自動調節(jié)型顯示設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自動調節(jié)型顯示設備，包括顯示器底座、電機驅動裝置、顯示器、攝像頭和距離傳感器以及控制主機，其中：電機驅動裝置設置在顯示器底座和顯示器之間，電機驅動裝置用于驅動顯示器分別繞空間直角坐標系Oxyz中的坐標軸X、Y、Z軸旋轉；空間直角坐標系的原點O選取為顯示器的所在位置；電機驅動裝置、攝像頭和距離傳感器分別與主機電連接；顯示器包括基板和覆膜在基板表面上的可變形的軟屏，基板由電活性聚合物材料制成。該顯示設備，通過由電活性聚合物材料制成的可變形的基板在該設備上的應用，以及攝像頭和距離傳感器與控制主機之間的連接綜合配套使用，驅動調整顯示器的旋轉角度和彎曲弧面保障顯示效果。
【專利說明】自動調節(jié)型顯示設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及顯示設備制造領域，尤其涉及一種自動調節(jié)型顯示設備。
【背景技術】
[0002]在日常生活中，目前顯示器(例如電腦顯示設備、電視機等)的觀看角度調整均為被動式，需要人轉動調節(jié)，而且屏幕是平面的結構，例如通常需要用戶人力掰動帶有摩擦力的摩擦軸來改變顯示器的觀看角度，來適應觀看者的觀看角度的要求。
[0003]然而，現(xiàn)有的顯示設備往往會影響用戶對顯示器的觀看體驗。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種自動調節(jié)型顯示設備，以解決上述問題。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本實用新型提供了 一種自動調節(jié)型顯示設備，包括顯示器底座、電機驅動裝置、顯示器、攝像頭和距離傳感器以及控制主機，其中:電機驅動裝置設置在所述顯示器底座和顯示器之間，所述電機驅動裝置用于驅動所述顯示器分別繞空間直角坐標系Oxyz中的坐標軸X、Y、Z軸旋轉；所述空間直角坐標系的原點O選取為顯示器的所在位置；
[0007]所述電機驅動裝置、所述攝像頭和所述距離傳感器分別與所述主機電連接；所述顯示器包括基板和覆膜在所述基板表面上的可變形的軟屏，所述基板由電活性聚合物材料制成；
[0008]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型實施例的優(yōu)點在于:
[0009]本實用新型提供的一種自動調節(jié)型顯示設備，分析上述結構可知:該顯示設備，包括顯示器底座、電機驅動裝置、顯示器、攝像頭和距離傳感器以及控制主機；其中所述顯示器包括基板和覆膜在所述基板表面上的可變形的軟屏，所述基板由電活性聚合物材料制成。本實用新型提及了空間直角坐標系Oxyz (即三維空間直角坐標系)，即以空間一點O為原點，建立三條兩兩垂直的數軸；x軸，y軸，z軸,這時建立了一個空間直角坐標系Oxyz,其中點O叫做坐標原點。其中在本實用新型實施例中空間直角坐標系的原點O可以選取為攝像頭的所在位置，由于攝像頭安裝在顯示器上(在同一平面上)，因此可以無限近似認為攝像頭與顯示器在空間直角坐標系Oxyz上的坐標相同；同時距離傳感器也安裝在顯示器的攝像頭附近，因此也可以無限近似認為距離傳感器與顯示器兩個器件在空間直角坐標系Oxyz上的坐標相同；所述電機驅動裝置、所述攝像頭和所述距離傳感器分別與所述主機電連接。因此，其中，距離傳感器感測到人臉距離可以默認等于顯示器距離人臉的距離，攝像頭獲取人臉圖像得到的當前空間位置上人臉所在的空間坐標同樣具有可參考性(關于距離傳感器和攝像頭的作用和功能屬于現(xiàn)有技術，不再贅述)。其中，Y軸方向為豎直方向，X軸方向即為水平面上與直線不變形狀態(tài)的顯示器的平行方向，當然Z軸為水平面上與X軸垂直的方向。
[0010]分析上述調節(jié)型顯示設備的各個器件功能原理可知:攝像頭用于在空間直角坐標系Oxyz所在的原點位置上，拍攝當前空間位置上的使用者的人臉，從而獲取并識別到當前空間位置上使用者的人臉圖像，發(fā)送給控制主機進行處理；距離傳感器在空間直角坐標系Oxyz所在的原點位置上，感測當前空間位置上使用者的人臉，從而采集當前空間位置上使用者的人臉與顯示器的距離，將該距離數據發(fā)送給控制主機進行后續(xù)分析處理；
[0011]其中控制主機屬于核心信息處理部分，其接收上述人臉圖像和距離數據后進行分析處理，從而反饋控制電機驅動裝置控制驅動所述顯示器分別繞空間直角坐標系的X、Y、Z軸旋轉以適應使用者的空間位置(主要為空間角度變化)，還反饋控制由電活性聚合物制成的基板的變形量，從而讓顯示器的軟屏適應使用者的空間位置(主要為空間距離變化)，(關于控制主機執(zhí)行的上述操作，均有程序來完成，屬于現(xiàn)有技術對此本實用新型不再一一贅述)。
[0012]本實用新型實施例提供的自動調節(jié)型顯示設備，最為重要的是，上述由電活性聚合物材料制成的可變形的基板在該設備上的應用，以及攝像頭和距離傳感器與控制主機之間的連接綜合配套裝備；另外配合現(xiàn)有的程序設計通過顯示器的旋轉角度調整和彎曲弧面調整，使用者在移動過程中，顯示設備將會自適應地調整適應使用者的空間位置變化，保障顯示效果，提升用戶體驗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型實施例提供的自動調節(jié)型顯示設備的立體結構示意圖；
[0014]圖2為圖1中本實用新型實施例提供的自動調節(jié)型顯示設備的主視圖；
[0015]圖3為圖1中的本實用新型實施例提供的自動調節(jié)型顯示設備的側視圖；
[0016]圖4為圖1中的本實用新型實施例提供的自動調節(jié)型顯示設備的俯視圖；
[0017]圖5為本實用新型實施例提供的自動調節(jié)型顯示設備的控制主機的功能原圖。
【具體實施方式】
[0018]下面通過具體的實施例子并結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。
[0019]參見圖1、圖2、圖3以及圖4，本實用新型實施例提供了一種自動調節(jié)型顯示設備1，包括顯示器底座10、電機驅動裝置11、顯示器12、攝像頭13和距離傳感器14以及控制主機(未示出)，其中:電機驅動裝置設置在所述顯示器底座和顯示器之間，所述電機驅動裝置用于驅動所述顯示器分別繞空間直角坐標系的X、Y、Z軸旋轉；
[0020]所述電機驅動裝置、所述攝像頭和所述距離傳感器分別與所述主機電連接；所述顯示器12包括基板和覆膜在所述基板表面上的可變形的軟屏，所述基板由電活性聚合物材料制成；
[0021]其中，所述控制主機，用于接收所述攝像頭獲取并識別的當前空間位置上使用者的人臉圖像(人臉還可能包括其他部位的識別，例如人眼)，根據當前人臉圖像所在的場景背景，確定當前空間位置上的使用者的人臉所在空間坐標系的坐標；根據所述坐標計算所需調整顯示器相對人臉旋轉角度和距離，反饋控制所述電機驅動裝置驅動所述顯示器分別繞空間直角坐標系的X、Y、Z軸旋轉以適應使用者的空間位置；
[0022]所述控制主機，還用于接收所述距離傳感器采集的當前空間位置上使用者的人臉與顯示器的距離，控制主機根據所述距離反饋調節(jié)顯示器由電活性聚合物制成的基板的弧面彎曲變形量，從而適應性帶動附著在電活性聚合物所形成的基板表面的軟屏的彎曲程度，以適應使用者的空間位置(即適應性帶動附著在基板表面的軟屏彎曲)。(關于控制主機執(zhí)行的上述操作，均有程序來完成，屬于現(xiàn)有技術對此，本實用新型不再一一贅述)。
[0023]其中，需要說明的是，本自動調節(jié)型顯示設備其結構主要分為執(zhí)行部分和控制部分兩個部分，其中執(zhí)行部分包括:顯示器底座、電機驅動裝置(包括三個電機和對應的驅動軸等)、顯示器、攝像頭和距離傳感器(即感測器)等對應的執(zhí)行機構；另外控制部分主要包括控制主機(當然該控制主機包括了其硬件部分和軟件部分，該硬件部分(例如CPU、存儲器、輸入接口、輸出接口和電源適配器等)屬于公知常識，本實用新型對此不再一一贅述。
[0024]另外，本實用新型實施例涉及了空間直角坐標系Oxyz (即三維空間直角坐標系)，即以空間一點O為原點，建立三條兩兩垂直的數軸；x軸，y軸，z軸，這時建立了一個空間直角坐標系Oxyz，其中點O叫做坐標原點，三條軸統(tǒng)稱為坐標軸，由坐標軸確定的平面叫坐標平面(例如它們是:由X軸及Y軸所確定的XOY平面；由Y軸及Z軸所確定的YOZ平面；由X軸及Z軸所確定的XOZ平面)。其中在本實用新型實施例中空間直角坐標系的原點O可以選取為攝像頭的所在位置，由于攝像頭安裝在顯示器上(在同一平面上)，因此可以無限近似認為攝像頭與顯示器在空間直角坐標系Oxyz上的坐標相同；而且距離傳感器也安裝在顯示器的攝像頭附近，因此也可以無限近似認為距離傳感器與顯示器兩個器件在空間直角坐標系Oxyz上的坐標相同。因此距離傳感器感測到人臉距離可以默認等于顯示器距離人臉的距離，攝像頭獲取人臉圖像得到的當前空間位置上人臉所在的空間坐標同樣具有可參考性。其中，Y軸方向為豎直方向，X軸方向即為水平面上與直線不變形狀態(tài)的顯示器的平行方向，當然Z軸為水平面上與X軸垂直的方向。
[0025]需要說明的是:所述攝像頭，用于在空間直角坐標系Oxyz所在的原點位置上，拍攝當前空間位置上的使用者的人臉，從而獲取并識別到當前空間位置上使用者的人臉圖像，發(fā)送給控制主機進行處理；
[0026]所述距離傳感器，用于在空間直角坐標系Oxyz所在的原點位置上，感測當前空間位置上使用者的人臉，從而采集當前空間位置上使用者的人臉與顯示器的距離，將該距離數據發(fā)送給控制主機進行后續(xù)分析處理；
[0027]其中控制主機屬于核心信息處理部分，其接收上述人臉圖像和距離數據后進行分析處理，從而反饋控制電機驅動裝置控制驅動所述顯示器分別繞空間直角坐標系的X、Y、Z軸旋轉以適應使用者的空間位置(主要為空間角度變化)，還反饋控制由電活性聚合物制成的基板的變形量，從而讓顯示器的軟屏適應使用者的空間位置(主要為空間距離變化)。
[0028]下面對本實用新型提供的自動調節(jié)型顯示設備的具體結構做進一步說明:
[0029]參見圖5，所述控制主機15包括旋轉角度計算子模塊150和旋轉參數確定子模塊151，其中:
[0030]所述旋轉角度計算子模塊150，用于根據當前空間位置上的使用者的人臉所在空間直角坐標系的X、Y、Z坐標軸上的坐標，確定人臉中心的坐標點，根據人臉中心的坐標點和原點O確定兩點之間的直線，再分別確定所述直線到坐標平面XOY平面、YOZ平面、XOZ平面的投影線，計算得到所述直線與相對坐標平面XOY平面、YOZ平面、XOZ平面上三個投影線的夾角，確定所述夾角為所需調整顯示器相對人臉的旋轉角度；(另外需要說明的是，根據上述坐標也可以計算人臉相對顯示器的距離，本發(fā)明對此不再詳述)。[0031]上述旋轉角度的求取還可能包括其他方式方法，例如:當使用者的身體為直立狀態(tài)，頭部(或等同于人臉)發(fā)生傾斜的時候(且顯示器屏幕正對著人臉的時候)，顯示器需要根據頭部發(fā)生的傾斜角度適應性的調整顯示器相對Z坐標軸旋轉，這時候可根據當前空間位置上的使用者的人臉所在空間直角坐標系的X、Y、Z坐標軸上的坐標，確定人臉中心的坐標點，根據人臉中心的坐標點直接確定人臉相對身體歪斜的角度，確定所述歪斜的角度為所需調整顯示器相對人臉的沿Z坐標軸的旋轉角度。所以面對使用者發(fā)生空間位置變化的調整，最好的調整順序是，先調整沿Y軸旋轉和沿X軸旋轉，這樣是顯示器正面面對使用者人臉后，再進行沿Z軸的旋轉調整。
[0032]所述旋轉參數確定子模塊151，用于根據旋轉角度進一步確定旋轉方向和旋轉速度，根據確定后的旋轉角度、旋轉方向和旋轉速度控制所述電機驅動裝置驅動所述顯示器分別繞空間直角坐標系的X、Y、Z軸旋轉。(通過反饋控制所述電機驅動裝置驅動顯示器分別繞空間直角坐標系的X、Y、Z軸旋轉，即可適應使用者的空間位置變化產生的相對角度變化；)
[0033]其中，由上述旋轉角度還可以進一步得到其他驅動參數,例如:包括旋轉方向，旋轉速度等信息，對此本實用新型實施例不再一一贅述。
[0034]其中；在旋轉后的攝像頭與人臉之間的空間位置的連線應該與坐標平面YOZ平面平行，這樣既可以保障人臉是正對著顯示器的正面的；
[0035]需要說明的是，根據當前人臉圖像所在的場景背景，計算出當前空間位置上的使用者的人臉所在空間坐標系的坐標利用背景建模的方法，屬于現(xiàn)有技術本實用新型實施例
不再一一贅述。
[0036]較佳地，參見圖5，所述控制主機15還包括距離調節(jié)子模塊152，其中:
[0037]所述距離調節(jié)子模塊152，預先建立并存儲弧面彎曲變形量與距離的線性關系的變形數據庫；在接收到當前空間位置上使用者的人臉與顯示器的當前距離后，在變形數據庫內查找與當前距離匹配的弧面彎曲變形量；根據所述弧面彎曲變形量調節(jié)由電活性聚合物制成的基板的弧面彎曲程度。(在基板適應性的變形后，自然附著在基板表面的軟屏的調整曲面弧度變化量)。
[0038]其中:線性關系具有一定的規(guī)律，一般地當空間位置上使用者的人臉與顯示器的距離越大，基板適應性變形后的弧面弧度越小(即越趨于平面)；相應的，使用者的人臉與顯示器的距離越小(即越近)，基板的變形后的弧面弧度越大，彎曲程度越大；這樣通過上述適應性調整基板的弧面彎曲程度，進而影響到使用者的觀看效果。電活性聚合物EAP根據可彎曲屏幕大小(即軟屏)及其特性的實際情況選擇合適的電活性聚合物EAP安裝在屏幕背面和屏幕四周(根據需求也可安裝在屏幕背面或屏幕周圍)使可彎曲屏幕301可根據電活性聚合物EAP的變形達到需要的弧度即可。
[0039]較佳地，所述電機驅動裝置包括第一驅動電機、第二驅動電機和第三驅動電機；連接各個驅動電機之間的各種連接軸的結構本實用新型實施例不再一一贅述；其中:
[0040]參見圖1-圖4，所述第一驅動電機103用于驅動顯示器繞空間直角坐標系的X軸方向旋轉；所述第二驅動電機104用于驅動顯示器繞空間直角坐標系的Y軸方向旋轉；所述第三驅動電機102用于驅動顯示器繞空間直角坐標系的Z軸方向旋轉。
[0041]其中，空間坐標軸X軸與不變形狀態(tài)時的顯示器平面平行。其中，Y軸方向為豎直方向，X軸方向即為水平面上與直線不變形狀態(tài)的顯示器的平行方向，當然Z軸為水平面上與X軸垂直的方向；這樣即可以對XYZ三軸方向進行旋轉控制)；
[0042]需要說明的是:第一驅動電機、第二驅動電機和第三驅動電機均為伺服電機，可進行方向控制以及轉速的無級控制，三個電機相互配合即可讓軟屏任意轉向。
[0043]較佳地，所述距離傳感器為紅外距離傳感器。
[0044]需要說明的是，本實用新型實施例所涉及的距離傳感器(即感測器)可以選取多種類型的距離傳感器，但是作為一種優(yōu)選的可實施方式，本實用新型實施例最好選擇紅外距離傳感器，基于其優(yōu)越的性能更適合本實用新型實施例顯示設備的系統(tǒng)架構；紅外距離傳感器(即紅外測距傳感器)利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強度也不同的原理，進行障礙物遠近的檢測；
[0045]下面介紹一下自動調節(jié)型顯示設備的調節(jié)方法，包括如下步驟:(該控制部分的程序通過現(xiàn)有技術中的程序實現(xiàn)，對此只是簡要說明，闡述本實用新型實施例的自動調節(jié)型顯示設備的工作原理)
[0046]步驟S100、(控制主機)接收所述攝像頭獲取并識別的當前空間位置上使用者的人臉圖像，確定當前空間位置上的使用者的人臉所在空間坐標系的坐標；根據所述空間坐標系的坐標計算所需調整顯示器相對人臉的旋轉角度，利用所述旋轉角度反饋控制所述電機驅動裝置驅動所述顯示器分別繞空間直角坐標系的X、Y、Z軸旋轉；
[0047]步驟S200、接收所述距離傳感器采集的當前空間位置上使用者的人臉與顯示器的距離，根據所述距離反饋調節(jié)顯示器上由電活性聚合物制成的基板的弧面彎曲變形量，從而適應性帶動附著在基板 表面的軟屏彎曲。
[0048]其中，需要說明的是，在步驟SlOO之前，還包括如下步驟:預設顯示器上的攝像頭的位置為空間坐標系XYZ的原點；還可能有如下步驟:例如:攝像頭拍攝當前使用者的人臉圖像，將人臉圖像發(fā)給控制主機；距離傳感器將檢測距離數據發(fā)給控制主機；對此不再
--贅述。
[0049]較佳地，在步驟SlOO中，所述根據所述空間坐標系的坐標計算所需調整顯示器相對人臉的旋轉角度，包括如下步驟:
[0050]步驟S110、根據當前空間位置上的使用者的人臉所在空間直角坐標系的X、Y、Z坐標軸上的坐標，確定人臉中心的坐標點，根據人臉中心的坐標點和原點O確定兩點之間的直線，再分別確定所述直線到坐標平面XOY平面、YOZ平面、XOZ平面的投影線，計算得到所述直線與相對坐標平面XOY平面、YOZ平面、XOZ平面上三個投影線的夾角，確定所述夾角為所需調整顯示器相對人臉的旋轉角度；(另外需要說明的是，根據上述坐標也可以計算人臉相對顯示器的距離)
[0051]較佳地，在步驟S200中，所述接收所述距離傳感器采集的當前空間位置上使用者的人臉與顯示器的距離之前，還包括如下步驟:
[0052]步驟S120、預先建立并存儲弧面彎曲變形量與距離的線性關系的變形數據庫。
[0053]較佳地，在步驟S200中，所述根據所述距離反饋調節(jié)顯示器上由電活性聚合物制成的基板的弧面彎曲變形量，包括如下步驟:
[0054]步驟S210、在接收到當前空間位置上使用者的人臉與顯示器的當前距離后，在變形數據庫內查找與當前距離匹配的弧面彎曲變形量；根據所述弧面彎曲變形量調節(jié)由電活性聚合物制成的基板的弧面彎曲程度。
[0055]A攝像頭采集的圖像信息、感測器采集的距離信息，經輸入接口處理保存在存儲器中，CPU調用攝像頭采集的圖像信息、感測器采集的距離信息及相應的軟件進行分析得到人臉在當前空間直角坐標系上的位置，使顯示器追蹤人臉并使顯示器面對人臉，驅動顯示器繞XYZ軸旋轉角度，之后CPU從存儲器中調用相應計算軟件進行計算得到電機驅動裝置的動作控制參數(包括旋轉方向，旋轉速度，旋轉角度)，CPU將這些動作控制參數傳輸至存儲器，存儲器通過輸出接口將參數信號傳輸至控制電路，控制電路將其放大并分別控制電機驅動裝置動作，以此實現(xiàn)顯示器對人臉的追蹤，讓顯示器始終面對人臉。
[0056]B假設呈現(xiàn)給人臉最佳視角的可彎曲屏幕(即軟屏)弧度為M，每隔N米測量可彎曲屏幕呈現(xiàn)給人臉最佳視角彎曲弧度M的值，并根據M的值測量給電活性聚合物EAP彎曲一定的弧度使屏幕彎曲最佳視角弧度的控制信號，將這些數據編寫成EAP變形的數據庫并保存在存儲器中。
[0057]攝像頭采集的圖像信息、感測器采集的距離信息，經輸入接口處理保存在存儲器中，CPU調用攝像頭采集的圖像信息、感測器采集的距離信息及相應的軟件進行分析得到人臉距屏幕的距離，CPU依據此數據從存儲器中的EAP變形數據庫內提取相對應的控制信號，并將此控制信號通過存儲器輸出接口傳輸至控制電路，控制電路將此控制信號放大，并控制電活性聚合物來完成屏幕弧度的改變。隨著人臉的不斷移動，整套系統(tǒng)不斷重復以上A、B這兩個過程以實現(xiàn)顯示器的智能追蹤及調整。
[0058]本發(fā)明實施例涉及的主要保護點包括:1、對人臉進行追蹤，實現(xiàn)顯示器角度調節(jié)自動化的控制方法。2、安裝在屏幕上的電活性聚合物，根據人臉距離變化實現(xiàn)屏幕自動彎曲變形的方法。
[0059]在本發(fā)明實施例中，顯示器屏幕可以根據人臉位置變化任意轉向，并實現(xiàn)自動化，使用者不必頻繁用手去改變顯示器角度。顯示器屏幕可根據人臉距離的遠近進行自動弧度調節(jié)，使屏幕隨時呈現(xiàn)給人一個最佳視角。
[0060]本領域技術人員應該可以理解，在進行顯示器的旋轉角度調整和彎曲弧面調整之后，使用者在移動過程中，顯示設備將會自適應地調整適應使用者的空間位置變化，保障顯示效果，提升用戶體驗。
[0061]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種自動調節(jié)型顯示設備，其特征在于， 包括顯示器底座、電機驅動裝置、顯示器、攝像頭和距離傳感器以及控制主機，其中:電機驅動裝置設置在所述顯示器底座和顯示器之間，所述電機驅動裝置用于驅動所述顯示器分別繞空間直角坐標系Oxyz中的坐標軸X、Y、Z軸旋轉；所述空間直角坐標系的原點O選取為顯示器的所在位置； 所述電機驅動裝置、所述攝像頭和所述距離傳感器分別與所述主機電連接；所述顯示器包括基板和覆膜在所述基板表面上的可變形的軟屏，所述基板由電活性聚合物材料制成。
2.如權利要求1所述的自動調節(jié)型顯示設備，其特征在于， 所述電機驅動裝置包括第一驅動電機、第二驅動電機和第三驅動電機，其中: 所述第一驅動電機用于驅動顯示器繞空間直角坐標系的X軸方向旋轉；所述第二驅動電機用于驅動顯示器繞空間直角坐標系的Y軸方向旋轉；所述第三驅動電機用于驅動顯示器繞空間直角坐標系的Z軸方向旋轉。
3.如權利要求1所述的自動調節(jié)型顯示設備，其特征在于， 所述距離傳感器為紅外距離傳感器。
【文檔編號】G05D3/12GK203689161SQ201320854458
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權日:2013年12月23日
【發(fā)明者】張志增 申請人:張志增