一种头显装置及头显设备的制作方法

1.本技术涉及通信领域，特别涉及一种头显装置及头显设备。


背景技术：

2.随着计算机技术和显示技术的发展，虚拟显示技术广泛应用于医疗、教育、娱乐影音等，人们对头戴式显示设备(简称头显)类设备的要求也越来越高，市场急需一款低功耗、高分辨率刷新率的头显设备来满足使用需求。头显类设备包括头显主机、头显装置和显示屏，在显示时，头显主机向头显装置发送视频电子标准协会(vesa)推动的数字式视频接口标准(displayport，dp)信号，头显装置将dp信号转成移动产业处理器接口(mobile industryprocessor interface，mipi)或者低压差差分信号(low-voltage differentialsignaling，lvds)驱动显示屏进行显示。
3.传统的头显装置中需要设置独立的dp receive芯片将dp信号转成ttl 或者lvds，ttl或者lvds信号经过可逻辑编程芯片(field programmablegate array，fpga)进行图像处理得到mipi或者lvds信号。这就导致传统的头显装置中需要多个芯片的叠加，导致传统的头显装置功耗大、体积大，且容易出现性能不稳定的问题，连线复杂等问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种头显装置及头显设备，减小头显装置的功耗和体积。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种头显装置，包括：
6.专用集成电路芯片、多功能type-c接口和显示驱动接口；
7.所述多功能type接口用于连接头显主机；所述多功能type-c接口具有 dp接口和配置通道接口；所述dp接口用于传输dp信号；所述配置通道接口用于为所述头显装置充电；
8.所述专用集成电路芯片用于将dp信号转成mipi或lvds；
9.所述显示驱动接口用于连接显示屏，并为所述显示屏提供所述mipi或 lvds。
10.可选的，所述头显装置还包括：
11.充电type-c接口，用于连接type-c电源适配器；
12.所述专用集成电路芯片还包括下配置通道模块，用于和所述type-c电源适配器通信，以使所述type-c电源适配器通过所述充电type-c接口为所述头显装置充电。
13.可选的，所述专用集成电路芯片包括上配置通道模块，用于和所述头显主机通信，以确定所述头显主机和所述头显装置的电源角色；其中，在头显主机作为电源时，所述配置通道接口用于为所述头显装置充电。
14.可选的，在所述上配置通道模块确定所述头显装置作为电源时，所述配置通道接口用于为所述头显主机反向充电；
15.所述下配置通道模块，还用于和所述type-c电源适配器通信，使所述 type-c电源适配器通过所述充电type-c接口和所述配置通道接口为所述头显主机反向充电。
16.可选的，所述充电type-c接口和所述多功能type-c接口之间连接有电源开关，在所述电源开关开启时，所述type-c电源适配器通过所述充电type-c 接口和所述配置通道接口，为所述头显主机进行反向充电。
17.可选的，所述电源开关和所述专用集成电路芯片连接，所述专用集成电路芯片还用于控制所述电源开关的开启或关断。
18.可选的，所述头显装置还包括微控制单元；所述多功能type-c接口还包括usb2.0接口，用于传输所述微控制单元和所述头显主机之间的控制信号。
19.可选的，所述头显装置还包括csi接口和转换单元，所述csi接口用于连接摄像头；所述转换单元用于将来自摄像头的csi信号转换为usb3.0信号；
20.所述多功能type-c接口还包括usb3.0接口，用于向所述头显主机传输所述usb3.0信号。
21.第二方面，本技术实施例提供了一种头显设备，包括：
22.显示屏、头显主机和所述的头显装置；
23.所述显示屏通过所述显示驱动接口和所述头显装置连接，所述头显主机通过所述多功能type-c接口与所述头显装置连接。
24.可选的，所述头显设备还包括摄像头，所述摄像头和通过csi接口与所述头显装置连接；
25.所述头显装置还包括转换单元，用于将来自摄像头的csi信号转换为 usb3.0信号；所述多功能type-c接口还包括usb3.0接口，用于向所述头显主机传送所述usb3.0信号。
26.本技术实施例提供了一种头显装置及头显设备，头显装置包括专用集成电路芯片、多功能type-c接口和显示驱动接口，多功能type-c接口具有dp 接口和配置通道接口，其中dp接口用于传输dp信号，配置通道接口用于为头显装置充电，专用集成电路芯片用于将dp信号转成mipi或lvds，并将 mipi或lvds传输至显示驱动接口，显示驱动接口用于连接显示屏，并为显示屏提供mipi或lvds，也就是说，可以利用专用集成电路芯片进行dp信号到mipi或lvds的转换，无需设置多个芯片进行叠加，降低头显装置的功耗和体积，性能较稳定，且头显主机通过多功能type-c接口和头显装置连接，即可实现信号传输和充电，连线简单。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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技术的一些实施例，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它的附图。
28.图1为目前一种头显装置的结构示意图；
29.图2为本技术实施例提供的一种头显装置的结构示意图；
30.图3为本技术实施例中一种专用集成电路的结构示意图；
31.图4为本技术实施例提供的另一种头显装置的结构示意图。
具体实施方式
32.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。
33.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
34.正如背景技术中的描述，传统的头显装置中需要设置独立的dp receive 芯片将dp信号转成ttl或者lvds，ttl或者lvds信号经过fpga进行图像处理得到mipi或者lvds信号。此外，头显装置可以利用通用串行总线 (universal serial bus，usb)接口进行充电。
35.参考图1所示，为目前一种头显装置的结构示意图，其中头显装置的dp 接口和头显主机的dp口连接，头显装置的dp接口和dp信号接收单元(dpreceive)连接，dp receive将dp信号转成ttl或者lvds，dp receive和 fpga图像处理模块连接，fpga图像处理模块将ttl或者lvds信号经过图像处理得到mipi或者lvds信号，fpga图像处理模块将mipi或者lvds 信号输出到屏接口。此外，头显装置的usb接口可以连接电源适配器usb 口接口，或者头显主机的dp口，以便利用电源适配器或头显主机为头显装置充电。
36.这就导致传统的头显装置中需要多个芯片的叠加，导致传统的头显装置功耗大、体积大，增加了单板的面积，且容易出现性能不稳定的问题，连线复杂等问题。此外，头显装置可以利用usb接口进行充电，进一步增加连线复杂程度。在一些场景下，还存在供电和显示接口冲突的问题。
37.然而头显装置的三大基本要求为高分辨率高刷新率、体积重量小和功耗低，高刷新率可以解决炫目问题，传统的头显方案很大程度限制了头显设备的普及以及造成较低的用户的体验。
38.基于以上技术问题，本技术实施例提供了一种头显装置及头显设备，头显装置包括专用集成电路芯片、多功能type-c接口和显示驱动接口，多功能 type-c接口具有dp接口和配置通道接口，其中dp接口用于传输dp信号，配置通道接口用于为头显装置充电，专用集成电路芯片用于将dp信号转成 mipi或lvds，并将mipi或lvds传输至显示驱动接口，显示驱动接口用于连接显示屏，并为显示屏提供mipi或lvds，也就是说，可以利用专用集成电路芯片进行dp信号到mipi或lvds的转换，无需设置多个芯片进行叠加，降低头显装置的功耗和体积，性能较稳定，且头显主机通过多功能type-c接口和头显装置连接，即可实现信号传输和充电，连线简单。
39.为了便于理解，下面结合附图对本技术实施例提供的技术方案进行详细的说明。
40.参考图2所示，为本技术实施例提供的一种头显装置的结构示意图，该头显装置可以包括：专用集成电路(application specific integrated circuit， asic)芯片80、多功能type-c接口30和显示驱动接口a0。
41.多功能type-c接口30用于连接头显主机10，多功能type-c接口30具有dp接口和配置通道(configuration channel，cc)接口，dp接口用于传输 dp信号，cc接口用于为头显装置充电。这样利用一个多功能type-c接口30 可以实现头显主机10和头显装置之间的信号传输和充电，相比于现有技术中利用dp接口进行信号传输，而利用usb接口供电或利用type-c接口供电而言，减少了连线数量，降低了连线复杂度。其中多功能type-c接口30可实
现正反向type-c插拔，提高连接的便利性。
42.专用集成电路芯片80用于将dp信号转成mipi或lvds，并将mipi或 lvds传输至显示驱动接口a0，具体的，专用集成电路芯片80可以将dp1.4 信号(向下兼容dp1.2)信号转为mipi或lvds信号(2lane dp最大支持 4k60hz)，完美实现对显示分辨率的高分高刷要求。利用单个芯片实现信号的转换，提高了头显装置的集成度且降低了头显装置的功耗。专用集成电路芯片80的型号可以为asic lt7911ux。
43.参考图3所示，为本技术实施例中一种专用集成电路的结构示意图，专用集成电路80包括：dp接收器803、显示器数据流压缩(display streamcompression，dsc)解码器(decode)804、视频处理单元806、第二色彩空间转换器807、驱动信号转换器809，其中，dp接收器803，用于将dp信号解析为并行的数据；dsc解码器804，用于将并行的数据进行解码得到颜色数据；视频处理单元806，用于对颜色数据进行图像处理得到图像数据；第二色彩空间转换器807，用于对所述图像数据进行颜色空间转换，使图像数据的颜色空间从yuv转换为rgb；驱动信号转换器809，用于将经过颜色转换的所述图像数据转成mipi或lvds。
44.专用集成电路还包括第一色彩空间转换器805，用于对颜色数据进行颜色空间转换，使所述颜色数据的颜色空间从rgb转换为yuv，则视频处理单元806用于对经过颜色空间转换的颜色数据进行图像处理得到图像数据。
45.专用集成电路还包括dsc编码器808，用于对经过颜色空间转换的图像数据进行封包得到封装数据。具体的，在驱动信号转换器809输出数据的格式为mipi时，若显示屏需要进行编码，则dsc编码器808处于可用状态 (enable)，而对经过第二色彩空间转换器807颜色空间转换的图像数据进行封包得到封装数据，驱动信号转换器809用于将封装数据转成mipi，而在显示屏不需要编码时，dsc编码器808处于旁路状态(bypass)而不进行数据封包，驱动信号转换器809将经过第二色彩空间转换器807颜色空间转换的图像数据进行转换得到mipi；在驱动信号转换器809输出数据的格式为lvds 时，dsc编码器808处于旁路状态(bypass)而不进行数据封包，驱动信号转换器809将经过第二色彩空间转换器807颜色空间转换的图像数据进行转换得到lvds。
46.具体来说，在专用集成电路芯片80和头显主机10连接后，专用集成电路芯片80向头显主机10发出attention，头显主机10通过连接专用集成电路芯片80中的辅助信号(auxiliary，aux)模块80a获取扩展显示器识别数据(extended display identification data，edid)信息以及dp配置数据(displayport configuration data，dpcd)通讯建立起dp连接(link)。
47.在头显主机10和头显装置建立dp link后，专用集成电路芯片80通过多功能type-c接口30获取到dp信号，dp接收器(dp1.4 receive)803将dp 信号解析为并行的数据，dsc解码器804对并行的数据进行解码得到颜色数据，视频处理单元(video process)806对颜色数据进行scaler和osd叠加的图像处理得到图像数据。其中，颜色数据可以为rgb数据或者yuv数据，在颜色数据为rgb数据时，第一色彩空间转换器(csc rx)805对颜色数据进行颜色空间转换，使颜色数据的颜色空间从rgb转换为yuv，例如得到 yuv422数据，视频处理单元806对经过颜色空间转换的颜色数据进行图像处理。
48.显示器数据流压缩解码器804可以对并行的数据进行解码得到颜色数据，该模块利于实现高分辨率，适配具有高分辨率的显示屏，相比于目前的开放的mipi ip没有包含
dsc的ip的fpga，这种专用集成电路芯片80的设置拓宽了头显装置的应用场景，适用于更多的高分辨率场景，能够匹配更多高分辨率显示屏，提高头显设备整体的分辨率。
49.在视频处理单元806对颜色数据进行图像处理得到图像数据后，第二色彩空间转换器(csc tx)807可以对图像数据进行颜色空间转换，使图像数据的颜色空间从yuv转换为rgb，例如得到rgb888数据。驱动信号转换器(mipi/lvds transmitter)809可以将经过颜色转换的图像数据转成mipi 或lvds。其中，驱动信号转换器809将经过颜色转换的图像数据转成mipi 还是lvds，可以通过默认设置确定，也可以通过专用集成电路芯片80中的微控制单元(microcontroller unit，mcu)60的设定确定。
50.在驱动信号转换器809将经过颜色转换的图像数据转成lvds时，驱动信号转换器809可以直接获取经过颜色转换的图像数据并进行格式转换；在驱动信号转换器809将经过颜色转换的图像转成mipi时，若显示屏需要编码，可以先由dsc编码器(encode)808将经过颜色转换的图像数据进行封包得到封装数据，由驱动信号转换器809对封装数据进行格式转换；或者在驱动信号转换器809将经过颜色转换的图像转成mipi时，若显示屏不需要编码，驱动信号转换器809可以直接获取经过颜色转换的图像数据并进行格式转换。
51.综上，专用集成电路芯片80可以实现dp转mipi或lvds，同时可以实现dp通讯，并内置视频处理单元806作为图像处理引擎，实现了传统fpga 的功能，减小了整板的功耗和简化了头显设备的单板设计。
52.显示驱动接口a0也可以称为mipi或lvds输出口，用于连接显示屏b0，并为显示屏b0提供mipi或lvds，从而控制显示屏b0的显示。显示屏b0 可以为有机发光二极管(organic light-emitting diode，oled)型显示屏，显示屏b0可以包括一个或多个，在显示屏b0为多个时，显示装置中的显示驱动接口a0也为多个，显示装置通过多个显示驱动接口a0分别连接多个显示屏b0，例如显示屏b0为两个，显示装置通过两个显示驱动接口a0分别连接两个显示屏b0，两个显示屏b0分别对应左眼视角和右眼视角。
53.也就是说，可以利用专用集成电路芯片80进行dp信号到mipi或lvds 的转换，无需设置多个芯片进行叠加，降低头显装置的功耗和体积，性能较稳定，且头显主机10通过多功能type-c接口30和头显装置连接，即可实现信号传输和充电，连线简单。
54.本技术实施例中，专用集成电路芯片80还包括配置物理模块，配置物理模块包括上配置通道(up configuration channel，ucc)模块802，用于和头显主机10建立usb if协会制定的usb充电标准与技术(power delivery，pd) 协议通讯，确定头显主机10和头显装置中的电源角色，其中，在头显主机10 作为电源时，配置通道接口用于为头显装置充电。
55.本技术实施例中，头显装置还包括充电type-c接口90，用于连接type-c 电源适配器20，从而利用type-c电源适配器20为头显装置充电，参考图4 所示，为本技术实施例提供的另一种头显装置的结构示意图。配置物理模块还包括下配置通道(down configuration channel，dcc)模块801，用于和type-c电源适配器20通信，以使type-c电源适配器20为头显装置充电。上配置通道模块801确定出的电源可以为头显装置，配置通道接口用于为头显主机10反向充电，具体的，在头显装置通过充电type-c接口90连接type-c 电源适配器20时，下配置通道模块801还可以通过和type-c电源适配器20 沟通，上配置通道模块802和头显主机10通信，以使type-c电源适配器20 通过充电type-c接口90和配置通道接口，为头显主机10进行反向充电。
56.其中，上配置通道模块802确定出的电源可以为头显装置或头显主机10，电源为头显主机10时，头显主机10通过配置通道接口为头显装置充电，电源为头显装置时，与头显装置连接的type-c电源适配器20通过充电type-c 接口90和配置通道接口为头显主机10反向充电。头显主机10为头显装置充电，以及type-c电源适配器20通过充电type-c接口90和配置通道接口为头显主机10进行反向充电，二者不会同时执行。
57.也就是说，在利用多功能type-c接口30连接头显装置和头显主机10后，下配置通道模块801确定头显装置的充电type-c接口90是否连接有type-c 电源适配器20，若否，则通过上配置通道模块802与头显主机10沟通，确定头显主机10为电源，为头显装置充电；若下配置通道模块801确定头显装置的充电type-c接口90连接有type-c电源适配器20，则可以通过上配置通道模块802与头显主机10沟通，确定头显装置为电源，利用下配置通道模块801 与type-c电源适配器20通信，使type-c电源适配器20通过充电type-c接口90和配置通道接口为头显主机10进行反向充电。
58.本技术实施例中，充电type-c接口和多功能type-c接口30之间设置有电源开关70，在电源开关70开启时，type-c电源适配器20通过充电type-c 接口90和配置通道接口，为头显主机10进行反向充电。电源开关70和专用集成电路芯片80连接，专用集成电路芯片80还用于控制电源开关70的开启或关断。具体的，专用集成电路芯片80中的下配置通道模块801确定头显装置的充电type-c接口90连接有type-c电源适配器20，通过上配置通道模块 802与头显主机10沟通，确定头显装置为电源，打开电源开关70实现头显装置向头显主机10的反向充电。
59.本技术实施例中，利用type-c电源适配器20来给头显主机10反向充电最高可以达到100瓦，解决了头显主机10充电和输入输出只有一个type-c 接口的限制和对头显设备功耗的苛刻要求。此外，仅利用同一多功能type-c 接口30即可实现dp通信、头显主机10为头显装置充电、头显装置为头显主机10反向充电的功能，降低连线的复杂度。
60.本技术实施例中，头显装置还可以包括微控制单元60，多功能type-c接口30还包括usb2.0接口，用于实现微控制单元60和头显主机10之间的通信，具体的，头显主机10可以向微控制单元60发送控制信号，其中，控制信号可以包括显示屏上下电时序控制、显示屏亮度、显示模块的2d/3d切换、音量调节、开关机休眠控制、传感器数据等，传感器数据包括光感和距离感、陀螺仪及重力感等。微控制单元60可以实现本地的控制信号设置以及传感器数据的采集，同时还可以对专用集成电路芯片80的在线升级。利用多功能 type-c接口30中的usb2.0接口实现微控制单元60和头显主机10之间的控制信号的传输，即使是需要支撑场景交互的摄像头数据采集量大，也不会因此增加传感器数据连线复杂的问题，极大简化了头显装置设计的复杂度，物料清单(bom)精简，有效缩减了头显装置的大小。
61.本技术实施例中，头显装置还可以包括csi接口50和转换单元40，其中 csi接口50用于连接摄像头，转换单元40也称为mipi csi转usb3.0单元，用于将来自摄像头的csi信号转换为usb3.0信号，多功能type-c接口30还包括usb3.0接口，用于向头显主机10传送usb3.0信号，以便头显主机10 进行图像处理。转换单元40可以利用一个专用集成电路芯片实现，该专用集成电路芯片的型号可以为asic cyusb3065。
62.综上，多功能type-c接口30可以包括dp接口、usb3.0接口、usb2.0 接口和配置通道接口，其中dp接口用于传输dp信号，usb3.0接口用于传输摄像头获取的图像数据，usb2.0
用于传输控制信号，配置通道接口用于实现头显主机10向头显装置的充电或头显装置向头显主机10的反向充电，简化连线，避免接口冲突；利用专用集成电路芯片80进行dp信号到mipi或 lvds的转换，提高头显装置的分辨率和刷新率，降低头显装置的体积和重量，同时降低头显装置的功耗；利用专用集成电路芯片80控制头显装置向头显主机10的反向充电，降低对头显主机10的功耗需求。
63.本技术实施例提供了一种头显装置，包括专用集成电路芯片、多功能 type-c接口和显示驱动接口，多功能type-c接口具有dp接口和配置通道接口，其中dp接口用于传输dp信号，配置通道接口用于为头显装置充电，专用集成电路芯片用于将dp信号转成mipi或lvds，并将mipi或lvds传输至显示驱动接口，显示驱动接口用于连接显示屏，并为显示屏提供mipi或 lvds，也就是说，可以利用专用集成电路芯片进行dp信号到mipi或lvds 的转换，无需设置多个芯片进行叠加，降低头显装置的功耗和体积，性能较稳定，且头显主机通过多功能type-c接口和头显装置连接，即可实现信号传输和充电，连线简单。
64.基于以上实施例提供的一种头显装置，本技术实施例还提供了一种头显设备，头显设备包括：显示屏b0、头显主机10和头显装置；显示屏b0通过显示驱动接口a0和头显装置连接，头显主机10通过多功能type-c接口30 与头显装置连接。
65.可选的，所述头显设备还包括摄像头，所述摄像头和通过csi接口与所述头显装置连接；
66.所述头显装置还包括转换单元，用于将来自摄像头的csi信号转换为 usb3.0信号；所述多功能type-c接口还包括usb3.0接口，用于向所述头显主机传送所述usb3.0信号。
67.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。尤其，对于头显设备实施例而言，由于其基本相似于头显装置实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见头显装置实施例的部分说明即可。
68.以上所述仅是本技术的优选实施方式，虽然本技术已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本技术。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本技术技术方案保护的范围内。