本實用新型涉及應用高清3D頭戴顯示器之3D虛擬現(xiàn)實互動教學系統(tǒng)。

背景技術：

數(shù)字化教室指的是遠程雙向互動教室，其核心功能是遠程接收，通過互聯(lián)網或衛(wèi)星同步接收課堂授課，教師與學生通過視頻實現(xiàn)異地交流互動，從而實現(xiàn)現(xiàn)場教學的效果。還可同時自動生成網絡課件，供學生可以在課后隨時點播學習，創(chuàng)造出突破時空限制進行自主學習的條件。

傳統(tǒng)的數(shù)字教室引入了虛擬設備，在虛擬現(xiàn)實設備的幫助下，學生戴上數(shù)據(jù)手套就可以觸摸、探索并操控各種虛擬物體。在虛擬現(xiàn)實設備的幫助下，學生戴上數(shù)據(jù)手套就可以觸摸、探索并操控各種虛擬物體。基于虛擬技術的教學模型和課件，可以建立更自然、更真實的虛擬教育環(huán)境。在這種環(huán)境中，學生可以以瀏覽探索的方式汲取知識，如進入虛擬太空學習天文知識，利用虛擬地球學習地理知識，穿過歷史長廊與歷史人物交流，進入分子世界游歷化學殿堂等等。比如：分子模型在化學類課程教學中十分常用，但比較抽象，我們利用VRML建立了分子結構的動態(tài)三維模型，使學生能操縱鼠標器從任意角度觀察分子結構。

目前的虛擬教學的工作較為簡陋，只是在一個平面上播放三維立體視頻，學生沒有親臨其境的感覺，直觀性差，學生興趣沒有充分調動，影響教學質量。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種應用高清3D頭戴顯示器之3D虛擬現(xiàn)實互動教學系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中虛擬教室直觀性差，提高學生興趣提高教學質量。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了以下技術方案：

應用高清3D頭戴顯示器之3D虛擬現(xiàn)實互動教學系統(tǒng)，它包括：教育內容儲存服務器，用于儲存相關學科上的教育內容，所述的教育內容包括有關應用3D立體及虛擬現(xiàn)實形式表達出來的3D虛擬現(xiàn)實影像數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)；一個或多個HDMI分配器，HDMI分配器連接到教育內容儲存服務器；若干個HDMI/MHL訊號輸出盒，與HDMI分配器連接，以便接收教學內容的3D虛擬現(xiàn)實影像數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)并進行處理；若干個驅動系統(tǒng)板，每個驅動系統(tǒng)板與1個HDMI/MHL訊號輸出盒連接，以接收該HDMI/MHL訊號輸出盒發(fā)送的3D虛擬現(xiàn)實影像數(shù)據(jù)，并驅動近眼顯示光學組件；若干個近眼顯示光學組件，其中該近眼顯示光學組件從該驅動系統(tǒng)板取得3D虛擬現(xiàn)實影像數(shù)據(jù)，以提供學生觀看教育內容的3D虛擬現(xiàn)實影像；可安裝在使用者頭部之若干個頭戴裝置，每個頭戴裝置用于安裝近眼顯示光學組件；聲音輸出模塊，接收及播放從HDMI/MHL訊號輸出盒輸出的聲音數(shù)據(jù)；或者接收及播放從教育內容儲存服務器輸出的聲音數(shù)據(jù)。

上述所述的若干個HDMI/MHL訊號輸出盒通過有線方式與教育內容儲存服務器連接。

上述所述的若干個驅動系統(tǒng)板與若干HDMI/MHL訊號輸出盒通過HDMI/MHL線連接。

上述所述的聲音輸出模塊可直接從HDMI/MHL訊號輸出盒獲取聲音數(shù)據(jù)；或者聲音輸出模塊從驅動系統(tǒng)板獲取聲音數(shù)據(jù)，驅動系統(tǒng)板從HDMI/MHL訊號輸出盒獲得聲音數(shù)據(jù)。

上述所述的聲音輸出模塊是若干個骨傳導耳機，聲音輸出模塊或者是若干個無線藍牙耳機。

上述所述的聲音輸出模塊安裝在教室的揚聲器，揚聲器接收及播放從教育內容儲存服務器輸出的聲音數(shù)據(jù)。

上述所述的1個驅動系統(tǒng)板和2個近眼顯示光學組件和1個耳機安裝在一個頭戴裝置上構成一個高清3D頭戴顯示器單元。

上述所述的可安裝在使用者頭部之頭戴裝置是眼鏡框架。

上述所述的若干個高清3D頭戴顯示器單元、若干個HDMI/MHL訊號輸出盒、HDMI分配器和教育內容儲存服務器安裝在一個教室里面，每個學生配帶1個高清3D頭戴顯示器單元，然后把高清3D頭戴顯示器單元的HDMI/MHL線直接插入到學生臺面上之HDMI/MHL訊號輸出盒，該HDMI/MHL訊號輸出盒會通過HDMI分配器連接到該教育內容儲存服務器內，從而獲得有關應用3D立體及虛擬現(xiàn)實形式表達出來之相關學科上的教育內容，達至教育效果。

上述所述的教育內容儲存服務器可以是由老師操控計算機平臺，HDMI/MHL訊號輸出盒與學生電腦連接通信，學生電腦與教育內容儲存服務器連接成局域網，通過學生電腦供學生實時輸入訊息，達至互動效果。

上述所述的浸入型近眼顯示光學組件采用雙目式結構，其中兩眼前面的兩個浸入型近眼顯示光學組件可安裝調節(jié)距離的支架連接起來，達至調節(jié)瞳孔距離之目的，可調節(jié)距離的支架的可調節(jié)范圍53mm至64mm，每1mm為一擋，總共有十一個調節(jié)瞳孔距離之檔位選擇。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

1)本實用新型該高清3D頭戴顯示器提供浸入型近眼顯示光學組件，配合從用戶之驅動系統(tǒng)板所產生之影像與聲音，可提供使用者高畫質及高音質之影像及影音顯示效果，學生能親臨其境，更加直觀，學生能在3D虛擬現(xiàn)實實現(xiàn)互動教室，有效提高教學質量。

2)若干個HDMI/MHL訊號輸出盒通過HDMI分配器與教育內容儲存服務器連接，若干個驅動系統(tǒng)板與若干HDMI/MHL訊號輸出盒通過HDMI/MHL線連接，聲音輸出模塊可直接從HDMI/MHL訊號輸出盒獲取聲音數(shù)據(jù)；或者聲音輸出模塊從驅動系統(tǒng)板獲取聲音數(shù)據(jù)，驅動系統(tǒng)板從HDMI/MHL訊號輸出盒獲得聲音數(shù)據(jù)，結構簡單，制造容易成本較低；

3)聲音輸出模塊是若干個骨傳導耳機，減少聽力傷害；

4)若干個高清3D頭戴顯示器單元、若干個HDMI/MHL訊號輸出盒和教育內容儲存服務器安裝在一個教室里面，每個學生配帶1個高清3D頭戴顯示器單元，然后把高清3D頭戴顯示器單元的HDMI/MHL線直接插入到學生臺面上之HDMI/MHL訊號輸出盒，布局合理，成本節(jié)約；

5)上述所述的教育內容儲存服務器可以是由老師操控計算機平臺，HDMI/MHL訊號輸出盒與學生電腦連接通信，學生電腦與教育內容儲存服務器連接成局域網，通過學生電腦供學生實時輸入訊息，達至互動效果。這樣使功能更加完善，操作更加簡便。

附圖說明

圖1為本實用新型的第一種實施方式的方框原理圖；

圖2為本實用新型的第一種實施方式的結構示意圖；

圖3為本實用新型采用色濾式硅基液晶微型顯示器作為近眼光學顯示器組件之一種結構圖。

圖4為采用色濾式硅基液晶微型顯示器作為近眼光學顯示器組件之另一種結構圖。

圖5為本實用新型之色序式硅基液晶微型顯示器作為近眼光學顯示器組件之一種結構圖。

圖6為本實用新型之色序式硅基液晶微型顯示器作為近眼光學顯示器組件之另一種結構圖。

圖7為本實用新型的帶背光源透射式LCD微型顯示器作為近眼光學顯示器組件之一種結構圖。

圖8為本實用新型之硅基有源矩陣有機發(fā)光二極管微型顯示器作為近眼光學顯示器組件之另一種結構圖。

圖9為本實用新型的第二種實施方式的方框原理圖；

圖10為本實用新型的第二種實施方式的結構示意圖；

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明。

實施例一：

如圖1至圖8所示：本實用新型的應用高清3D頭戴顯示器之3D虛擬現(xiàn)實互動教學系統(tǒng)，包括教育內容儲存服務器170，用于儲存相關學科上的教育內容，所述的教育內容包括有關應用3D立體及虛擬現(xiàn)實形式表達出來的3D虛擬現(xiàn)實影像數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)；若干個HDMI/MHL訊號輸出盒160，通過HDMI分配器190連接到教育內容儲存服務器170，以便接收教學內容的3D虛擬現(xiàn)實影像數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)并進行處理；若干個驅動系統(tǒng)板120，每個驅動系統(tǒng)板120與1個HDMI/MHL訊號輸出盒160連接，以接收該HDMI/MHL訊號輸出盒160發(fā)送的3D虛擬現(xiàn)實影像數(shù)據(jù)，并驅動近眼顯示光學組件110；若干個近眼顯示光學組件110，其中該近眼顯示光學組件110從該驅動系統(tǒng)板120取得3D虛擬現(xiàn)實影像數(shù)據(jù)，以提供學生觀看教育內容的3D虛擬現(xiàn)實影像；可安裝在使用者頭部之若干個頭戴裝置，每個頭戴裝置用于安裝1個近眼顯示光學組件110；聲音輸出模塊，接收及播放從HDMI/MHL訊號輸出盒輸160發(fā)出的聲音數(shù)據(jù)；或者接收及播放從教育內容儲存服務器170輸出的聲音數(shù)據(jù)。

上述若干個HDMI/MHL訊號輸出盒160通過HDMI分配器190和線180與教育內容儲存服務器170連接。

若干個驅動系統(tǒng)板120與若干HDMI/MHL訊號輸出盒160通過HDMI/MHL線140連接。

聲音輸出模塊可直接從HDMI/MHL訊號輸出盒160獲取聲音數(shù)據(jù)；或者聲音輸出模塊從驅動系統(tǒng)板120獲取聲音數(shù)據(jù)，驅動系統(tǒng)板120從HDMI/MHL訊號輸出盒160獲得聲音數(shù)據(jù)。

聲音輸出模塊是若干個骨傳導耳機130，聲音輸出模塊或者是若干個無線藍牙耳機130。

1個驅動系統(tǒng)板120和2個近眼顯示光學組件110和1個耳機130安裝在一個頭戴裝置上構成一個高清3D頭戴顯示器單元。

可安裝在使用者頭部之頭戴裝置是眼鏡框架150。

若干個高清3D頭戴顯示器單元、若干個HDMI/MHL訊號輸出盒160、HDMI分配器190和教育內容儲存服務器170安裝在一個教室里面，每個學生配帶1個高清3D頭戴顯示器單元，然后把高清3D頭戴顯示器單元的HDMI/MHL線140直接插入到學生臺面上之HDMI/MHL訊號輸出盒160，該HDMI/MHL訊號輸出盒160會通過HDMI分配器190連接到該教育內容儲存服務器170內，從而獲得有關應用3D立體及虛擬現(xiàn)實形式表達出來之相關學科上的教育內容，達至教育效果。

教育內容儲存服務器170可以是由老師操控計算機平臺，HDMI/MHL訊號輸出盒160與學生電腦連接通信，學生電腦與教育內容儲存服務器160連接成局域網，通過學生電腦供學生實時輸入訊息，達至互動效果。

近眼光學顯示器組件110是一種浸入型近眼光學顯示器組件，該浸入型近眼顯示光學組件110顯示的影像會完全包覆使用者的視野，浸入型近眼顯示光學組件110能提供用戶較佳的視覺效果，可提供720p、1080i或1080p等HD高畫質及其他不同分辨率影像。近眼光學顯示器組件110一般包括微型顯示器、光學鏡片和安裝支架，光學鏡片采用自由曲面的光學鏡片。

如圖3所示，圖中為本實用新型的浸入型近眼光學顯示器組件110A的一種結構圖，采用色濾式(color filter)硅基液晶(LCOS)微型顯示器結構，該浸入型近眼光學顯示器組件110A包括一色濾式硅基液晶型面板210、偏極化分光鏡220(Polarization Beam Splitter，PBS)、后偏光片230、光學目鏡240、前偏光片250和白色LED照明系統(tǒng)260。其中，該色濾式硅基液晶型面板210有一彩色濾光片(未顯示)，當該白色LED照明系統(tǒng)260輸出白光源至前偏光片250，然后集中至該偏極化分光鏡220，該偏極化分光鏡220會反射光源至該色濾式硅基液晶型面板210之彩色濾光片，白光分成紅、綠和藍色等三色光后，該色濾式硅基液晶型面板210再反射三色光至后偏光片230及光學目鏡240，即輸出至使用者其眼前之視野。還有，該光學目鏡240和該色濾式硅基液晶型面板210之距離是可調的，達至調焦目的。另外，這浸入型近眼光學顯示器組件110A是單目應用的，如把浸入型近眼光學顯示器組件110A中間用一可調節(jié)距離之支架結構連接起來，這樣就是雙目應用，以及達至調節(jié)瞳間距離之目的。

如圖4所示，圖中為本實用新型的浸入型近眼光學顯示器組件110B的一種結構，采用色濾式(Color Filter)硅基液晶(LCOS)的微型顯示器結構。該浸入型近眼光學顯示器組件110B包括另一色濾式硅基液晶型面板270，后偏光片230和光學目鏡240。其中，該面板270上有一特別之光學器件(未顯示)，可替代偏極化分光鏡220及白色發(fā)光二極管照明系統(tǒng)260。該面板270反射光源至后偏光片230及光學目鏡240，即輸出至使用者其眼前之視野。還有，該光學目鏡240和該面板270之距離是可調的，達至調焦目的。另外，這浸入型近眼光學顯示器組件110B是單目應用的，如把兩個浸入型近眼光學顯示器組件110B中間用一可調節(jié)距離之支架結構連接起來，這樣就是雙目應用，以及達至調節(jié)瞳間距離之目的。

如圖5所示，圖中為本實用新型的浸入型近眼光學顯示器組件110C的一種結構，采用色序式(color sequential)硅基液晶(LCOS)微型顯示器結構。該浸入型近眼光學顯示器組件110C包括一色序式硅基液晶型面板290、偏極化分光鏡220、后偏光片230、光學目鏡240、前偏光片250和紅綠藍三色發(fā)光二極管照明(Red,Green and Blue LED)系統(tǒng)300。其中，當該紅綠藍三色LED照明系統(tǒng)300順序輸出紅綠藍三色光源至前偏光片250，然后集中至該偏極化分光鏡220，該偏極化分光鏡220會反射光源至該面板290，最后該面板290再反射光源至后偏光片230及光學目鏡240，即輸出至使用者其眼前之視野。還有，該光學目鏡240和該面板290之距離是可調的，達至調焦目的。另外，這浸入型近眼光學顯示器組件110C是單目應用的，如把兩個浸入型近眼光學顯示器組件110C，中間用一可調節(jié)距離之支架結構連接起來，這樣就是雙目應用，以及達至調節(jié)瞳間距離之目的。

如圖6所示，圖中為本實用新型的浸入型近眼光學顯示器組件110D的一種結構，采用所示者為本實用新型之色序式(Color Sequential)硅基液晶(LCOS)微型顯示器結構。該浸入型近眼光學顯示器組件110D包括另一色序式硅基液晶型面板310，后偏光片230和光學目鏡240。其中，該面板310上有一特別之光學器件(未顯示)，可替代偏極化分光鏡220及紅綠藍三色發(fā)光二極管照明系統(tǒng)290。該面板310反射光源至后偏光片230及光學目鏡240，即輸出至使用者其眼前之視野。還有，該光學目鏡240和該面板310之距離是可調的，達至調焦目的。另外，這浸入型近眼光學顯示器組件110D是單目應用的，如把兩個浸入型近眼光學顯示器組件110D中間用一可調節(jié)距離之支架結構連接起來，這樣就是雙目應用，以及達至調節(jié)瞳間距離之目的。

請參考圖7，圖中為本實用新型的浸入型近眼光學顯示器組件110E的一種結構，采用帶背光源透射式LCD(TransmissiveLCD)微型顯示器結構。該浸入型近眼光學顯示器組件110E包括一帶背光源透射式LCD面板330和光學目鏡240，光學目鏡240把在帶背光源透射式LCD面板330之影像，輸出至用戶其眼前之視野。還有，該光學目鏡240和該面板330之距離是可調的，達至調焦目的。另外，這浸入型近眼光學顯示器組件110E是單目應用的，如把浸入型近眼光學顯示器組件110E中間用一可調節(jié)距離之支架結構連接起來，這樣就是雙目應用，以及達至調節(jié)瞳間距離之目的。

請參考圖8，圖中為本實用新型的浸入型近眼光學顯示器組件110F的一種結構，采用硅基有源矩陣有機發(fā)光二極管(AM-OLED on Silicon)微型顯示器結構。該浸入型近眼光學顯示器組件110F包括一硅基有源矩陣有機發(fā)光二極管面板340和光學目鏡240，光學目鏡240把在有源矩陣有機發(fā)光二極管面板340之影像，輸出至用戶其眼前之視野。還有，該光學目鏡240和該面板340之距離是可調的，達至調焦目的。另外，這浸入型近眼光學顯示器組件110F是單目應用的，如把兩個浸入型近眼光學顯示器組件110F中間用一可調節(jié)距離之支架結構連接起來，這樣就是雙目應用，以及達至調節(jié)瞳間距離之目的?？烧{節(jié)距離的支架的可調節(jié)范圍53mm至64mm，每1mm為一擋，總共有十一個調節(jié)瞳孔距離之檔位選擇。

實施例二：

如圖9所示，本實施例是在實施例一的基礎上的改進，即本實施例刪除耳機130,該用揚聲器來代替，揚聲器由教育內容儲存服務器170輸出音頻信號驅動。上述聲音輸出模塊安裝在教室的揚聲器。

實施例三：

如圖10所示，本實施例是在實施例一的基礎上的改進，即本實施例的耳機130,上述所述的耳機(聲音輸出模塊)可直接從HDMI/MHL訊號輸出盒160獲取聲音數(shù)據(jù)。

最后應說明的是：以上實施方式僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實施方式對本實用新型已經進行了詳細的說明，但本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施方式所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型實施方式技術方案的范圍。