显示器视角调节装置及其调整方法
【专利摘要】本发明涉及一种显示器视角调节装置及其调节方法，所述装置包括图像采集单元、控制单元和驱动单元，所述图像采集单元、控制单元和驱动单元依次相连，所述图像采集单元获取显示器前人脸图像和/或人体图像，所述控制单元根据人脸图像和/或人体图像得到最佳观测视角并计算显示器当前观测视角与最佳观测视角的调节量，所述驱动单元根据控制单元输出的调节量以调整显示器到最佳观测视角，所述驱动单元包括与显示器背部铰接的连接件、与连接件相连的支架、支撑支架的底座以及固定在连接件上驱动显示器转动的电机。所述装置通过显示器的旋转使操作者获得更佳的观测效果；降低因操作者视觉疲劳引起的误操作的风险；可获取最大可视面积和舒适性。
【专利说明】显示器视角调节装置及其调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种显示器视角调节装置及其调整方法。
【背景技术】
[0002]在半导体设备中，例如光刻机，通常采用安装角度固定式的显示或监视设备，显示器是最主要的人机操作界面，实际操作中，由于各种原因，例如多班次生产安排，同一台设备被多名不同身高的操作者在不同的时间内监视控制。然而多个操作者身高的不同所引起的视角不同，如何调整显示器使其处于最佳观测视角一直未能解决。
[0003]申请号为CN201110222029.0中国发明专利公开了一种基于人脸识别的显示器自动调节方法及支架，方法步骤如下:获取显示器前方的图像，对获取的图像进行人脸检测并确定人脸的初始坐标；实时获取显示器前方的连续图像，对当前帧图像进行人脸检测并确定人脸坐标，计算当前帧图像的人脸坐标与上一帧图像的人脸坐标之间的调节量；实时根据所述调节量驱动显示器转动。
[0004]申请号为CN200720103637.9中国实用新型专利公开了一种摄像头装置，包括摄像头、摄像头驱动装置、识别模块和控制模块，其中，所述识别模块分别与所述摄像头和所述控制模块连接，接收并识别所述摄像头捕捉到的目标物体的即时图像信息，并将识别后的即时图像信息传送给所述控制模块；所述控制模块还与所述摄像头驱动装置连接，根据来自所述识别模块的即时图像信息，向所述摄像头驱动装置输出控制指令，通过所述摄像头驱动装置调整所述摄像头相对于目标物体的摄像角度。
[0005]申请号为CN201010521060.X中国实用新型专利公开了一种实用自动调节显示器角度的装置，包括摄像头，电视机1C，控制模组，转动机构，用户通过遥控器上的快捷键启动该功能，功能启动后，电视机内IC驱动外接摄像头开始采集信号，MCU对接收到的不同信号进行解码，复原场景的影像，确定人物的位置与数量，并依此计算出最佳观看角度，控制显示器转动。本发明装置具备人脸识别或体温识别的功能，可根据观看人的位置和人数调整最佳观看角度。
[0006]上述专利中一种基于人脸识别的显示器自动调节方法及支架，其方法是基于人脸的算法；一种摄像头装置，其方法也是基于人脸的算法；一种实用自动调节显示器角度的装置，其方法是基于人数的数量而确定最佳平均角度的算法。上述技术方案都未提出操作者最佳观测视角的解决方案，然而操作者在操作中用眼睛观看显示器，如何使用户获取最大可视性和舒服性十分必要。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种显示器视角调节装置及其调整方法，以提供最佳观测角度，使用户获取最大可视性和舒服性。
[0008]本发明的技术解决方案是提供一种显示器视角调节装置，包括图像采集单元、控制单元和驱动单元，所述图像采集单元、控制单元和驱动单元依次相连，所述图像采集单元获取显示器前人脸图像和/或人体图像，所述控制单元根据人脸图像和/或人体图像得到最佳观测视角并计算显示器当前观测视角与最佳观测视角的调节量，所述驱动单元根据控制单元输出的调节量以调整显示器到最佳观测视角，所述驱动单元包括与显示器背部铰接的连接件、与连接件相连的支架、支撑支架的底座以及固定在连接件上驱动显示器转动的电机。
[0009]作为优选:所述支架包括旋转臂和固定臂；所述旋转臂活动连接于固定臂上；所述旋转臂上安装有驱动所述旋转臂转动的电机。
[0010]作为优选:所述固定臂固定于所述底座上；所述旋转臂绕所述固定臂旋转。
[0011]作为优选:所述旋转臂设置在所述底座上；所述固定臂上设置有Z向导轨；所述连接件可滑动的设置在所述Z向导轨上。
[0012]作为优选:所述旋转臂在所述底座上沿X轴滑动。
[0013]作为优选:所述旋转臂做Rz旋转。
[0014]作为优选:铰接所述显示器背部与连接件的元件为阻尼铰链。
[0015]作为优选:所述驱动单元还包括固定显示器的托板，所述显示器背部紧贴于所述托板上；所述托板铰接于所述支架；所述支架为伸缩驱动杆；所述托板与所述底座之间设有电机。
[0016]作为优选:铰接所述托板与支架的元件为阻尼铰链。
[0017]本发明还提供一种显示器视角调节方法，包括以下步骤:
[0018]图像采集单元获取显示器前人脸图像和/或人体图像；
[0019]控制单元处理所述图像采集单元获取的人脸图像和/或人体图像得到最佳观测视角，对比所述显示器当前观测视角，计算出显示器调整调节量并输出给驱动单元；
[0020]驱动单元根据控制单元计算出的调节量进行调节，使显示器处于最佳观测视角。
[0021]作为优选:所述图像采集单元采集的人脸图像部分为眼睛轮廓、瞳孔、眼白。
[0022]与现有技术相比，本发明通过图像采集单元采集人脸图像和/或人体图像，经过控制单元处理图像得出最佳观测视角并输出显示器视角调节量给驱动单元，驱动单元根据控制单元输出的视角调节量进行调节，使显示器处于人眼最佳观测视角。由于液晶显示的可视角度不同，通过显示器的旋转可增大显示器有效观测角度，使操作者获得更佳的观测效果；降低因操作者视觉疲劳引起的误操作的风险；装置简单成本低；用户操作可获取最大可视面积和舒适性，人性化设计，符合人体工程学和工程实际的需要；可应用于医学和个人电脑领域，预防和纠正青少年斜视。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明显示器视角调节装置的框图；
[0024]图2是本发明显示器视角调节方法的流程图；
[0025]图3a、3b是本发明显示器视角调节装置的驱动单元的第一实施方式的调整示意图；
[0026]图4a、4b是本发明显示器视角调节装置的驱动单元的第二实施方式的调整示意图；
[0027]图5a、5b是本发明显示器视角调节装置的驱动单元的第三实施方式的调整示意图；
[0028]图6a、6b是本发明显示器视角调节装置的驱动单元的第四实施方式的调整示意图。
【具体实施方式】
[0029]本发明下面将结合附图作进一步详述:
[0030]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0031]其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0032]图1示出了本发明显示器视角调节装置的框图。
[0033]请参阅图1所示，本发明提供一种显示器视角调节装置，包括图像采集单元、控制单元和驱动单元，所述图像采集单元、控制单元和驱动单元依次相连，所述图像采集单元获取显示器前人脸图像和/或人体图像，所述控制单元根据人脸图像和/或人体图像得到最佳观测视角并计算显示器当前观测视角与最佳观测视角的调节量，所述驱动单元根据控制单元输出的调节量以调整显示器到最佳观测视角，所述图像采集单元可以为摄像头。
[0034]本发明还提供一种显示器视角调节方法，包括以下步骤:
[0035]图像采集单元获取显示器前人脸图像和/或人体图像；
[0036]控制单元处理所述图像采集单元获取的人脸图像和/或人体图像得到最佳观测视角，对比所述显示器当前观测视角，计算出显示器调整调节量并输出给驱动单元；
[0037]驱动单元根据控制单元计算出的调节量进行调节，使显示器处于最佳观测视角。
[0038]所述摄像头可以安装在显示器侧面，与显示器同步进行转动，采集人脸图像，图像处理时根据面部特征包括:眼部、眼睛、眼睛轮廓、瞳孔、眼白，此外还可以包括面颊、鼻梁、鼻孔等人脸特征，控制单元根据实时人脸图像计算最佳观测视角，控制单元分析眼部区域大小和位置，上下眼睑的开闭程度，眼球、瞳孔和眼白的大小和位置，瞳孔和眼白在眼球中所处的位置和角度。通过以上多个关键特征并结合人体工程学数据，作为人眼视角的判据(例如将瞳孔控制在眼眶的中心，以保证眼球出于一种自然舒适的状态)，并从中选择确定当前条件下，人体脸部和眼球是否已处于最佳的正视位置和视角，眼睛处于合理的视角状态，以此锁定该角度作为最佳观测视角。
[0039]所述摄像头还可以安装在罩壳处，不与显示器同步转动，采集人体图像，控制单元图像处理时根据人体站立位置、人体高度、头部角度和颈部脊柱弯曲角等人体特征进行分析头部姿态和人眼视角，根据人体在工作状态时人体图像计算最佳观测角度。控制单元处理图像获取人体站立和外形轮廓特征，并根据人体工程学数据，由人体站立位置、人体高度、头部角度和颈部脊柱弯曲角等方面进行分析和判别头部姿态和人眼视角，从而得出当前人眼最佳观测角度。
[0040]所述摄像头可以单独采用上述的一种安装方式采集人脸图像或人体图像，控制单元并根据摄像头采集到的图像进行图像处理来判断最佳观测视角，所述摄像头也可以采用上述的两种安装方式，同时采集人脸图像和人体图像，控制单元并根据摄像头采集到的图像进行图像处理判断最佳观测视角。
[0041]所述驱动单元的第一实施例，如图3a和3b所示，所述驱动单元包括通过铰链12与显示器11背部相连接的连接件13、与连接件13相连的支架14、支撑支架14的底座15以及固定在连接件13上驱动显示器转动的电机16，所述铰链12为阻尼铰链，操作人员可以根据个人需求通过阻尼铰链手动转动显示器，得到当前时刻的最佳观测视角，如图3a所示，自动调节显示器程序初始化后，显示器同水平线的夹角为90度，人眼视角A与摄像头视角A’中心不重合，接着摄像头采集人脸图像，所述人脸图像再经过控制单元处理得到最佳观察视角并输出显示器调整调节量给驱动单元，驱动单元根据控制单元的输出量进行调节，使人眼视角A与摄像头视角A’中心重合，如图3b所示，此时显示器处于最佳观测视角。
[0042]所述驱动单元的第二实施例，如图4a、4b所示,所述驱动单元包括固定显示器21的托板22、通过第一铰链23与托板22相连接的伸缩驱动杆24、支撑伸缩驱动杆24的底座25，安装在底座25上与托板22底部相连接的第二铰链26，驱动第二铰链26转动的电机(图中未示)，所述第一铰链23和第二铰链26为阻尼铰链，所述伸缩驱动杆带有阻尼效果，操作人员可以根据个人需求通过阻尼铰链手动转动显示器，得到当前时刻的最佳观测视角；如图4a所示，自动调节显示器程序初始化后，显示器同水平线的夹角为90度，人眼视角B与摄像头视角B’中心不重合，接着摄像头采集人脸图像，所述人脸图像再经过控制单元处理得到最佳观察视角并输出显示器调整调节量给驱动单元，驱动单元根据控制单元的输出量进行调节，使人眼视角B与摄像头视角B’中心重合，如图4b所示，此时显示器处于最佳观测视角。
[0043]所述驱动单元的第三实施例，如图5a、5b所示，与实施例一相比，本实施例中的支架结构不同。本实施例中支架结构包括旋转臂34和固定臂35。所述驱动单元包括通过铰链32与显示器31背部相连接的连接件33、与连接件33相连的旋转臂34、一端固定在底座36上另一端活动连接旋转臂34的固定臂35、固定在连接件33上驱动显示器31转动的第一电机37以及驱动旋转臂34转动的第二电机38，第二驱动电机38驱动旋转臂34绕固定臂35旋转，所述铰链为阻尼铰链，操作人员可以根据个人需求通过阻尼铰链手动转动显示器，得到当前时刻的最佳观测视角；如图5a所示，自动调节显示器程序初始化后，显示器同水平线的夹角为90度，人眼视角C与摄像头视角C’中心不重合，接着摄像头采集人脸图像，所述人脸图像再经过控制单元处理得到最佳观察视角并输出显示器调整调节量给驱动单元，驱动单元根据控制单元的输出量进行调节，使人眼视角C与摄像头视角C’中心重合，如图5b所示，此时显示器处于最佳观测视角。
[0044]在本实施例中，所述第一电机37可在垂直平面内调整显示器31与水平面的角度，操作者可配合阻尼铰链进行一定的角度微调；所述第二电机38可带动旋转臂34在水平面内进行角度调节，使显示器的可视范围扩大。所述驱动单元可扩大操作者的有效观测区域和范围、实现不同角度范围内获得对显示器的最佳观测效果，以满足不同工况需求。所述驱动单元具有双自由度(垂向平面和水平向平面)显示器角度调节，也可应用于医学和个人电脑领域，预防和纠正青少年斜视。
[0045]所述驱动单元的第四实施例，如图6a、6b所示,与实施例三相比,本实施例中的旋转臂与固定臂的位置设置及连接驱动方式不同。本实施例中，所述驱动单元包括通过铰链42与显示器41背部相连接的固定臂43、固定臂43下端套设的旋转臂44、支撑旋转臂44的底座45，驱动铰链Z向平移的第一电机(图中未示)、驱动旋转臂44绕Z轴转动的第二电机(图中未示)、驱动旋转臂44沿X向平移的第三电机(图中未示)；所述固定臂43与连接件42连接处设有Z向导轨46，连接件42卡扣在固定臂43的Z向导轨46上沿Z向导轨滑动，所述旋转臂44通过轴承47固定在底座45上，所述旋转臂44相对于底座45绕Z轴转动，所述底座45上设有X向导轨48，所述轴承47卡扣在底座45的X向导轨48上沿X向导轨48滑动，所述连接件42通过铰链连接于显示器41上，所述铰链为阻尼铰链，操作人员可以根据个人需求通过铰链、Z向导轨46、X向导轨48和旋转臂44手动转动显示器，得到当前时刻的最佳观测视角；如图6a所示，自动调节显示器程序初始化后，显示器同水平线的夹角为90度，人眼视角D与摄像头视角D’中心不重合，接着摄像头采集人脸图像，所述人脸图像再经过控制单元处理得到最佳观察视角并输出显示器调整调节量给驱动单元，驱动单元根据控制单元的输出量进行调节，使人眼视角D与摄像头视角D’中心重合，如图6b所示，此时显示器处于最佳观测视角。
[0046]在本实施例中，铰链可使显示器41在一定角度内做Ry向的旋转；所述第一电机驱动显示器41在固定臂43的Z向导轨46上滑动，调节显示器41的Z向上下高度；所述第二电机带动旋转臂44转动，可使显示器41在Rz向实现一定角度的旋转；所述第三电机通过轴承47带动显示器41在底座45的X向导轨48上滑动，实现显示器的X向前后调节。该驱动单元可实现显示器在X、Z、Ry, Rz四个空间自由度内的位置调节，也可应用于医学和个人电脑领域，预防和纠正青少年斜视。
[0047]以上实施例中，针对一个观测者，由于个人视觉的差异和习惯不同，以及平面显示器触摸屏配置的不同(如可视角度)，以及显示设备处于的条件下，用户也可根据自我判断，通过选择自动和手动的方式调整显示器以获得最佳的观测视角，从而获取最大可视性和舒适性。
[0048]本发明通过图像采集单元采集人脸图像和人体图像，经过控制单元处理图像得出最佳观测视角输出显示器调整调节量给驱动单元，驱动单元根据控制单元的输出量进行调节，使显示器处于人眼最佳观测视角。由于液晶显示的可视角度不同，通过显示器的旋转可增大显示器有效观测角度，使操作者获得更佳的观测效果；降低因操作者视觉疲劳引起的误操作的风险；装置简单成本低；用户操作可获取最大可视面积和舒适性，人性化设计，符合人体工程学和工程实际的需要；可应用于医学和个人电脑领域，预防和纠正青少年斜视。
[0049]本发明所述的显示器视角调节装置及其调节方法不仅可适用各类工业领域设备所安装的显示装置及其调节，而且可向个人电脑或笔记本市场延伸。
[0050]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种显示器视角调节装置，其特征在于:包括图像采集单元、控制单元和驱动单元，所述图像采集单元、控制单元和驱动单元依次相连，所述图像采集单元获取显示器前人脸图像和/或人体图像，所述控制单元根据所述图像采集单元获取的人脸图像和/或人体图像得到最佳观测视角并计算显示器当前观测视角与最佳观测视角的调节量，所述驱动单元根据控制单元计算出的调节量调整显示器到最佳观测视角；所述驱动单元包括与显示器背部铰接的连接件、与连接件相连的支架、支撑支架的底座以及固定在连接件上驱动显示器转动的电机。
2.根据权利要求1所述的显示器视角调节装置，其特征在于:所述支架包括旋转臂和固定臂；所述旋转臂活动连接于固定臂上；所述旋转臂上安装有驱动所述旋转臂转动的电机。
3.根据权利要求2所述的显示器视角调节装置，其特征在于:所述固定臂固定于所述底座上；所述旋转臂绕所述固定臂旋转。
4.根据权利要求2所述的显示器视角调节装置，其特征在于:所述旋转臂设置在所述底座上；所述固定臂上设置有Z向导轨；所述连接件可滑动的设置在所述Z向导轨上。
5.根据权利要求4所述的显示器视角调节装置，其特征在于:所述旋转臂在所述底座上沿X轴滑动。
6.根据权利要求5所述的显示器视角调节装置，其特征在于:所述旋转臂做Rz旋转。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的显示器视角调节装置，其特征在于:铰接所述显示器背部与连接件的元件为阻尼铰链。
8.根据权利要求1所述的显示器视角调节装置，其特征在于:所述驱动单元还包括固定显示器的托板，所述显示器背部紧贴于所述托板上；所述托板铰接于所述支架；所述支架为伸缩驱动杆；所述托板与所述底座之间设有电机。
9.根据权利要求8所述的显示器视角调节装置，其特征在于:铰接所述托板与支架的元件为阻尼铰链。
10.一种应用权利要求1至9中任一项所述的显示器视角调节装置的显示器视角调节方法，其特征在于，包括以下步骤: 图像采集单元获取显示器前人脸图像和/或人体图像； 控制单元处理所述图像采集单元获取的人脸图像和/或人体图像得到最佳观测视角，对比所述显示器当前观测视角，计算出显示器调整调节量并输出给驱动单元； 驱动单元根据控制单元计算出的调节量进行调节，使显示器处于最佳观测视角。
11.一种如权利要求10所述的显示器视角调节方法，其特征在于:所述图像采集单元采集的人脸图像部分为眼睛轮廓、瞳孔、眼白。
【文档编号】G06K9/00GK103529853SQ201210228915
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年7月3日 优先权日:2012年7月3日
【发明者】吴飞, 郭琳, 鞠建刚, 袁志扬 申请人:上海微电子装备有限公司