新型所述一種適用于iPhone手機的外置運動跟蹤傳感器VR眼鏡電路部分具體連接結(jié)構(gòu)如下：

圖2中，芯片P1及外圍電路構(gòu)成Lightning接口電路，為蘋果公司指定連接器，使用USB通信方式。其中，P1的1腳與VCC相連，P1的2腳與GND相連，P1的3腳與R3的2腳相連，R3的2腳與VCC相連，R4的1腳與VCC相連，R5的2腳與P1的3腳相連，R6的2腳與P1的4腳相連。

圖2中，芯片U1(STM32F103RCT6)及外圍電路構(gòu)成所述的MCU：其中U1的5腳與Y1的1腳相連，U1的6腳與Y1的2腳相連，U1的7腳與R4的2腳相連，U1的16腳與U2的22腳相連，U1的28腳與R1的1腳相連，U1的34腳與U2的23腳相連，U1的35腳與U2的9腳相連，U1的36腳與U2的24腳相連，U1的44腳與R5的1腳相連，U1的45腳與R6的1腳相連，U1的50腳與KEY1的1腳相連，U1的52腳與U3的6腳相連，U1的53腳與U3的2腳相連，U1的60腳與R2的1腳相連，U1的12、18、31、47、63腳與GND相連，U1的13、19、32、48、64腳與VCC相連，R1的2腳與GND相連，R2的2腳與GND相連，Y1的1腳與C1的1腳相連，Y1的2腳與C2的1腳相連。

圖2中，芯片U2(MPU9250)及外圍電路構(gòu)成所述的九軸運動跟蹤裝置，其中，MPU9250芯片可使用IIC(Inter IC BUS)通信方法和SPI(Serial Peripheral Interface)通信方式，相對于IIC通信方式，SPI通信方式時鐘信號頻率更高，通信速率更快，本實施例采用了SPI通信方式與MCU通信，通過U2的9腳、22腳、23腳、24腳與MCU相連。九軸運動跟蹤裝置的具體鏈接方式可以是：U2的9腳與R13的1腳相連，U2的10腳與C11的1腳相連，U2的11腳與R12的1腳相連，U2的22腳與R7的2腳相連，U2的23腳與R9的2腳相連，U2的24腳與R8的2腳相連，U2的1、8、13腳與VCC相連，U2的18、20腳與GND相連R7的1腳與VCC相連，R8的1腳與VDD相連，R9的1腳與VCC相連，R10的2腳與VCC相連，R11的2腳與VCC相連，R12的2腳與GND相連，R13的2腳與GND相連，C9的1腳與VCC相連，C9的2腳與GND相連，C10的1腳與VCC相連，C10的2腳與GND相連，C11的2腳與GND相連。

圖2中，芯片U3(Coprocessor 2.0C)及外圍電路構(gòu)成所述的MFI認證單元，此為蘋果公司指定芯片。使用IIC通信方式與MCU通信，每次系統(tǒng)與iPhone手機相連時都需通過MFI認證，系統(tǒng)才可被iPhone手機識別為一有效外設，如沒有MFI認證，iPhone手機將不會與外設進行通信。圖中U3的2腳與R10的1腳相連，U3的6腳與R11的1腳相連，U3的1腳與GND相連，U3的7腳、8腳與VCC相連，C7的1腳與VCC相連，C7的2腳與GND相連，C8的1腳與VCC相連，C8的2腳與GND相連。

圖2中，按鍵電路為KEY1的2腳與GND相連。

如圖3所示，在上述電路基礎上可以內(nèi)設如下的軟件程序：當系統(tǒng)啟動時，系統(tǒng)進行初始化，通過USB協(xié)議建立系統(tǒng)與iPhone連接，建立iAP2(蘋果公司專門為蘋果配件指定的協(xié)議)協(xié)議，只有建立蘋果公司制定的通信協(xié)議才能接入iPhone手機，并與iPhone手機進行通信，該通信協(xié)議分為兩層，Link層(鏈路層)為底層協(xié)議，Session層(會話層)為上層協(xié)議，首先建立Link層連接，然后進行MFI認證，判斷MFI是否通過，如果沒有通過，系統(tǒng)繼續(xù)進行MFI認證程序，如果MFI認證通過，開始建立Session層連接，Session層建立完成后系統(tǒng)即與iPhone手機進行上層數(shù)據(jù)收發(fā)，通過定時器中斷設置系統(tǒng)每1ms讀取一次運動跟蹤傳感器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)Session層發(fā)送到iPhone手機中。

如圖4所示，本實用新型由殼體及內(nèi)部電路組成，使用時，打開VR眼鏡前面板，放入iPhone手機，將VR眼鏡的Lightning連接線與iPhone手機的Lightning接口相連接，閉合前面板，固定住iPhone手機。

需要說明的是，本實用新型各設備實施方式中提到的各單元都是邏輯單元，在物理上，一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可以是一個物理單元的一部分，還可以以多個物理單元的組合實現(xiàn)，這些邏輯單元本身的物理實現(xiàn)方式并不是最重要的，這些邏輯單元所實現(xiàn)的功能的組合才是解決本實用新型所提出的技術(shù)問題的關鍵。此外，為了突出本實用新型的創(chuàng)新部分，本實用新型沒有引入上述各設備實施方式以及與解決本實用新型所提出的技術(shù)問題關系不太密切的單元，但這并不表明不存在上述設備實施方式以及其它有關實施單元。

雖然通過參照本實用新型的某些優(yōu)選實施方式，已經(jīng)對本實用新型進行了圖示和描述，但本領域的普通技術(shù)人員應該明白，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本實用新型的精神和范圍。