TWI738124B - 具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統。其 包含非平面投影面、伺服馬達、內投影元件及支撐架。伺服馬達連接非平面投影面，且非平面投影面藉由伺服馬達傳動可同步轉動。內投影元件相對於非平面投影面設置，內投影元件產生目標影像，且投射目標影像至非平面投影面上，以形成顯示區域，且顯示區域具有固定邊界。支撐架上設置有伺服馬達及內投影元件，且當非平面投影面藉由伺服馬達同步轉動時，內投影元件亦對應同步轉動。

Description

具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統

本發明是有關於一種內投影至非平面投影面之系統，特別是有關於一種內投影至移動式非平面投影面之系統。

近年來內投影技術或微投影技術已廣泛被使用，例如各式投影機或數位相機等等，但其多應用於平面的顯示裝置，雖有少部分應用於曲面的顯示裝置，但礙於使用目的或裝置上的各種限制，這類曲面的顯示裝置大多無法移動，因而限制了應用的範圍。

有鑑於上述習之問題，本發明提供一種可移動機構的非平面內投影的機器人系統，並搭配演算法修正影像，使得內投影技術能夠應用於可相對投影裝置轉動或移動的顯示裝置，增加內投影技術的應用範圍。

本發明提出一種具有可移動機構的非平面內投影(inner projection)的機器人系統，其包含非平面投影面、第一伺服馬達、第二伺服馬達及內投影元件。第一伺服馬達連接非平面投影面，且非平面投影面藉由第一伺服馬達傳動沿第一方向同步轉動。第二伺服馬達連接非平面投影面，且非平面投影面藉由第二伺服馬達傳動沿第二方向同步轉動。內投影元件係相對於 非平面投影面設置，內投影元件產生目標影像，且投射目標影像至非平面投影面上，以形成顯示區域，且顯示區域具有固定邊界。第一伺服馬達、第二伺服馬達及內投影元件係設置在支撐架上，且其中當非平面投影面藉由第一伺服馬達沿第一方向同步轉動及/或藉由第二伺服馬達沿第二方向同步轉動時，內投影元件亦對應第一方向及/或第二方向同步轉動。

較佳地，可移動機構的非平面內投影的機器人系統的非平面投影面由塑膠材料製成。

較佳地，可移動機構的非平面內投影的機器人系統的非平面投影面為球面投影面。

較佳地，可移動機構的非平面內投影的機器人系統的非平面內投影系統進一步包含光學反射元件，光學反射元件以第一夾角面對非平面投影面設置，內投影元件將目標影像經由光學反射元件反射至非平面投影面上，且當非平面投影面沿該第一方向及/或該第二方向轉動時，該第一夾角係維持不變。

較佳地，可移動機構的非平面內投影的機器人系統的內投影元件係以第二夾角面對光學反射元件，且當非平面投影面沿第一方向及/或第二方向轉動時，第二夾角係維持不變。

較佳地，可移動機構的非平面內投影的機器人系統的目標影像係由內投影元件產生之原始影像，且對原始影像執行內縮補正程序之後產生。

較佳地，可移動機構的非平面內投影的機器人系統的內投影元件進一步對目標影像執行演算法修正程序。

較佳地，可移動機構的非平面內投影的機器人系統的內投影元件具有對應非平面投影面之曲率之鏡頭，以產生對應之目標影像。

本發明也提供一種具有可移動機構的非平面內投影系統，其包含非平面投影面、伺服馬達及內投影元件。該伺服馬達連接非平面投影面，且非平面投影面藉由伺服馬達傳動可同步轉動。內投影元件係相對於非平面投影面設置，內投影元件產生目標影像，且投射目標影像至非平面投影面上，以形成顯示區域，且顯示區域具有固定邊界。伺服馬達及內投影元件係設置在支撐架上，且其中當非平面投影面藉由伺服馬達同步轉動時，內投影元件亦對應同步轉動。

較佳地，非平面投影面由塑膠材料製成。

較佳地，非平面投影面為球面投影面。

較佳地，可移動機構的非平面內投影系統進一步包含光學反射元件，光學反射元件以第一夾角面對非平面投影面設置，內投影元件將目標影像經由光學反射元件反射至非平面投影面上，且當非平面投影面轉動時，第一夾角係維持不變。

較佳地，內投影元件以第二夾角面對光學反射元件，且當非平面投影面轉動時，第二夾角係維持不變。

較佳地，目標影像係由內投影元件產生之原始影像，且對原始影像執行內縮補正程序之後產生。

較佳地，內投影元件進一步對目標影像執行演算法修正程序。

較佳地，內投影元件具有對應非平面投影面之曲率之鏡頭，以產生對應之目標影像。

承上所述，本發明之可移動機構的非平面內投影的機器人系統，其具有下述優點：此具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統可應用至非平面投影面，且非平面投影面相對內投影元件可以相對轉動，增加了內投影技術的應用範圍。

此具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統搭配內縮補正程序或演算法修正目標影像，或利用對應非平面投影面之曲面設計內投影元件的鏡頭，以產生正確的投影目標影像在非平面投影面上，而不造成影像變形的狀況發生。

10:具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統

100:非平面投影面

200:第一伺服馬達

300:第二伺服馬達

400:內投影元件

401:光學反射元件

500:支撐架

A1:第一夾角

A2:第二夾角

D1:第一方向

D2:第二方向

為使本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效更為顯而易見，茲將本發明配合圖式，並以實施例之表達形式詳細說明如下：第1圖係根據本發明實施例之具有可移動機構的非平面內投影系統之示意圖。

第2圖係根據本發明實施例之具有可移動機構的非平面內投影系統之另一示意圖。

為利貴審查委員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，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，未必為本發明實施後之真實 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、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

在圖式中，為了淸楚起見，放大了層、膜、面板、區域、導光件等的厚度或寬度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反地，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的“連接”，其可以指物理及/或電性的連接。再者，“電性連接”或“耦合”係可為二元件間存在其它元件。此外，應當理解，儘管術語“第一”、“第二”、“第三”在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，其係用於將一個元件、部件、區域、層及/或部分與另一個元件、部件、區域、層及/或部分區分開。因此，僅用於描述目的，而不能將其理解為指示或暗示相對重要性或者其順序關係。

請參閱第1圖，其係本發明實施例之具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統10之示意圖。如圖所示，具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統10包含非平面投影面100、第一伺服馬達200、第二伺服馬達300及內投影元件400。第一伺服馬達200連接非平面投影面100，非平面投影面100藉由第一伺服馬達200傳動可沿第一方向D1轉動。第二伺服馬達300連接非平面投影面100，非平面投影面100藉由第二伺服馬達300傳動可沿沿第二方向D2轉動。內投影元件400係相對非平面投影面100設置，內投影元件400產生目標影像，且投射至非平面投影面100上，以形成顯示區域，且顯示區域具有固定邊界(如第1圖的內投影元件400的一端繪示的射線的箭頭在非平面投影面 100上所指向的位置)。第一伺服馬達200、第二伺服馬達300及內投影元件400係設置在支撐架500上，當非平面投影面100藉由第一伺服馬達200沿第一方向D1轉動及/或藉由第二伺服馬達300沿第二方向D2轉動時，內投影元件400係對應第一方向D1及/或第二方向D2同步轉動。

根據本發明之另一個實施例，第一伺服馬達200及/或第二伺服馬達300連接非平面投影面100的方式可以依據其配置做各種調整，舉例來說，若其配置於有限且封閉的空間內部中，可利用傳動軸作為第一伺服馬達200及/或第二伺服馬達300連接非平面投影面100，當第一伺服馬達200及/或第二伺服馬達300驅動傳動軸，傳動軸帶動非平面投影面100沿著第一方向D1及/或第二方向D2轉動。

根據本發明之另一個實施例，在非平面投影面100沿著第一方向D1及/或第二方向D2轉動時，內投影元件400為了能穩定將目標影像正確投射至對應的非平面投影面100之區域上，第一伺服馬達200、第二伺服馬達300及內投影元件400在支撐架500上的設置位置需要相對應的調整，舉例來說，第一伺服馬達200、第二伺服馬達300及內投影元件400設置在支撐架500上的時候，將內投影元件400利用支撐架500的一個延伸結構(圖中未示出)與支撐架500的主體固定，這使得第一伺服馬達200及/或第二伺服馬達300在驅動非平面投影面100轉動時，內投影元件400能對應第一伺服馬達200及/或第二伺服馬達300轉動的角度同步轉動，如此便可以讓內投影元件400投射的目標影像正確的投射至非平面投影面100對應的區域上。本實施例提及的第一伺服馬達200、第二伺服馬達300及內投影元件400在支撐架500上的設置方式，只要能將內投影元件400與第一伺服馬達200及第二伺服馬達300達成同步轉動均適用於本實施例。

根據本發明之實施例，考量到若使用曲面的顯示面板作為非平面投影面，可能須進一步面對目標影像的像差或色差等光學問題，還有成本較考量，因此非平面投影面100係由塑膠材料製成，並且在表面噴塗一層奈米材料，增加透光率、色彩均勻度、黑白對比度及可視角度。

根據本發明之實施例，考量到目標影像投射在非平面投影面100上所需面對的影像修正的複雜程度，因此非平面投影面100係為球面投影面，不過本發明不限於此實施例，對於不同於球面投影面的非平面投影面100，係相對球面投影面的目標影像做些微調整即可。

根據本發明之實施例，為求最大轉動範圍，利用傳動裝置將第一伺服馬達200及第二伺服馬達300與非平面投影面100同步轉動，再利用支撐架500進一步將內投影元件400、第一伺服馬達200、第二伺服馬達300及非平面投影面100四個元件達成同步轉動，因此非平面投影面100沿著第一方向D1及/或第二方向D2轉動的角度可以不受限制。

請參閱第2圖，其係本發明實施例之具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統10之另一示意圖。如圖所示，具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統10進一步包含光學反射元件401，光學反射元件401係以第一夾角A1面對非平面投影面100設置，其中投影元件400將目標影像經由光學反射元件401反射至非平面投影面100上，且光學反射元件401對應不同曲率的非平面投影面100時，需些微調整其設置位置以將目標影像正確投射至非平面投影面100對應的顯示區域。本發明的具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統10在考量所佔用的空間大小，或是考量內投影元件400的光學特性 時，可利用光學反射元件401在相同的使用空間之中增加目標影像投射的路徑長度。

根據本發明之實施例，考量當非平面投影面100沿著第一方向D1及/或第二方向D2轉動時，因為內投影元件400係同步轉動，因此內投影元件400係以第二夾角A2面對光學反射元件401，以正確將目標影像投射至非平面投影面100對應之顯示區域，內投影元件400在非平面投影面100有不同曲率時，因為光學反射元件401需調整其面對非平面投影面100之第一夾角A1，因此內投影元件400面對光反射元件401之第二夾角A2亦需要對應調整。

上述提及的第一夾角A1及第二夾角A2一旦被決定，則在非平面投影面100轉動時，非平面投影面100、光學反射元件401及內投影元件400彼此的相對位置保持不變，使得顯示區域可以維持固定邊界。

由於目標影像係投射至非平面投影面100上，因此若不修正目標影像，則投射至非平面投影面100上的將是外擴模糊的影像。修正的方式可以有三種，其中一種是由內投影元件400產生投射至非平面投影面100的目標影像之前，先對一個由內投影元件400產生的原始影像執行內縮補正程序，執行過補正程序的原始影像，即是由內投影元件400產生的目標影像。

上述提及的內縮補正程序，考量目標影像係投射在非平面投影面100上，舉例來說，在本發明可為球面投影面，故此種補正程序係對由內投影元件400產生的原始影像執行一種內縮補正程序，對應這個執行過內縮補正程序的影像即為目標影像，此影像本身即為一個內縮的影像，若其投射至平面投影面，將會得到一個不正確的模糊影像，但是投射至球面投影面上則能夠得到清晰的目標影像。本發明不限制於本實施例，當非平面投影面100為各式各 樣曲率的投影面，都可以對應執行不同的補正程序以修正原始影像，且不一定要是內縮補正程序，只要是能夠使目標影像正確投射在各種不同曲率的投影面上皆適用於本發明。

根據本發明之實施例，另一種修正目標影像的方式，係藉由內投影元件400進一步對目標影像執行演算法修正程序。與上述提及的補正程序不同的是，此目標影像不為一個內縮的影像，此目標影像能夠正確投射在平面投影面上，但因為本發明係投射至不同曲率的非平面投影面100，目標影像在非平面投影面100上為不正確的模糊影像，因此對應不同曲率的非平面投影面100，係執行不同程度的演算法修正程序，以得到正確投射在非平面投影面100上的影像。

根據本發明之實施例，第三種修正的方式與前兩種利用軟體執行的方式不同，而是對應不同曲率的非平面投影面100，調整其具有的鏡頭的設計，舉例來說，設計成類似魚眼鏡頭，使得內投影元件400產生的原始影像不需要做任何調整即為目標影像。

根據本發明之實施例，上述的具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統10，可應用至任何具有可移動機構的非平面內投影系統，其包含非平面投影面100、伺服馬達200(或300)及內投影元件400。伺服馬達200(或300)連接非平面投影面100，非平面投影面100藉由伺服馬達200(或300)傳動可沿同步轉動。內投影元件400係相對非平面投影面100設置，內投影元件400產生目標影像，且投射至非平面投影面100上，以形成顯示區域，且顯示區域具有固定邊界(如第1圖的內投影元件400的一端繪示的射線的箭頭在非平面投影面100上所指向的位置)。伺服馬達 200(或300)及內投影元件400係設置在支撐架500上，當非平面投影面100藉由伺服馬達200(或300)同步轉動時，內投影元件400係對應同步轉動。

根據本發明之實施例，上述提及的具有可移動機構的非平面內投影系統包含的元件，其連接關係及各種操作，已於具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統10中描述，在此不再贅述。

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:可移動機構的非平面內投影系統

100:非平面投影面

200:第一伺服馬達

300:第二伺服馬達

400:內投影元件

401:光學反射元件

500:支撐架

D1:第一方向

D2:第二方向

Claims (16)

1. 一種具有可移動機構的非平面內投影的機器人系統，其包含：一非平面投影面；一第一伺服馬達，該第一伺服馬達連接該非平面投影面，且該非平面投影面藉由該第一伺服馬達傳動沿一第一方向同步轉動；一第二伺服馬達，該第二伺服馬達連接該非平面投影面，且該非平面投影面藉由該第二伺服馬達傳動沿一第二方向同步轉動；一內投影元件，該內投影元件係相對於該非平面投影面設置，該內投影元件產生一目標影像，且投射該目標影像至該非平面投影面上，以形成一顯示區域，且該顯示區域具有一固定邊界；以及一支撐架，其中該第一伺服馬達、該第二伺服馬達及該內投影元件係設置在一支撐架上，且其中當該非平面投影面藉由該第一伺服馬達沿該第一方向同步轉動及/或藉由該第二伺服馬達沿該第二方向同步轉動時，該內投影元件亦對應該第一方向及/或該第二方向同步轉動。
2. 如請求項1所述的具有可移動機構非平面內投影的機器人系統，其中該非平面投影面係由塑膠材料製成。
3. 如請求項1所述的具有可移動機構非平面內投影的機器人系統，其中該非平面投影面係為一球面投影面。
4. 如請求項1所述的具有可移動機構非平面內投影的機器人系統，其進一步包含一光學反射元件，該光學反射元件以一第一夾角面對該非平面投影面設置，該內投影元件將該目標影像經由該光學反射元件反射至該非平面投影面上，且當非平面投影面沿該第一方向及/或該第二方向轉動時，該第一夾角係維持不變。
5. 如請求項4所述的具有可移動機構非平面內投影的機器人系統，其中該內投影元件係以一第二夾角面對該光學反射元件，且當該非平面投影面沿該第一方向及/或該第二方向轉動時，該第二夾角係維持不變。
6. 如請求項5所述的具有可移動機構非平面內投影的機器人系統，其中該目標影像係由該內投影元件產生之一原始影像，且對該原始影像執行一內縮補正程序之後產生。
7. 如請求項5所述的具有可移動機構非平面內投影的機器人系統，其中該內投影元件進一步對該目標影像執行一演算法修正程序。
8. 如請求項5所述的具有可移動機構非平面內投影的機器人系統，其中該內投影元件具有對應該非平面投影面之曲率之一鏡頭，以產生對應之該目標影像。
9. 一種具有可移動機構的非平面內投影系統，其包含：一非平面投影面；一伺服馬達，該伺服馬達連接該非平面投影面，且該非平面投影面藉由該伺服馬達傳動沿一方向同步轉動；一內投影元件，該內投影元件係相對於該非平面投影面設置，該內投影元件產生一目標影像，且投射該目標影像至該非平 面投影面上，以形成一顯示區域，且該顯示區域具有一固定邊界；以及一支撐架，該伺服馬達及該內投影元件係設置在該支撐架上，且其中當該非平面投影面藉由該伺服馬達沿該方向同步轉動時，該內投影元件亦對應該方向同步轉動。
10. 如請求項9所述的具有可移動機構的非平面內投影系統，其中該非平面投影面係由塑膠材料製成。
11. 如請求項9所述的具有可移動機構的非平面內投影系統，其中該非平面投影面係為一球面投影面。
12. 如請求項9所述的具有可移動機構的非平面內投影系統，其進一步包含一光學反射元件，該光學反射元件以一第一夾角面對該非平面投影面設置，該內投影元件將該目標影像經由該光學反射元件反射至該非平面投影面上，且當該非平面投影面沿該方向轉動時，該第一夾角係維持不變。
13. 如請求項12所述的具有可移動機構的非平面內投影系統，其中該內投影元件係以一第二夾角面對該光學反射元件，且當非平面投影面沿該方向轉動時，該第二夾角係維持不變。
14. 如請求項13所述的具有可移動機構的非平面內投影系統，其中該目標影像係由該內投影元件產生之一原始影像，且對該原始影像執行一內縮補正程序之後產生。
15. 如請求項13所述的具有可移動機構的非平面內投影系統，其中該內投影元件進一步對該目標影像執行一演算法修正程序。
16. 如請求項13所述的具有可移動機構的非平面內投影系 統，其中該內投影元件具有對應該非平面投影面之曲率之一鏡頭，以產生對應之該目標影像。

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