CN214959906U - 一种vr眼镜及vr设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种VR眼镜及VR设备。该VR眼镜包括头显部、图像接收部和图像输出部；图像输出部用于产生待显示图像，并将待显示图像发送至图像接收部；图像接收部与图像输出部无线通信连接，图像接收部还与头显部电连接；图像接收部用于接收待显示图像，并将待显示图像的信号类型转换为与头显部相匹配的信号类型；头显部用于接收并显示待显示图像；其中，待显示图像的分辨率大于等于4K，图像接收部与图像输出部之间的通信带宽大于等于8Gbps。本实用新型实施例提供的技术方案可以提高VR眼镜的显示清晰度、刷新率以及便携性。

Description

一种VR眼镜及VR设备

技术领域

本实用新型实施例涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种VR眼镜及VR设备。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术是一种创建使用户身临其境的三维动态视景仿真系统，近年来得到快速发展，在直播、教育、医疗、游戏等越来越多的领域起到关键的作用。

目前，市场上的VR眼镜包括VR连体机和VR一体机两大类。VR连体机的头显部分与图像源部分通过硬连线连接，但是由于硬连线的存在，应用受到硬连线羁绊，较为不便；VR一体机去除了硬连线，但是受到头显部分的重量和体积限制，一般采用移动处理器，移动处理器性能较差，输出的图像质量较差，且大都通过无线保真技术(Wireless Fidelity，WIFI)连网，网络速度往往不能满足VR应用的实时高带宽高求。因此，目前的VR眼镜存在着显示清晰度低、刷新率低、便携性不高等问题，导致其大规模发展和应用受到了极大制约。

实用新型内容

本实用新型提供一种VR眼镜及VR设备，以提高VR眼镜的显示清晰度、刷新率以及便携性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种VR眼镜，该VR眼镜包括：

头显部、图像接收部和图像输出部；

所述图像输出部用于产生待显示图像，并将所述待显示图像发送至所述图像接收部；

所述图像接收部与所述图像输出部无线通信连接，所述图像接收部还与所述头显部电连接；所述图像接收部用于接收所述待显示图像，并将所述待显示图像的信号类型转换为与所述头显部相匹配的信号类型；

所述头显部用于接收并显示所述待显示图像；

其中，所述待显示图像的分辨率大于等于4K，所述图像接收部与所述图像输出部之间的通信带宽大于等于8Gbps。

可选地，所述图像输出部包括：图像源产生器，所述图像源产生器用于生成所述待显示图像；

无线信号发送器，所述无线信号发送器与所述图像源产生器电连接，所述无线信号发送器用于向所述图像接收部发送所述待显示图像。

可选地，所述图像源产生器包括PC机或机顶盒。

可选地，所述无线信号发送器基于60GHz毫米波通信技术向所述图像接收部发送所述待显示图像。

可选地，所述图像接收部包括：无线信号接收器，所述无线信号接收器用于接收所述待显示图像；

发送端桥接芯片，所述发送端桥接芯片与所述无线信号接收器电连接，所述发送端桥接芯片用于将所述待显示图像的信号类型转换为与所述头显部相匹配的信号类型，并将转换后的所述待显示图像发送至所述头显部；

电源，所述电源用于为所述无线信号接收器以及所述发送端桥接芯片供电。

可选地，所述电源还与所述头显部电连接，用于为所述头显部供电。

可选地，所述头显部包括：接收端桥接芯片和显示组件，所述接收端桥接芯片与所述图像接收部电连接，用于接收所述待显示图像，并将所述待显示图像的信号类型转换为与所述显示组件相匹配的信号类型；

所述显示组件与所述接收端桥接芯片电连接，所述显示组件用于显示所述待显示图像。

可选地，所述显示组件包括显示器和超短焦光学元件组，所述显示器用于显示所述待显示图像，所述超短焦光学元件组用于扩大所述显示器的视场；其中，所述超短焦光学元件组的焦距小于等于20mm。

可选地，所述显示器包括硅基OLED微显示器。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种VR设备，该VR设备包括第一方面所述的VR眼镜。

本实用新型实施例提供的VR眼镜，通过将图像输出部、图像接收部、头显部三者分体设置，使得佩戴在用户头部的头显部的体积较小，更轻薄，便于用户佩戴。并且，通过设置图像输出部输出的待显示图像的分辨率大于4K，使得待显示图像的清晰度较高，有利于提高VR眼镜的显示效果。此外，通过设置图像接收部与图像输出部之间的通信带宽大于等于8Gbps，使得该两者之间能够快速传输待显示图像，有利于提高待显示图像的刷新频率，解决显示清晰度低、刷新率低、便携性不高的问题，实现提高显示清晰度、刷新率以及便携性的效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种VR眼镜的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种VR眼镜的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种60GHz毫米波的频段图；

图4是本实用新型实施例提供的一种Serdes接口的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种VR设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

有鉴于背景技术中提到的问题，本实用新型实施例提供了一种VR眼镜。该VR眼镜包括头显部、图像接收部和图像输出部；图像输出部用于产生待显示图像，并将待显示图像发送至图像接收部；图像接收部与图像输出部无线通信连接，图像接收部还与头显部电连接；图像接收部用于接收待显示图像，并将待显示图像的信号类型转换为与头显部相匹配的信号类型；头显部用于接收并显示待显示图像；其中，待显示图像的分辨率大于等于4K，图像接收部与图像输出部之间的通信带宽大于等于8Gbps。采用上述技术方案可以解决显示清晰度低、刷新率低、便携性不高的问题，实现提高显示清晰度、刷新率以及便携性的效果。

以上是本申请的核心思想，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型实施例提供的一种VR眼镜的结构示意图。参见图1，该VR眼镜包括：图像接收部20、图像输出部10和头显部30；图像输出部10用于产生待显示图像，并将待显示图像发送至图像接收部20；图像接收部20与图像输出部10无线通信连接，图像接收部20还与头显部30电连接；图像接收部20用于接收待显示图像，并将待显示图像的信号类型转换为与头显部30相匹配的信号类型；头显部30用于接收并显示待显示图像；其中，待显示图像的分辨率大于等于4K，图像接收部20与图像输出部10之间的通信带宽大于等于8Gbps。

具体的，VR眼镜包括图像输出部10、图像接收部20和头显部30三个分立的部分，图像输出部10和图像接收部20之间通过无线通信连接，该两者之间采用的无线通信技术本领域技术人员可根据实际情况设置，此处不作限定，从下文中也将就典型示例进行说明，此处先不作赘述。图像接收部20和头显部30之间有线通信。

可以理解的是，当用户使用VR眼镜时，用户可手持图像接收部20，头部佩戴头显部30。由于头显部30、图像输出部10、图像接收部20三者分离，因此，相对于现有技术中的VR眼镜，头显部30的体积较小、重量轻，有利于提高用户佩戴VR眼镜的舒适度。

还可以理解的是，图像输出部10输出的待显示图像的分辨率大于等于4K，图像清晰度较高，图像接收部20与图像输出部10之间的通信带宽大于等于8Gbps，可满足高分辨率待显示图像的快速传输，有利于提高刷新帧率。

需要说明的是，头显部30、图像接收部20和图像输出部10的具体实现方式有多种，本领域技术人员可根据实际情情况设置，此处不作限定。后文中也将就典型示例进行说明，此处先不作赘述。

本实用新型实施例提供的VR眼镜，通过将图像输出部10、图像接收部20、头显部30三者分体设置，使得佩戴在用户头部的头显部30的体积较小，更轻薄，便于用户佩戴。并且，通过设置图像输出部10输出的待显示图像的分辨率大于4K，使得待显示图像的清晰度较高，有利于提高VR眼镜的显示效果。此外，通过设置图像接收部20与图像输出部10之间的通信带宽大于等于8Gbps，使得该两者之间能够快速传输待显示图像，有利于提高待显示图像的刷新频率，解决显示清晰度低、刷新率低、便携性不高的问题，实现提高显示清晰度、刷新率以及便携性的效果。

图2是本实用新型实施例提供的另一种VR眼镜的结构示意图。参见图2，图像输出部10包括：图像源产生器11，图像源产生器11用于生成待显示图像；无线信号发送器12，无线信号发送器12与图像源产生器11电连接，无线信号发送器12用于向图像接收部20发送待显示图像。

需要说明的是，图像源产生器11和无线信号发送器12的具体实施方式本领域技术人员可根据实际求情况设置，此处不作限定。

可选地，图像源产生器11包括PC机或机顶盒。

可以理解的是，待显示图片由独立的PC机或高性能机顶盒产生，PC机和高性能机顶盒拥有足够的计算能力，能够实时产生分辨率在4K以上的超高清图像，满足VR眼镜要求。

可选地，无线信号发送器12基于60GHz毫米波通信技术向图像接收部20发送待显示图像。

示例性的，图3是本实用新型实施例提供的一种60GHz毫米波的频段图。具体的，5GHz以下频段(例如WIFI)要实现超过10Gbps的传输非常困难，并且频谱资源也非常有限，而超高清的视频传输的带宽往往超过10Gbps，5GHz以下频段难以满足超高清的视频传输要求。然而，本申请考虑到位于60GHz频段毫米波的元器件尺寸小，易于实现高增益天线，且具有至少5GHz的连续带宽和超过2GHz的单信道带宽，最高允许发射功率远高于其他短距离通信标准，即使采用低阶调制，也可以很容易实现超过Gbit/s的传输速度。并且，60GHz附近有非常多的频段资源可供使用，支持7Gbps的超高传输速率。60GHz频段无需获得授权，可被广泛使用，在60GHz频段内，不同国家可用的频谱有所差异，我国目前开放的信道为59-64GHz(通道2和通道3)。因此，采用V波段，60GHz左右的毫米波进行无线通信可无压缩地、时实地、高速地传输超高清的视频，不会损失图像质量，也不会明显增加延迟，有利于提高刷新帧率。另外，位于60GHz频段毫米波的元器件尺寸小，可使图像输出部10和图像接收部20的体积和重量较小，有利于提高图像接收部20的便携性。

需要说明的是，图像输出部10和图像接收部20之间无线通信采用的协议标准，本领域技术人员可根据实际情况设置，此处不作限定。示例性的，可使用基于无线千兆比特(Wireless Gigabit，WiGig)标准的无线高清视频传输技术，实现图像接收部20与图像接收部20之间的无线通信。WiGig标准定义了四条信道，每条信道宽度为2.16GHz。WiGig标准支持波束赋形，可最大限度地提高信号强度，可以在10米内的短距离实现高速实时通信。与WiGig标准类似的还有WirelessHD标准，虽然WirelessHD的通信速度可以达到更高(10-28Gbit/s)，但是相对于WirelessHD标准，WiGig标准的通信距离更远，遮挡性能更强，且兼容性和定制性较好，因此优选采用WiGig标准。

还需要说明的是，基于60GHz毫米波通信技术的无线信号发送器12的具体实施方式，本领域技术人员可根据实际情况设置，此处不作限定。示例性的，无线信号发送器12可采用自研的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)天线收发模块，MIMO天线收发模块可包括现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)，FPGA包括基于WiGig标准的无线收发模组。该MIMO天线收发模块具有超高传输速率，上限速率可达8Gbps，能够实现无压缩地、实时传输超高清视频(例如4K超高清视频)的效果。MIMO天线收发模块基于波束空间技术，对图像接收部20的波束空间信道进行信道估计与追踪，从而实时获得用户的位置，针对用户位置进行信号的调整和放大。波束空间技术在得到完整的大规模MIMO信道信息的前提下，将最大限度节省MIMO系统中射频链的使用数量，有效降低系统能量损耗。同时，通过改变天线阵列的辐射部分，将天线阵列调整为线极化或圆极化，通过采用低插入损耗馈电网络和宽带天线单元，实现增益、宽带和高辐射效率特性。示例性，表1示出了MIMO天线收发模块的相关性能参数。

表1

继续参见图2，可选地，图像接收部20包括：无线信号接收器21，无线信号接收器21用于接收待显示图像；发送端桥接芯片22，发送端桥接芯片22与无线信号接收器21电连接，发送端桥接芯片22用于将待显示图像的信号类型转换为与头显部30相匹配的信号类型，并将转换后的待显示图像发送至头显部30；电源23，电源23用于为无线信号接收器21以及发送端桥接芯片22供电。

具体的，无线信号接收器21的具体实施方式本领域技术人员可根据实际情况设置，此处不作限定。示例性的，无线信号接收器21可采用自研的MIMO天线收发模块。

具体的，发送端桥接芯片22可将其从无线信号接收器21输出的基于高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI)的待显示图像转为高速基于低电压差分信号(Low Voltage Differential Signaling，LVDS)的待显示图像。发送端桥接芯片22的具体实施方式本领域技术人员可根据实际情况设置，此处不作限定。

示例性的，发送端桥接芯片22可采用自研的桥接芯片，桥接芯片支持8Gbps数据带宽，输出支持40路LVDS通道，每通道速度为1Gbps，单屏采用4通道。具体的，桥接芯片需要设计Serdes接口来完成高速传输，Serdes接口包括串行器(简称SER)和解串器(简称DES)，串行器包括并LVDS电路、发射器，解串器包括接收器、LVDS电路、时钟与数据恢复(Clock DataRecovery，CDR)电路等。示例性的，图4是本实用新型实施例提供的一种Serdes接口的结构示意图。参见图4，Serdes接口包括物理编码子层(简称PCS)和物理媒介附加(简称PMA)。PCS负责数据流的编码/解码，通过数字电路实现，主要包含8b/10b解码、内建自测试(Built InSelf Test，BIST)扫描以及硅基OLED微显示器的数字扫描控制等电路。PMA负责串化/解串化，通过模拟电路实现，主要包含LVDS电路、锁相环(Phase Locked Loop，PLL)、时钟与数据恢复(Clock Data Recovery，CDR)电路、均衡器(Equalizer，EQ)等电路。CDR根据接收数据与本地时钟的相位差来调整本地时钟相位，使恢复时钟与本地时钟在相位上保持一定关系，从抖动的调整信号中恢复出时钟，以达到时钟同步目的。EQ主要来补偿信道对高频信号的损伤，自适应均衡器电路由自适应CTLE和2抽头半速率预处理自适应DFE组成,可实现20db数据衰损补偿，带宽可达8Gbps。自研的桥接芯片规格如表2所示：

表2

示例性的，发送端桥接芯片22中的串行器的功能是将HDMI并行视频信号转换成高速LVDS信号，进行串行化发送到头显部30中。发送端桥接芯片22中的串行器可由FPGA实现。

继续参见图2，可选地，电源23还与头显部30电连接，用于为头显部30供电。

可以理解的是，通过设置图像接收部20上的电源23为头显部30供电，可使头显部30上保留的结构较少，从而进一步减少头显部30的重量和体积。

继续参见图2，可选地，头显部30包括：接收端桥接芯片31和显示组件32，接收端桥接芯片31与图像接收部20电连接，用于接收待显示图像，并将待显示图像的信号类型转换为与显示组件32相匹配的信号类型；显示组件32与接收端桥接芯片31电连接，显示组件32用于显示待显示图像。

具体的，具体的，接收端桥接芯片31的具体实施方式本领域技术人员可根据实际情况设置，此处不作限定。示例性的，接收端桥接芯片31可采用自研的桥接芯片。接收端桥接芯片31中的解串器的功能是接收高速LVDS信号，将其正确地转换为硅基OLED微显示器所接收的并行视频信号。示例性的，接收端桥接芯片31可采用CMOS 40nm工艺实现。

具体的，显示组件32的具体实施方式本领域技术人员可根据实际情况设置，此处不作限定。继续参见图2，可选地，显示组件32包括显示器和超短焦光学元件组，显示器用于显示待显示图像，超短焦光学元件组用于扩大显示器的视场；其中，超短焦光学元件组的焦距小于等于20mm。

具体的，超短焦光学元件组的具体实施方式、以及显示器的选型本领域技术人员均可根据实际情况设置，此处不作限定。可选地，显示器包括硅基OLED微显示器。示例性的，可采用双目分辨率不低于3200×1600，刷新率达到90Hz的数字驱动型硅基OLED微显示器来显示待显示图像。

具体的，目前应用于VR眼镜的显示器主要采用薄膜晶体管液晶显示器(Thin filmtransistor liquid crystal display，TFT-LCD)或者主动矩阵有机发光二极体面板(Active Matrix Organic Light Emitting Diode，AMOLED)，其分辨率通常为2K左右，尺寸通常大于5英寸，导致现有技术中的头显部分辨率不高、重量大。然而，本申请中采用硅基OLED微显示器，硅基OLED微显示器是一种基于半导体工艺的、以硅芯片为基板的微型显示器，具有刷新率高、色彩丰富、对比度高、功耗低、响应速度快、显示一致性好、技术相对成熟等优点。其像素点距可达10μm以下，像素密度3000PPI以上，显著高于TFT-LCD和AMOLED，可在1英寸左右的面板中，集成2K以上分辨率的显示像素，在大幅减小系统体积的同时实现更高清晰度。

具体的，现有技术中的VR眼镜大多采用非球面镜或者菲涅尔透镜的传统光学方案，但是，会导致VR头显厚度较大，造成VR头显的重量较大，大多为400至500克。然而，本申请中，采用超短焦光学方案，超短焦光学方案采用了前后两部分光学元件，包括后弯曲光学元件和前部较小的弯曲光学元件，这两部分光学元件可以对光进行部分透射和部分反射，通过基于偏振的反射将光学路径折叠成一个小空间，形成折叠光学，最终形成大的视场显示。示例性的，通过在外形尺寸和视场之间进行权衡的设计，可实现在1.3-1.5寸OLED屏的条件下，达到90-100度视场角。并且将头显部30的重量减小为150克以下，大幅降低头显重量和体积。

可见，本申请中采用硅基OLED微显示器和超短焦光学技术，可在大幅减小头显部30重量的同时，提高VR眼镜的显示分辨率和视觉呈现效果，从根本上打破现有VR眼镜佩戴笨重、分辨率不清的现状，提升用户视觉体验和佩戴舒适度。

基于同上的发明构思，本实用新型实施例还提供一种VR设备，该VR包括上述实施方式提供的VR眼镜。因此本实用新型实施例提供的VR眼镜也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。示例性的，图5是本实用新型实施例提供的一种VR设备的结构示意图。该VR设备包括VR眼镜1，其可以为应用于家庭机顶盒(未来客厅)、共享影院、VR直播、VR教育、VR游戏、VR医疗等众多领域的VR设备，本实用新型实施例对此不作限定。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种VR眼镜，其特征在于，包括：头显部、图像接收部和图像输出部；

所述图像输出部用于产生待显示图像，并将所述待显示图像发送至所述图像接收部；

所述图像接收部与所述图像输出部无线通信连接，所述图像接收部还与所述头显部电连接；所述图像接收部用于接收所述待显示图像，并将所述待显示图像的信号类型转换为与所述头显部相匹配的信号类型；

所述头显部用于接收并显示所述待显示图像；

其中，所述待显示图像的分辨率大于等于4K，所述图像接收部与所述图像输出部之间的通信带宽大于等于8Gbps。

2.根据权利要求1所述的VR眼镜，其特征在于，所述图像输出部包括：

图像源产生器，所述图像源产生器用于生成所述待显示图像；

无线信号发送器，所述无线信号发送器与所述图像源产生器电连接，所述无线信号发送器用于向所述图像接收部发送所述待显示图像。

3.根据权利要求2所述的VR眼镜，其特征在于，所述图像源产生器包括PC机或机顶盒。

4.根据权利要求2所述的VR眼镜，其特征在于，所述无线信号发送器基于60GHz毫米波通信技术向所述图像接收部发送所述待显示图像。

5.根据权利要求1所述的VR眼镜，其特征在于，所述图像接收部包括：

无线信号接收器，所述无线信号接收器用于接收所述待显示图像；

发送端桥接芯片，所述发送端桥接芯片与所述无线信号接收器电连接，所述发送端桥接芯片用于将所述待显示图像的信号类型转换为与所述头显部相匹配的信号类型，并将转换后的所述待显示图像发送至所述头显部；

电源，所述电源用于为所述无线信号接收器以及所述发送端桥接芯片供电。

6.根据权利要求5所述的VR眼镜，其特征在于，所述电源还与所述头显部电连接，用于为所述头显部供电。

7.根据权利要求1所述的VR眼镜，其特征在于，所述头显部包括：

接收端桥接芯片和显示组件，所述接收端桥接芯片与所述图像接收部电连接，用于接收所述待显示图像，并将所述待显示图像的信号类型转换为与所述显示组件相匹配的信号类型；

所述显示组件与所述接收端桥接芯片电连接，所述显示组件用于显示所述待显示图像。

8.根据权利要求7所述的VR眼镜，其特征在于，

所述显示组件包括显示器和超短焦光学元件组，所述显示器用于显示所述待显示图像，所述超短焦光学元件组用于扩大所述显示器的视场；其中，所述超短焦光学元件组的焦距小于等于20mm。

9.根据权利要求8所述的VR眼镜，其特征在于，所述显示器包括硅基OLED微显示器。

10.一种VR设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的VR眼镜。

Images