TWI700456B - 具眼球角度辨識功能之手機架 - Google Patents

Abstract

一種具眼球角度辨識功能之手機架，至少包含：一手機架本體，具有至少一調整元件及一固持元件，固持元件係用以夾持一物件且設於調整元件上；一影像擷取元件，設於手機架本體或物件上，用以即時擷取使用者之臉部之影像；以及一處理元件，分析影像計算出固持元件所夾持之物件與使用者之臉部之間之一夾角，藉以依據此夾角產生一控制指令，其中調整元件係依據控制指令進行調整至少使得固持元件所夾持之物件與使用者之臉部之間之夾角實質小於一第一預定值。

Description

具眼球角度辨識功能之手機架

本發明是有關於一種手機架，特別是有關於一種具眼球角度辨識功能之手機架。

近年來，手機是生活必備用具，在長期低頭操作下，姿勢的不正確，往往造成頸椎痠痛，因而人們常會拿物品支撐手機，即一般常見的手機架，避免長時間手持手機造成手部痠痛。

然而，市面上常見的手機架通常是將手機與桌面維持固定的角度，雖然已有可以透過彎折等構件來調整角度的手機架。但是由於使用者在使用時通常會改變頭、眼或肩頸等姿勢，若是不時時調整手機架的角度/位置，容易造成觀看時不適。且因為現代人常常姿勢不良且長時間的使用手機，更容易造成眼睛、頸椎及肩頸的傷害。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之一目的就是在提供一種具眼球角度辨識功能之手機架，以降低因姿勢不良且長時間使用3C產品造成眼睛、頸椎或肩膀的傷害。

為達前述目的，本發明提出一種具眼球角度辨識功能之手機架，至少包含：一手機架本體，具有至少一調整元件及一固持元件，固持元件係用以夾持一物件且設於調整元件上；一影像擷取元件，設於手機架本體或物件上，用以即時擷取一使用者之一臉部之一影像；以及一處理元件，分析影像計算出固持元件所夾持之物件與使用者之臉部之間之一夾角，藉以依據夾角產生一控制指令，其中調整元件係依據控制指令進行調整至少使得固持元件所夾持之物件與使用者之臉部之間之夾角實質小於一第一預定值。

其中處理元件係分析影像中使用者之眼睛之一注視點位置及一眼球遮蔽率，藉以計算出固持元件所夾持之物件與使用者之臉部之間之夾角。

其中第一預定值為30度。

其中處理元件更判斷物件與使用者之臉部之間呈現夾角之一時間，其中處理元件還判斷此時間是否超過一第二預定值，藉以產生上述之控制指令。

其中第二預定值為20秒。

本發明之具眼球角度辨識功能之手機架還包括一距離偵測元件設於手機架本體上，用以偵測固持元件所夾持之物件相距使用者之臉部之一距離，其中處理元件還依據此距離藉以產生上述之控制指令，其中調整元件還依據控制指令進行調整至少使得固持元件所夾持之物件相距使用者之臉部之距離大於一第三預定值。

其中第三預定值為30公分。

其中手機架本體還包含一支架，且調整元件係連接於支架與固持元件之間。

其中手機架本體還包含複數個支架，調整元件之數量為複數個，且調整元件係連接每兩個支架。

其中調整元件係一電動轉軸，且固持元件設於電動轉軸上。

承上所述，依本發明之具眼球角度辨識功能之手機架，其可具有一或多個下述優點：

(1)藉由處理元件分析影像擷取元件所擷取之影像，來計算出固持元件所夾持之手機與使用者臉部之間之夾角，藉以依據此夾角來產生控制指令，使得調整元件可以依據控制指令而進行調整，使得手機與使用者臉部之間的夾角實質上小於第一預定值(例如小於30度)。藉此能夠讓使用者維持在適當的觀看角度，避免因姿勢不良造成眼睛傷害或肩頸痠痛。

(2)手機架本體會依據使用者姿勢自動調整成適當的角度。

(3)距離偵測元件搭配電動轉軸及支架的運作，可以讓手機架自動調整與使用者臉部之間的距離，避免使用者與手機間的距離過近，造成近視傷害。

茲為使鈞審對本發明的技術特徵及所能達到的技術功效有更進一步的瞭解與認識，謹佐以較佳的實施例及配合詳細的說明如後。

10:手機架本體

12:調整元件

14:固持元件

16:支架

18:底座

20:物件

30:影像擷取元件

40:臉部

50:處理元件

60:距離偵測元件

S1:控制指令

θ1、θ2:夾角

d1、d2、d3:距離

圖1為本發明之具眼球角度辨識功能之手機架之側視圖。

圖2為本發明之具眼球角度辨識功能之電路結構圖。

圖3為本發明之具眼球角度辨識功能之手機架之使用示意圖，其中手機與使用者臉部之夾角為0度。

圖4為本發明之具眼球角度辨識功能之手機架之使用示意圖，其中手機與使用者臉部之夾角為40度。

圖5為本發明之具眼球角度辨識功能之手機架之使用示意圖，其中手機與使用者臉部之夾角小於30度(25度)。

圖6為本發明之具眼球角度辨識功能之手機架之使用示意圖，其中手機與使用者臉部之距離大於30公分。

圖7為本發明之具眼球角度辨識功能之手機架之使用示意圖，其中手機與使用者臉部之距離為20公分。

圖8為本發明之具眼球角度辨識功能之手機架之使用示意圖，其中藉由調整元件使得手機與使用者臉部之距離調整至大於30公分。

為利瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合圖式，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍。此外，為使便於理解，下述實施例中的相同元件係以相同的符號標示來說明。且圖式所示的組件的尺寸比例僅為便於解釋各元件及其結構，並非用以限定。

另外，在全篇說明書與申請專利範圍所使用的用詞，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露的內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本創作的用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本創作的描述上額外的引導。

關於本文中如使用“第一”、“第二”、“第三”等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本創作，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的組件或操作而已。

其次，在本文中如使用用詞“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，其均為開放性的用語，即意指包含但不限於。

請一併參閱圖1及圖2，圖1為本發明之具眼球角度辨識功能之手機架之側視圖，圖2為本發明之具眼球角度辨識功能之電路結構圖。如圖1及圖2所示，本發明之具眼球角度辨識功能之手機架至少包含：手機架本體10，具有至少一調整元件12及固持元件14，固持元件14係用以夾持物件20且設於調整元件12上；影像擷取元件30，設於手機架本體10或物件20上，用以即時擷取使用者之臉部40之影像；以及處理元件50，分析影像計算出固持元件14所夾持之物件20與使用者之臉部40之間之夾角，藉以依據夾角產生控制指令S1，其中調整元件12係依據控制指令S1進行調整至少使得固持元件14所夾持之物件20與使用者之臉部40之間之夾角實質小於第一預定值。

在本發明中，物件20可例如為手機、平板或其他顯示裝置。一般而言，固持元件14可以具有夾持件，以用來夾持手機或平板等物件20。夾持件可例如為螺絲、彈簧夾或其他適合的構件，藉由將手機透過鎖固或彈簧夾緊等 方式，可以將手機穩固地夾持於固持元件14上。由於固持元件14為一般手機架常見的夾持構件，故在此不多贅述。

影像擷取裝置30可以設置於手機架本體10上，較佳為設置於固持元件14上(見圖1)。或者，影像擷取裝置30也可以是手機自身的攝像鏡頭。影像擷取元件30可例如為攝影機等攝像裝置，用以即時地擷取使用者之臉部40的影像，並將影像以無線或有線方式傳輸至處理元件50。

處理元件50可例如設於手機架本體10，較佳為設置於固持元件14。或者，處理元件50也可以是手機自身的處理器。處理元件40電性連接影像擷取裝置30及調整元件12，以接收影像擷取裝置30所擷取的使用者之臉部40的影像，以及將控制指令S1以有線或無線方式傳輸給調整元件12。

本發明透過影像擷取元件30來取得使用者臉部40與手機間的夾角，當使用者臉部40與手機間的夾角大於一預定值時(即本文中的第一預定值)，則處理單元50會產生控制指令S1使得調整元件12依據控制指令S1進行調整，使得手機與使用者臉部40間的夾角小於第一預定值。在本發明中，第一預定值可例如為30度，但不限定於此。

舉例來說，請見圖3，當使用者臉部40與手機的夾角小於第一預定值時(圖3中使用者臉部40與手機呈平行，即夾角為0度)，處理元件50經分析影像擷取元件30所擷取的影像而判斷手機與使用者臉部40間的夾角小於30度，因此處理元件50不會產生控制指令S1，故調整元件12不會作動而改變固持元件14或手機與使用者臉部40間的夾角。

而當使用者改變臉部40的位置時，例如臉部40朝下時(即低頭)，如圖4所示，此時若處理元件50經分析影像擷取元件30所擷取的影像而判斷手機 與使用者臉部40間的夾角大於30度(圖4中手機與使用者臉部之夾角θ1為40度)，則處理元件50會產生控制指令S1，使得調整元件12接收並依據控制指令S1而令調整元件12作動，以改變固持元件14/手機與使用者臉部40間的夾角直到手機與使用者臉部40間的夾角小於30度(見圖5，固持元件14被調整元件12帶動而逆時針轉動)。舉例來說，調整元件12可以將固持元件14/手機與使用者臉部40間的夾角調整至小於30度，例如為25度(夾角θ2為25度)。上述夾角的角度僅為舉例，並不限定於此。

此外，處理元件50更可以判斷物件20與使用者之臉部40之間呈現夾角之時間，其中處理元件50還判斷此時間是否超過第二預定值，藉以產生控制指令S1。第二預定值例如為20秒，但不限定於此。舉例來說，本發明中還可以設有警示元件(圖中未繪示)，當處理元件50判斷手機與使用者臉部40之夾角大於30度的時間超過5秒時，則處理元件50會先發出警示指令給警示元件，使得警示元件發出警示聲響或震動，藉以提醒使用者姿勢不良，應儘快調整姿勢。而若是使用者沒有聽從警示元件的警告來調整姿勢，則當處理元件50判斷手機與使用者臉部40之夾角大於30度的時間超過20秒時，則處理元件50即會產生前述的控制指令S1，使得調整元件12依據控制指令S1來調整手機與使用者臉部40間之夾角使其小於30度。

本發明中手機與使用者臉部40間的夾角可以例如透過以下方式取得：藉由處理元件50來分析影像中使用者之眼睛之注視點位置及眼球遮蔽率，藉以計算出固持元件14所夾持之物件20與使用者之臉部40之間之夾角。另外，由於一般而言，固持元件14與所夾持之物件20通常呈平行，因此在本文中 所指的夾角可以是指固持元件14與臉部40間的夾角，或者是指手機(即物件20)與臉部40間的夾角。

詳細來說，為了在判定膚色時能不受環境光強弱之影響，使用HSV色度空間以找出皮膚點，進而找出人臉，再利用Lin等人於Automatic Facial Feature Extraction by Genetic Algorithms[Lin et al.1999]所提之方法，從人臉面部區域中利用數理型態學運算及相對位置找到眼睛的特徵，藉以計算出頭部及眼球與手機/平板電腦之角度，當角度超過30度時會提出姿勢不良的警告訊息。同時，透過眼球追蹤技術快速偵測及定位眼睛區塊，並偵測瞳孔位置，以精確計算注視點的位置(gaze point)，並開始記錄使用者注視螢幕的時間，並於一段時間後依據上述所計算出的角度調整手機架自身的高度及角度，藉以使得頭部及眼球相對於手機/平板電腦之角度小於30度，達到保護頸椎的效果。

一般而言，由於當使用者在觀看手機螢幕時，若是改變姿勢，例如低頭或是仰頭，眼皮遮蔽眼球的遮蔽率(即眼球遮蔽率)也會隨之改變。舉例來說，使用者仰頭時的眼球遮蔽率會大於低頭時的眼球遮蔽率。因此，藉由影像擷取元件30所取得之影像可以得到使用者於不同姿勢時的眼球遮蔽以及眼睛之注視點位置，所以可以藉此得知手機與使用者臉部40間的夾角，以判斷是否發出警示以及產生控制指令S1來改變固持元件14與臉部40間的夾角。

本發明之具眼球角度辨識功能之手機架還可以包括距離偵測元件60設於手機架本體10上，用以偵測固持元件14所夾持之物件20相距使用者之臉部40之距離。距離偵測元件60電性連接處理元件50，以將距離偵測元件60所測得之手機與使用者臉部40的距離傳輸至處理元件50。藉此，處理元件50可以依據此距離藉以產生控制指令S1。其中調整元件12還依據控制指令S1進行調整 至少使得固持元件14所夾持之物件20相距使用者之臉部40之距離大於第三預定值。

本發明透過距離偵測元件60來取得使用者臉部40與手機間的距離，當使用者臉部40與手機間的距離小於一預定值時(即本文中的第三預定值，例如為30公分)，則處理單元50會產生控制指令S1使得調整元件12依據控制指令S1進行調整，使得手機與使用者臉部40間的距離大於30公分。在本發明中，第三預定值可例如為30公分，但不限定於此。

手機架本體10還可以包含支架16，且調整元件12係連接於支架16與固持元件14之間。另外，手機架本體10還可以包含複數個支架16，例如為兩個支架16，調整元件12之數量為複數個，例如為兩調整元件12，且調整元件12係連接每兩個支架16。於一較佳實施例中，調整元件12可例如為電動轉軸，且固持元件14設於電動轉軸上。如圖6所示，其中一個支架16可例如藉由底座18而放置於桌面上，且此支架16經由調整元件12(電動轉軸)而連接底座18，而另一個支架16可例如經由調整元件12(電動轉軸)而連接固持元件14，因此可以透過一或兩電動轉軸的轉動來改變各支架16間的角度以及支架16與固持元件14間的角度，以調整手機20與使用者臉部40之距離及/或夾角。

舉例來說，請見圖6，當使用者臉部40與手機的距離大於第三預定值時(圖6中使用者臉部40與手機間的距離d1大於30公分)，處理元件50經分析距離偵測元件60所測得之手機與使用者臉部40的距離，而判斷手機與使用者臉部40間的距離d1大於30公分，因此處理元件50不會產生控制指令S1，故調整元件12不會作動而改變固持元件14/手機與使用者臉部40間的距離。

而當使用者改變臉部40位置，例如臉部40靠近手機時，如圖7所示，此時若處理元件50經分析距離偵測元件60所測得之手機與使用者臉部40的距離，而判斷手機與使用者臉部40間的距離d2小於30公分(圖7中手機與使用者臉部之距離d2為20公分)，則處理元件50會產生控制指令S1，使得調整元件12接收並依據控制指令S1而令調整元件12作動，以改變固持元件14/手機與使用者臉部40間的距離直到手機與使用者臉部40間的距離大於30公分(見圖8)。舉例來說，可以透過轉動調整元件12，使得各支架16間的角度改變及/或將支架16與固持元件14間的角度改變，使得固持元件14/手機與使用者臉部40間的距離d3調整至大於30公分。上述距離的數值僅為舉例，並不限定於此。

另外，如前所述，本發明也可以藉由警示元件來警告使用者應調整姿勢。其中，處理元件50更可以判斷物件20與使用者之臉部40之間的距離小於30公分之時間，且處理元件50還判斷此時間是否超過第二預定值，藉以產生控制指令S1。第二預定值例如為20秒，但不限定於此。舉例來說，當處理元件50判斷手機與使用者臉部40之距離小於30公分的時間超過5秒時，則處理元件50會先發出警示指令給警示元件，使得警示元件發出警示聲響或震動，藉以提醒使用者距離手機螢幕太近，應儘快調整姿勢。而若是使用者沒有聽從警示元件的警告來調整姿勢，則當處理元件50判斷手機與使用者臉部40之距離小於30公分的時間超過20秒時，則處理元件50即會產生前述的控制指令S1，使得調整元件12依據控制指令S1來調整手機與使用者臉部40間之距離使其大於30公分。

綜上所述，依本發明之具眼球角度辨識功能之手機架，其可具有一或多個下述優點：(1)藉由處理元件分析影像擷取元件所擷取之影像，來計算出固持元件所夾持之手機與使用者臉部之間之夾角，藉以依據此夾角來產生控 制指令，使得調整元件可以依據控制指令而進行調整，使得手機與使用者臉部之間的夾角實質上小於第一預定值(例如小於30度)。藉此能夠讓使用者維持在適當的觀看角度，避免因姿勢不良造成眼睛傷害或肩頸痠痛。(2)手機架本體會依據使用者姿勢自動調整成適當的角度。(3)距離偵測元件搭配電動轉軸及支架的運作，可以讓手機架自動調整與使用者臉部之間的距離，避免使用者與手機間的距離過近，造成近視傷害。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10:手機架本體

12:調整元件

14:固持元件

16:支架

18:底座

20:物件

30:影像擷取元件

50:處理元件

60:距離偵測元件

Claims (10)

1. 一種具眼球角度辨識功能之手機架，至少包含：一手機架本體，具有至少一調整元件及一固持元件，該固持元件係用以夾持一物件且設於該調整元件上；一影像擷取元件，設於該手機架本體或該物件上，用以即時擷取一使用者之一臉部之一影像；以及一處理元件，該處理元件係經由分析該影像中該使用者之眼睛之一注視點位置及一眼球遮蔽率以計算出該固持元件所夾持之該物件與該使用者之該臉部之間之一夾角，藉以依據該夾角產生一控制指令，其中該調整元件係依據該控制指令進行調整至少使得該固持元件所夾持之該物件與該使用者之該臉部之間之該夾角實質小於一第一預定值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具眼球角度辨識功能之手機架，其中該調整元件係依據該控制指令調整該固持元件之高度及角度，藉以使得該物件與該使用者之該臉部之間實質呈平行。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具眼球角度辨識功能之手機架，其中該第一預定值為30度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具眼球角度辨識功能之手機架，其中該處理元件更判斷該物件與該使用者之該臉部之間呈現該夾角之一時間，其中該處理元件還判斷該時間是否超過一第二預定值，藉以產生該控制指令。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具眼球角度辨識功能之手機架，其中該第二預定值為20秒。
6. 如申請專利範圍第1項或第4項所述之具眼球角度辨識功能之手機架，還包括一距離偵測元件設於該手機架本體上，用以偵測該固持元件所夾持之該物件相距該使用者之該臉部之一距離，其中該處理元件還依據該距離藉以產生該控制指令，其中該調整元件還依據該控制指令進行調整至少使得該固持元件所夾持之該物件相距該使用者之該臉部之該距離大於一第三預定值。
7. 如申請專利範圍第6項所述之具眼球角度辨識功能之手機架，其中該第三預定值為30公分。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具眼球角度辨識功能之手機架，其中該手機架本體還包含一支架，且該調整元件係連接於該支架與該固持元件之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具眼球角度辨識功能之手機架，其中該手機架本體還包含複數個支架，該調整元件之數量為複數個，且該調整元件係連接每兩個該支架。
10. 如申請專利範圍第1項、第8項或第9項所述之具眼球角度辨識功能之手機架，其中該調整元件係一電動轉軸，且該固持元件設於該電動轉軸上。

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