一种头戴式虚拟现实设备及包括该设备的虚拟现实系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及虚拟现实技术领域，特别是涉及一种头戴式虚拟现实设备及包括该设备的虚拟现实系统。
【背景技术】
[0002]随着软硬件技术水平的不断提高，虚拟现实成为了近年来的热门高科技技术。现有的虚拟现实系统是通过带有中央处理器的高性能运算系统模拟出一个虚拟的三维世界，再辅以显示系统和交互系统，向使用者提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟体验，让使用者如同置身其中，像真实世界一般观察虚拟世界中的事物，并与其进行互动。虚拟现实是一门综合性很强的技术，涵盖了包括实时三维图形建模技术、宽视角立体显示技术、对使用者的头部运动、眼部运动和肢体运动的实时跟踪技术、触觉反馈技术、立体声技术以及高速数据传输和处理技术等。目前虚拟现实技术已经广泛的应用在医学，建筑展示，军事等多个领域。
[0003]目前较常见的虚拟现实设备主要有两种，一种是虚拟现实显示系统，其主要组成部分是光学结构和显示系统，显示系统需要通过通讯接口与外部的虚拟现实引擎相连接，用以接收外部虚拟现实引擎处理后的显示内容，通过光学结构为使用者呈现出一个虚拟的三维环境。这类设备构造简单，但由于作为核心部件的虚拟现实引擎在外部，所以它必须要通过通讯接口与外部虚拟现实引擎连接才能工作，而虚拟现实内容的传输对通讯接口的带宽要求很高，目前还主要以有线的方式传输。这就使得这类设备必须要连接数据线，由于连接线的长度有限，会对头部的运动造成限制，影响了体验效果，并且还会造成佩戴不舒适等问题。另外，由于虚拟现实引擎在外部，一般的控制器是与虚拟现实引擎进行交互，而佩戴虚拟现实显示设备后，使用者是看不到外部环境的，这也在一定程度上限制了交互系统的使用。另一种虚拟现实设备是一种光学结构，其显示系统和虚拟现实引擎都需要外部设备提供，如智能手机。外部设备处理后的内容，通过这种虚拟现实光学结构，给使用者呈现出一个虚拟的三维环境。这种设备只是提供了一种光学结构使内容立体化，而受制于外部设备的性能，尺寸等因素，整体效果很难提高。在软件的处理上，由于一般的外部设备不是专门为虚拟现实设计，对于软件的优化和干扰信息，如智能手机的来电、通知、短信等的处理都有很大的难度，所以无法达到较好的效果。
[0004]由此可见，上述现有的虚拟现实设备及虚拟现实系统在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种使用方便、结果简单且立体效果好的新的头戴式虚拟现实设备及包括该设备的虚拟现实系统，成为当前业界极需改进的目标。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种使用方便、结果简单的头戴式虚拟现实设备，使使用者脱离连线的束缚，更加自由舒适的体验虚拟环境，从而克服现有的虚拟现实设备的不足。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种头戴式虚拟现实设备，包括显示系统，还包括与所述显示系统连接的虚拟现实引擎。
[0007]作为本发明的一种改进，所述虚拟现实引擎包括虚拟现实核心电路板，所述虚拟现实核心电路板包括:核心处理器模块和与其连接的电源管理模块、无线通讯模块、惯性姿态测量模块、音频解码模块、用于提供指令的按键以及用于充电或传输数据的接口。
[0008]进一步改进，所述核心处理器模块包括4个ARM CORTEX A15的核心和4个ARMCORTEX A7的核心。
[0009]进一步改进，所述电源管理模块可通过电池或外部供电设备供电，所述电源管理模块还包括电源管理系统，所述电源管理系统能实时监测电量并根据监测到的电量数据控制所述虚拟现实引擎的运行。
[0010]进一步改进，所述无线通讯模块包括WIFI通讯模块和蓝牙通讯模块，WIFI通讯模块的工作频率为2.4-2.4835GHz，蓝牙通讯模块的工作频率为2.4-2.45GHz。
[0011]进一步改进，所述惯性姿态测量模块由三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器和三轴地磁传感器中的一个或多个组成。
[0012]进一步改进，所述显示系统包括显示器和位于显示器与人眼之间的光学处理构件，所述光学处理构件由两组分别对应左右眼的光学镜片组成，且所述光学镜片为可调节式；所述显示器包括LCD液晶显示面板和背光板，所述LCD液晶显示面板分辨率为1080x1920，且所述显示面板与所述虚拟现实核心电路板的连接接口采用MIPI DSI接口。
[0013]本发明还要解决的技术问题是提供一种使用方便、结果简单的虚拟现实系统，使使用者脱离连线的束缚，更加自由舒适的体验虚拟环境，从而克服现有的虚拟现实系统的不足。
[0014]为解决上述技术问题，本发明还提供一种包括上述头戴式虚拟现实设备的虚拟现实系统，该虚拟现实系统还包括交互设备，所述交互设备包括无线手柄和无线接收器，所述无线接收器与所述虚拟现实引擎连接，并通过无线方式接收无线手柄发送的指令信息。
[0015]进一步改进，所述无线手柄包括无线手柄核心电路板和与其连接的用于提供指令的按键和摇杆。
[0016]进一步改进，所述虚拟现实系统的操作系统为3D操作系统。
[0017]采用上述的技术方案，本发明至少具有以下优点:
[0018]1、本发明头戴式虚拟现实设备将虚拟现实引擎与显示系统结合，避免了现有技术中需要带宽要求很高的通讯接口来完成外设的虚拟现实引擎与显示系统的内容传输，以及脱离了连接线的束缚限制，使用户可以更加自由的、舒适的体验虚拟现实环境。
[0019]2、本发明虚拟现实系统将虚拟现实引擎与显示系统集成为一个独立的头戴式虚拟现实设备，并通过无线方式与交互设备连接，还通过沉浸式3D操作系统，给使用者呈现出更好的3D场景效果，让体验者具有身临其境的、自由自在的、美好的虚拟现实体验感觉。
[0020]3、本发明虚拟现实系统结构简单、使用方便、利用推广。
【附图说明】
[0021]上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0022]图1是本发明虚拟现实系统的结构示意图；
[0023]图2是本发明头戴式虚拟现实设备与人眼配合的原理示意图；
[0024]图3是本发明头戴式虚拟现实设备的结构示意图；
[0025]图4是本发明头戴式虚拟现实设备中核心电路板的结构示意图；
[0026]图5是本发明虚拟现实系统中无线手柄的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]参照附图1所示，本发明虚拟现实系统包括头戴式虚拟现实设备和交互设备。
[0028]参照附图2所示，头戴式虚拟现实设备佩戴在头部使用，其与人脸部接触部分设置成舒适的贴合结构，且配有将其绑定在头部的绑定机构，该绑定机构在图中未示出。
[0029]参照附图3和4所示，头戴式虚拟现实设备包括显示系统和虚拟现实引擎。该显示系统包括光学处理构件100和显示器101。光学处理构件100由结构部件安装在显示器101与人眼之间，通过优化过的参数处理来自显示器101的内容。本实施例中光学处理构件100由两组光学镜片组成，每组镜片对应一只眼睛，负责对进入眼睛的图像进行处理，使其可以在人眼中呈现清晰的图像。由于不同人眼的视力水平不同，所以安装该镜片的结构部件采取可调节物距的方式使其能够适配0-600度左右的近视眼用户，同时每个人的眼瞳距也不相同，根据人眼的双目成像原理，每只眼睛接收到的图像需要跟瞳距匹配才能由大脑融合成三维图像，因此，该结构部件还采用瞳距可调式设计，调节范围可以适配大部分人眼。
[0030]显示器101通过内部高速通讯接口 126与虚拟现实引擎连接，以接收虚拟现实的内容，给使用者呈现出一个虚拟的三维环境。本实施例中显示器101包括集成的IXD液晶显示面板和背光板，LCD液晶显示面板分辨率为1080x1920，尺寸为5.7寸，被固定在该虚拟现实设备内部的合适位置。显示器101在显示内容时，通过软件将普通的图像画面由垂直方向分为两个画面显示，分别对应人的两只眼睛，当两个画面分别进入人的双眼后，大脑可以将其融合成三维画面，呈现虚拟环境。本实施例中每个画面显示的内容可以通过模拟人眼的图像采集器采集，如双摄像头等。当然，也可以通过软件对已有的单