TWM479440U

TWM479440U - 手機之投影掃描套件

Info

Publication number: TWM479440U
Application number: TW102222062U
Authority: TW
Inventors: Chi-Lung Chang
Original assignee: Chi-Lung Chang; Vivi3D Technology Inc
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2014-06-01

Description

手機之投影掃描套件

本創作係關於一種兼具有3D掃描與投影功能之手機套件。

由於人際間的交流愈來愈頻繁與現代化，手機已然成為目前人們生活的重心，除了基本的電話之外，手錶、照相機相續加入，再拜無線上網WIFI所賜，衛星地圖、遊戲下載、互動軟體都已與手機緊緊相結合，再則辦公事務用具，也悄悄的加入了手機的配備，例如：投影設備等，但是受限於投影設備的價格居高不下，而立體三維(3D)掃描技術整合於手機配備則才要剛開始，因此體積或設備的成本過大，一直未有關鍵性的突破。

在日常生活中，對於一立體的物件尺寸等資訊，我們常不容易立即取得，頂多以照片拍下，但尺寸不精準的問題依然存在，錄影則無法具體測量尺寸，非得以精密測量工具測得該物品之後，再由繪圖軟體依測量數據搭配照片或錄影為輔助，自行再建構出該立體物件的實際形狀，因此在許多取樣的工作上，就變得十分不方便；而3D掃瞄就可以解決這個測量的問題；一般利用3D掃描技術求解物體表面的形貌，編碼的結構光圖案(Patterns)被認為是最可靠的技術；請參看第5圖所示之範例，所謂的「結構光圖案70」指的是一些具有特定圖案的光，從最簡單的線、面，甚至到格狀等更複雜的圖形都有，基本原理就是將結構光投射到立體的待掃描物或場景上，並從一個或多個視角取像；由於圖案已被編碼，在結構光圖案投射於立體的待掃描物時，各結構光圖案上的取像點已經變形，再藉由各取像點與投射點之間的對應關係，可以很容易地找到關鍵的數據以進行分析及解碼，在解碼後的各點可以利用三角函數法求解物件的三維訊息。這項技術可以應用在目標距離偵測、不規則物品之掃描(例如：製造零件之檢測或藝術品)、逆向工程、手勢識別和三維地圖的建立，這些技術已經被漸漸使用，不再贅述。

但習用的立體掃描技術在實用上是有許多不盡完善之處，茲列舉如下：

(1)整個掃描系統十分龐大，不具備可攜性，因此不適合和手機結合。

(2)使用掃描系統之運算軟體Structured-light的費用相當昂貴，每一掃描系統配置一組軟體在成本上過於昂貴，再加上硬體的設備，整體價格無法供一般人士所使用。

(3)單獨的立體掃描器具的功能，由於無法攜帶，只能置於在辦公室、家庭等室內，無法取代照相，故不具市場吸引力。

本創作係為一種手機專用之套件，尤指一種兼具有3D掃描與投影功能之手機套件，巧妙的運用手機本來就具有的攝影功能，以及雲端網路的便利性，搭配本創作之3D掃描功能之套件組，即可創造出體積小且功能掃描及投影等功能強大的手機套件。

為達到上述之目的，本案可由下列的方式來達成：設一套件，為具有容置空間的本體，並於一側設有手機置放區，且在置放區內設有傳輸或接收訊息的連接器；而本體一端則設有透光區，而另端一側則設有一透孔；一微形投影光機模組，具有進行投影輸出之功能，能將手機內容進行放大及投影，同時亦可對一物件，進行結構光的投射，該微形投影光機模組的投射方向係與取像方向同向；一電源供應器，係提供投影及掃描時之電源裝置，亦可對手機進行充電；一電路板，係提供結構光數據及資料傳輸等功能，並將微形投影光機模組及電源供應器結合設於本體的容置空間內；如此，則能搭配手機進行放大投影及3D掃描，並交由雲端的系統程式運算，得到被掃描物的資料及圖形。

本創作之另一目的，係本案之結構精簡，又可使用部份手機的零件，並且運用網上的雲端服務，因此可結合地設於手機內，以構成手機的一部份，使用上更為便利。

10‧‧‧本體

11‧‧‧上蓋

110‧‧‧置放區

111‧‧‧透光區

112‧‧‧窗口

113‧‧‧連接器

12‧‧‧基座

120‧‧‧容置空間

121‧‧‧透光區

122‧‧‧窗口

123‧‧‧透孔

124‧‧‧輔助支架

20‧‧‧微形投影光機模組

30‧‧‧電源供應器

40‧‧‧電路板

50‧‧‧手機

51‧‧‧攝影鏡頭

52‧‧‧螢幕

60‧‧‧圖片

70‧‧‧結構光圖案

80‧‧‧待掃描物

第1圖係本創作之分解及實施例圖。

第2圖係本創作組合後之使用實施例圖。

第3圖係本創作使用於投影功能之示意圖。

第4圖係本創作使用於3D掃描功能之示意圖。。

第5圖係為一種常用3D掃描所使用結構光的實施例圖。

第6圖係為實施本創作使用時之相關作業流程圖。

請參看第1、2圖所示，本案之手機套件主要包括有：一本體10，係由一上蓋11及基座12所構成，其中該上蓋11於一側設有(手機)置放區110，該置放區110內可為槽體，又可為凸出的架體(本案未示)；在置放區110內可設有傳輸或接收訊息的連接器113；而上蓋11的一端則設有一透光區111，該透光區111可以在一角或中央設一窗口112，透光區111亦可是透明的薄膜，也可以是完全去除，使上蓋11在該端(如第4圖所示)不致遮住手機50置放時，不會造成擋住手機50攝影鏡頭51的拍攝為目的；而基座12除了形成有一容置空間120，並相對於上蓋11形成有透光區121及窗口122，又於另端設有一透孔123。

如第6圖所示，基座12在外側可另設有輔助支架124，使套件本體10能被輔助支架124所撐起放置。

請參看第1、2圖所示，一微形投影光機模組20，具有進行投影輸出之功能，能將手機內容進行放大及投影，同時亦可對一物件，進行不同結構光的投射，該微形投影光機模組20的投射方向係與取像方向同向。

一電源供應器30，係提供投影及掃描時之電源裝置，亦可對手機進行充電。

一電路板40，係提供結構光數據及資料傳輸等功能，並將微形投影光機模組20及電源供應器30結合，設於本體10的容置空間120內。

請參看第1、2、4圖所示，本案在使用時，必需配合手機50的功能，即將手機50置於套件本體10的置放區110內，使手機50由連接器113與微形投影光機模組20、電源供應器30及電路板40 相結合；請參看第2、4、6圖所示，本案以微形投影光機模組20向待掃描物80投射結構光圖案70，隨著將待掃描物80旋轉，並以手機50的攝影鏡頭51，以無線操控或有線操控的方式投影，並擷取物件360度2D的結構光圖案70(Patterns)，經過手機50無線上網(Wi-Fi/4G)功能及時上傳至雲端網路伺服器，透過雲端的資料庫及網頁空間(UI)進行結構光圖案70的程式運算，進行2D→3D轉換，即可產生一組彩色3D電腦圖像，並取得待掃描物80的詳細資料，該3D影像掃瞄所建立的3D數位檔案，可在手機50的螢幕52上直接查看，並可及時進行修正與補掃瞄。

本案亦可如第3圖所示，直接以微形投影光機模組20將圖片60(或影片)放大後進行投影，得到微投影的功能，使用上亦十分便利。

事實上本案尚可製成細薄狀，直接附於手機一側；或者將本案的套件本體與手機的殼體相結合，且微形投影光機模組、電源供應器、電路板係置於該手機的殼體內，如此則能成為主流的手機功能，與手機結合為一體，但由於此點只需相關知識即可搭配，且造形尺寸可變化萬千，故不一一列圖或標號贅述，合先陳明。

因此，使用本案時，將具有如下的優點：

1.本案的手機套件式同時具有3D影像掃瞄及微型投影裝置，不但可投影輸出，同時可以掃瞄3D立體影像，可廣泛使用於數位內容產業、逆向工程等方面，若再運用3D列印或水晶內雕技術，即可於很短的時間內完成個人化的個性商品，如個人化公仔及雕像等產品，使用階層廣大，是本案具有實用性之優點。

2.本案藉用了手機原本的攝影功能，配合本案的套件設計，以及上網的運算，所以輕易的達成了縮小體積的目標，此即使用本案時，搭配手機即可使用了3D掃描及投影的功能，不必如習用需要龐大掃描系統機具，因此本案又具有易攜帶的便利性。

3.由於本案的設計上，活用了手機的攝影元件，以及近代智慧手機的上網功能，配合本案能利用雲端運算計算出3D數位點雲及面形資料，使用者可透過APP軟體觀察3D模型的任何角度，3D模型資料可輸出3D模型標準格式(如：3DS、OBJ、STL…等)供標準的3D編輯軟體編輯，這些原本是3D掃描的成本，全都由手機及上網的費用早先分擔，所以使本案實施這些功能的費用較習用大幅降低，是本案具有經濟的價值。

唯，以上所述之結構，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍；故當熟習此技藝所作出等效或輕易的變化者，在不脫離本創作之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，例如：將本案的全部或部份元件，嵌設於手機內，成為手機的主流功能時，該手機即應用了本案的特色，或者單純的以本案附加其他的配件，或者略為更套件的造形皆應涵蓋於本創作之特徵內。