TWI587206B - 互動顯示裝置及系統 - Google Patents

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TWI587206B
TWI587206B TW105138621A TW105138621A TWI587206B TW I587206 B TWI587206 B TW I587206B TW 105138621 A TW105138621 A TW 105138621A TW 105138621 A TW105138621 A TW 105138621A TW I587206 B TWI587206 B TW I587206B
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羅時斌
林俊全
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Description

互動顯示裝置及系統
本發明係有關一種顯示裝置及系統，尤指一種具備影像定位之互動顯示裝置及系統。
頭戴式顯示器(Head-mounted display，HMD)或智慧型眼鏡(如Google glass)的出現與普及，已廣泛地運用到各種領域，如維修、救災、醫療、手術等特殊領域。在上述運用中，使用者可利用頭戴式顯示器或智慧型眼鏡來取得眼前的影像，並將該影像傳送至遠端來與其進行溝通。然而，雙方僅單憑影像並無法準確地溝通，例如無法描述待維修或待搶救之精準位置，而只能以口述方式說明上下左右方向，來粗略定義位置。此不僅造成雙方溝通時間變長，更容易造成維修或搶救時間的延誤。
是以，如何提出一種具備影像定位之互動顯示裝置及系統，為目前亟待解決的課題之一。
本發明之一目的在於提供一種互動顯示裝置，包括：本體，其內設有微處理器；光學投影單元，設於該本體上 且由該微處理器控制，用以向一場景投射一圖樣；影像擷取單元，設於該本體上且由該微處理器控制，用以擷取該場景中包含該圖樣之影像；以及顯示單元，設於該本體上，用以顯示該影像。
本發明之另一目的在於提供一種互動顯示系統，包括：互動顯示裝置，包括：本體，其內設有微處理器；光學投影單元，設於該本體上且由該微處理器控制，用以向一場景投射一圖樣；影像擷取單元，設於該本體上且由該微處理器控制，用以擷取該場景中包含該圖樣之影像；及顯示單元，設於該本體上，用以顯示該影像；以及電子裝置，係透過一網路與該互動顯示裝置連接，用以接收該影像並顯示於該電子裝置之螢幕上。
1‧‧‧互動顯示系統
10‧‧‧互動顯示裝置
11‧‧‧本體
12‧‧‧微處理器
13‧‧‧光學投影單元
14‧‧‧影像擷取單元
15‧‧‧顯示單元
16‧‧‧無線傳輸單元
17‧‧‧角度調整單元
18‧‧‧反射單元
19‧‧‧轉軸馬達
20‧‧‧電子裝置
21‧‧‧標記模組
22‧‧‧螢幕
30‧‧‧網路
41‧‧‧使用者視線
42‧‧‧圖樣投影方向
43‧‧‧影像擷取方向
44‧‧‧圖樣
45‧‧‧場景
46‧‧‧影像
47、47’‧‧‧標記
第1圖係為本發明之互動顯示裝置之第一實施例之立體示意圖；第2圖係為本發明之互動顯示裝置之第二實施例之立體示意圖；第3A及3B圖係為本發明之互動顯示裝置之使用示意圖；第4圖係為本發明之互動顯示裝置之第三實施例之立體示意圖；第5圖係為本發明之互動顯示系統之功能方塊圖；以及第6圖係為本發明之互動顯示系統之使用示意圖。
以下藉由特定之具體實施例加以說明本發明之實施方式，而熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點和功效，亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。
請參閱第1圖，本發明之第一實施例之互動顯示裝置10包括本體11、光學投影單元13、影像擷取單元14及顯示單元15。其中，該本體11可為眼鏡、手機或平板電腦。以下以本體11為眼鏡為例繼續說明，但本發明並不以此為限。
如第1圖所示，光學投影單元13係設於本體11上，例如設於在作為眼鏡之右腳架上。本體11內設有微處理器(未圖式)，而光學投影單元13係由微處理器所控制，而可向一場景投射一圖樣。
影像擷取單元14亦設於本體11上，例如同樣設於在作為眼鏡之右腳架上。影像擷取單元14亦由微處理器所控制，在光學投影單元13投射圖樣至場景後，影像擷取單元14即可擷取場景中包含有圖樣之影像。
顯示單元15亦設於本體11上，例如設於在作為眼鏡之右鏡片位置的前方，令使用者配戴本發明之互動顯示裝置10後，使用者之右眼可看到顯示單元15所顯示的影像。上述光學投影單元13、影像擷取單元14及顯示單元15之設置位置僅為示例，本發明並不以此為限。
於一實施例中，光學投影單元13為具有雷射光源及繞 射元件之雷射器，其中，該繞射元件可為光學全像片或微結構光學膜。光學投影單元13經由雷射光源及繞射元件可投射圖樣，而該圖樣為棋盤式或同心圓之座標圖樣，如第3A圖所示，圖樣44為棋盤式圖樣，橫軸標示有A至F，縱軸標示有1至4，但本發明並不限制圖樣之形式，亦不限制縱、橫軸之標示形式。
於一實施例中，影像擷取單元14為相機，該相機可包含彩色互補性金屬半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)影像感測器或彩色感光耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)影像感測器，但本發明並不以此為限。
於一實施例中，顯示單元15為微型顯示面板，如液晶顯示器(liquid-crystal display，LCD)或液晶覆矽(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)技術之面板，面板內具有虛像放大光學組件，可將影像擷取單元14所擷取之影像放大至使用者可觀看的程度。
請參閱第2圖所揭示之本發明之第二實施例之互動顯示裝置10。以下僅說明本實施例與上述第一實施例不同之處，相同技術內容於此不再贅述。本發明之第二實施例之互動顯示裝置10與上述第一實施例不同之處，在於光學投影單元13及影像擷取單元14並未直接設於本體11上。詳言之，互動顯示裝置10更包括角度調整單元17，角度調整單元17設於本體11上，例如設於在作為眼鏡之右腳架上，而光學投影單元13及影像擷取單元14則透過角度調 整單元17而與本體11連接。
於一實施例中，角度調整單元17為轉軸馬達，因此，光學投影單元13及影像擷取單元14能同時相對於本體11進行轉動，其轉動方法可為本體11內微處理器依據設於本體11內的陀螺儀所測得的傾斜角，來控制轉軸馬達，以進一步控制光學投影單元13及影像擷取單元14之旋轉角度。
於另一實施例中，角度調整單元17亦可為不具有動力之轉軸，使用者可自行手動調整光學投影單元13及影像擷取單元14之旋轉角度。
本發明之互動顯示裝置10設置角度調整單元17之目的，係為了使使用者視線與光學投影單元之圖樣投影方向及影像擷取單元之影像擷取方向一致。請先參閱第3A圖，在使用者配戴本發明之互動顯示裝置10後，而欲在一場景45中投射圖樣44，若本發明之互動顯示裝置10未設有角度調整單元17，使用者低頭觀看近處之場景45時，使用者視線41與光學投影單元13之圖樣投影方向42及影像擷取單元14之影像擷取方向43容易不一致，此係因為人類眼睛的可視角度相當大的緣故。如要將圖樣44準確投射至場景45上，使用者顯然必須採取更低頭姿勢，而容易造成頸部不適。因此，如第3B圖所示，本發明之互動顯示裝置10設有角度調整單元17，只要藉由角度調整單元17旋轉光學投影單元13及影像擷取單元14，將圖樣44投射至場景45之適當位置，使用者就不須採取更低頭姿勢，而不會造成使用者之負擔。
請參閱第4圖所揭示之本發明之第三實施例之互動顯示裝置10。以下僅說明本實施例與上述第一實施例不同之處，相同技術內容於此不再贅述。本發明之第三實施例之互動顯示裝置10與上述第一實施例不同之處，在於本發明之互動顯示裝置10更包含反射單元18。反射單元18透過轉軸馬達19而設於本體11上，例如設於在作為眼鏡之右腳架上。在本實施例中，光學投影單元13及影像擷取單元14同樣設於在作為眼鏡之右腳架上，但在反射單元18下方，即反射單元18位於光學投影單元13之圖樣投影方向及影像擷取單元14之影像擷取方向之行進路徑上。於一實施例中，反射單元18可為反射鏡，而可用以改變圖樣投影方向及影像擷取方向，其方法為本體11內的微處理器依據設於本體11內的陀螺儀所測得的傾斜角，來控制轉軸馬達19，以進一步控制反射單元18之旋轉角度。
不論是上述本發明之第一、二或三實施例，本發明之互動顯示裝置10更可包括無線傳輸單元(未圖式)，以將影像傳輸至一終端單元顯示，其中，無線傳輸單元可使用藍芽、Wi-Fi、3G或4G無線網路之傳輸方式，但本發明並不以此為限。
請同時參閱第1及5圖，本發明之互動顯示系統1包括互動顯示裝置10及電子裝置20。互動顯示裝置10包括本體11、光學投影單元13、影像擷取單元14及顯示單元15。互動顯示裝置10之本體11內設有微處理器12，可控制光學投影單元13及影像擷取單元14。有關互動顯示裝 置10之詳細技術內容已於前述，於此不再贅述。
電子裝置20係透過一網路30與互動顯示裝置10之無線傳輸單元16連接，用以接收互動顯示裝置10之影像擷取單元14所擷取之包含圖樣之影像。電子裝置20具有螢幕22，螢幕22可顯示從互動顯示裝置10之影像擷取單元14所擷取之包含圖樣之影像。
於一實施例中，電子裝置20為具有處理器之手機、平板電腦或桌上型電腦，而網路可為藍芽、Wi-Fi、3G或4G無線網路。
於一實施例中，電子裝置20包括標記模組21。本發明所述之模組(module)為可供處理器運行之軟體程式(software)。標記模組21用以對影像進行標記，例如，運用影像軟體(如小畫家)對影像進行編輯。已標記之影像可透過網路30傳送至互動顯示裝置10中，並於顯示單元15中顯示。
如第6圖所示，在運用本發明之互動顯示系統1時，使用者配戴互動顯示裝置10，並於一場景45(例如傷患)上投射圖樣44，使用者可在顯示單元15中看到包含圖樣44之影像。接著，互動顯示裝置10將所擷取包含圖樣44之影像透過網路30傳送至電子裝置20，並顯示於電子裝置20之螢幕22上。由於影像上包含圖樣44(例如棋盤式之座標圖樣)，雙方具備共同之座標認知，故觀看電子裝置20之使用者可輕易的依據圖樣44而與配戴互動顯示裝置10之使用者進行溝通，例如可指示按壓C3之位置。又， 觀看電子裝置20之使用者亦可在螢幕22上對影像進行標記47(如在C3位置畫圓等)，此時已標記之影像可透過網路30傳送至互動顯示裝置10中，並於顯示單元15中顯示，而配戴互動顯示裝置10之使用者可於顯示單元15看到影像中的標記47’。據此透過影像上標記47、47’而可精準定位，可使雙方的溝通更為順暢。
上述本發明之互動顯示裝置10雖以本體11為眼鏡為例說明，但本發明之互動顯示裝置10之本體11亦可為手機或平板電腦，此時光學投影單元13則為外掛形式之投影單元，影像擷取單元14則為手機或平板電腦上的相機，顯示單元15為手機或平板電腦上的螢幕等，本發明並不以此為限。
藉由本發明之互動顯示裝置及系統，互動顯示裝置之光學投影單元可投射圖樣，而互動顯示裝置之影像擷取單元可擷取包含圖樣之影像，此包含圖樣之影像可傳送至一電子裝置，使得雙方使用者可透過包含圖樣之影像而可精準定位，另亦可透過電子裝置之標記模組對包含圖樣之影像進行標記，故具備容易溝通之功效。在應用上，年輕醫生可配戴本發明之互動顯示裝置進行看診，而資深醫生可透過電子裝置所顯示包含圖樣之影像來協助判斷，或對影像進行標記，以利於雙方溝通；本發明更可應用於維修、救災、醫療、手術等領域中，作為第一線使用者與後端支援中心之溝通橋樑。
上述實施形態僅為例示性說明本發明之技術原理、特 點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此技術之人士均可在不違背本發明之精神與範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。然任何運用本發明所教示內容而完成之等效修飾及改變，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。而本發明之權利保護範圍，應如下述之申請專利範圍所列。
10‧‧‧互動顯示裝置
11‧‧‧本體
13‧‧‧光學投影單元
14‧‧‧影像擷取單元
15‧‧‧顯示單元

Claims (23)

  1. 一種互動顯示裝置，包括：本體，其內設有微處理器；光學投影單元，設於該本體上且由該微處理器控制，用以向一場景投射一圖樣；影像擷取單元，設於該本體上且由該微處理器控制，用以擷取該場景中包含該圖樣之影像；反射單元，設於該本體上且位於該光學投影單元之圖樣投影方向及該影像擷取單元之影像擷取方向上，用以改變該圖樣投影方向及該影像擷取方向；以及顯示單元，設於該本體上，用以顯示該影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之互動顯示裝置，其中，該本體為眼鏡、手機或平板電腦。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之互動顯示裝置，其中，該光學投影單元為具有雷射光源及繞射元件之雷射器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之互動顯示裝置，其中，該繞射元件為光學全像片或微結構光學膜。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之互動顯示裝置，其中，該圖樣為棋盤式或同心圓之座標圖樣。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之互動顯示裝置，其中，該影像擷取單元為包含彩色互補性金屬半導體影像感測器或彩色感光耦合元件影像感測器之相機。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之互動顯示裝置，其中，該顯示單元為具有虛像放大光學組件之微型顯示面板。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之互動顯示裝置，更包括無線傳輸單元，用以將該影像傳輸至一終端單元顯示，其中，該無線傳輸單元係使用藍芽、Wi-Fi、3G或4G無線網路之傳輸方式。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之互動顯示裝置，更包括角度調整單元，設於該本體上並與該光學投影單元及該影像擷取單元連接，用以使該光學投影單元及該影像擷取單元能同時相對於該本體轉動。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之互動顯示裝置，其中，該角度調整單元為轉軸馬達，且該微處理器依據設於該本體內之陀螺儀控制該轉軸馬達，以控制該光學投影單元及該影像擷取單元之旋轉角度。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之互動顯示裝置，其中，該反射單元透過一轉軸馬達而設於該本體上，且該微處理器依據設於本體內之陀螺儀控制該轉軸馬達，以控制該反射單元之旋轉角度。
  12. 一種互動顯示系統，包括：互動顯示裝置，包括：本體，其內設有微處理器；光學投影單元，設於該本體上且由該微處理器控制，用以向一場景投射一圖樣；影像擷取單元，設於該本體上且由該微處理器控制，用以擷取該場景中包含該圖樣之影像；反射單元，設於該本體上且位於該光學投影單元之 圖樣投影方向及該影像擷取單元之影像擷取方向上，用以改變該圖樣投影方向及該影像擷取方向；及顯示單元，設於該本體上，用以顯示該影像；以及電子裝置，係透過一網路與該互動顯示裝置連接，用以接收該影像並顯示於該電子裝置之螢幕上。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之互動顯示系統，其中，該本體為眼鏡、手機或平板電腦，該電子裝置為手機、平板電腦或桌上型電腦。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之互動顯示系統，其中，該光學投影單元為具有雷射光源及繞射元件之雷射器。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之互動顯示系統，其中，該繞射元件為光學全像片或微結構光學膜。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之互動顯示系統，其中，該圖樣為棋盤式或同心圓之座標圖樣。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之互動顯示系統，其中，該影像擷取單元為包含彩色互補性金屬半導體影像感測器或彩色感光耦合元件影像感測器之相機。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之互動顯示系統，其中，該顯示單元為具有虛像放大光學組件之微型顯示面板。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之互動顯示系統，其中，該互動顯示裝置更包括無線傳輸單元，用以透過該網路與該電子裝置連接，且其中，該網路為藍芽、Wi-Fi、3G或4G無線網路。
  20. 如申請專利範圍第12項所述之互動顯示系統，其中， 該互動顯示裝置更包括角度調整單元，設於該本體上並與該光學投影單元及該影像擷取單元連接，用以使該光學投影單元及該影像擷取單元能同時相對於該本體轉動。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之互動顯示系統，其中，該角度調整單元為轉軸馬達，且該微處理器依據設於該本體內之陀螺儀控制該轉軸馬達，以控制該光學投影單元及該影像擷取單元之旋轉角度。
  22. 如申請專利範圍第12項所述之互動顯示系統，其中，該反射單元透過一轉軸馬達而設於該本體上，且該微處理器依據設於本體內之陀螺儀控制該轉軸馬達，以控制該反射單元之旋轉角度。
  23. 如申請專利範圍第12項所述之互動顯示系統，其中，該電子裝置包括標記模組，用以對該影像進行標記，且已標記之該影像能透過該網路傳送至該互動顯示裝置中並顯示於該顯示單元。
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