CN105719517A - 一种应用头戴式显示器的培训系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用头戴式显示器的培训系统。该培训系统包括：讯息处理系统板，用于从云端服务器或互联网获取已编制好的包含影像数据及声音数据的培训教材数据；驱动系统板，与该讯息处理系统板连接，并驱动显示光学模块；显示光学模块，与该驱动系统板连接，用于输出影像；声音输出模块，与该驱动系统板连接，用于输出声音。本发明通过讯息处理系统板从云端服务器或互联网获取培训教材数据具备了网络远程培训教育的所有有益之处，在显示光学模块上显示有关的培训影像，在声音输出模块输出有关的培训声音，实现在结合头戴式显示器使用的基础上进行培训教学活动，培训质量更加好，更加高效，可以与它讯息发送系统结合使用，兼容性强。

Description

一种应用头戴式显示器的培训系统

技术领域

本发明涉及一种应用头戴式显示器的培训系统。

背景技术

目前，网络远程培训教育可以实现跨越时空、地域的教育资源共享，使得人们能够在自己方便的时间、合适的地点、按照自己学习的速度和方式进行学习，工作学习两不误。

现有技术中，实施网络远程培训教育一般是借用电脑、智能手机、MP3等工具，这些工具的使用较为普遍。但这些设备的培训不够逼真直观，随着头戴式显示器的发展，有必要提供一种与头戴式显示器结合使用的培训系统，使到培训更加高效和高的品质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用头戴式显示器的培训系统，培训质量更加好，更加高效。

上述目的是通过如下技术方案来实现的：

一种应用头戴式显示器的培训系统，该培训系统包括：讯息处理系统板，用于从云端服务器或互联网获取已编制好的包含影像数据及声音数据的培训教材数据，并对该培训教材数据进行处理；驱动系统板，与该讯息处理系统板连接，以接收该讯息处理系统板发送的影像数据及声音数据，并驱动显示光学模块；显示光学模块，与该驱动系统板连接，用于输出根据该驱动系统板获取的影像数据的影像；声音输出模块，与该驱动系统板连接，用于输出根据该驱动系统板获取的声音数据的声音。

该技术方案通过讯息处理系统板从云端服务器或互联网获取培训教材数据具备了网络远程培训教育的所有有益之处，在显示光学模块上显示有关的培训影像，在声音输出模块输出有关的培训声音，实现在结合头戴式显示器使用的基础上进行培训教学活动，培训质量更加好，更加高效，可以与它讯息发送系统结合使用，兼容性强。

上述技术方案可采用如下措施作进一步的改进：

该驱动系统板通过数据线与讯息处理系统板连接，讯息处理系统板经数据线向驱动系统板传送影像数据及声音数据。

该数据线为HDMI线。

该讯息处理系统板还包括作为电源供应的锂电池，该驱动系统板、显示光学模块及声音输出模块的电源通过HDMI线由讯息处理系统板的锂电池供应。

该讯息处理系统板包括无线通讯单元，该讯息处理系统板经无线通讯单元从云端服务器或互联网获取该培训教材数据。

该无线通讯单元为WIFI通讯单元、2G通讯单元、3G通讯单元或者4G通讯单元。

该声音输出模块包括耳机。

该培训系统还包括与讯息处理系统板连接的动作及图像传感器；

该动作及图像传感器包括用于侦测用户手指动作讯息的传感器件及用于侦测外界的对象讯息的图像传感器；

该动作及图像传感器将所侦测的用户手指动作讯息及外界的对象讯息发送至讯息处理系统板作运算处理，以使用户与培训教材数据的培训内容作智能操作及互动交流。

该传感器件的数量为一个，以侦测到二维空间的手指动作讯息；或者，该传感器件的数量为两个，以侦测到三维空间的手指动作讯息。

该培训系统还配有护目镜，该护目镜罩于显示光学模块的前方，该护目镜用作调节外在环境的光照射在显示光学模块上的强弱(亮度调节)。

该培训系统还包括可安装于使用者头部的框架，该驱动系统板、显示光学模块及声音输出模块均设于框架上。

该讯息处理系统板为一独立的而与框架分离的配件。

该讯息处理系统板也设于框架上且与驱动系统板集成于一整体。

该显示光学模块包括微型显示器和透视式自由曲片透镜，该微型显示器显示的影像透射至透视式自由曲片透镜，以实现影像的输出，用户看到该透视式自由曲片透镜上呈现的影像，同时看到该透视式自由曲片透镜之外在环境。

该微型显示器包括色滤式硅基液晶型面板、偏极化分光镜和用于产生白光的白色发光二极管，该白色发光二极管产生的白光先射向偏极化分光镜，然后被偏极化分光镜反射至色滤式硅基液晶型面板的彩色滤光片，使白光经色滤式硅基液晶型面板分成红、绿和蓝三色光，该色滤式硅基液晶型面板再反射三色光至该透视式自由曲片透镜。

该微型显示器包括色序式硅基液晶型面板、偏极化分光镜和用于产生红、绿和蓝三色光的三色发光二极管，该三色发光二极管产生的三色光先射向偏极化分光镜，然后被偏极化分光镜反射至色滤式硅基液晶型面板，再经色滤式硅基液晶型面板反射至该透视式自由曲片透镜，以实现输出影像。

该微型显示器包括带背光透射式LCD面板，该带背光透射式LCD面板的影像透射至透视式自由曲片透镜。

该微型显示器包括硅基有源矩阵有机发光二极管面板，该硅基有源矩阵有机发光二极管面板的影像透射至透视式自由曲片透镜。

该讯息处理系统板为安卓系统平台或者Windows系列系统平台。

该显示光学模块为单目或双目显示光学模块。

该培训系统还包括可供用户操作及控制该培训系统的控制信息输入模块，该控制信息输入模块与讯息处理系统板连接，该控制信息输入模块包括触摸板模块和声控模块。

以上各技术措施可择一使用，也可组合使用，只要彼此之间未构成冲突。

本发明提供的一种应用头戴式显示器的培训系统使用之微型显示器如LCOS(LiquidCrystalonSilicon，硅基液晶)、TransmissiveLCD(透射式LCD)或OLED(AM-OLEDonSilicon，硅基有源矩阵有机发光二极管)等作为系统之微型显示器，特别是它们具有体积小、分辨率高、对比度高、反应时间快、成本低以及制造较简单等之优点。

该培训系统另提供的显示光学模块为透视型头戴式增强现实显示光学模块，配合从用户之讯息处理系统板所产生之影像与声音，可提供使用者高画质(HighDefinition,HD)、高音质及令使用者同时可观看到外界视野。

附图说明

图1示出了本发明的立体示意图；

图2示出了本发明在拆离护目镜后的立体示意图；

图3示出了本发明的隐藏护目镜后的正面图；

图4示出了本发明的微型显示器的实施例一示意图；

图5示出了本发明的微型显示器的实施例二示意图；

图6示出了本发明的微型显示器的实施例三示意图；

图7示出了本发明的微型显示器的实施例四示意图；

图8示出了本发明的原理示意图。

具体实施方式：

参阅图1至图8，一种应用头戴式显示器的培训系统100，该培训系统100包括：

讯息处理系统板160，用于从云端服务器或互联网获取已编制好的包含影像数据及声音数据的培训教材数据，并对该培训教材数据进行处理；

驱动系统板120，与该讯息处理系统板连接，以接收该讯息处理系统板发送的影像数据及声音数据，并驱动显示光学模块，可产生一影像和一声音，所产生的影像和声音可依据从该讯息处理系统板接收的影像数据和声音数据，该驱动系统板可输出单一或多重影像；

显示光学模块110，与该驱动系统板连接，用于输出根据该驱动系统板获取的影像数据的影像，以提供用户从讯息处理系统板所发出之影像，本实施例中，该显示光学模块110为透视型头戴式增强现实显示光学模块；

声音输出模块，与该驱动系统板连接，用于输出根据该驱动系统板获取的声音数据的声音，以提供于用户从讯息处理系统板所发出之声音。

本实施例中，该讯息处理系统板160是具备数据处理功能，也具备对影像数据及声音数据进行解码的功能。

该驱动系统板120通过数据线与讯息处理系统板160连接，讯息处理系统板160经数据线向驱动系统板120传送影像数据及声音数据。

该数据线为HDMI线150。

该讯息处理系统板160还包括作为电源供应的锂电池(图中未示出)，该驱动系统板120、显示光学模块110及声音输出模块的电源通过HDMI线150由讯息处理系统板160的锂电池供应。

该讯息处理系统板160包括无线通讯单元(图中未示出)，该讯息处理系统板160经无线通讯单元从云端服务器或互联网获取该培训教材数据。

该无线通讯单元为WIFI通讯单元、2G通讯单元、3G通讯单元或者4G通讯单元。

该声音输出模块包括耳机130。

该培训系统100还包括与讯息处理系统板连接的动作及图像传感器140；

该动作及图像传感器140包括用于侦测用户手指动作讯息的传感器件(图中未示出)及用于侦测外界的对象讯息的图像传感器(图中未示出)；

该动作及图像传感器将所侦测的用户手指动作讯息及外界的对象讯息发送至讯息处理系统板作运算处理，以使用户与培训教材数据的培训内容作智能操作及互动交流。

该传感器件的数量为一个，以侦测到二维空间的手指动作讯息；或者，

该传感器件的数量为两个，以侦测到三维空间的手指动作讯息。

该培训系统还配有护目镜180，该护目镜罩于显示光学模块的前方，该护目镜用作调节外在环境的光照射在显示光学模块上的强弱(即亮度调节)。

该培训系统还包括可安装于使用者头部的框架170，该驱动系统板120、显示光学模块110、声音输出模块、动作及图像传感器模块140和护目镜180均设于框架170上。

图中示出了，该讯息处理系统板为一独立的而与框架分离的配件，并通过HDMI线与驱动系统板连接。然而，也可以采用这样的实施方式，该讯息处理系统板也设于框架上且与驱动系统板集成于一整体。

该讯息处理系统板为安卓系统平台或者Windows系列系统平台。

该显示光学模块为单目或双目显示光学模块，图中示出了该显示光学模块为双目显示光学模块。

该培训系统还包括可供用户操作及控制该培训系统的控制信息输入模块，该控制信息输入模块与讯息处理系统板连接，该控制信息输入模块包括触摸板模块和声控模块。用户通过控制信息输入模块进行对该培训系统的操作及控制，控制信息输入模块依据用户的操作转成控制信息并发送至讯息处理系统板进行处理。

该培训系统还包括手动切换部件(图中未示出)，用户通过操作该手动切换部件而可选择在一第一种声音输出模式、一第二种声音输出模式和一第三种声音输出模式之间切换，其中，

第一种声音输出模式为，该声音输出模块输出的声音为该讯息处理系统板所输出的声音；

第二种声音输出模式为，该声音输出模块输出的声音为该驱动系统板所输出的声音；

第三种声音输出模式为，该声音输出模块输出的声音为该讯息处理系统板所输出的声音与该驱动系统板所输出的声音两者之混合声音。

本实施例中，手动切换部件可以设于框架上。

该显示光学模块包括微型显示器和透视式自由曲片透镜240，该微型显示器显示的影像透射至透视式自由曲片透镜，以实现影像的输出，用户看到该透视式自由曲片透镜上呈现的影像，同时看到该透视式自由曲片透镜之外在环境。

该微型显示器可以采用如下实施方式：

实施方式一：如图4所示，该微型显示器包括色滤式(colorfilter)硅基液晶型面板(LCOS)210、偏极化分光镜(PolarizationBeamSplitter，PBS)220和用于产生白光的白色发光二极管(Light-EmittingDiode，LED)230，该色滤式硅基液晶型面板210有一彩色滤光片(图中未示出)，该白色发光二极管产生的白光先射向偏极化分光镜，然后被偏极化分光镜反射至色滤式硅基液晶型面板的彩色滤光片，使白光经色滤式硅基液晶型面板分成红、绿和蓝三色光，该色滤式硅基液晶型面板再反射三色光至该透视式自由曲片透镜，即输出至使用者其眼前之视野，使用者可以同时观看色滤式硅基液晶型面板210上之影像及外面之景物。

实施方式二：如图5所示，该微型显示器包括色序式(ColorSequential)硅基液晶型面板(LCOS)250、偏极化分光镜220和用于产生红、绿和蓝三色光的三色发光二极管(Red,GreenandBlueLED)260，该三色发光二极管产生的三色光先射向偏极化分光镜，然后被偏极化分光镜反射至色滤式硅基液晶型面板，再经色滤式硅基液晶型面板反射至该透视式自由曲片透镜，以实现输出影像，即输出至使用者其眼前之视野，使用者可以同时观看色序式硅基液晶型面板250上之影像及外面之景物。

实施方式三：如图6所示，该微型显示器包括带背光透射式LCD面板(TransmissiveLCD)270，该带背光透射式LCD面板带背光源271，该带背光透射式LCD面板的影像透射至透视式自由曲片透镜，即输出至用户其眼前之视野，使用者可以同时观看带背光透射式LCD面板270上之影像及外面之景物。

实施方式四：如图7所示，该微型显示器包括硅基有源矩阵有机发光二极管面板(AM-OLEDonSilicon)280，该硅基有源矩阵有机发光二极管面板的影像透射至透视式自由曲片透镜。即输出至用户其眼前之视野，使用者可以同时观看硅基有源矩阵有机发光二极管面板280上之影像及外面之景物。

本实施例中，该驱动系统板会透过数据线(如HDMI线)连接到在用户随身携带的讯息处理系统板，而有关之影像数据及声音数据等会通过相关之无线传送方式如2G、3G、4G及WiFi等，把已编制好之培训教材数据从云端服务器或互联网上传送到该讯息处理系统板，然后相关之培训教材影像数据及声音设计会再传送到驱动系统板上，于该显示光学模块输出影像，并于该耳机输出声音。该动作及图像传感器模块会透过用户之手势，用作互动操控，该操作讯息会在讯息处理系统板作处理，从而达至互动操控效果，这样使用者更加容易收看有关之培训教材内容。其中如该动作传感器模块包含一个传感器件，这样可侦测到二维空间之手指动作；也可以是，如该动作传感器模块包含二个传感器件，这样可侦测到三维空间之手指动作。另外，该动作及图像传感器模块也包含一个图像传感器，用作实时侦测外界之对象，然后传送到该讯息处理系统板作运算，这可以和有关之培训教材内容作智能操作及互动交流。该护目镜是在该显示光学模块之前方，用作调节外在环境亮度之穿透率，并可防止外在环境之散光干扰，还有美观作用。

该显示光学模块110从该驱动系统板120取得影像，以提供于所述使用者从云端服务器或互联网上之培训教材影像内容。该显示光学模块110可提供720p、1080i或1080p等HD高画质及其他不同分辨率影像。该显示光学模块110为透视式，能让使用者看到该显示光学模块110后之外在环境，该显示光学模块110较适合在户外、危险环境或移动中使用，对培训应用上更合适。另外，该耳机从该驱动系统板120取得声音，以提供于所述使用者从云端服务器或互联网上之培训教材声音内容。

又在这实施例中，该驱动系统板120透过HDMI线150，连接到在用户之讯息处理系统板160。而有关之影像及声音等会透过相关之无线传送方式如2G、3G、4G及WiFi等，把已编制好之培训教材数据从云端服务器或互联网上传送到讯息处理系统板160，然后相关之影像数据及声音数据会再传送到驱动系统板120上，于该显示光学模块110输出影像，并于该耳机130输出声音。

又在这实施例中，本发明具有一动作及图像传感器模块140，該动作及图像传感器模块140会透过用户之手势，用作互动操控，该操作讯息会从讯息处理系统板160作处理，从而达至互动操控效果，这样使用者更加容易收看有关之培训教材内容。其中如该动作及图像传感器模块包含一个传感器件，这样可侦测到二维空间之手指动作；也可以是，如该动作传感器模块包含二个传感器件，这样可侦测到三维空间之手指动作。另外，该动作及图像传感器模块140也包含一个图像传感器，用作实时侦测外界之对象，然后传送到该讯息处理系统板160作运算，这可以和有关之培训教材内容作智能操作及互动交流。

又在这实施例中，本发明具有一护目镜180，沿用户的视线方向，该护目镜180是在显示光学模块110之前方，护目镜180用作调节外在环境亮度之穿透率(即该护目镜用作调节外在环境的光照射在显示光学模块上的强弱以达到亮度调节)，并可防止外在环境之散光干扰，还有美观作用。

又在这实施例中，本发明具有一可安装在该使用者头部之框架170，用于搭载该显示光学模块110、该驱动系统板120、该耳机130、该动作及图像传感器140和护目镜180。该讯息处理系统板160位于该框架180外，两者间用HDMI线150传输讯号。另外，该框架170也可以直接搭载该讯息处理系统板160，这样该驱动系统板120及该讯息处理系统板160便可直接连接，不用该HDMI线150。此外，该讯息处理系统板160与该驱动系统板120也可以集成与一整体。

培训教材数据是存放在云端服务器或互联网上。其中培训内容包括烹饪、运动、跳舞、维修等。其中培训应用部份是可包括所有和培训有关之内容。

熟知本发明技术之人应清楚了解本发明不受限于上开说明之实施方式之细节，本发明得以其他特定形式实施而不脱离本发明之基本属性，实施方式仅系说明而非限制本发明，本发明以专利申请范围为依据，而非以上开说明为依据，申请专利范围之意义及均等范围中之所有变形均属本发明之范围。

Claims (14)

1.一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于，该培训系统包括：

讯息处理系统板，用于从云端服务器或互联网获取已编制好的包含影像数据及声音数据的培训教材数据，并对该培训教材数据进行处理；

驱动系统板，与该讯息处理系统板连接，以接收该讯息处理系统板发送的影像数据及声音数据，并驱动显示光学模块；

显示光学模块，与该驱动系统板连接，用于输出根据该驱动系统板获取的影像数据的影像；

声音输出模块，与该驱动系统板连接，用于输出根据该驱动系统板获取的声音数据的声音。

2.根据权利要求1所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：该驱动系统板通过数据线与讯息处理系统板连接，讯息处理系统板经数据线向驱动系统板传送影像数据及声音数据。

3.根据权利要求2所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：该数据线为HDMI线；该声音输出模块包括耳机；该讯息处理系统板为安卓系统平台或者Windows系列系统平台，该显示光学模块为单目或双目显示光学模块。

4.根据权利要求3所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：该讯息处理系统板还包括作为电源供应的锂电池，该驱动系统板、显示光学模块及声音输出模块的电源通过HDMI线由讯息处理系统板的锂电池供应。

5.根据权利要求1所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：该讯息处理系统板包括无线通讯单元，该讯息处理系统板经无线通讯单元从云端服务器或互联网获取该培训教材数据；该无线通讯单元为WIFI通讯单元、2G通讯单元、3G通讯单元或者4G通讯单元。

6.根据权利要求1所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：

该培训系统还包括与讯息处理系统板连接的动作及图像传感器；

该动作及图像传感器包括用于侦测用户手指动作讯息的传感器件及用于侦测外界的对象讯息的图像传感器；

该动作及图像传感器将所侦测的用户手指动作讯息及外界的对象讯息发送至讯息处理系统板作运算处理，以使用户与培训教材数据的培训内容作智能操作及互动交流。

7.根据权利要求6所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：

该传感器件的数量为一个，以侦测到二维空间的手指动作讯息；或者，

该传感器件的数量为两个，以侦测到三维空间的手指动作讯息。

8.根据权利要求1所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：该培训系统还配有护目镜，该护目镜罩于显示光学模块的前方，该护目镜用作调节外在环境的光照射在显示光学模块上的强弱；该培训系统还包括可安装于使用者头部的框架，该护目镜、驱动系统板、显示光学模块及声音输出模块均设于框架上。

9.根据权利要求8所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：该讯息处理系统板为一独立的而与框架分离的配件。

10.根据权利要求8所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：该讯息处理系统板也设于框架上且与驱动系统板集成于一整体。

11.根据权利要求1所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：

该培训系统还包括手动切换部件，用户通过操作该手动切换部件而可选择在一第一种声音输出模式、一第二种声音输出模式和一第三种声音输出模式之间切换，其中，

第一种声音输出模式为，该声音输出模块输出的声音为该讯息处理系统板所输出的声音；

第二种声音输出模式为，该声音输出模块输出的声音为该驱动系统板所输出的声音；

第三种声音输出模式为，该声音输出模块输出的声音为该讯息处理系统板所输出的声音与该驱动系统板所输出的声音两者之混合声音。

12.根据权利要求1所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：该培训系统还包括可供用户操作及控制该培训系统的控制信息输入模块，该控制信息输入模块与讯息处理系统板连接，该控制信息输入模块包括触摸板模块和声控模块。

13.根据权利要求1至12中任一项权利要求所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：该显示光学模块包括微型显示器和透视式自由曲片透镜，该微型显示器显示的影像透射至透视式自由曲片透镜，以实现影像的输出，用户看到该透视式自由曲片透镜上呈现的影像，同时看到该透视式自由曲片透镜之外在环境。

14.根据权利要求13所述的一种应用头戴式显示器的培训系统，其特征在于：

该微型显示器包括色滤式硅基液晶型面板、偏极化分光镜和用于产生白光的白色发光二极管，该色滤式硅基液晶型面板有一彩色滤光片，该白色发光二极管产生的白光先射向偏极化分光镜，然后被偏极化分光镜反射至色滤式硅基液晶型面板的彩色滤光片，使白光经色滤式硅基液晶型面板分成红、绿和蓝三色光，该色滤式硅基液晶型面板再反射三色光至该透视式自由曲片透镜；

或者，该微型显示器包括色序式硅基液晶型面板、偏极化分光镜和用于产生红、绿和蓝三色光的三色发光二极管，该三色发光二极管产生的三色光先射向偏极化分光镜，然后被偏极化分光镜反射至色滤式硅基液晶型面板，再经色滤式硅基液晶型面板反射至该透视式自由曲片透镜，以实现输出影像；

或者，该微型显示器包括带背光透射式LCD面板，该带背光透射式LCD面板的影像透射至透视式自由曲片透镜；

或者，该微型显示器包括硅基有源矩阵有机发光二极管面板，该硅基有源矩阵有机发光二极管面板的影像透射至透视式自由曲片透镜。