CN108107573A - 互动显示装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种互动显示装置及系统，包括：本体，其内设有微处理器；光学投影单元，用以向一场景投射一图样；图像提取单元，用以提取该场景中包含该图样的图像；以及显示单元，用以显示该图像。本发明的互动显示装置及系统可通过包含图样的图像而可精准定位，具备容易沟通的功效。

Description

互动显示装置及系统
技术领域
本发明涉及一种显示装置及系统，尤其涉及一种具备图像定位的互动显示装置及系统。
背景技术
头戴式显示器(Head-mounted display，HMD)或智慧型眼镜(如Google glass)的出现与普及，已广泛地运用到各种领域，如维修、救灾、医疗、手术等特殊领域。在上述运用中，使用者可利用头戴式显示器或智慧型眼镜来取得眼前的图像，并将该图像传送至远端来与其进行沟通。然而，双方仅单凭图像并无法准确地沟通，例如无法描述待维修或待抢救的精电平置，而只能以口述方式说明上下左右方向，来粗略定义位置。此不仅造成双方沟通时间变长，更容易造成维修或抢救时间的延误。
是以，如何提出一种具备图像定位的互动显示装置及系统，为目前亟待解决的课题之一。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种互动显示装置及系统，可通过包含图样的图像而可精准定位，具备容易沟通的功效。
本发明的互动显示装置，包括：本体，其内设有微处理器；光学投影单元，设于该本体上且由该微处理器控制，用以向一场景投射一图样；图像提取单元，设于该本体上且由该微处理器控制，用以提取该场景中包含该图样的图像；以及显示单元，设于该本体上，用以显示该图像。
本发明的另一目的在于提供一种互动显示系统，包括：互动显示装置，包括：本体，其内设有微处理器；光学投影单元，设于该本体上且由该微处理器控制，用以向一场景投射一图样；图像提取单元，设于该本体上且由该微处理器控制，用以提取该场景中包含该图样的图像；及显示单元，设于该本体上，用以显示该图像；以及电子装置，其通过一网络与该互动显示装置连接，用以接收该图像并显示于该电子装置的荧幕上。
附图说明
图1为本发明的互动显示装置的第一实施例的立体示意图；
图2为本发明的互动显示装置的第二实施例的立体示意图；
图3A及图3B为本发明的互动显示装置的使用示意图；
图4为本发明的互动显示装置的第三实施例的立体示意图；
图5为本发明的互动显示系统的功能方块图；
图6为本发明的互动显示系统的使用示意图；
图7为本发明的互动显示装置的第四实施例的使用示意图；
图8为本发明的互动显示装置的第五实施例的使用示意图。
符号说明
1互动显示系统 10互动显示装置
11本体 12微处理器
13光学投影单元 14图像提取单元
15显示单元 16无线传输单元
17角度调整单元 18反射单元
19转轴马达 20电子装置
21标记模块 22荧幕
23旋钮 30网络
41使用者视线 42图样投影方向
43图像提取方向 44图样
45场景 46图像
47、47’标记。
具体实施方式
以下藉由特定的具体实施例加以说明本发明的实施方式，而本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点和功效，也可藉由其他不同的具体实施例加以施行或应用。
请参阅图1，本发明的第一实施例的互动显示装置10包括本体11、光学投影单元13、图像提取单元14及显示单元15。其中，该本体11可为眼镜、手机或平板计算机。以下以本体11为眼镜为例继续说明，但本发明并不以此为限。
如图1所示，光学投影单元13设于本体11上，例如设于在作为眼镜的右脚架上。本体11内设有微处理器(未图示)，而光学投影单元13由微处理器所控制，而可向一场景投射一图样。
图像提取单元14亦设于本体11上，例如同样设于在作为眼镜的右脚架上。图像提取单元14也由微处理器所控制，在光学投影单元13投射图样至场景后，图像提取单元14即可提取场景中包含有图样的图像。
显示单元15也设于本体11上，例如设于在作为眼镜的右镜片位置的前方，令使用者配戴本发明的互动显示装置10后，使用者的右眼可看到显示单元15所显示的图像。上述光学投影单元13、图像提取单元14及显示单元15的设置位置仅为示例，本发明并不以此为限。
在一实施例中，光学投影单元13为具有激光光源及绕射元件的激光器，其中，该绕射元件可为光学全像片或微结构光学膜。光学投影单元13经由激光光源及绕射元件可投射图样，而该图样为棋盘式或同心圆的坐标图样，如图3A所示，图样44为棋盘式图样，横轴标示有A至F，纵轴标示有1至4，但本发明并不限制图样的形式，也不限制纵、横轴的标示形式。
在一实施例中，图像提取单元14为相机，该相机可包含彩色互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)图像传感器或彩色电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)图像传感器，但本发明并不以此为限。
在一实施例中，显示单元15为微型显示面板，如液晶显示器(liquid-crystaldisplay，LCD)或液晶覆硅(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)技术的面板，面板内具有虚像放大光学组件，可将图像提取单元14所提取的图像放大至使用者可观看的程度。
请参阅图2所揭示的本发明的第二实施例的互动显示装置10。以下仅说明本实施例与上述第一实施例不同之处，相同技术内容于此不再赘述。本发明的第二实施例的互动显示装置10与上述第一实施例不同之处，在于光学投影单元13及图像提取单元14并未直接设于本体11上。详言之，互动显示装置10还包括角度调整单元17，角度调整单元17设于本体11上，例如设于在作为眼镜的右脚架上，而光学投影单元13及图像提取单元14则通过角度调整单元17而与本体11连接。
在一实施例中，角度调整单元17为转轴马达，因此，光学投影单元13及图像提取单元14能同时相对于本体11进行转动，其转动方法可为本体11内微处理器依据设于本体11内的陀螺仪所测得的倾斜角，来控制转轴马达，以进一步控制光学投影单元13及图像提取单元14的旋转角度。
在另一实施例中，角度调整单元17也可为不具有动力的转轴，使用者可自行手动调整光学投影单元13及图像提取单元14的旋转角度。
本发明的互动显示装置10设置角度调整单元17的目的，为了使使用者视线与光学投影单元的图样投影方向及图像提取单元的图像提取方向一致。请先参阅图3A，在使用者配戴本发明的互动显示装置10后，而欲在一场景45中投射图样44，若本发明的互动显示装置10未设有角度调整单元17，使用者低头观看近处的场景45时，使用者视线41与光学投影单元13的图样投影方向42及图像提取单元14的图像提取方向43容易不一致，此是因为人类眼睛的可视角度相当大的缘故。如要将图样44准确投射至场景45上，使用者显然必须采取更低头姿势，而容易造成颈部不适。因此，如图3B所示，本发明的互动显示装置10设有角度调整单元17，只要藉由角度调整单元17旋转光学投影单元13及图像提取单元14，将图样44投射至场景45的适当位置，使用者就不须采取更低头姿势，而不会造成使用者的负担。
请参阅图4所揭示的本发明的第三实施例的互动显示装置10。以下仅说明本实施例与上述第一实施例不同之处，相同技术内容于此不再赘述。本发明的第三实施例的互动显示装置10与上述第一实施例不同之处，在于本发明的互动显示装置10还包含反射单元18。反射单元18通过转轴马达19而设于本体11上，例如设于在作为眼镜的右脚架上。在本实施例中，光学投影单元13及图像提取单元14同样设于在作为眼镜的右脚架上，但在反射单元18下方，即反射单元18位于光学投影单元13的图样投影方向及图像提取单元14的图像提取方向的行进路径上。在一实施例中，反射单元18可为反射镜，而可用以改变图样投影方向及图像提取方向，其方法为本体11内的微处理器依据设于本体11内的陀螺仪所测得的倾斜角，来控制转轴马达19，以进一步控制反射单元18的旋转角度。
不论是上述本发明的第一、二或三实施例，本发明的互动显示装置10更可包括无线传输单元(未图式)，以将图像传输至一终端单元显示，其中，无线传输单元可使用蓝牙、Wi-Fi、3G或4G无线网络的传输方式，但本发明并不以此为限。
请同时参阅图1及图5，本发明的互动显示系统1包括互动显示装置10及电子装置20。互动显示装置10包括本体11、光学投影单元13、图像提取单元14及显示单元15。互动显示装置10的本体11内设有微处理器12，可控制光学投影单元13及图像提取单元14。有关互动显示装置10的详细技术内容已于前述，在此不再赘述。
电子装置20通过一网络30与互动显示装置10的无线传输单元16连接，用以接收互动显示装置10的图像提取单元14所提取的包含图样的图像。电子装置20具有荧幕22，荧幕22可显示从互动显示装置10的图像提取单元14所提取的包含图样的图像。
在一实施例中，电子装置20为具有处理器的手机、平板计算机或桌上型计算机，而网络可为蓝牙、Wi-Fi、3G或4G无线网络。
在一实施例中，电子装置20包括标记模块21。本发明所述的模块(module)为可供处理器运行的软件程序(software)。标记模块21用以对图像进行标记，例如，运用图像软件(如小画家)对图像进行编辑。已标记的图像可通过网络30传送至互动显示装置10中，并在显示单元15中显示。
如图6所示，在运用本发明的互动显示系统1时，使用者配戴互动显示装置10，并在一场景45(例如伤患)上投射图样44，使用者可在显示单元15中看到包含图样44的图像。接着，互动显示装置10将所提取包含图样44的图像通过网络30传送至电子装置20，并显示在电子装置20的荧幕22上。由于图像上包含图样44(例如棋盘式的坐标图样)，双方具备共同的坐标认知，故观看电子装置20的使用者可轻易的依据图样44而与配戴互动显示装置10的使用者进行沟通，例如可指示按压C3的位置。又，观看电子装置20的使用者也可在荧幕22上对图像进行标记47(如在C3位置画圆等)，此时已标记的图像可通过网络30传送至互动显示装置10中，并在显示单元15中显示，而配戴互动显示装置10的使用者可在显示单元15看到图像中的标记47’。据此通过图像上标记47、47’而可精准定位，可使双方的沟通更为顺畅。
上述本发明的互动显示装置10虽以本体11为眼镜为例说明，但本发明的互动显示装置10的本体11也可为手机或平板计算机，此时光学投影单元13则为外挂形式的投影单元，图像提取单元14则为手机或平板计算机上的相机，显示单元15为手机或平板计算机上的荧幕等，本发明并不以此为限。
请参阅图7，本发明的第四实施例的互动显示装置10包括本体11、光学投影单元13、图像提取单元14及显示单元15。其中，该本体11可为头盔。以下以本体11为头盔为例继续说明，但本发明并不以此为限。
显示单元15设于本体11上，其数量可为二个，为分别对应使用者的双眼前方的位置来设置，使得使用者的双眼可以看到显示单元15所显示的图像。
光学投影单元13及图像提取单元14可通过角度调整单元17而连接到本体11上，其中，该角度调整单元17为可弯曲的结构体，例如为内嵌有铁丝的塑料软管，但本发明并不以此为限。该角度调整单元17可用以使光学投影单元13及图像提取单元14能同时相对于本体11固定于一特定位置，亦即，使用者可通过角度调整单元17来调整光学投影单元13的图样投影方向及图像提取单元14的图像提取方向。
在一实施例中，光学投影单元13可为发光二极管，或具有激光光源及绕射组件的激光器，本发明并不以此为限。在另一实施例中，光学投影单元13是围绕图像提取单元14而设置，并可通过一旋钮23来调整如发光二极管的光学投影单元13的发光亮度。
请参阅图8，图8所示的本发明的第五实施例的互动显示装置10，与图7的差异仅在于角度调整单元17、光学投影单元13及图像提取单元14的数量。图8所示的互动显示设备10的角度调整单元17、光学投影单元13及图像提取单元14的数量各为二个。此设计可构成3D图像，而可让使用者从显示单元15看到立体图像。
上述本发明的互动显示设备10可让使用者在使用光学投影单元13及图像提取单元14进行取像时，眼睛直视就可以从显示单元15看到图像，且不用低头而使眼睛直接往下看就可以看到真实场景，本实施例中的互动显示设备10可让使用者操作迅速。
藉由本发明的互动显示装置及系统，互动显示装置的光学投影单元可投射图样，而互动显示装置的图像提取单元可提取包含图样的图像，此包含图样的图像可传送至一电子装置，使得双方使用者可通过包含图样的图像而可精准定位，另也可通过电子装置的标记模块对包含图样的图像进行标记，故具备容易沟通的功效，让使用者眼到、心到、手到、操作迅速。在应用上，年轻医生可配戴本发明的互动显示装置进行看诊，而资深医生可通过电子装置所显示包含图样的图像来协助判断，或对图像进行标记，以利于双方沟通；本发明更可应用于维修、救灾、医疗、手术等领域中，例如钟表维修、汽车维修、口腔治疗、静脉注射、外科手术、烹饪教学引导、美容接假睫毛、画指甲领域等等，以作为第一线使用者与后端支持中心的沟通桥梁。
上述实施形态仅为例示性说明本发明的技术原理、特点及其功效，并非用以限制本发明的可实施范围，本领域技术人员均可在不违背本发明的精神与范围下，对上述实施形态进行修饰与改变。然任何运用本发明所教示内容而完成的等效修饰及改变，均仍应为下述的申请权利要求书所涵盖。而本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (27)

1.一种互动显示装置，其特征在于，该装置包括：
本体，其内设有微处理器；
光学投影单元，设于该本体上且由该微处理器控制，用以向一场景投射一图样；
图像提取单元，设于该本体上且由该微处理器控制，用以提取该场景中包含该图样的图像；以及
显示单元，设于该本体上，用以显示该图像。
2.根据权利要求1所述的互动显示装置，其特征在于，该本体为眼镜、头盔、手机或平板计算机。
3.根据权利要求1所述的互动显示装置，其特征在于，该光学投影单元为具有激光光源及绕射元件的激光器或发光二极管。
4.根据权利要求3所述的互动显示装置，其特征在于，该绕射元件为光学全像片或微结构光学膜。
5.根据权利要求1所述的互动显示装置，其特征在于，该图样为棋盘式或同心圆的坐标图样。
6.根据权利要求1所述的互动显示装置，其特征在于，该图像提取单元为包含彩色互补金属氧化物半导体图像传感器或彩色电荷耦合元件图像传感器的相机。
7.根据权利要求1所述的互动显示装置，其特征在于，该显示单元为具有虚像放大光学组件的微型显示面板。
8.根据权利要求1所述的互动显示装置，其特征在于，该装置还包括无线传输单元，用以将该图像传输至一终端单元显示，其中，该无线传输单元使用蓝牙、Wi-Fi、3G或4G无线网络的传输方式。
9.根据权利要求1所述的互动显示装置，其特征在于，该装置还包括角度调整单元，设于该本体上并与该光学投影单元及该图像提取单元连接，用以使该光学投影单元及该图像提取单元能同时相对于该本体转动或固定于一特定位置。
10.根据权利要求9所述的互动显示设备，其特征在于，该角度调整单元为可弯曲的结构体。
11.根据权利要求9所述的互动显示装置，其特征在于，该角度调整单元为转轴马达，且该微处理器依据设于该本体内的陀螺仪控制该转轴马达，以控制该光学投影单元及该图像提取单元的旋转角度。
12.根据权利要求1所述的互动显示装置，其特征在于，该装置还包括反射单元，设于该本体上且位于该光学投影单元的图样投影方向及该图像提取单元的图像提取方向上，用以改变该图样投影方向及该图像提取方向。
13.根据权利要求12所述的互动显示装置，其特征在于，该反射单元通过一转轴马达而设于该本体上，且该微处理器依据设于本体内的陀螺仪控制该转轴马达，以控制该反射单元的旋转角度。
14.一种互动显示系统，其特征在于，该系统包括：
互动显示装置，包括：
本体，其内设有微处理器；
光学投影单元，设于该本体上且由该微处理器控制，用以向一场景投射一图样；
图像提取单元，设于该本体上且由该微处理器控制，用以提取该场景中包含该图样的图像；及
显示单元，设于该本体上，用以显示该图像；以及
电子装置，其通过一网络与该互动显示装置连接，用以接收该图像并显示于该电子装置的荧幕上。
15.根据权利要求14所述的互动显示系统，其特征在于，该本体为眼镜、头盔、手机或平板计算机，该电子装置为手机、平板计算机或桌上型计算机。
16.根据权利要求14所述的互动显示系统，其特征在于，该光学投影单元为具有激光光源及绕射元件的激光器或发光二极管。
17.根据权利要求16所述的互动显示系统，其特征在于，该绕射元件为光学全像片或微结构光学膜。
18.根据权利要求14所述的互动显示系统，其特征在于，该图样为棋盘式或同心圆的坐标图样。
19.根据权利要求14所述的互动显示系统，其特征在于，该图像提取单元为包含彩色互补金属氧化物半导体图像传感器或彩色电荷耦合元件图像传感器的相机。
20.根据权利要求14所述的互动显示系统，其特征在于，该显示单元为具有虚像放大光学组件的微型显示面板。
21.根据权利要求14所述的互动显示系统，其特征在于，该互动显示装置还包括无线传输单元，用以通过该网络与该电子装置连接，且其中，该网络为蓝牙、Wi-Fi、3G或4G无线网络。
22.根据权利要求14所述的互动显示系统，其特征在于，该互动显示装置还包括角度调整单元，设于该本体上并与该光学投影单元及该图像提取单元连接，用以使该光学投影单元及该图像提取单元能同时相对于该本体转动或固定于一特定位置。
23.根据权利要求22所述的互动显示系统，其特征在于，该角度调整单元为可弯曲的结构体。
24.根据权利要求22所述的互动显示系统，其特征在于，该角度调整单元为转轴马达，且该微处理器依据设于该本体内的陀螺仪控制该转轴马达，以控制该光学投影单元及该图像提取单元的旋转角度。
25.根据权利要求14所述的互动显示系统，其特征在于，该互动显示装置还包括反射单元，设于该本体上且位于该光学投影单元的图样投影方向及该图像提取单元的图像提取方向上，用以改变该图样投影方向及该图像提取方向。
26.根据权利要求25所述的互动显示系统，其特征在于，该反射单元通过一转轴马达而设于该本体上，且该微处理器依据设于本体内的陀螺仪控制该转轴马达，以控制该反射单元的旋转角度。
27.根据权利要求14所述的互动显示系统，其特征在于，该电子装置包括标记模块，用以对该图像进行标记，且已标记的该图像能通过该网络传送至该互动显示装置中并显示于该显示单元。
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