本發明涉及虛擬現實技術領域，更具體地，涉及基于可見光通信的虛擬現實頭盔與系統。

背景技術：

虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統。它利用計算機生成一種模擬環境，是一種多源信息融合的交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真，使用戶沉浸到該環境中，帶來接近真實的環境。用戶主要通過虛擬現實頭盔查看虛擬現實畫面，并通過傳感器追蹤頭部運動狀態。要使虛擬現實畫面接近于現實，就要達到120Hz的屏幕刷新率和4096x2160的4K分辨率。目前虛擬現實顯示技術主要分移動頭盔和有線頭盔。移動頭盔利用智能手機充當顯示器和處理器，體型小，但移動終端計算能力和圖形處理能力弱，手機刷新率只能達到60Hz，而且屏幕分辨率最高達到2560×1440，圖像不清晰，延遲時間長，容易造成眩暈，用戶體驗差。有線頭盔由計算和圖形處理能力更強的個人計算機來生成虛擬現實環境，可以達到虛擬現實需要的刷新率。在個人計算機中渲染的圖像中通過線纜傳輸到頭盔自帶的顯示器中，畫面相對于手機屏幕更加清晰，延時小。有線頭盔還集成了加速度計、陀螺儀和攝像頭等傳感器，擁有更為先進的頭部追蹤和運動感知能力，更快的反應速度。然而，由于線纜長度限制，有線頭盔的活動范圍不大。戴上頭盔后浸入虛擬現實世界，使用者難以看到現實世界的事物，容易被線纜絆倒，存在安全隱患。此外，在激烈動作時候，線纜容易從信號盒中脫落。一種解決有線頭盔問題的思路是在計算機上渲染后，通過使用無線局域網串流到頭盔上。然而，一段未壓縮的1440p分辨度，90Hz刷新率的視頻流的數據量將高達8Gb/s。目前最新的802.11ac Wave2無線局域網標準中，無線傳輸速度可達到2-5Gb/s，最高理論速率為6.8Gb/s，無法達到虛擬現實環境的數據傳輸使用要求。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題。

本發明的主要目的是解決現有有線頭盔技術帶有線纜活動范圍小、容易絆倒的問題，提供一種能夠不需要線纜、活動范圍大的虛擬現實頭盔。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：基于可見光通信的虛擬現實頭盔，包括頭盔本體；所述頭盔本體上安裝有主控單元、顯示屏、傳感器、可見光通信接收單元和透鏡；

所述可見光通信接收單元的輸出端電連接到所述主控單元；所述主控單元的輸出端與顯示屏輸入端電連接；所述主控單元的輸出端的輸入端與傳感器的輸出端相連接；

在一種優選的方案中，所述傳感器包括加速度傳感器、陀螺儀、電子羅盤、磁力計的一種或多種的組合；

在一種優選的方案中，所述顯示屏為OLED屏；

在一種優選的方案中，所述頭盔本體上還安裝有無線網絡單元，所述無線網絡單元的輸入端與所述主控單元的輸出端電連接；

在一種優選的方案中，所述頭盔本體還安裝有電源單元，所述電源單元包括蓄電池；所述電源單元與主控單元、顯示屏、傳感器43、可見光通信接收單元分別電連接；

在一種優選的方案中，所述電源單元還包括太陽能電池，所述太陽能電池與所述蓄電池電連接；

在一種優選的方案中，所述電源單元還包括運動充電裝置，所述運動發電裝置輸出端與所述蓄電池輸入端電連接；

在一種優選的方案中，所述電源單元還包括無線充電接收裝置，所述無線充電接收裝置與所述蓄電池電連接。

本發明的另一技術方案如下：

基于可見光通信的虛擬現實系統，包括：

主機、可見光通信處理單元、光源和所述的虛擬現實頭盔；

所述主機的輸出端與所述可見光通信處理單元的輸入端通信連接；所述可見光通信處理單元的輸出端與所述光源的輸入端電連接；所述光源的輸出端與所述可見光通信接收單元通過可見光通信方式通信連接；

在一種優選的方案中，所述光源為LED；

在一種優選的方案中，所述主機的輸出端和所述可見光通信處理單元的輸入端為光纖以太網適配器網口，所述主機的輸出端和所述可見光通信處理單元的輸入端通過光纖以太網相連；

在一種優選的方案中，所述主機的輸出端包括HDMI接口、USB接口，所述可見光通信處理單元的輸入端包括HDMI接口、USB接口；所述主機的HDMI接口與所述可見光通信處理單元的HDMI接口通過HDMI線相連，所述主機的USB接口與所述可見光通信處理單元的USB接口通過USB相連；

在一種優選的方案中，所述主機還包括無線網卡；所述主機的無線網卡與所述無線網絡單元建立無線傳輸通道；

在一種優選的方案中，所述系統還包括無線充電發射裝置，所述無線充電發射裝置通過無線方式為無線充電接收裝置充電。

本發明的技術方案相對于現有技術，有以下優點：

1、由于采用可見光通信的方式，不用受到線纜長度的限制，用戶活動范圍大，拓展了虛擬現實中的活動空間，增加了虛擬現實游戲的趣味性。

2、消除了現有技術的線纜，不會被線纜絆倒，提高安全性。用戶不需要顧忌腳下線纜的影響，可以更加放心地投入到沉浸式的虛擬現實環境上。

3、傳輸速度快，國際上可見光通信速度最高可達224Gb/s，國內已經實現了50Gb/s的速度，遠高于802.11ac Wave 2的理論速度。

4、適用于不同的主機。對于配備了光纖以太網適配卡的主機，可以通過光纖網絡連接，消除主機端的網絡性能瓶頸。對于沒有配備光纖以太網適配卡的主機，可以通過HDMI和USB接口連接。

5、使用蓄電池作為電源，擺脫供電線纜影響。同時，結合太陽能電池、運動發電裝置、無線充電的一種或多種充電方式，可以延長虛擬現實頭盔的使用時間，使虛擬現實頭盔不需要因為充電而停止工作。

與現有技術相比，本發明技術方案的有益效果是：提供一種能夠不需要線纜、活動范圍大、安全可靠、滿足數據傳輸速度要求的虛擬現實頭盔。

附圖說明

圖1為本發明實施例基于可見光通信的虛擬現實頭盔的示意圖。

圖2為本發明另一實施例基于可見光通信的虛擬現實頭盔的示意圖。

圖3為本發明實施例基于可見光通信的虛擬現實頭盔的電源單元示意圖。

圖4為本發明實施例基于可見光通信的虛擬現實系統的示意圖。

圖5為本發明另一實施例基于可見光通信的虛擬現實系統的示意圖。

其中：1、主機；2、可見光通信處理單元；3、光源；4、頭盔本體；5、無線充電發射裝置；41、主控單元；42、顯示屏；43、傳感器；44、可見光通信接收單元；45、透鏡；46、無線網絡單元；47、電源單元；471、蓄電池；472、太陽能電池；473、運動充電裝置；474、無線充電接收裝置。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案做進一步的說明。

實施例1

如圖1所示，本實施例提供基于可見光通信的虛擬現實頭盔4，包括：頭盔本體40，所述頭盔本體上安裝有主控單元41、顯示屏42、傳感器43、可見光通信接收單元44和透鏡45；

所述可見光通信接收單元44的輸出端電連接到所述主控單元41；所述主控單元41的輸出端與顯示屏42輸入端電連接；所述主控單元41的輸出端的輸入端與傳感器43的輸出端相連接；

基于可見光通信的虛擬現實頭盔的工作流程如下：可見光通信接收單元44的輸入端接收攜帶有虛擬現實場景信息的可見光光脈沖信號，并通過光電轉換、解調制為解調電信號，通過可見光通信接收單元44的輸出端將解調電信號發送到主控單元41的輸入端。主控單元41從解調電信號中還原虛擬現實場景信號，通過主控單元41的輸出端輸出到顯示屏42輸入端。顯示屏輸出的視頻圖像通過透鏡45被人眼接收。傳感器43追蹤頭部運動，通過傳感器43的輸出端傳送帶運動信息的電信號到主控單元41。

在具體實施過程中，所述傳感器43包括加速度傳感器、陀螺儀、電子羅盤、磁力計的一種或多種的組合；

在具體實施過程中，所述顯示屏42為OLED屏；

由于采用可見光通信的方式，不用受到線纜長度的限制，用戶活動范圍大，拓展了虛擬現實中的活動空間，增加了虛擬現實游戲的趣味性。消除了現有技術的線纜，不會被線纜絆倒，提高安全性。用戶不需要顧忌腳下線纜的影響，可以更加放心地投入到沉浸式的虛擬現實環境上。通過光信號傳輸數據，傳輸速度快。

在具體實施過程中，如圖2所示，所述頭盔本體40還安裝有無線網絡單元46。所述無線網絡單元46的輸入端與所述主控單元41的輸出端電連接，通過無線網絡發送運動信息。所述主控單元41將運動信息輸出到所述無線網絡單元46輸入端，由所述無線網絡單元46輸出端通過無線局域網傳播。通過無線網絡單元46，可以解決可見光通信只能提供單方向傳輸的問題，提供了無線網絡的數據上行通道。所述無線網絡包括無線網域網、2G、3G、4G、5G、藍牙和超聲波等使用空氣作為信道的網絡傳輸方式。

在具體實施過程中，如圖2所示，所述頭盔本體40還安裝有電源單元47；如圖3所示，所述電源單元47包括蓄電池471；所述電源單元47與主控單元41、顯示屏42、傳感器43、可見光通信接收單元44分別電連接。通過蓄電池，可以讓虛擬現實頭盔在不需要外接電源線纜，運動更加靈活，用戶活動范圍大。

在具體實施過程中，如圖3所示，所述電源單元47還包括太陽能電池472，所述太陽能電池472與所述蓄電池471電連接；所述太陽能電池可將LED、太陽光等光能轉化成電能，儲存到蓄電池中，增加頭盔的工作時間，減少頭盔接入外接電源充電的次數。

在具體實施過程中，如圖3所示，所述電源單元47還包括運動充電裝置473，所述運動發電裝置473輸出端與所述蓄電池471輸入端電連接。用戶使用頭盔運動時，所述運動發電裝置將動能轉化成電能，儲存到蓄電池中；運動發電裝置能夠增加頭盔的工作時間，減少頭盔接入外接電源充電的次數，同時為虛擬現實場景的使用增加了更多的樂趣。如，虛擬現實游戲中可以增加能量比較功能，用戶間可以比較一定時間內產生的能量大小，促進用戶在游戲中加強運動。

在具體實施過程中，如圖3所示，所述電源單元47還包括無線充電接收裝置474，所述無線充電接收裝置474與所述蓄電池471電連接。所述無線充電接收裝置能夠讓頭盔通過無線方式充電，用戶可以在不需要線纜的情況下持續使用頭盔，連充電邊使用，使虛擬現實頭盔可以一直保持工作，不需要在充電時停止使用，擺脫了電源線的限制。

與現有技術相比，本實施例技術方案的有益效果是：提供一種能夠不需要線纜、活動范圍大、安全可靠、滿足數據傳輸速度要求的虛擬現實頭盔。

實施例2

如圖4所示，本實施例提供基于可見光通信的虛擬現實系統，包括：

主機1、可見光通信處理單元2、光源3和根據實施例1所述的虛擬現實頭盔4；

所述主機1的輸出端與所述可見光通信處理單元2的輸入端通信連接；所述可見光通信處理單元2的輸出端與所述光源3的輸入端電連接；所述光源2的輸出端與所述可見光通信接收單元44通過可見光通信方式通信連接；

基于可見光通信的虛擬現實系統的工作流程如下：啟動虛擬現實應用后，主機1生成虛擬現實場景，通過主機1的輸出端將帶有虛擬現實場景的信號傳輸到可見光通信處理單元2的輸入端。可見光通信處理單元2將虛擬現實場景信號進行編碼調制，調制后的信號在放大后發送到光源3，使光源3發出被編碼電信號調制的可見光光脈沖信號，通過大氣信道傳播。可見光通信接收單元44的輸入端接收可見光光脈沖信號。

在具體實施過程中，所述光源3為LED；

在具體實施過程中，所述主機1的輸出端和所述可見光通信處理單元2的輸入端為光纖以太網適配器網口，所述主機1的輸出端和所述可見光通信處理單元2的輸入端通過光纖以太網相連；對于配備了光纖以太網適配卡的主機，通過光纖網絡連接，消除主機端的網絡性能瓶頸。

在具體實施過程中，所述主機1的輸出端包括HDMI接口、USB接口，所述可見光通信處理單元2的輸入端包括HDMI接口、USB接口；所述主機1的HDMI接口與所述可見光通信處理單元2的HDMI接口通過HDMI線相連，所述主機1的USB接口與所述可見光通信處理單元2的USB接口通過USB相連；主機通過HDMI接口將虛擬現實場景傳輸到可見光通信處理單元2，通過USB接口與可見光通信處理單元進行控制信號傳輸。對于沒有配備光纖以太網適配卡的主機，通過HDMI和USB接口連接主機和可見光通信單元，使裝置適用于不同的主機。

在具體實施過程中，所述主機1還包括無線網卡；

在具體實施過程中，所述主機1的無線網卡與所述無線網絡單元46建立無線傳輸通道；

在具體實施過程中，如圖5所示，所述系統還包括無線充電發射裝置5，所述無線充電發射裝置5通過無線方式為無線充電接收裝置474充電。所述無線充電接收裝置能夠讓頭盔通過無線方式充電，用戶可以在不需要線纜的情況下持續使用頭盔，連充電邊使用，使虛擬現實頭盔可以一直保持工作，不需要在充電時停止使用，擺脫了電源線的限制。

基于實施例2，本實施例提供了基于可見光通信的虛擬現實系統。與現有技術相比，本實施例技術方案的有益效果是：提供一種能夠不需要線纜、活動范圍大、安全可靠、滿足數據傳輸速度要求的虛擬現實系統。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護范圍之內。