TWI457540B - Mobile distance device - Google Patents

Description

手機測距裝置

本發明係一種手機測距裝置，尤指一種透過發光元件所投射之光線照射出反射光點，即可快速量測其距離者。

按，距離係基本且重要的參數，其係為求兩點間之長度，量測距離之裝置及方法所在多有，習見之距離量測如直接距離測量法，其係透過尺具(如：捲尺、皮尺)直接量測兩點之距離，惟尺具所能及之距離受限，且常因尺具因未完全拉伸，或因待測物之形狀及大小而造成其量測誤差，再者，其對於使用者需自行量測其身高時，需將該尺具平貼於樑柱等與地面完全垂直之標的物，再自行標定其身高於該尺具之位置，藉以得知該使用者自身之高度，然而，其過程相當耗時，且無法即時找尋至與地面完全垂直之標的物予以量測，自行標定其身高於該尺具之位置亦需其他工具輔助標定，否則容易產生誤差，因此，利用直接距離測量需齊備之用具數量過多、無法即時自行量測身高及容易產生誤差等缺失，且往往需他人輔助配合，方能準確量測該使用者之身高。

續之，習知另提供一種利用電磁波或超音波之量測裝置及其方法者，如中華民國專利第I253500號「一種攜帶式超音波 身高量測裝置」，其主要係藉由一顯示單元打開翻轉與量測單元呈垂直；並令使用者貼牆站立使其身體背部與牆壁成平行之形態，再藉由第一底蓋緊貼於牆面，而量測單元則與牆壁成垂直角度並置於該使用者頭頂處，並透過超音波接收器收受發射器發送一超音波，經地面反彈並由超音波接收器收受該反射後之超音波，藉其時間差以推算使用者之身高值；其於實施身高量測之操作時，令被量測者將其背部靠著牆壁站立，並使其身體背部與牆壁成平行之形態，再由操作者將本發明之一種攜帶式超音波身高量測裝置置放於被量測者之頭頂，而量測單元與牆壁成垂直角度握持不放，此時本發明之攜帶式超音波身高量測裝置固定不動，接著令被量測者離開後，操作者以食指按下啟動鍵之開關鍵，聽到揚聲器發出「嗶」聲後即表示量測完成，操作者即可從液晶螢幕看出所量測之身高數值，此操作方式需要兩人(即操作者與被量測者)方能完成，且量測單元與牆壁必須成垂直角度，其實際操作不易，且於欲量測水平距離時，該第一底蓋亦無標的物藉以定位，故亦無法精確量測與待測物間之水平距離，其適用性顯然不足，此外，其需使用者另行攜帶，而無法與日常生活用品結合，將增加使用者攜帶之困擾。

習知另提供一種如中華民國專利第M414207之「可攜式身高距離量測裝置」，其包含，一本體，係為包具容置空間之殼體，其內設有一電池座；一感應器，係設於本體上方以提供 發射訊號；一接收部，係設於感應器內以接收訊號；一指示器，係設於感應器旁側以提供量測指引；一顯示器，係於本體上方，以提供身高、長度距離與單位顯示；一按鍵A，係設本體之側面以提供第一次測距離之發射與接收；一按鍵B，係設於本體之側面以提供第二次測距離之發射與接收；一單位切換鍵，係設於本體之側面以提供量測尺寸切換；一電路IC板，係設於本體內以提供量測計算、單位及輸出訊號至顯示器；藉之，該可攜式身高距離量測裝置係利用腳到天花板之距離減去頭到天花板的距離，以量測受測者之身高值，惟該本體置於受測者之頭頂時，其接觸面仍有不與重力方向呈垂直之問題，故於自我量測身高時容易產生誤差。

習知另提供一種如中華民國專利第M252007號「攜帶型身高測量器」，其係藉由該圓球於測量器呈水平靜置時，則該圓球係與正、負極之接點接觸呈導通狀態，進而發射器發出雷射光束，並根據接收器接收到反射後之雷射光束，而計算出使用者實際之身高值，然而槽道內金屬材質所製成之圓球結構容易因環境與操作不當而產生誤判，若於量測之過程而上未放置頭上水平位置之前，該圓球已與正、負極之接點接觸呈導通狀態，此時其旋轉角與俯仰角仍因變動而產生誤差，意即，該圓球於測量器呈縱向之水平靜置方與正、負極之接點接觸呈導通狀態，而於橫向或其他方向之傾斜時，仍無法精確得知該攜帶 型身高測量器是否與重力方向垂直，且其僅能用於高度之量測，仍無法精確量測其與待測物水平之距離，再者，該攜帶型身高測量器需使用者另行攜帶，而無法與日常生活用品結合，將增加使用者於攜帶之困擾，故仍有其不適用之虞。

有鑑於此，吾等發明人乃潛心進一步研究手機測距裝置，並著手進行研發及改良，期以一較佳設作以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。

緣是，本發明係為解決習知尺具難以精確量測長度及距離，且使用者難以自行量測其身高、電磁波之反射之量測裝置於量測使用者身高時，無法確實使電磁波方向與地面垂直而產生誤差等缺失。

為達致以上目的，吾等發明人提供一種手機測距裝置，其包含，一通訊裝置，其具有一影像擷取單元；一殼體，其對應套設且展收滑動於該通訊裝置之外表面，該殼體設有至少一發光元件，該發光元件係投射形成反射光點，該反射光點經反射後係對應該影像擷取單元呈一特徵點，供該影像擷取單元捕捉；一處理單元，其係設於該通訊裝置，並分別耦接所述之影像擷取單元、該殼體及一顯示單元，該處理單元係偵測所述殼體及該影像擷取單元所呈之間距及夾角，且該顯示單元係設於 該通訊裝置，並對應呈現該影像擷取單元所攝之畫面；該處理單元至少具有第一模式及第二模式，於第一模式下，該處理單元係由所述之間距及夾角運算該反射光點與該通訊裝置間之距離；以及，一三軸加速度感測單元，其電性連結於該處理單元，於第二模式下，當該三軸加速度感測單元感應該通訊裝置係與重力方向垂直時，該處理單元始運算該反射光點與該通訊裝置間之距離。

據上所述之手機測距裝置，其中，該處理單元更進一步具有第三模式，於第三模式下，係當該三軸加速度感測單元感應該通訊裝置係與重力方向呈水平時，該處理單元始運算該反射光點與該通訊裝置間之距離。

據上所述之手機測距裝置，其中，該發光元件為雷射發射器。

據上所述之手機測距裝置，其中，該發光元件為紅外線發射器。

據上所述之手機測距裝置，其中，該影像擷取單元更設有一濾光片，藉以濾除紅外線以外之光線。

據上所述之手機測距裝置，其中，該發光元件為LED燈。

據上所述之手機測距裝置，其中，該發光元件更設有對應 該發光元件之聚焦單元。

據上所述之手機測距裝置，其中，該處理單元運算該反射光點與該通訊裝置間之距離後，係藉由該顯示單元呈現該距離之數值。

據上所述之手機測距裝置，其中，該通訊裝置為智慧型手機。

據上所述之手機測距裝置，其中，該殼體為對應該通訊裝置之護套，且該處理單元係透過安裝應用程式，以由該顯示單元呈現該影像擷取單元所捕捉之特徵點時，該發光元件及該影像擷取單元所呈之間距與夾角，該處理單元即藉以運算該反射光點與通訊裝置間之距離。

藉由上述設置，於第一模式下，該發光元件所投射之反射光點，係對應該影像擷取單元呈特徵點，該影像擷取單元捕捉該反射光點後，由該發光元件及該影像擷取單元之距離、該發光元件之夾角及該影像擷取單元之夾角，以決定一由反射光點、影像擷取單元及發光元件所構成之三角形，即可求出反射光點與該通訊裝置間之距離；而於第二模式下，係當該三軸加速度感測單元感應該通訊裝置係與重力方向垂直時，該影像擷取單元使捕捉該發光元件所投射之反射光點，藉以量測該通訊裝置與地面之高度；而欲精確量測該通訊裝置與待測物之水平 距離，則可將該處理單元調整為第三模式，其係當該三軸加速度感測單元感應該通訊裝置係與重力方向呈水平時，該影像擷取單元使捕捉該發光元件所投射之反射光點，藉以提升本發明量測垂直高度及水平距離之精確度。

再者，該通訊裝置可為智慧型手機，而現今智慧型手機已具備影像擷取單元之攝影功能，以及該三軸加速度感測單元之重力方向感應之功能，因此，透過於該通訊裝置裝設殼體，該殼體為對應該通訊裝置之護套，藉使該殼體可保護該通訊裝置之外，該殼體係展收滑動於通訊裝置之外表面，以調整該發光元件之照射關係，且該處理單元係透過安裝應用程式，以運算該反射光點與通訊裝置間之距離，藉此，讓使用者僅需於其智慧型手機，裝設對應展收滑動之護套，藉以避開量測身高時之人體障礙，再透過應用程式安裝於該處理單元，即能讓該智慧型手機具有測距及量測身高之功能，並讓使用者可自行量測身高而無需他人輔助，大幅提升本發明廣泛適用性及便利性。

關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供 鈞上深入了解並認同本發明。

本發明係一種手機測距裝置，其實施手段、特點及其功效，茲舉數種較佳可行實施例並配合圖式於下文進行詳細說 明，俾供 鈞上深入瞭解並認同本發明。

首先，請參閱第一圖至第五圖所示，本發明係一種手機測距裝置，其包含：一通訊裝置1，其具有一影像擷取單元11，該通訊裝置1為智慧型手機；一殼體2，其對應套設且展收滑動於該通訊裝置1之外表面，殼體2為對應該通訊裝置1之護套，該殼體2設有至少一發光元件21，該發光元件21係投射形成反射光點3，該反射光點3經反射後係對應該影像擷取單元11呈一特徵點31，供該影像擷取單元11捕捉，該發光元件21為雷射發射器、紅外線發射器或LED燈；若該發光元件21為紅外線發射器，則該影像擷取單元11之鏡頭處設有一濾光片，藉以濾除紅外線以外之光線；而若該發光元件21為LED燈，則該發光元件21設有對應該發光元件21之聚焦單元，藉以聚集該發光元件21之光束；一處理單元4，其係設於該通訊裝置1，並分別耦接所述之影像擷取單元11、該殼體2及一顯示單元12，該處理單元4係偵測所述殼體2與該影像擷取單元11所呈之間距.及夾角，且該顯示單元12係設於該通訊裝置1，並對應呈現該影像擷取單元11所攝之畫面；該處理單元4至少具有第一模式至第三 模式，於第一模式下，係藉由該發光元件21與該影像擷取單元11呈一間距L，且該發光元件21與該影像擷取單元11分別對應該反射光點3而呈夾角，該處理單元4即由該等間距L及夾角以運算該反射光點3與該通訊裝置1間之距離，並於透過該顯示單元12呈現該距離之數值；且該處理單元4係透過安裝應用程式，以由該顯示單元12呈現該影像擷取單元11所捕捉之特徵點31時，該發光元件21及該影像擷取單元11所呈之間距L與夾角，該處理單元4即藉以運算該反射光點3與通訊裝置1間之距離；以及，一三軸加速度感測單元13，其電性連結於該處理單元4，於第二模式下，當該三軸加速度感測單元13感應該通訊裝置1係與重力方向垂直時，即該通訊裝置1係與地面呈水平時，該處理單元4始運算該反射光點3與該通訊裝置1間之距離；而於第三模式下，係當該三軸加速度感測單元13感應該通訊裝置1係與重力方向呈水平時，即該通訊裝置1係與地面呈垂直時，該處理單元4始運算該反射光點3與該通訊裝置1間之距離。

本發明之操作狀態，請參閱第三圖及第四圖所示，該處理單元4於第一模式下，該發光元件21可藉由該殼體2展收滑動於該通訊裝置1，以調整該發光元件21之照射位置，而該發光元件21照射一標的物5並形成反射光點3，該反射光點3 經反射後係對應該影像擷取單元11呈一特徵點31，此時，使用者即可調整該通訊裝置1，使該影像擷取單元2得以擷取至該反射光點3，使用者係透過該顯示單元12呈現該影像擷取單元11影像，故使用者得以確認該影像擷取單元11是否已確實捕捉到該反射光點3，而當該影像擷取單元11攝至該反射光點3後，該影像擷取單元11即形成一夾角，而該發光元件21形成另一夾角，該發光元件21即與該影像擷取單元11形成一間距L，該間距L可為該處理單元4之預設值，或由該處理單元4偵測所述殼體2與該影像擷取單元11之間距L；由所述二夾角及間距L即形成一由該影像擷取單元11、該發光元件21與該反射光點3三點而成之三角形，根據正弦定理即可得該三角形各角度及邊長，該處理單元4即能據以求出該反射光點3與該通訊裝置1間之距離，而若係具有複數之發光元件21者，則係於該標的物5形成複數反射光點3，則該影像擷取單元11、該發光元件21與該反射光點3間將形成複數之三角形，該處理單元4即於複數三角形中求出平均值，藉以精確量測該反射光點3與該通訊裝置1間之距離。

本發明於第二模式下，係可量測該通訊裝置1與一地面6之距離，該影像擷取單元11仍係擷取該發光元件21投射於地面6之反射光點3，使形成一由該影像擷取單元11、該發光元件21與該反射光點3三點而成之三角形，惟於第二模式下， 該三軸加速度感測單元13係需感測該三軸加速度感測單元13感應該通訊裝置1係與重力方向垂直時，方根據該影像擷取單元11、該發光元件21與該反射光點3所成之三角形，而運算該反射光點3與該通訊裝置1間之距離；再者，本發明於第三模式下，係當該三軸加速度感測單元13感應該通訊裝置1與重力方向呈水平時，方根據該影像擷取單元11、該發光元件21與該反射光點3所成之三角形，而運算該反射光點3與該通訊裝置1間之距離。

此外，本發明於各模式下，所述運算該反射光點3與該通訊裝置1距離之操作方式，亦能藉由該發光元件21與該反射光點3所成之三角形，此三角形具有之邊長及角度，配合查表法同樣可求得該反射光點3與該通訊裝置1間之距離。

續請參閱第五圖所示，使用者於量測自身身高時，係將該通訊裝置1置於其頭部，並滑動展開該殼體2，調整至該發光元件21係照射於地面6而形成反射光點3，即使為體型較為壯碩者，亦能透過拉伸該殼體2使該發光元件21能夠照射於地面6，而不受其腹部所遮蔽，故無論任何體型之使用者皆能自我量測其身高，然而，使用者將該通訊裝置1至於其頭部，並無法確實得知該通訊裝置1是否與重力方向垂直，若不為垂直，則導致量測結果產生誤差，因此，本發明係透過該三軸加速度感測單元13感測該通訊裝置1係與重力方向垂直時，方 根據該影像擷取單元11、該發光元件21與該反射光點3所成之三角形，或者是配合查表法所得數值，藉以運算出該反射光點3與該通訊裝置1間之距離，所量測之距離值即為該使用者之身高。

舉例而言，現今之智慧型手機所配設之相機，皆可達致百萬畫素甚至千萬畫素，故其線性解析度值皆超過一千，因此，本發明應用於智慧型手機，例如：I Phone 4S，其配設有800萬畫素之相機，該相機之線性解析度為3264×2448像素，以250公分以內之使用者自我量測其身高，將250公分除以其一線性解析度值3264得約0.077公分，故公分級之距離量測係可達成者。

是由上述說明及設置，顯見本發明主要具有下列數項優點及功效，茲逐一詳述如下：

1.本發明除可量測距離之外，更透過該三軸加速度感測單元13以精確量測高度或水平距離，亦可用於自己量測其自身之身高，且適用於各式體型之使用者，解決習知無法自我量測身高或無法精準量測水平距離之缺點。

2.本發明係可與智慧型手機結合，綜合智慧型手機現有攝影及重力方向感應之功能，並於該通訊裝置1安裝該殼體2，該殼體2除保護該通訊裝置1之外，該殼體2具有發光元件21 以提供該影像擷取單元11捕捉，且該通訊裝置1亦透過安裝應用程式於該處理單元4，讓使用者即能透過其智慧型手機量測距離及自身之身高，意即，使用者僅需於其智慧型手機安裝對應且具有發光元件21之護套，再透過應用程式之安裝，即能讓該智慧型手機具有測距及量測身高之功能，並能達致公分級距離或身高量測之精確度，大幅提升本發明廣泛適用性及便利性。

3.本發明之發光元件21可為雷射發射器、紅外線發射器或LED燈；若為紅外線發射器，則該影像擷取單元11之鏡頭處可設有一濾光片以濾除紅外線以外之光線；而若該發光元件21為LED燈，則該發光元件21設有對應該發光元件21之聚焦單元，藉以聚集該發光元件21之光束；皆可藉由該影像擷取單元11捕捉反射光點3而量測距離，使顯著提升本發明之適用性及便利性。

綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈 鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。

惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以 此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧通訊裝置

11‧‧‧影像擷取單元

12‧‧‧顯示單元

13‧‧‧三軸加速度感測單元

2‧‧‧殼體

21‧‧‧發光元件

3‧‧‧反射光點

31‧‧‧特徵點

4‧‧‧處理單元

5‧‧‧標的物

6‧‧‧地面

第一圖 係本發明之結構示意圖。

第二圖 係本發明之立體示意圖。

第三圖 係本發明殼體展收狀態示意圖。

第四圖 係本發明之使用狀態示意圖。

第五圖 係本發明自我量測身高之使用狀態示意圖。

1‧‧‧通訊裝置

11‧‧‧影像擷取單元

12‧‧‧顯示單元

13‧‧‧三軸加速度感測單元

2‧‧‧殼體

21‧‧‧發光元件

4‧‧‧處理單元

Claims (10)

1. 一種手機測距裝置，其包含：一通訊裝置，其具有一影像擷取單元；一殼體，其對應套設且展收滑動於該通訊裝置之外表面，該殼體設有至少發光元件，該發光元件係投射形成反射光點，該反射光點經反射後係對應該影像擷取單元呈一特徵點，供該影像擷取單元捕捉；一處理單元，其係設於該通訊裝置，並分別耦接所述之影像擷取單元、該殼體及一顯示單元，該處理單元係偵測所述殼體及該影像擷取單元所呈之間距及夾角，且該顯示單元係設於該通訊裝置，並對應呈現該影像擷取單元所攝之畫面；該處理單元至少具有第一模式及第二模式，於第一模式下，該處理單元係由所述之間距及夾角運算該反射光點與該通訊裝置間之距離；以及，一三軸加速度感測單元，其電性連結於該處理單元，於第二模式下，當該三軸加速度感測單元感應該通訊裝置係與重力方向垂直時，該處理單元始運算該反射光點與該通訊裝置間之距離。
2. 如申請專利範圍第1項所述之手機測距裝置，其中，該 處理單元更進一步具有第三模式，於第三模式下，係當該三軸加速度感測單元感應該通訊裝置係與重力方向呈水平時，該處理單元始運算該反射光點與該通訊裝置間之距離。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之手機測距裝置，其中，該發光元件為雷射發射器。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之手機測距裝置，其中，該發光元件為紅外線發射器。
5. 如申請專利範圍第4項所述之手機測距裝置，其中，該影像擷取單元更設有一濾光片，藉以濾除紅外線以外之光線。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之手機測距裝置，其中，該發光元件為LED燈。
7. 如申請專利範圍第6項所述之手機測距裝置，其中，該發光元件更設有對應該發光元件之聚焦單元。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述之手機測距裝置，其中，該處理單元運算該反射光點與該通訊裝置間之距離後，係藉由該顯示單元呈現該距離之數值。
9. 如申請專利範圍第1或2項所述之手機測距裝置，其中，該通訊裝置為智慧型手機。
10. 如申請專利範圍第9項所述之手機測距裝置，其中，該殼體為對應該通訊裝置之護套，且該處理單元係透過安裝應用程式，以由該顯示單元呈現該影像擷取單元所捕捉之特徵點時，該發光元件及該影像擷取單元所呈之間距與夾角，該處理單元即藉以運算該反射光點與通訊裝置間之距離。