CN102740076A

CN102740076A - 无线微显示器系统

Info

Publication number: CN102740076A
Application number: CN2012101967802A
Authority: CN
Inventors: 季渊; 何林奇; 黄海浪; 黄舒平; 冉峰; 徐美华
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: Yunguang Technology (Nantong) Co.,Ltd.
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-06-15
Also published as: CN102740076B

Abstract

本发明涉及一种无线微显示器系统，它包括图像发送端和图像接收端，图像发送端和图像接收端之间通过无线通信协议进行数据交换。所述图像发送端用于产生图像源，由图像源产生器连接图像发送器和用户信息接收器构成，图像源产生器用于产生图像，图像发送器用于将图像源产生器生成的图像通过无线方式发送，用户信息接收器用于通过无线方式向图像接收端接收用户信息；所述图像接收端用于接收和显示图像源，由图像接收器经微显示器连接光学系统及显示控制器连接微显示器用户信息发送器构成，图像接收器用于通过无线方式接收图像发送器发送的图像，微显示器用于将图像数据显示于微屏幕上，光学系统用于将微屏幕上显示的图像放大，供人眼观看，显示控制器用于产生微显示器所需要的控制信息，用户信息发送器用于通过无线方式向图像发送端发送用户信息。本发明减少系统对物理电线的依赖，增强设备的可移动性，减小功耗和图像质量损失。

Description

无线微显示器系统

技术领域

本发明涉及一种基于无线数据传输的微显示器系统，包括图像发送端和图像接收端。

背景技术

在众多显示器产品中，微显示器是一种较为特殊的产品形态，一般定义屏幕对角线尺寸小于3.3cm的显示器为微显示器。微显示器自身物理尺寸很小，像素点距仅十微米左右，但可以通过光学系统实现超大屏幕显示。微显示器在消费电子产品中可应用于头戴式视频播放器、头戴式家庭影院、头戴式虚拟现实模拟器、头戴式游戏机、头戴式医疗诊断系统、手机等移动设备的扩展显示器以及微投影仪，在军事上可应用于单兵作战系统、武器瞄准系统、红外夜视仪及空军头盔系统等。

微显示器主要用于便携式装备，对移动特性的要求很高。现有微显示器一般采用RGB、VGA、DVI或HDMI等有线接口来接收图像信息，图像发送端和微显示器之间通过物理电线连接，受电线及延长线的限制，无法随意移动，且电线及延长线在便携式装备系统上应用不方便，也不美观。

另一方面，现有的无线图像传输协议传输效率不高，基于图像压缩的无线数据传输协议如WiFi等具有明显的延时，且大都采用有损压缩方式，图像质量有所损失；而基于非压缩数据的无线图像数据传输协议如WHDI等虽能进行无延时的高清图像无线传输，但是其传输数据量巨大，功耗很高，需要大容量电池供电或者固定稳压电源供电，系统体积较大，携带不方便。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种可移动的无线微显示器系统，减少系统对物理电线的依赖，增强设备的可移动性和美化设备外观结构。同时，能够弥补现有无线图像传输显示装置的延时较大、图像质量损失以及功耗较大的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种无线微显示器系统，包括图像发送端和图像接收端，图像发送端和图像接收端之间通过无线通信协议进行数据交换。其特征在于：图像发送端用于产生图像源，由图像源产生器连接图像发送器和用户信息接收器构成，图像源产生器用于产生图像，图像发送器用于将图像源产生器生成的图像通过无线方式发送，用户信息接收器用于通过无线方式向图像接收端接收用户信息；所述图像接收端用于接收和显示图像源，由图像接收器经微显示器连接光学系统及显示控制器连接微显示器和用户信息发送器构成，图像接收器用于通过无线方式接收图像发送器发送的图像，微显示器用于将图像数据显示于微屏幕上，光学系统用于将微屏幕上显示的图像放大，供人眼观看，显示控制器用于产生微显示器所需要的控制信息，用户信息发送器用于通过无线方式向图像发送端发送用户信息。

上述的无线微显示器系统中，所述图像发送端通过无线通信协议A将图像数据发送至图像接收端，所述无线通信协议A为UWB、WHDI、WirelessHD、WiFi、WiMAX、WiDi或者LTE；图像接收端通过无线通信协议B将用户信息发送回图像发送端，所述无线通信协议B为红外、蓝牙、WiFi、WiMAX或者其他用于传输小批量数据的无线通信协议。用户信息发送器和接收器为用户提供了数据回传功能，以使用户可以在图像接收端（即微显示器）上进行系统控制，如发送触摸屏信号、在屏显示控制信号、显示内容控制信号、或者低分辨率的图像接收端的摄像头图像输入信号。

上述的无线微显示器系统中，所述图像发送器中的图像编码模块用于将图像源数据进行压缩，所述图像接收器图像解码用于将图像数据进行解压缩，压缩和解压缩过程采用基于空域的无损压缩算法，不采用传统的基于频域的有损压缩算法。所述基于空域的无损压缩算法有区别于传统的基于频域的压缩算法，空域无损压缩算法将图像数据直接通过差分方法在空域中压缩图像，而不将图像通过离散余弦变换或小波等变换转换到频域进行量化、编码，因此，空域无损压缩和解压缩的过程更快，图像帧内压缩率一般为50%，而延迟在1ms以内，压缩后的数据以透明传输方式，通过WHDI等非压缩无线图像传输协议或者基于非图像压缩数据的WiFi协议进行传输，其图像压缩率高于WHDI等无损图像，而显示响应速度快于WiFi协议。

上述的无线微显示器系统中，所述微显示器为一种微型显示设备，包括硅基液晶微显示器、硅基有机发光微显示器、硅基无机发光微显示器、非硅基发光微显示器、微型CRT显示器等，对角线尺寸一般小于3.3cm，像素分辨率不低于640×480，单个色彩分量的灰度不低于32级，支持双目3D应用，支持亮度、对比度和色彩饱和度调整，支持伽马矫正，支持单色/YCbCr/RGB等图像格式，支持PAL/NTSC/SMPTE等图像制式，支持逐行或隔行扫描模式，支持VGA/DVI/RGB等输入方式。

上述的无线微显示器系统中，若所述微显示器支持分形扫描功能，则所述图像接收器中应集成分形扫描控制模块，用以产生分形扫描控制信号，形生256级以上灰度控制信号驱动微显示器。

上述的无线微显示器系统中，所述显示控制器用于控制硅基微显示器的分辨率、灰度、双目3D应用、亮度、对比度、色彩饱和度、伽马矫正、图像格式、图像制式、扫描方式、输入方式，其核心结构为通用微处理器、或专用微处理器、或FPGA/CPLD、或专用芯片、或集成于微显示器中，其输入信号为键盘或麦克风，输入信号为麦克风时，可以进行语言识别，对微显示器进行语音控制器。

上述的无线微显示器系统中，所述图像发送端和图像接收端的连接拓扑关系为一对一、一对多，多对一或多对多方式；采用一对多方式时，一个发送端对应了多个图像接收端，不同图像接收端可以采用不同的显示方式显示同一图像发送端中图像源的内容，图像发送端可以响应不同图像接收端的显示控制器所发出的用户信息；采用多对一方式时，图像接收端可以在不同图像发送端的图像源之间切换，图像接收端的显示控制器可以控制不同的图像发送端；采用多对多方式时，图像接收端同时具有一对多和多对一的特性。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著进步：

本发明采用一种能够提供一个高品质，无损压缩的无线连接方式的无线协议传输信息，从而传输显示无损压缩的高清图像，弥补现有无线传输显示装置的不足，其图像压缩率高于WHDI等无损图像，因此传输功率较小，可以支持更高的分辨率，而显示响应速度快于WiFi协议，同时也可以减少设备使用的电线和延长线，减少对材料的利用，并且还能增强设备的可移动性和美化设备外观。

附图说明

图1，图3，图4，图5为本发明所述无线微显示器系统的结构框图

图2为本发明所述图像发送端和图像接收端的拓扑关系图

图6为本发明所述图像发送器（102）的电路原理框图

图7为本发明所述图像接收器（103）的电路原理框图

图8为本发明所述光学系统（105）的电路原理框图

图9为本发明所述显示控制器（106）的电路原理框图

图10为本发明所述用户信息发送器（107）的电路原理框图

图11为本发明所述用户信息接收器（108）的电路原理框图。

具体实施例

现结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一：

参见图1，本无线微显示器系统，包括图像发送端和图像接收端，图像发送端和图像接收端之间通过无线通信协议进行数据交换；图像发送端用于产生图像源，由图像源产生器（101）连接图像发送器（102）和用户信息接收器（108）构成，图像源产生器（101）用于产生图像，图像发送器（102）用于将图像源产生器（101）生成的图像通过无线方式发送，用户信息接收器（108）用于通过无线方式向图像接收端接收用户信息；图像接收端用于接收和显示图像源，由图像接收器（103）、微显示器（104）连接光学系统（105）及显示控制器（106）连接微显示器（104）和用户信息发送器（107）构成，图像接收器（103）用于通过无线方式接收图像发送器（102）发送的图像，微显示器（104）用于将图像数据显示于微屏幕上，光学系统（105）用于将微屏幕上显示的图像放大，供人眼（201）观看，显示控制器（106）用于产生微显示器（104）所需要的控制信息，用户信息发送器（107）用于通过无线方式向图像发送端发送用户信息。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

上述的无线微显示器系统中，图像发送端通过无线通信协议A将图像数据发送至图像接收端，所述无线通信协议A为UWB、WHDI、WirelessHD、WiFi、WiMAX、WiDi或者LTE；图像接收端通过无线通信协议B将用户信息发送回图像发送端，所述无线通信协议B为红外、蓝牙、WiFi、WiMAX或者其他用于传输小批量数据的无线通信协议。用户信息发送器和接收器为用户提供了数据回传功能，以使用户可以在图像接收端（即微显示器）上进行系统控制，如发送触摸屏信号、在屏显示控制信号、显示内容控制信号、或者低分辨率的图像接收端的摄像头图像输入信号。

上述的无线微显示器系统中，所述图像发送器（102）中的图像编码模块用于将图像源数据进行压缩，所述图像接收器（103）图像解码用于将图像数据进行解压缩，压缩和解压缩过程采用基于空域的无损压缩算法，不采用传统的基于频域的有损压缩算法。所述基于空域的无损压缩算法有区别于传统的基于频域的压缩算法，空域无损压缩算法将图像数据直接通过差分方法在空域中压缩图像，而不将图像通过离散余弦变换或小波等变换转换到频域进行量化、编码，因此，空域无损压缩和解压缩的过程更快，图像帧内压缩率一般为50%，而延迟在1ms以内，压缩后的数据以透明传输方式，通过WHDI等非压缩无线图像传输协议或者基于非图像压缩数据的WiFi协议进行传输，其图像压缩率高于WHDI等无损图像，而显示响应速度快于WiFi协议。

上述的无线微显示器系统中，所述微显示器（104）为一种微型显示设备，包括硅基液晶微显示器、硅基有机发光微显示器、硅基无机发光微显示器、非硅基发光微显示器、微型CRT显示器等，对角线尺寸一般小于3.3cm，像素分辨率不低于640×480，单个色彩分量的灰度不低于32级，支持双目3D应用，支持亮度、对比度和色彩饱和度调整，支持伽马矫正，支持单色/YCbCr/RGB等图像格式，支持PAL/NTSC/SMPTE等图像制式，支持逐行或隔行扫描模式，支持VGA/DVI/RGB等输入方式。

上述的无线微显示器系统中，若所述微显示器（104）支持分形扫描功能，则所述图像接收器（103）中应集成分形扫描控制模块，用以产生分形扫描控制信号，形生256级以上灰度控制信号驱动微显示器（104）。

上述的无线微显示器系统中，所述显示控制器（106）用于控制硅基微显示器的分辨率、灰度、双目3D应用、亮度、对比度、色彩饱和度、伽马矫正、图像格式、图像制式、扫描方式、输入方式，其核心结构为通用微处理器、或专用微处理器、或FPGA/CPLD、或专用芯片、或集成于微显示器中，其输入信号为键盘或麦克风，输入信号为麦克风时，可以进行语言识别，对微显示器进行语音控制器。

上述的无线微显示器系统中，所述图像发送端和图像接收端的连接拓扑关系为一对一、一对多，多对一或多对多方式；采用一对多方式时，一个发送端对应了多个图像接收端，不同图像接收端可以采用不同的显示方式显示同一图像发送端中图像源（101）的内容，图像发送端可以响应不同图像接收端的显示控制器（106）所发出的用户信息；采用多对一方式时，图像接收端可以在不同图像发送端的图像源（101）之间切换，图像接收端的显示控制器（106）可以控制不同的图像发送端；采用多对多方式时，图像接收端同时具有一对多和多对一的特性。

实施例三：本实施例与实施例一，实施例二基本相同，特别之处如下：

参见图3，上述的无线微显示器系统由模块1，模块2，模块3构成。每个模块功能独立，模块1为图像源，由图像源产生器（101）构成。模块2为图像发送端，由图像发送器（102）和用户信息接收器（108）构成。模块3为图像接收端，由图像接收器（103）、微显示器（104）、光学系统（105）、显示控制器（106）和用户信息发送器（107）构成。

实施例四：本实施例与实施例一，实施例二基本相同，特别之处如下：

参见图4，上述的无线微显示器系统由模块1，模块2，模块3构成。每个模块功能独立，模块1为图像发送端，由图像源产生器（101）、图像发送器（102）和用户信息接收器（108）构成。模块2为图像接收端，由图像接收器（103）、显示控制器（106）和用户信息发送器（107）构成。模块3为微型显示端，由微显示器（104）、光学系统（105）构成。

实施例五：本实施例与实施例一，实施例二基本相同，特别之处如下：

参见图5，上述的无线微显示器系统由模块1，模块2，模块3，模块4构成。每个模块功能独立，模块1为图像源，由图像源产生器（101）构成。模块2为图像发送端，由图像发送器（102）和用户信息接收器（108）构成。模块3为图像接收端，由图像接收器（103）、显示控制器（106）和用户信息发送器（107）构成。模块4为微型显示端，由微显示器（104）、光学系统（105）构成。

实施例六：

上述的无线微显示器系统中，所述图像发送器（102）由图像编码和无线发送端顺序连接构成。所述图像编码由FDCT(1020)、量化器（1021）和熵编码（1022）顺序连接，并有表格规范（1023）和表格规范（1024）分别连接量化器（1021）和熵编码（1022）构成。所述无线发送端由数字频率合成器（1025）、复用器（1026）、信道编码与调制器（1027）、锁相环（1028）和射频信道（1029）顺序连接构成，参见图6。

上述的无线微显示器系统中，所述图像接收器（103）由无线接收端和图像解码顺序连接构成。所述无线接收端由高频头（1030）、低噪声放大器（1031）、混频器（1032）、射频调谐器（1033）、数字解调信道解码（1034）和解复用器（1035）顺序连接构成。所述图像解码由熵编码（1036）、逆量化器（1037）和IDCT（1038）顺序连接，并有表格规范（1039）连接熵编码（1036）和表格规范（1040）连接逆量化器（1037）构成，参见图7。

上述的无线微显示器系统中，所述光学系统（105）由物镜（1050）经分划板（1051）连接目镜（1052）构成，参见图8。

上述的无线微显示器系统中，所述显示控制器（106）由一块FPGA芯片（1060）连接LCD液晶显示器（1066）、USB接口（1061）、PS/2接口(1062)、串口扩展（1063）、微显示器控制端（1064）、用户信息发送控制端（1067）加电源接口（1065）构成，参见图9。

上述的无线微显示器系统中，所述用户信息发送端（107）由数字频率合成器（1070）、复用器（1071）、信道编码与调制器（1072）、锁相环（1073）和射频信道（1074）顺序连接构成，参见图10。

上述的无线微显示器系统中，所述用户信息接收端（108）由高频头（1080）、低噪声放大器（1081）、混频器（1082）、射频调谐器（1083）、数字解调信道解码（1084）、解复用器（1085）、FPGA芯片（1086）及图像源控制端顺序连接构成，参见图11。

Claims

1.一种无线微显示器系统，包括图像发送端和图像接收端，图像发送端和图像接收端之间通过无线通信协议进行数据交换；其特征在于：所述图像发送端用于产生图像源，由图像源产生器（101）连接图像发送器（102）和用户信息接收器（108）构成，图像源产生器（101）用于产生图像，图像发送器（102）用于将图像源产生器（101）生成的图像通过无线方式发送，用户信息接收器（108）用于通过无线方式向图像接收端接收用户信息；所述图像接收端用于接收和显示图像源，由图像接收器（103）经微显示器（104）连接光学系统（105）及显示控制器（106）连接微显示器（104）和用户信息发送器（107）构成，图像接收器（103）用于通过无线方式接收图像发送器（102）发送的图像，微显示器（104）用于将图像数据显示于微屏幕上，光学系统（105）用于将微屏幕上显示的图像放大，供人眼（201）观看，显示控制器（106）用于产生微显示器（104）所需要的控制信息，用户信息发送器（107）用于通过无线方式向图像发送端发送用户信息。

2.根据权利要求1所述的无线微显示器系统，其特征在于：所述图像发送端通过无线通信协议A将图像数据发送至图像接收端，所述无线通信协议A为UWB、WHDI、WirelessHD、WiFi、WiMAX、WiDi或者LTE；图像接收端通过无线通信协议B将用户信息发送回图像发送端，所述无线通信协议B为红外、蓝牙、WiFi或者WiMAX。

3.根据权利要求1所述的无线微显示器系统，其特征在于：所述图像发送器（102）中的图像编码模块用于将图像源数据进行压缩，所述图像接收器（103）图像解码用于将图像数据进行解压缩，压缩和解压缩过程采用基于空域的无损压缩算法。

4.根据权利要求1所述的无线微显示器系统，其特征在于：所述微显示器（104）为一种微型显示设备：硅基液晶微显示器、硅基有机发光微显示器、硅基无机发光微显示器、非硅基发光微显示器或微型CRT显示器，对角线尺寸一般小于3.3cm，像素分辨率不低于640×480，单个色彩分量的灰度不低于32级，支持双目3D应用，支持亮度、对比度和色彩饱和度调整，支持伽马矫正，支持单色/YCbCr/RGB图像格式，支持PAL/NTSC/SMPTE图像制式，支持逐行或隔行扫描模式，支持VGA/DVI/RGB输入方式。

5.根据权利要求1所述的无线微显示器系统，其特征在于：若所述微显示器（104）支持分形扫描功能，则所述图像接收器（103）中应集成分形扫描控制模块，用以产生分形扫描控制信号，形生256级以上灰度控制信号驱动微显示器（104）。

6.根据权利要求1所述的无线微显示器系统，其特征在于：所述显示控制器（106）用于控制硅基微显示器的分辨率、灰度、双目3D应用、亮度、对比度、色彩饱和度、伽马矫正、图像格式、图像制式、扫描方式、输入方式，其核心结构为通用微处理器、或专用微处理器、或FPGA/CPLD、或专用芯片、或集成于微显示器中，其输入信号为键盘或麦克风，输入信号为麦克风时，可以进行语言识别，对微显示器进行语音控制。

7.根据权利要求1所述的无线微显示器系统，其特征在于：所述图像发送端和图像接收端的连接拓扑关系为一对一、一对多，多对一或多对多方式；采用一对多方式时，一个发送端对应了多个图像接收端，不同图像接收端可以采用不同的显示方式显示同一图像发送端中图像源（101）的内容，图像发送端可以响应不同图像接收端的显示控制器（106）所发出的用户信息；采用多对一方式时，图像接收端可以在不同图像发送端的图像源（101）之间切换，图像接收端的显示控制器（106）可以控制不同的图像发送端；采用多对多方式时，图像接收端同时具有一对多和多对一的特性。