CN214540258U - 医疗系统用空气成像机构及非接触式医疗服务装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了医疗系统用空气成像机构，安装于对应的医疗服务装置内，包括：用于产生显示画面的图像源；和将图像源产生的画面放大并在空气中成实像的成像放大镜。还公开了非接触式医疗服务装置，采用上述的医疗系统用空气成像装置，所述实像附近还设有手势识别装置。本实用新型的优点是：由于图像变的更大，显示相同内容的命令图案也更大，这样手势识别装置就能轻易的识别用户的手势具体是要触碰到哪个命令图案，而且用户在进行手势滑动的操作时，手势滑动距离也相应增大，大大降低了对手势识别装置的精度要求，从而使手势识别装置能更加准确的识别用户的操作，增强用户的体验感。

Description

医疗系统用空气成像机构及非接触式医疗服务装置

技术领域

本实用新型涉及医疗系统用空气成像机构及非接触式医疗服务装置。

背景技术

空气成像机构在很多领域都有广泛的应用，比如在医疗系统中，通过在医疗服务装置安装空气成像机构，在空气中成实像，再结合手势识别装置，患者或者医护人员可以在不接触服务柜的情况下进行操作，大大降低了交叉感染的风险，可以有效保护医护人员及患者的安全。

但是现有的非接触式医疗自助系统，其成像元件都是采用二面角反射器或者长条形反射器来成实像，以实现人机交互的目的。但是二面角反射器和长条形反射器都是利用光线的反射原理，所成的实像与图像源显示的画面一样大，图像源从成本考虑都不会做的很大，这就导致最后的成像也比较小，而手势识别装置的精确度又不够高，使得用户在使用时经常发现识别错误或者无法识别用户手势的情况，比如用户在点到需要执行的命令图案时，由于命令图案过小或者用户手指较粗，会同时触及到相邻的命令图案，手势识别装置就无法判断用户到底是点了哪个命令图案，又比如，用户要翻页做出滑动的手势，由于图像较小，用户手指滑动的距离也较小，手势识别装置就有可能无法识别出用户的手是在滑动，从而大大降低了用户的体验感受。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供医疗系统用空气成像机构及非接触式医疗服务装置，能够有效解决现有非接触式医疗系统手势识别率低的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：医疗系统用空气成像机构，安装于对应的医疗服务装置内，包括：

用于产生显示画面的图像源；

和将图像源产生的画面放大并在空气中成实像的成像放大镜。

优选的，成像放大镜为菲涅尔透镜，二元衍射面透镜，球面镜，非球面透镜，自由曲面透镜或平板微透镜中的一种。能获得较高的成像质量的单片成像放大镜。

优选的，成像放大镜为菲涅尔透镜组，包括至少两片平行设置的菲涅尔透镜，每片所述菲涅尔透镜均包括基板和平行排列在基板上的直齿，相邻菲涅尔透镜的直齿均不平行。采用菲涅尔透镜组，改变了以往采用长条反射器或者二面角反射器利用反射进行成像的原理，利用菲涅尔透镜组的折射原理在空气中成放大的实像，从而在图像源较小的情况下可以获得比图像源大得多的像，相对于传统的空气成像系统不仅可以有效的降低整个装置的重量，而且可以有效降低生产成本。相对于普通环形齿且平行叠放的菲涅尔透镜仅仅是进行倍率放大，本系统中的菲涅尔透镜组采用直齿结构，并且相邻菲涅尔透镜的直齿不平行，穿过第一个菲涅尔透镜的光线经过第二个菲涅尔透镜进行修正，可以有效降低像差，获得更加清晰的图像，同时有利于矫正畸变，确保图像周边也有较高的清晰度。

优选的，相邻菲涅尔透镜的直齿相互垂直，垂直状态图像最好，可以避免图像倾斜旋转。

优选的，所述直齿远离基板的顶端设有棱线，且棱线为平行于所述基板的直线，更有利于光线的折射和汇聚，达到更好的图像修正效果，形成更加清晰的图像。

优选的，所述直齿为三棱柱，且一侧面紧贴在基板上，三棱柱式的直齿易于制造，具有较好的消像差效果，同时成品率更高。

优选的，所述直齿的横截面包括依次首尾相连的底边和两条斜边，所述底边紧贴在基板上，一条所述斜边为弧线，另一条所述斜边为弧线或者直线，弧线比直线消像差效果更好，最佳是两条斜边都为弧线。

优选的，相邻两片所述菲涅尔透镜对向设置；或者，相邻两片所述菲涅尔透镜同向设置；或者，相邻两片所述菲涅尔透镜背向设置；对向设置可以获得最佳的光学性能，背向设置可以更好的固定两片菲涅尔透镜之间的相对位置，同向设置也能获得较好的光学效果，同向设置菲涅尔透镜利于多块菲涅尔透镜的叠加。

优选的，两片所述菲涅尔透镜紧贴在一起；或者，两片所述菲涅尔透镜之间留有间隙。紧贴在一起可以尽量降低菲涅尔透镜组的厚度，使整个装置更加薄。

优选的，成像放大镜为阵列式透镜组，所述阵列式透镜组包括多个透镜，所有透镜按矩阵式排列。相对于采用单片菲涅尔透镜作为成像单元，阵列式透镜组由多个矩阵式排列的透镜组成，可以使所成实像更加细腻，并且能有效降低像差，获得更加清晰的图像。

优选的，所述透镜为微透镜或菲涅尔透镜。微透镜，可以让阵列式透镜组上拥有更多的透镜单元，提高图像的细腻度；菲涅尔透镜，菲涅尔透镜价格低廉易于制造，并且可以将整个阵列式透镜组做的更加轻薄。

优选的，成像放大镜为菲涅尔反射镜、二元衍射面反射镜、球面反射镜、非球面反射镜或者自由曲面反射镜中的一种。利用反射放大的原理，可以更加灵活的布置图像源和成像放大镜之间的位置。

优选的，所述图像源与成像放大镜之间的光路上还设有第一反射镜。改变图像源与成像放大镜之间的位置关系，更易于在狭小的空间布置。

优选的，所述成像放大镜与实像之间的光路上设有第二反射镜，便于调整实像与成像放大镜之间的位置。

优选的，所述图像源为一个或多个发光源，根据需要显示的图像的精度选择合适的图像源。

优选的，所述图像源为多个发光源时，发光源按矩阵式排列，更容易编辑不同发光源所要显示的内容。

优选的，所述图像源为LCD、LED、OLED、LCOS或者投影机中的一种，降低图像源的成本和门槛，适应性更广。

优选的，所述投影机为DLP投影机或者激光MEMS模组，所述投影机与成像放大镜之间还设有扩散片，加入扩散片提高图像源的发散角度，扩大人眼观测实像的角度。

优选的，所述扩散片的透光率为70％±10％，透光率过高，观察者可以看到投影机明亮的投射点，透光率过低，会导致图像模糊，亮度不够。

优选的，所述成像放大镜的尺寸大于所成实像的尺寸，让用户能观看到完整的像。

非接触式医疗服务装置，采用上述的医疗系统用空气成像机构，所述实像附近还设有手势识别装置。

优选的，非接触式医疗服务装置包括采集用户声音与实像显示内容结合的语音识别装置，通过语音识别装置识别用户的声音指令与实像内容结合，提高用户体验感。

优选的，所述图像源和成像放大镜安装在医疗服务装置的壳体内，所述壳体上开有让经过成像放大镜的光线射出的透明窗口，所述手势识别装置设置在实像附近的壳体内，这样的布置有利于保护图像源不受到意外损坏，同时不会遮挡到成像放大镜的位置，手势识别装置也能不受阻挡的识别到用户的指令，易于用户操作。

优选的，所述医疗服务装置内设有多个医疗系统用空气成像机构，充分利用本医疗系统用空气成像机构体积小的优点，多个服务图像共用一个医疗服务装置，进一步节约空间。

优选的，所述医疗系统用空气成像机构内还设有成像位置调节装置，所述医疗系统用空气成像机构安装在成像位置调节装置上，通过成像位置调节装置调节整个医疗系统用空气成像机构的位置，从而可以适应不同身高用户的需求。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：采用成像放大镜作为成像单元，使通过成像放大镜的图像变成放大的实像，从而实现较小的图像源呈现较大的图像，也就是可以在不改变原有空气成像机构体积的前提下，能获得更大的图像，比如一些便携的医疗系统，本身可利用空间小，能成较大的像，显示的内容也会更加丰富。更大的图像可以让用户看的更加清楚，对于一些视力不好的用户也能较为方便的识别。

再配合手势识别装置，由于图像变的更大，显示相同内容的命令图案也更大，这样手势识别装置就能轻易的识别用户的手势具体是要触碰到哪个命令图案，而且用户在进行手势滑动的操作时，手势滑动距离也相应增大，大大降低了对手势识别装置的精度要求，从而使手势识别装置能更加准确的识别用户的操作，增强用户的体验感。并且可以大大减小非接触式医疗服务装置所占用的空间，为本来就紧张的医疗单位腾出更多的空间，或者放置更多的设备以满足患者的需要，而本装置也可以做成便携式非接触式医疗服务装置，方便医生在一些特殊场合使用。由于在空气中成像并且识别用户手势的方式与系统进行交互，没有了实体接触，杜绝了病菌的传染，在应对接触式传染疾病的时候，可以有效保护用户的安全，阻断病毒传播。

附图说明

图1为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例一的成像原理图；

图3为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例二的结构示意图；

图4为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例二的成像原理图；

图5为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例一中相邻菲涅尔透镜的第一种组合形式；

图6为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例一中相邻菲涅尔透镜的第二种组合形式；

图7为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例一中相邻菲涅尔透镜的第三种组合形式；

图8为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例一中菲涅尔透镜直齿的第一种形式；

图9为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例一中菲涅尔透镜直齿的第二种形式；

图10为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例一中菲涅尔透镜直齿的第三种形式；

图11为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例一中单片菲涅尔透镜的结构示意图；

图12为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例三的成像原理图；

图13为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例三中采用微透镜组成阵列式透镜组的结构示意图；

图14为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例三中采用菲涅尔透镜组成阵列式透镜组的结构示意图；

图15为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例四的采用LCD、LED、 OLED或LCOS成像原理图；

图16为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例四的采用投影机为发光源时的成像原理图；

图17为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例五的采用LCD、LED、 OLED或LCOS成像原理图；

图18为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例五的采用投影机为发光源时的成像原理图；

图19为本实用新型医疗系统用空气成像机构实施例五的成像原理图；

图20为本实用新型非接触式医疗服务装置的成像原理图；

图21为本实用新型非接触式医疗服务装置中采用反射式成像放大镜的成像原理图；

图22为本实用新型非接触式医疗服务装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：

参阅图1、图2为本实用新型医疗系统用空气成像机构的实施例一，医疗系统用空气成像机构，安装于医疗服务装置，包括：用于产生显示画面的图像源1；和将图像源1产生的画面放大并在空气中成实像5的成像放大镜3。

本方案中所采用的医疗服务装置包括医疗服务柜或者医疗服务器，比如门诊大厅的自助挂号机、自助影像取片机或者是其他便携式医疗设备，也可以为现有带按键的医疗器械，采用空气成像机构代替全部或部分实体按键，或者替代其原有的触控屏。采用成像放大镜3作为成像单元，使通过成像放大镜3的图像变成放大的实像5，从而实现较小的图像源1呈现较大的图像，也就是可以在不改变原有空气成像机构体积的前提下，能获得更大的图像，可以利用有限的空间获得尽量大的图像，这样就能提供更加清晰的图像，也能在图像上显示更加多的内容，提供更多的服务。一般来说最好菲涅尔透镜组的尺寸大于所成实像5的尺寸，让用户能看到完整的像。

一般来说要成放大的实像5，图像源1距离成像放大镜3的距离在成像放大镜3的一倍到两倍焦距之间，本实施例中的成像透镜为菲涅尔透镜组，包括至少两片平行设置的菲涅尔透镜，每片所述菲涅尔透镜均包括基板8和平行排列在基板8上的直齿9，相邻菲涅尔透镜的直齿9均不平行。两片平行设置的菲涅尔透镜是指两片菲涅尔透镜的基板8相互平行，而且每片基板8上的直齿9也相互平行，即直齿9的长度方向都平行设置，如图11所示；所谓直齿9是指两个端面形状完全相同，每条棱线93都相互平行，如图8至图10所示。

光线从图像源1发出，经过菲涅尔透镜组折射后在空气中形成放大的实像5，采用菲涅尔透镜组，改变了以往采用长条反射器或者二面角反射器利用反射进行成像的原理，利用菲涅尔透镜组的折射原理在空气中成放大的实像5，从而在图像源1较小的情况下可以获得比图像源1大得多的像，相对于传统的空气成像系统不仅可以有效的降低整个装置的重量，而且可以有效降低生产成本。

本系统中的菲涅尔透镜组采用直齿9，并且相邻菲涅尔透镜的直齿9不平行，相对于普通环形齿且平行叠放的菲涅尔透镜，可以有效降低像差，获得更加清晰的图像，同时有利于矫正畸变，确保图像周边也有较高的清晰度。

上述系统的图像源1为一个发光源32可以采用LCD、LED、OLED或LCOS 中的一种，这些图像源1拥有较为成熟的显示技术，比较易于获得，而且成本比较容易控制，适用于图像源1不太大的情况下使用。

如图5所示，菲涅尔透镜组包括两片菲涅尔透镜，两片菲涅尔透镜最好为对向设置，即两片菲涅尔透镜的直齿9与直齿9相对，两片菲涅尔透镜的之间最好贴紧，缩小整个菲涅尔透镜组的厚度，也能获得更好的光学性能，当然也可以间隔一定间隙，间隙之间利用透光性能好的胶水固定。当然菲涅尔透镜组也可以包括两片以上的菲涅尔透镜，菲涅尔透镜使用的数量根据成像实际需要确定，相邻两片菲涅尔透镜也可以采用相向和背向结合的方式设置。

相邻菲涅尔透镜的直齿9最好是相互垂直，可以是相互接触的垂直，也可以是在空间中成垂直状态，即在平行于基板8的平面上的投影为相互垂直状态，比如一块菲涅尔透镜上的所有直齿9沿横向设置，相邻的另一块菲涅尔透镜上的直齿9全部沿纵向设置，这样易于调整和控制在获得放大实像5的同时拥有较好的成像质量。当然两片菲涅尔透镜的直齿9之间也可以成锐角，这个锐角是两片菲涅尔透镜上的齿在平行于菲涅尔透镜的面上的投影所成的夹角为锐角，这样得到的图像会有倾斜旋转，可以满足一些特殊的场景需求。

如图11所示，每片菲涅尔透镜的尺寸和参数最好是相同的，这样容易调整和计算相关参数，但是也可以根据实际需要选择尺寸和参数不同的菲涅尔透镜进行组合，但是菲涅尔透镜的大致结构是相同的，即每片菲涅尔透镜均包括基板8和设置在基板8上的直齿9，本方案采用的菲涅尔透镜和平常的菲涅尔透镜有所不同，常规的菲涅尔透镜是在基板8上设置若干同心圆环形的齿，而本方案是采用直齿9，并且直齿9是平行排列的，即齿不再是圆环形，而是长条形，直齿9远离基板8的顶端设有棱线93，且棱线93平行于基板8的直线，如图8 至图10所示，直齿9的横截面形状最好为三角形或者类似的三角形，横截面为三角形即三棱柱，最好横截面的三角形为直角三角形，所谓类似的三角形即由首尾相连的底边91和两条斜边92组成，底边91与基板8贴合或者重合，两条斜边92可以都为弧形，也可以一条斜边92是弧形另一条斜边92是直线，但是如果两条斜边92都为弧形，他们相交处不是平滑过渡，保持相交形成棱线93，可以获得更好的光学性能。

同一块基板8上直齿9的高度遵循菲涅尔透镜要求，从中心到两侧高度逐渐降低，也就是中间的直齿9高度最高，其两侧的直齿9高度逐渐降低，而且直齿9的斜边92与基板8之间的角度也可以不同，这些参数根据实际成像效果做相应调整。基板8可以是矩形或者圆形，也可以是其他形状，根据实际布局和显示需要确定，直齿9的棱与基板8的边可以平行也可以不平行，基板8和直齿9一体制造，采用玻璃或者塑料等材料制造。

对于整个光学系统来说，为了合理布局，提高空间利用率，在图像源1与菲涅尔透镜之间可以增加第一反射镜2，而菲涅尔透镜组和实像5之间的光路上也可以增加第二反射镜4，第二反射镜4可以采用反光镜片。

如图2所示，图像源1竖直设置，菲涅尔透镜组水平设置，第一反射镜2 和第二反射镜4均与水平面成45度，图像源1发出的光线经过第一反射镜2的反射垂直射入菲涅尔透镜组，经过菲涅尔透镜组的折射后，光线照射在第二反射镜4上，通过第二反射镜4的反射在空气中成实像5，而用户看见的就是悬浮在空气中的像，该实像5的尺寸比图像源1的尺寸大，所以可以理解为得到的是一个放大的实像5。

如图6、图7所示，两片菲涅尔透镜之间的朝向还可以是同向设置或者是背向设置，同向设置有利于多片菲涅尔透镜的平行排列，在制造时便于菲涅尔透镜的安装，按同一个方向排列即可；背向设置，即两片菲涅尔的基板8和基板8 靠在一起，这样两片菲涅尔透镜更容易实现定位，装配精度也可以得到更好的提高。

实施例二：

如图3、图4所示，与实施例一的区别在于，图像源1变为投影机6，比如 DLP投影机6或者激光MEMS模组，因为图像源1的发光特性改变了，所以在投影机6与菲涅尔透镜组之间增加扩散片7，高图像源1的发散角度，扩大人眼观测实像5的角度，一般来说，扩散片7的透光率为70％±10％，高于80％的透光率，观察者可以看到投影机6明亮的投射点，而低于60％的透光率，会导致图像模糊，亮度不够，影响到用户的使用。

实施例三：

如图12、图13、图14所示，与实施例一和二的区别在于，成像放大镜3 为阵列式透镜组，所述阵列式透镜组包括多个透镜31，所有透镜31按矩阵式排列。

阵列式透镜组要实现成放大的实像5，一般采用凸透镜的原理，并且图像源 1与阵列式透镜组之间的间距保持在一倍到两倍焦距之间，多个透镜可以理解为多个单独的透镜组合，为了更好的成像效果，每个透镜可以做成正方形的形状，这样可以实现相邻透镜之间的无缝拼接。所谓阵列式排列，基本是按照排和列分布的形式，一般来说排的数量大于等于两排，列的数量也大于等于两列。

如图13、图14所示，透镜可以为微透镜或者菲涅尔透镜，根据产品的设计成本自由选择采用何种透镜，当然也可以为玻璃凸透镜，每个透镜单元可以直接在加工时一体制造在一块基板8上，减少透镜之间间隙对成像质量的影响，每个透镜的参数可以完全相同，可以针对显示图像的特性对不同位置的透镜参数做相应的调整。

实施例四：

如图15、图16所示，与实施例一和二的区别在于，成像放大镜3为菲涅尔透镜，二元衍射面透镜，球面镜，非球面透镜，自由曲面透镜或平板微透镜中的一种。成像放大镜3可以为上述单片镜片，也可以为上述镜片叠加形成的镜片组。上述镜片相对于实施例一和三中采用的成像放大镜3结构更为简单，适用于成像效果要求并不是太高档场合，有利于降低生产成本。

实施例五：

如图17、图18所示与实施例一和二的区别在于，成像放大镜3为菲涅尔反射镜、二元衍射面反射镜、球面反射镜、非球面反射镜或者自由曲面反射镜中的一种。反射镜相对于前四个实施例中的透镜，其图像源1和像可以位于反射镜的同一侧，增加了多种不同形式的位置关系，方便根据不同的情况进行选择。

实施例六：

相对于前五个实施例，区别在于图像源1不止一个发光源32，而采用多个发光源32按阵列式排列形成，使用过程中可以根据显示的画面调整不同发光源 32显示的画面，以获得更佳的显示效果。当多个发光源32与实施例三中的阵列式透镜组配合时，如图19所示，比如多块LCD显示器组成的显示组，多个发光源32也可以按阵列形式排列，发光源32的数量可以与透镜的数量相等，也可以不相等。

实施例七：

如图20至图22所示，非接触式医疗服务装置，采用实施例一至六任意的医疗系统用空气成像机构，在所成实像5附近设置了手势识别装置10，通过手势识别装置10，判断用户具体要执行现在图像中的哪个命令图案操作，由于图像变的更大，显示命令图案所占的位置也更大，这样手势识别装置10就能轻易的识别用户的手势具体是要触碰到哪个命令图案，而且用户在进行手势滑动的操作时，手势滑动距离也相应增大，大大降低了对手势识别装置10的精度要求，从而使手势识别装置10能更加准确的识别用户的操作，增强用户的体验感。

另外，还可以增加语音识别装置，用户在看见医疗系统用空气成像机构所成的实像5后，通过语音表达想要执行的操作命令，增加了额外的命令表达方式，加强了用户的体验感。

一般来说，图像源1和成像放大镜3应受到保护，安装与医疗服务装置的壳体11内，壳体11的正面可以开口，开口处设置透明玻璃或者其他透光元件进行阻挡，让经过成像放大镜的光线能透出在人体前成实像，而手势识别装置 10一般安装在实像5附近的壳体11内，用于识别用户手部操作指令。

为了适应不同身高的用户，还可以在壳体内设置成像位置调节装置，该调节装置可以利用现有的一些高度调节机构，比如采用滑杆和滑块，利用步进电机驱动滑块沿滑杆上下移动，整个医疗系统用空气成像机构固定在滑块上，当然，也可以采用其他能够实现上下移动的调节装置。

而且，为了进一步节约空间，充分利用本实用新型中医疗系统用空气成像机构体积小的优势，可以在同一个医疗服务装置的壳体内，设置朝向不同方向的多个医疗系统用空气成像机构装置，以大大节约医疗服务装置所占用的空间，比如将壳体设置为正四棱柱式，在四个不同的侧面上分别对应设置一组医疗系统用空气成像机构，这样就可以同时为四个用户提供服务。

当然医疗服务装置除了常见的门诊大厅的挂号机和影像取片机之外，还可以是一些便携设备或者现有的医疗器械，利用医疗系统用空气成像机构所成实像与手势识别装置结合，代替现有的实体按键或触摸屏，让用户无需实际接触，也可以与机器交互，大大降低了用户在医院这样高危场所通过触摸传染病菌的风险。

手势识别装置第一方案采用红外摄像头，图像源上发出的光经过成像放大镜后，在空气中重新聚焦为实像，经过距离方位的调试让红外摄像头的感知手势范围和实像重叠，然后通过红外摄像头对手势进行识别然后通过MCU控制图像源的画面做对应的动作，如放大、缩小、左右上下旋转，选中，返回等。

在本实用新型的实施例中，红外摄像头可以采用现有技术中的leap motion 手势识别摄像头。当然，红外摄像头可以选择其他任意型号的手势识别摄像头，识别操作人员的手势，并发送信号给中央处理器。

Leap Motion是面向PC以及Mac的体感控制器制造公司Leap于2013年2 月27日发布的体感控制器，Leap Motion控制器不会替代的键盘、鼠标、手写笔或触控板，相反，它与它们协同工作。当Leap Motion软件运行时，只需将它插入的Mac或PC中，一切即准备就绪。无需程序上的改动和编辑，只需挥动一只手指即可完成操作。

手势识别装置第二方案采用3D电容式手势识别模块，图像源上发出的光经过成像放大镜后，在空气中重新聚焦为实像，经过距离方位的调试让3D电容式手势识别模块的感知手势范围和实像重叠，然后通过3D电容式手势识别模块对手势进行识别然后通过MCU控制图像源的画面做对应的动作，如放大、缩小、左右上下旋转，选中，返回等。

在本实用新型的实施例中，3D电容式手势识别模块采用microchip公司的mcg3130芯片。所述MCU是系统控制器，也可是现有技术中具有高清视频输出接口和usb口的电脑都行。

mcg3130芯片是microchip公司专门为工业医疗领域设计的手势识别芯片。检测距离在30cm左右，在恰当的设计下，完全可以满足系统要求。

手势识别装置第三方案是采用毫米波雷达手势识别模块，图像源上发出的光经过成像放大镜后，在空气中重新聚焦为实像，经过距离方位的调试让毫米波雷达手势识别模块的感知手势范围和实像重叠，然后通过毫米波雷达手势识别模块对手势进行识别然后通过MCU控制图像源的画面做对应的动作，如放大、缩小、左右上下旋转，选中，返回等。

在本实用新型的实施例中，毫米波雷达手势识别模块采用TI公司的awr1642 芯片。所述MCU是系统控制器，也可是现有技术中具有高清视频输出接口和 usb口的电脑都行。

awr1642芯片是TI公司专门为工业领域设计的手势识别芯片。该芯片不容易受环境光、恶劣天气等影响，能全天候使用。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (35)

1.医疗系统用空气成像机构，安装于对应的医疗服务装置内，其特征在于：包括：

用于产生显示画面的图像源；

和将图像源产生的画面放大并在空气中成实像的成像放大镜；

成像放大镜为阵列式透镜组，所述阵列式透镜组包括多个透镜，所有透镜按矩阵式排列。

2.如权利要求1所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述透镜为微透镜或菲涅尔透镜。

3.如权利要求1或2所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述图像源与成像放大镜之间的光路上还设有第一反射镜；和/或，所述成像放大镜与实像之间的光路上设有第二反射镜。

4.如权利要求1或2所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述图像源为一个或多个发光源。

5.如权利要求4所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述图像源为多个发光源时，发光源按矩阵式排列。

6.如权利要求4所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述发光源为LCD、LED、OLED、LCOS或者投影机中的一种。

7.如权利要求6所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述投影机为DLP投影机或者激光MEMS模组，所述投影机与成像放大镜之间还设有扩散片。

8.如权利要求7所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述扩散片的透光率为70％±10％。

9.如权利要求1或2所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述成像放大镜的尺寸大于所成实像的尺寸。

10.医疗系统用空气成像机构，安装于对应的医疗服务装置内，其特征在于：包括：

用于产生显示画面的图像源；

和将图像源产生的画面放大并在空气中成实像的成像放大镜；

成像放大镜为菲涅尔反射镜、二元衍射面反射镜、球面反射镜、非球面反射镜或者自由曲面反射镜中的一种。

11.如权利要求10所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述图像源与成像放大镜之间的光路上还设有第一反射镜；和/或，所述成像放大镜与实像之间的光路上设有第二反射镜。

12.如权利要求10所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述图像源为一个或多个发光源。

13.如权利要求12所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述图像源为多个发光源时，发光源按矩阵式排列。

14.如权利要求12所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述发光源为LCD、LED、OLED、LCOS或者投影机中的一种。

15.如权利要求14所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述投影机为DLP投影机或者激光MEMS模组，所述投影机与成像放大镜之间还设有扩散片。

16.如权利要求15所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述扩散片的透光率为70％±10％。

17.如权利要求10所述的医疗系统用空气成像机构，其特征在于：所述成像放大镜的尺寸大于所成实像的尺寸。

18.非接触式医疗服务装置，其特征在于：采用权利要求1至17中任一项所述的医疗系统用空气成像机构，所述实像附近还设有手势识别装置。

19.如权利要求18所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：非接触式医疗服务装置包括采集用户声音与实像显示内容结合的语音识别装置。

20.如权利要求18所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：所述图像源和成像放大镜安装在医疗服务装置的壳体内，所述壳体上开有让经过成像放大镜的光线射出的透明窗口，所述手势识别装置设置在实像附近的壳体内。

21.如权利要求20所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：所述壳体内还设有成像位置调节装置，所述医疗系统用空气成像机构安装在成像位置调节装置上。

22.如权利要求18所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：所述医疗服务装置内设有多个医疗系统用空气成像机构。

23.非触式医疗服务装置，包括医疗系统用空气成像机构，所述医疗系统用空气成像机构包括：用于产生显示画面的图像源和将图像源产生的画面放大并在空气中成实像的成像放大镜，其特征在于：所述实像附近还设有手势识别装置。

24.如权利要求23所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：所述成像放大镜为菲涅尔透镜，二元衍射面透镜，球面镜，非球面透镜，自由曲面透镜或平板微透镜中的一种。

25.如权利要求23所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：成像放大镜为菲涅尔透镜组，包括至少两片平行设置的菲涅尔透镜，每片所述菲涅尔透镜均包括基板和平行排列在基板上的直齿，相邻菲涅尔透镜的直齿均不平行。

26.如权利要求25所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：相邻菲涅尔透镜的直齿相互垂直。

27.如权利要求25所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：所述直齿远离基板的顶端设有棱线，且棱线为平行于所述基板的直线。

28.如权利要求27所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：所述直齿为三棱柱，且一侧面紧贴在基板上。

29.如权利要求27所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：所述直齿的横截面包括依次首尾相连的底边和两条斜边，所述底边紧贴在基板上，一条所述斜边为弧线，另一条所述斜边为弧线或者直线。

30.如权利要求25所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：相邻两片所述菲涅尔透镜对向设置；或者，相邻两片所述菲涅尔透镜同向设置；或者，相邻两片所述菲涅尔透镜背向设置。

31.如权利要求25所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：两片所述菲涅尔透镜紧贴在一起；或者，两片所述菲涅尔透镜之间留有间隙。

32.如权利要求23至31中任一项所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：非接触式医疗服务装置包括采集用户声音与实像显示内容结合的语音识别装置。

33.如权利要求23至31中任一项所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：所述图像源和成像放大镜安装在医疗服务装置的壳体内，所述壳体上开有让经过成像放大镜的光线射出的透明窗口，所述手势识别装置设置在实像附近的壳体内。

34.如权利要求23至31中任一项所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：所述医疗服务装置内设有多个医疗系统用空气成像机构。

35.如权利要求33所述的非接触式医疗服务装置，其特征在于：所述壳体内还设有成像位置调节装置，所述医疗系统用空气成像机构安装在成像位置调节装置上。

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