CN108579028B - 潜水面镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种潜水面镜，包括面罩本体、显示模组、发光模组和操作模组。所述面罩本体包括至少具有一个孔洞的框体、大致与孔洞大小相同并透过软质裙状物设于孔洞上的透光片、以及使软质裙状物贴合于人脸上的调整带。所述显示模组使人眼在配戴潜水面镜时得以从中读取信息及接收来自液体环境的光线。所述发光模组可在液体环境中操控控制键并使发光单元对液体环境发射光线。所述操作模组在控制键以与时间相关方式操作时，切换显示模组的显示画面。与熟知的潜镜装置相比，本发明的潜水面镜除具有水下照明的功能外，还透过便捷的操作界面提供多样化的功能。

Description

潜水面镜

技术领域

本发明涉及一种潜水面镜，尤其涉及一种便于水下操作的潜水面镜。

背景技术

随着目前水下活动日渐风行，许多潜水设备厂商在各式潜水商品(例如：水下摄影机、手电筒、可显示各类信息的水下显示模组等)上不断的推陈出新，以满足使用者的各种要求。

由于水下环境受制于光线、水流、水压等环境因素的影响，当使用者持有装备种类越来越多时，上述环境因素会严重影响使用者切换使用各装备的流畅度，进而降低了使用者的使用意愿。

除此之外，使用者持有的装备种类越多也会增加使用者管理上的不便，因此，如何将多种设备的功能整合至潜水必需品(例如：潜水面镜)上，以及使其具备良好的功能切换的操作界面十分重要。尤其是当水深每增加10米就会增加一个大气压的艰难情形下，潜水员要进行手部精密动作十分困难，此外，由于配戴厚重的防护手套以及视野改变的关系，水下设备的首要条件除了防水外就是简单且易于判读的操作模式。

综上所述，如何提供一种便于水下操作的潜水面镜成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种便于水下操作的潜水面镜。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种潜水面镜。所述潜水面镜包含面罩本体、显示模组、发光模组和操作模组。所述面罩本体包括至少具有一个孔洞的框体、至少一个透光片及调整带，透光片大致与孔洞大小相同，并透过软质裙状物设于孔洞上，所述调整带用来使软质裙状物贴合于人脸上，并使人眼在配戴潜水面镜浸入液体时避免接触到该液体，且得以透过透光片接收来自液体环境的光线。所述显示模组使人眼在配戴潜水面镜时得以从中读取信息，并仍能接收来自液体环境的光线，也就是所谓的扩增实境(AugmentedReality,AR)-虚拟影像物件与背景实像共存。所述发光模组具有第一发光单元、第一控制键、第二发光单元及第二控制键，透过在液体环境中操作所述第一控制键与所述第二控制键分别调变所述第一发光单元与所述第二发光单元对液体环境发射的光线。所述操作模组电性连接所述发光模组以及所述显示模组，并根据所述第一控制键与所述第二控制键输出电讯号的时间相关性，切换所述显示模组的显示画面，同时令所述第一控制键与所述第二控制键对所述第一发光单元与所述第二发光单元进行控制，以使所述显示模组切换显示画面的期间内，所述第一发光单元或所述第二发光单元不会产生任何变化以避免误触。

当所述第一控制键/所述第二控制键单独被操作时，所述第一发光单元/所述第二发光单元的光线明暗、闪亮频率、光谱及色温至少其中之一即随之调变。当所述第一控制键与所述第二控制键被操作的期间差距小于某一固定时间(例如：1秒以内)或是被操作的期间重叠，则所述操作模组即切断或失去所述第一控制键/所述第二控制键调变所述第一发光单元/所述第二发光单元的能力，并切换所述显示模组的显示画面(例如：罗盘、潜水信息、自动相机示意框、水域资料、生物辨识结果及处理后的实时景象等等)。

实施本发明，具有下述有益效果：

潜水员毋须额外携带灯筒、相机、电子纪录器与分析器材即能进行水下探险或纪录活动，并在需要调变光线时直接操作所述第一控制键或所述第二控制键，而在需要额外功能时，同步操作所述第一控制键与所述第二控制键即可自在地悠游水下不至于手忙脚乱搜寻各项器材与复杂操作键，便于水下操作。

附图说明

图1为本发明实施例潜水面镜的立体示意图。

图2为本发明潜水面镜的操作模组的内部方块示意图。

图3为本发明潜水面镜的操作模组的另一内部方块示意图。

图4为本发明潜水面镜的操作示意图。

图5为本发明潜水面镜在显示模组上的显示画面之一。

图6为本发明潜水面镜在显示模组上的显示画面之二。

图7为本发明潜水面镜在显示模组上的显示画面之三。

具体实施方式

下面将描述具体实施例来说明本发明的技术方案，但是其并不能用来限制本发明的保护范畴。

图1为本发明实施例潜水面镜1的立体示意图。所述潜水面镜1包含面罩本体10、显示模组13、发光模组12、以及操作模组11。所述面罩本体10包括具有至少一个孔洞100的框体101、至少一个透光片102、以及调整带103，透光片102大致与孔洞100大小相同，并透过软质裙状物104设于孔洞100上，调整带103用来使软质裙状物104贴合于人脸上，并使人眼在配戴潜水面镜浸入液体时避免接触到该液体，且得以透过透光片102接收来自液体环境的光线。所述显示模组13使人眼在配戴潜水面镜时得以从中读取信息，并接收来自液体环境的光线。所述发光模组12具有发光单元121及控制键122，用来在液体环境中操控发光单元121对液体环境发射光线。前述操作模组11电性连接发光模组12以及显示模组13，用来在控制键122以与时间相关方式操作时，切换显示模组13的显示画面130(图5～图7)。

图2为本发明实施例潜水面镜1的内部功能方块示意图。所述潜水镜包含了与操作模组11电性连接的发光模组12、显示模组13，以及选择性的包含了影像模组14、传感器15、声音产生模组16、生物辨识模组17、导览模组18、或传输模组19其中至少一个。

图3为发光模组12内部方块图，发光模组12进一步包含发光单元121以及与之连接的控制键122。所述控制键122连接电源埠与发光单元121，以控制发光单元121亮灭。而控制键122被触动而产生的触发讯号会传送至操作模组11，以做为操作模组11操作其他模组的指令。在另一实施例中，所述发光单元121对外发射的光线明暗、闪亮频率、光谱及色温至少其中之一，与控制键122在一定时间内被单独触发的次数有关。潜水员可以使用单次触发控制键122来依序切换光线强度，例如：每操作一次控制键122即在强度0％、20％、50％与100％之间循环切换；也可以长按控制键即增强强度，而短击控制键即关掉光线；或是在一秒内连续触发控制键122两次代表增强强度一个单位，而一秒内仅触发控制键122一次则是关掉光线或重启光线。为了避免光线意外照射到附近潜友造成对方晕眩，以及突发状况环境光度陡升或陡降造成眼盲，关掉光线的设计必须以能快速执行为首要考量，例如：确实且简单的开关或是主动侦测环境光度自动切换光线强弱。所述传输模组19可以与外部电子装置通讯，并接受所述外部电子装置调变上述切换光线强度的模式与时间参数，令潜水员在下水前随时调变出最适合此次潜水任务的操作方法。发光单元121更可以配置不同色温的LED光源或额外搭配滤片的LED模组，同上利用控制键122的单独触发形式切换不同的LED光源发光，或是依照设定的发光比例创造出特定的光谱。

所述操作模组11、生物辨识模组17、及导览模组18可采用基本逻辑闸(及闸、或闸、互斥或闸…等)所组成的数位电路、微控制芯片模组(例如：8051控制电路)、可程序化数位电路模组(例如：FPGA)、嵌入式系统芯片模组(ARM系列芯片模组)…等具备运算及控制能力的电子模组实现。所述控制键122可选用具备防水功能的摇头开关、按钮开关、触摸开关、磁簧开关、推入式开关…等元件实现。所述声音产生模组16可选用扬声器、蜂鸣器等元件实现。

所述操作模组11也可连接至各类型的传感器15，例如：温度传感器、环境光传感器、压力感测器(液压、大气压)、深度传感器、电子罗盘传感器(加速度计或陀螺仪)、量测氧气瓶内氧气存量的传感器、地磁方位感应器、贴附于使用人员身上的生理传感器(血压传感器、心跳传感器等)、人体温度传感器…等，并将感测结果显示于显示模组13上。所述发光模组12也可以受所述环境光传感器触发，例如：在突然变暗的环境中，自动启动所述发光单元121对外发光。所述发光模组12还可以受所述生理传感器触发，例如：当使用者2身体发生不适时，自动启动所述发光单元121对外发出SOS闪频红光。

所述传输模组19可选择为无线通讯模组(例如：蓝牙无线通讯电路)或有线资料传输模组其中至少一个，而使用端可透过传输模组19与外部的电子装置/数据库连线，并上传/下载位于操作模组11内记忆单元的资料或功能设定。举例说明，使用端可使用外部装置透过所述传输模组19来撷取液体压力感测器、影像模组14、环境光传感器、计时器以及地磁方位感应器所纪录的资料至少其一。另外，使用者2还可使用外部装置通过所述传输模组19设定显示模组13的显示内容、发光模组12的操控方式以及操作模组11的切换方式至少其一。

所述生物辨识模组17根据影像模组14所撷取的二维影像或是2.5维影像(二维影像+景深数据)套入影像频谱公式(e.g.Fourier Transformation)，得出特定的条纹或斑点特征；套入鱼类、鲸豚类、海葵珊瑚类或软体动物类轮廓注记公式(image annotation)，得出可能的生物类别以及该生物类别的轮廓注记特征，例如：无颔、铲颔或平颔等鱼类轮廓注记特征；套入色层统计公式，得出生物体色分布曲线；或是在照射特定频谱闪光灯的前后比较，得出生物体色变化特征，例如：部分珊瑚虫中的荧光单白(e.g.Dronpa)会在488nm波长光照射下失去荧光功能，而在405nm波长光照射下又恢复绿色荧光。最后，将上述特征全部或部分比对数据库内储存的特征以进行生物判别，而数据库系为内建存储器中资料及外插式记忆卡内部资料至少其中之一。所述导览模组18还可根据计时器所计时间撷取导览资料，而导览资料为内建存储器中资料及外插式记忆卡内部资料至少其中之一，例如：下水五分钟后自动拨放目前水域的相关影像资料、播送导览音频以及情境音乐，这些设定可事先通过所述传输模组19进行设定与下载。

所述显示模组13的其中一个显示画面130(图5～图7)包含指南/北方向(compass)、周围人体位置、历程时间、潜水深度以及潜水恢复时间(decompression time)至少其一。所述显示模组13的其中一个显示画面130为自动拍摄模式的示意框。所述显示模组13的其中一个显示画面130系为所述影像模组14所撷取的二维影像、2.5维影像(二维影像+景深数据)、经滤片处理程序后的二维影像或经特效处理程序后的二维影像。所述显示模组13的其中一个显示画面130为导览资料或生物判别资料。以内建拜尔滤色镜(BayerFilter)的CMOS影像模组举例，红蓝绿光甚至包含红外光的感应阵列讯号系传送至讯号处理器(DSP)，进行真实演色比例合成(interpolation)上述二维影像或是上述2.5维影像(二维影像+景深数据)。然而，由于太阳光在经过水层阻挡后会出现色差，所述影像模组中的DSP亦提供不同的合成比例(例如：较低的蓝光比例)，即上述滤片处理程序，用于合成出搭配实际水深与水域经验色差的二维影像。另外由于水下暗流温度或盐分不同所造成的折射率差异以及大片珊瑚产卵或底层微粒翻搅造成的眼前景象模糊不清，所述影像模组中的DSP或MCU更提供上述特效处理程序，依照可能的折射率变化做像素位移的演算，或是使用低频/高频通过(low pass/high pass)的讯号处理程序，将眼前模糊不清的景象重新处理并透过所述显示模组13实时呈现出来。大致而言，上述滤片处理程序是利用硬件元件依比例原则完成；而上述特效处理程序为应用软件数学公式完成，都是能在水下转换眼前景象并透过所述显示模组13呈现出来，提供使用者实时的影像辅助。

在另一个实施例中，所述潜水镜的透光片102与显示模组13间隔一段距离。为了让使用者2透过显示模组13观看潜水环境，因此置于透光片102前方的显示模组13可选择的为可穿透光线的显示荧幕、透光显示薄膜、或可投影画面的投影镜片及其投影机组合。前述投影镜片设于透光片102之上，其中透光片102更包含用以于反射显示模组13出射的光线至人眼焦距上的部分反射层。而投影机设于潜水镜镜片或面罩本体10上，投影机的投影方向为朝向投影镜片。在另一个实施例中，所述潜水面镜1更进一步包含与操作模组11连接的声音产生模组16，其中声音产生模组16设置于面罩本体10上且邻近或位于使用端鼻子位置处，目的在于考量在水下数个大气压力下，为维持内耳压力平衡所做的若干防护措施会使得外耳不再具有传声功能，故而利用鼻腔共鸣的原理进行声音的传播。操作模组11可透过声音产生模组16产生特定的提示声音，或播放音讯档案。

在另一个实施例中，前述发光模组12以及操作模组11为部分或是全部设于框体101的内部空腔中，以期达到最佳的防水设计。在另一个实施例中，前述框体101更包含电池容置空腔以及防水电力通道用来连通电力至框体101其他空腔，以避免电池盖不小心进水时侵害到其他珍贵的电子部件。在另一个实施例中，显示模组13为以外围区域或是以分离的复数区域方式，设置于框体101邻近透光片102的位置，或是设置于透光片102的外缘，用来配合有限的框体101空间与扩增实境(AR)的使用方式，例如：前述可穿透光线的显示荧幕即可置于透光片102中央偏上或偏下的位置，以利较多文字及复杂图像的聚焦读取；而前述投影机投射范围可落于透光片102的外缘，利用眼角余光作简易色块与图案的读取。

请接着参阅图4，在另一个实施例中，前述控制键122进一步包含第一控制键122A以及第二控制键122B，而发光单元121则进一步包含第一发光单元121A及第二发光单元121B。在这一操作实施例中，操作模组11根据第一控制键122A与第二控制键122B同时触发的条件，切换显示模组13的显示画面130(图5～图7)；在另一操作实施例中，当第一/第二控制键(122A,122B)被单独触发时，分别控制第一/第二发光单元(122A,122B)对外发射的光线，而操作模组11并不会在此情形下切换显示模组13的显示画面130。

在另一实施例中，前述的潜水面镜1进一步包含一个或复数个与操作模组11连接的热能传感器，操作模组11在分析热能传感器提供的热能感测信息后，则命令显示模组13显示相对于使用端的一个或复数个具备热源物件的位置。前述热能传感器可选用人体传感器，以侦测液体环境中不同方向上的人体。

所述操作模组11、发光模组12、显示模组13、影像模组14、传感器15的电源端连接至电源模组(例如：电池，图中未示出)，以取得工作的电源。

请接着参阅图4及图5，为本发明潜水面镜1的操作示意图，以及在显示模组13上的显示画面130。在操作时，当使用者2由手指21单独操作第一控制键122A或第二控制键122B时，仅会触动发光单元121的运作，而当第一控制键122A与第二控制键122B同时被触发，抑或是第一/第二控制键(122A,122B)被触发后的一时间内(例如：1秒)而第二/第一控制键(122B,122A)也被操作时，则会由操作模组11来切换显示模组13的显示画面130，其显示画面130可为空白模式、扩充实境(AR)导览、摄影模式、…等，但其次序不受限制。在一些使用情境中，本发明的潜水面镜1可提供给水下游乐园业者、潜水休闲团业者，而使用者2在下水之前可透过无线通讯电路连线至特定的数据库来下载特定水域的实时导览内容以及生物辨识资料。

请接着参阅图5，当使用者2切换到「空白模式」时，此时显器上的显示画面130中会显示空白的主画面131、停留时间指示画面132、方位指示画面133、四向潜友显示画面134、以及潜水时间/深度显示画面135。各画面的细部说明如下：

停留时间指示画面132：操作模组11由压力感测器15取得目前的水压/水深，并换算在每个深度需停留的时间，以避免上升太快造成潜水员病。以图5为例，停留时间指示画面132显示一个显示区块，代表使用者2仍需在此深度停留15秒，而当上升幅度太快时，操作模组11可让全部的显示区块以闪动方式提醒使用者2。

方位指示画面133：操作模组11由电子罗盘传感器15取得目前的方位，并由指针尖头方向指出使用者2目前的方位。

四向潜友显示画面134：操作模组11由热能传感器15取得四周的热源信息，并由显示区块标记出周围潜友的位置，避免潜水员太注意眼前景色却不小心离潜友越来越远。图5的四向潜友显示画面134指示潜友位于使用者2的左侧。

潜水时间/深度显示画面135：操作模组11由计时器/深度传感器15取得目前潜水时间/深度，并由显示区块的数量表示。

请接着参阅图6，当使用者2切换到「扩充实境(AR)导览」后，操作模组11会经由影像模组14取得水下环境的影像，并对此影像进行影像识别，以及查询记忆单元内的生物辨识资料，并将查询后的资料(小丑鱼又称海葵鱼，会与海葵形成互利共生关系)显示于主画面131的导览区块1311上。

请接着参阅图7，当使用者2切换到「摄影模式」时，操作模组11会启动影像模组14，并于主画面131上显示拍摄框1312同时进行连续拍摄，以避免使用者手忙脚乱地寻找快门。连续拍摄的模式，例如：快门时间、间隔时间以及连续拍摄的张数都可以在下水前透过该无线通讯模组进行设定。同样地，使用者2也可以切换到「录像模式」，所述操作模组11会启动影像模组14，并于主画面131上显示拍摄框1312，其框形或颜色可不同于摄影模式下的拍摄框，以利使用者2辨别。当该拍摄框出现时或进行闪动时，即代表正在进行录像。当使用者2切换到「摄影模式」或「录像模式」时，可以单独触动该控制键122，调整该发光单元121的亮度或是光谱(例如：补红光或是绿光灯)，提供拍摄框1312内的理想光源。

综上所述，潜水员仅须简单操作本发明潜水面镜上的所述第一控制键及所述第二控制键，就能切换大范围照明(flooding light)、岩洞礁石照明(spot light)、特定色调照明、自动照相及摄影、水域生物纪录、潜水纪录、生物辨识结果、处理后的实时景象以及潜水员病的减压程序提示(decompression timer)。比起携带繁重且操作复杂的潜水设备，本发明提供一种整合型潜水面镜给潜水员，令其无须携带灯筒、相机以及纪录器材即可完成一次潜水任务。上岸以后也只需透过手机App或电子产品程序以及无线网络连结，就能轻松浏览并将此趟潜水任务的资料传送上网。为了提高深水的绝佳防水性，本发明以最少的控制键搭配一体成型的框体构成，并透过无对外接口的无线连接端或是具加强防护的有线连接端，连接电子设备来进行大部分的功能设定。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种潜水面镜，其特征在于，包括：

面罩本体，具有至少一个孔洞的框体、至少一个透光片、以及调整带，所述透光片与所述孔洞大小相适配，并透过软质裙状物设于该孔洞上，所述调整带用来使所述软质裙状物贴合于人脸上，并使人眼在配戴所述潜水面镜浸入液体时避免接触到该液体，且得以透过所述透光片接收来自所述液体环境的光线；

显示模组，使人眼在配戴所述潜水面镜时可以从中读取信息，并接收来自所述液体环境的光线；

发光模组，具有第一发光单元、第一控制键、第二发光单元及第二控制键，透过在所述液体环境中操作所述第一控制键与所述第二控制键以分别调变所述第一发光单元与所述第二发光单元对所述液体环境发射的光线；

影像模组和生物辨识模组，生物辨识模组根据所述影像模组所撷取的二维影像或是2.5维影像中出现的生物特征，比对数据库以进行生物判别，其中，所述数据库为内建存储器中资料及外插式记忆卡内部资料至少其中之一；以及

操作模组，电性连接所述发光模组、影像模组、生物辨识模组以及所述显示模组，并根据所述第一控制键与第二控制键输出电讯号的时间相关性，切换所述显示模组的显示画面，同时令所述第一控制键与所述第二控制键对所述第一发光单元与所述第二发光单元进行控制。

2.如权利要求1所述的潜水面镜，其特征在于，所述第一发光单元或所述第二发光单元对外发射的光线明暗、闪亮频率、光谱及色温至少其中之一，与所述第一控制键或所述第二控制键在一定时间内被单独触发的次数有关。

3.如权利要求1所述的潜水面镜，其特征在于，所述显示模组、所述发光模组以及所述操作模组全部设于所述框体的内部空腔中。

4.如权利要求1所述的潜水面镜，其特征在于，所述框体还包含：电池容置空腔以及防水电力通道，用来连通电力至所述框体其他空腔。

5.如权利要求1所述的潜水面镜，其特征在于，所述潜水面镜包含声音产生模组，设置于所述面罩本体上且邻近或位于使用者鼻子位置处。

6.如权利要求1所述的潜水面镜，其特征在于，所述显示模组更包含：设置在所述透光片上的透光显示板或透光显示薄膜。

7.如权利要求1所述的潜水面镜，其特征在于，所述透光片更包含：部分反射层，用来反射所述显示模组出射的光线至人眼焦距上。

8.如权利要求1所述的潜水面镜，其特征在于，所述显示模组以外围区域或以分离的复数区域方式，设置于所述框体邻近所述透光片的位置，或设置于所述透光片的外缘。

9.如权利要求1所述的潜水面镜，其特征在于，还包含：一个或复数个人体传感器，用来侦测所述液体环境中的人体，其中，所述复数个人体传感器系用于侦测不同方向上的人体。

10.如权利要求1所述的潜水面镜，其特征在于，还包含：液体压力感测器、环境光传感器、计时器以及地磁方位感应器至少其中之一。

11.如权利要求10所述的潜水面镜，其特征在于，还包含：导览模组，其根据所述计时器所计时间撷取导览资料，其中，所述导览资料为内建存储器中资料及外插式记忆卡内部资料至少其中之一。

12.如权利要求10所述的潜水面镜，其特征在于，所述第一发光单元与所述第二发光单元对外发射的光线明暗、闪亮频率、光谱及色温至少其中之一与所述环境光传感器侦测到的环境光有关。

13.如权利要求10所述的潜水面镜，其特征在于，还包含：无线通讯模组及有线资料传输模组至少其中之一，用于透过外部装置撷取所述液体压力感测器、所述影像模组、所述环境光传感器、所述计时器以及所述地磁方位感应器所纪录的资料至少其一。

14.如权利要求13所述的潜水面镜，其特征在于，还包含：无线通讯模组及有线资料传输模组至少其中之一，用于透过外部装置设定所述显示模组的显示画面、所述发光模组的操控方式以及所述操作模组的切换方式至少其一。

15.如权利要求1所述的潜水面镜，其特征在于，所述显示模组的其中一个显示画面包含：指南/北方向、周围人体位置、历程时间、潜水深度以及潜水恢复时间至少其一。

16.如权利要求1所述的潜水面镜，其特征在于，所述显示模组的其中一个显示画面为自动拍摄模式的示意框。

17.如权利要求1所述的潜水面镜，其特征在于，所述显示模组的其中一个显示画面为所述影像模组所撷取的二维影像、2.5维影像、经滤片处理程序后的二维影像或经特效处理程序后的二维影像。

18.如权利要求11所述的潜水面镜，其特征在于，所述显示模组的其中一个显示画面为所述导览资料或该生物判别资料。

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