互动系统的制作方法

1.本发明涉及一种互动系统，尤其涉及一种直接与三维图像信息进行互动的互动系统。


背景技术：

2.在目前扩增实境(augmented reality)或是虚拟现实(virtual reality)的领域，多数都需要利用用户的身心感官与电子装置进行物理性的互动，而不是直观的利用道具或是手部与三维的图像信息进行互动。
3.因此，如何提供一种可以让用户直接与三维图像信息进行互动的互动系统，已成为该项事业所欲解决的重要课题之一。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种互动系统，包括一电子装置、一第一影像图像显示设备以及一第二影像图像显示设备，电子装置包括一控制器、一存储模块、一连接模块；一第一图像显示设备电性连接所述电子装置，所述第一图像显示设备是一二维图像显示设备，用于显示一二维图像信息；一第二图像显示设备连接所述电子装置，所述第二图像显示设备是一三维图像显示设备；其中，所述电子装置设置有一程序，所述程序至少提供一第一图像信息以及一第二图像信息，所述控制器传送所述第一图像信息至所述第一图像显示设备进行显示，所述控制器传送所述第二图像信息至所述第二图像显示设备进行显示，所述第二图像信息通过所述第二图像显示设备，在所述第二图像显示设备的一侧的空间中显示所述第二图像信息的三维图像信息；其中，所述三维的第二图像信息至少与一物体进行互动。
5.优选地，还包括：一传感器，设置在所述电子装置、所述第一图像显示设备或是所述第二图像显示设备上，用于检测所述物体的至少一物体三维坐标值，所述传感器将所述至少一物体三为坐标值传送到所述控制器，所述控制器根据所述至少一物体三维坐标值以及所述三维的第二图像信息的多个第一三维坐标值，决定所述三维的第二图像信息的多个第二三维坐标值。
6.优选地，所述第一图像显示设备设置在所述电子装置的一侧，所述第二图像显示设备设置在所述电子装置上。
7.优选地，所述第二图像显示设备包括：一平面显示模块；一透镜阵列层；以及一微结构层；其中，所述平面显示模块具有一显示面，所述平面显示模块提供至少一图像信息，通过所述透镜阵列层以及所述微结构层进行显示，所述透镜阵列层设置于所述平面显示模块的显示面上，接收所述图像信息的光线进行调整，所述透镜阵列层包含多个透镜，所述透镜阵列层用于调控光场，所述微结构层设置于所述透镜阵列层上，所述微结构层包括多个微结构，所述微结构层用于调制光线角度方向，所述微结构层接收穿透所述透镜阵列层的光线进行调整，以使所述第二图像显示设备显示漂浮在所述第二图像显示设备一侧的空间
中的三维图像信息。
8.优选地，所述透镜阵列层的所述透镜符合造镜者公式：1/f＝(n-1)(1/r1+1/r2)，其中r1和r2分别为所述透镜两边的曲率半径，f是透镜焦距，n是透镜折射率。
9.优选地，所述微结构层是一动态光学组件层，所述微结构层具有一微结构功能模式以及一无微结构功能模式，当所述微结构层切换为所述微结构功能模式时，能用于调制光线角度方向。
10.优选地，所述微结构层是一液晶透镜阵列层，包括多个微结构液晶透镜，所述透镜阵列层是一液晶透镜阵列层，包括多个光学调整液晶透镜。
11.优选地，所述透镜阵列层包括一第一结构透镜阵列层以及一第二结构透镜阵列层，所述第一结构透镜阵列层具有透镜结构，能用于调控光场，所述第二结构透镜阵列层则不具有透镜结构。
12.优选地，所述第二图像显示设备还包括一电子束传感器，所述电子装置或是所述第二图像显示设备根据所述三维的第二图像信息与所述物体的互动状况，以使所述电子束传感器提供一电子束至所述物体。
13.优选地，所述电子装置或是所述第二图像显示设备提供多个控制信号至所述物体的一电子互动手套，以使所述电子互动手套的多个触觉反馈组件进行动作。
14.本发明还公开了一种互动系统，包括一电子装置、一三维图像显示设备及一传感器。电子装置包括一控制器、一存储模块以及一连接模块；一三维图像显示设备，所述电子装置的所述连接模块连接所述三维图像显示设备；以及一传感器，设置在所述电子装置或是所述三维图像显示设备上，用于检测一物体的多个物体三维坐标值；其中，所述电子装置设置有一程序，所述程序存储在所述存储模块中，所述程序至少提供一图像信息，所述控制器传送所述图像信息至所述三维图像显示设备进行显示，所述控制器传送所述图像信息至所述三维显示设备进行显示，所述图像信息通过所述三维图像显示设备，在所述三维图像显示设备的一侧的空间中显示一三维图像信息；其中，所述三维图像信息至少与所述物体进行互动；其中，所述传感器将所述多个物体三维坐标值传送到所述控制器，所述控制器根据所述多个物体三维坐标值以及所述第二图像信息的三维图像信息的多个第一三维坐标值，决定所述三维图像信息的多个第二三维坐标值；其中，所述三维图像信息的所述多个第二三维坐标值决定所述三维图像信息与所述物体互动时的一动作。
15.优选地，所述三维图像显示设备还包括一电子束传感器，所述电子装置或是所述三维图像显示设备根据所述三维图像信息与所述物体的互动状况，以使所述电子束传感器提供一电子束至所述物体。
16.优选地，所述电子装置或是所述三维图像显示设备提供多个控制信号至设置在所述物体上的一电子互动装置，以使所述电子互动装置的多个触觉反馈组件进行动作。
17.本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的互动系统可以让用户直观地与三维图像信息进行互动而产生相对应的动作与变化，无须穿戴各类型扩增实境的电子装置。
18.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
19.图1是本发明第一实施例的互动系统的示意图。
20.图2a是本发明第一实施例的互动系统的功能方块图。
21.图2b是本发明第一实施例的互动系统的另一功能方块图。
22.图3是本发明第一实施例的互动系统的另一示意图。
23.图4是本发明第二图像显示设备的结构示意图。
24.图5是第二图像显示设备显示一第二图像信息的示意图。
25.图6是第二图像信息与一物体互动的示意图。
26.图7是第二图像信息与一物体互动的另一示意图。
27.图8是第二图像信息与一物体互动的另一示意图。
28.图9是第二图像信息与一物体互动的另一示意图。
29.图10是第二图像信息根据第一实体以及第二实体显示的示意图。
30.图11是第二图像信息根据第一实体以及第二实体显示的示意图。
31.图12是本发明第二实施例的互动系统的示意图。
32.图13是本发明第二实施例的互动系统的另一示意图。
33.图14是本发明第二实施例的互动系统的另一示意图。
34.图15是本发明第二实施例的互动系统的另一示意图。
35.图16是本发明第三实施例的互动系统的示意图。
36.图17是本发明第三实施例的互动系统的另一示意图。
具体实施方式
37.以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“互动系统”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
38.[第一实施例]
[0039]
请参阅图1、图2a、图2b、图3，图1是本发明第一实施例的互动系统的示意图。图2a是本发明第一实施例的互动系统的功能方块图。图2b是本发明第一实施例的互动系统的另一功能方块图。图3是本发明第一实施例的互动系统的另一示意图。
[0040]
请参阅图1，互动系统sys1包括一电子装置1、一第一图像显示设备2以及一第二图像显示设备3。电子装置1是一计算机系统，包括一控制器11、一存储模块12以及一连接模块13。
[0041]
第一图像显示设备2电性连接电子装置1。第一图像显示设备2是一二维图像显示设备，用于显示一二维图像信息。第二图像显示设备3连接电子装置1。第二图像显示设备3是一三维图像显示设备。在本实施例中，第二图像显示设备3可以通过有线通信方式或是无线通信方式与电子装置1进行连接。第二图像显示设备3可以利用一wi-fi通信单元、一蓝牙
通信单元、一紫蜂通信单元(zigbee)、一lora通信单元、一sigfox通信单元或是一nb-iot通信单元与电子装置1进行通信连接。
[0042]
电子装置1还包括一通信模块14。电子装置1可以利用通信模块14连接第一图像显示设备2以及第二图像显示设备3。通信模块14可以是一有线通信模块或是一无线通信模块。当通信模块14是一无线通信模块时，通信模块14可以是一wi-fi通信模块、一蓝牙通信模块、一紫蜂通信模块(zigbee)、一lora通信模块、一sigfox通信模块或是一nb-iot通信模块。
[0043]
控制器11是一中央处理器(cpu)、一图形处理器(gpu)、特殊应用集成电路(asic)或是一微处理器(mcu)。存储模块12是一闪存、一只读存储器、一可规划只读存储器、一电可改写只读存储器、一可擦可规划只读存储器或是一电可擦可规划只读存储器。
[0044]
电子装置1设置有一程序，程序至少提供一第一图像信息g1以及一第二图像信息g2。此外，程序也可以由云端服务器提供给电子装置1。控制器11传送第一图像信息g1至第一图像显示设备2进行显示。控制器1传送第二图像信息g2至第二图像显示设备3进行显示。第二图像信息g1通过第二图像显示设备3，在第二图像显示设备3的一侧的空间中显示一三维的第二图像信息g2。其中，三维的第二图像信息g2至少与一物体进行互动。例如：使用者的手部、使用者的手指、使用者的手掌、工具、玩具或是道具等。在其他实施例中，第一图像显示设备2也可以用于显示三维图像信息。
[0045]
此外，互动系统sys1还包括一传感器7。在本实施例中，传感器7设置在电子装置1、第一图像显示设备2或是第二图像显示设备3上，用于检测一物体的一物体三维坐标值。在本实施例中，传感器7是一图像提取单元(ccd)。传感器7还可以包括一视线追踪功能，以追踪人类或是动物的视线。
[0046]
传感器7会将至少一物体三维坐标值传送到控制器11。控制器11根据至少一物体三维坐标值以及三维的第二图像信息g2的三维的第二图像信息的多个第一三维坐标值，决定三维的第二图像信息g2的多个第二三维坐标值。也就是，传感器7会检测物体的物体三维坐标值，并与三维的第二图像信息g2的多个第一三维坐标值一同比对判断，以决定三维的第二图像信息g2的多个第二三维坐标值。此时，三维的第二图像信息g2的多个第一三维坐标值与三维的第二图像信息g2的多个第二三维坐标值相同或是不相同。
[0047]
当三维的第二图像信息g2的多个第一三维坐标值与三维的第二图像信息g2的多个第二三维坐标值是不相同时，三维的第二图像信息g2是产生与原先的三维的第二图像信息g2不同的动作。
[0048]
如图1所示，第一图像显示设备2、第二图像显示设备3是与电子装置1分开设置。在图1中，电子装置1是一桌面计算机。第一图像显示设备2是一液晶显示器、一微型发光二极管显示(microled display)或是一有机发光二极管显示器(oled display)。
[0049]
请参阅图2b，在其他实施例中，互动系统sys2还可以包括一麦克风mp、一扬声器sp以及一连接装置con。电子装置1的控制器11电性连接存储模块12、连接模块13以及通信模块14。电子装置1的连接模块13连接连接装置con。连接装置con连接麦克风mp、扬声器sp、第二图像显示设备3以及传感器7。
[0050]
在本实施例中，连接装置con、麦克风mp、扬声器sp、第二图像显示设备3以及传感器7可以设置在同一装置中。
[0051]
麦克风mp是用于接收一音频信息。当麦克风mp接收到一控制音频信息时，麦克风mp会通过连接装置con以及连接装置13传送控制音频信号到控制器11以进行分析。控制器11会进一步分析控制音频信息中的控制要求信号，例如旋转、坐下、跳跃。接着，控制器11会根据控制要求信号进一步控制显示在第二图像显示设备3的三维的第二图像信息g2的动作。如此一来，使用者可以通过声音与三维的第二图像信息g2进行互动。此外，控制器11则可以传送对应三维的第二图像信息g2的互动音频信息到扬声器sp以进行播放，提升使用者更全面的互动体验。
[0052]
如图3所示，第一图像显示设备2则是设置在电子装置1的一侧，第二图像显示设备3设置在电子装置1上。在图3中，电子装置1是一笔记本电脑。也就是，电子装置1是一双屏幕的笔记本电脑。
[0053]
在本实施例中，互动系统sys1的第一图像信息g1以及第二图像信息g2是可拼接的两个图像信息，例如不同区域的地图。不过，第一图像信息g1以及第二图像信息g2也可以只是内容上相关联的两个图像信息，例如图3中的第二图像信息g2是一虚拟键盘，而第一图像信息g1则是音符跳跃图像。此外，在本实施例中，第二图像信息g2还可以是一弹珠，第一图像信息g1则是弹珠台的弹跳路径。
[0054]
请参阅图4，图4是本发明第二图像显示设备的结构示意图。
[0055]
第二图像显示设备3包括一平面显示模块31、一透镜阵列层32以及一微结构层33。
[0056]
平面显示模块31具有一显示面311。平面显示模块31用于提供二维的第二图像信息g2，通过透镜阵列层32以及微结构层33进行显示一三维的第二图像信息g2。
[0057]
透镜阵列层32设置于平面显示模块31的显示面311上，接收二维的第二图像信息g2的光线进行调整，透镜阵列层32包含多个透镜321。透镜阵列层32用于调控光场。
[0058]
微结构层33设置于透镜阵列层32上。微结构层33包括多个微结构。微结构层33用于调制光线角度方向。微结构层33接收穿透透镜阵列层32的光线进行调整，以使第二图像显示设备3显示漂浮在第二图像显示设备3一侧的空间中的三维图像信息。
[0059]
透镜阵列层32的透镜321符合造镜者公式：1/f＝(n-1)(1/r1+1/r2)，其中r1和r2分别为透镜321两边的曲率半径，f是透镜焦距，n是透镜折射率。
[0060]
此外，微结构层33是一动态光学组件层。也就是，微结构层33具有一微结构功能模式以及一无微结构功能模式。微结构层33可以根据一控制信号进行调整为微结构功能模式以及无微结构功能模式。当微结构层33切换为微结构功能模式时，能用于调制光线角度方向。当微结构层33切换为无微结构功能模式时，则第二图像显示设备3用于显示二维图像信息，不会显示漂浮在第二图像显示设备3一侧的空间中的三维图像信息。微结构层33是一液晶透镜阵列层(liquid lens layer)，包括多个微结构液晶透镜，透镜阵列层也是一液晶透镜阵列层(liquid lens layer)，包括多个光学调整液晶透镜。也就是，第二图像显示设备3是一至少包括两层液晶透镜阵列层的显示设备，在其他实施例中，第二图像显示设备3可以包括更多层液晶透镜阵列层进行光线调整。再者，在其他实施例中，第二图像显示设备3可以在不同区域设置不同数量的第二图像显示设备3进行光线调整。此外，透镜阵列层32包括一第一结构透镜阵列层(图未示)以及一第二结构透镜阵列层(图未示)。第一结构透镜阵列层(图未示)具有透镜结构，能用于调控光场，第二结构透镜阵列层(图未示)则不具有透镜结构。
[0061]
请参阅图5、图6以及图7，图5是第二图像显示设备显示一第二图像信息的示意图。图6是第二图像信息与一物体互动的示意图。图7是第二图像信息与一物体互动的另一示意图。
[0062]
三维的第二图像信息g2是一宠物狗。图6中的第二图像信息g2的多个第一三维坐标值g2c1-g2c3可以通过传感器7进行检测，或是由控制器11直接由第二图像信息g2的数据中取得。
[0063]
此外，图6中的手指的多个三维坐标值fc1-fc3，也可以由传感器7检测得到。此外，手指的多个三维坐标值fc1-fc3是在一段时间中的多个三维坐标值。
[0064]
电子装置1的控制器11可以根据手指的多个三维坐标值fc1-fc3以及第二图像信息g2的多个第一三维坐标值g2c1-g2c3，进行决定第二图像信息g2的第二三维坐标值g2c1
’-
g2c3’，进而决定第二图像信息g2的动作或是形变状态。
[0065]
请参阅图8以及图9，图8与图9是第二图像信息与一物体互动的示意图。
[0066]
三维的第二图像信息g2-1-g2-3是一组打地鼠的图像，用户可以利用道具tool，对多个三维的第二图像信息g2-1-g2-3进行打击。此时，电子装置1的控制器11可以根据道具tool的多个三维坐标值tc1-tc3以及三维的第二图像信息g2-1的多个第一三维坐标值g2-1c1-g2-1c3进行计算，以决定第二图像信息g2-1的动作以及第二图像信息g2-1的多个第二三维坐标值g2-1c1
’-
g2-1c3’。
[0067]
请参阅图10以及图11，图10是第二图像信息根据第一实体以及第二实体显示的示意图。图11是第二图像信息根据第一实体以及第二实体显示的示意图。
[0068]
在图10以及图11中，当第一实体sb1以及第二实体sb2设置在第二图像显示设备3上，第二图像信息g2才会显示在第二图像显示设备3的上方。也就是，第二图像信息g2是与第一实体sb1以及第二实体sb2有关联性。传感器7可以检测第一实体sb1以及第二实体sb2的设置位置，才通知电子装置1或是第二图像显示设备3，以提供第二图像信息g2。电子装置1或是第二图像显示设备3可以通过电子卷标(rfid)、光感应、电容感应、电压感应、雷达感应等方式对第一实体sb1以及第二实体sb2的电子卷标rd1-rd3的检测。传感器7也可以是电子卷标传感器、光传感器、电容传感器、电压传感器或是雷达传感器。
[0069]
再者，第一实体sb1以及第二实体sb2的数量以及形式可以根据实际需求进行调整，在本发明中不做限制。此外，可以根据第一实体sb1以及第二实体sb2的摆放位置不同，而显示不同的第二图像信息g2。而且，电子装置1或是第二图像显示设备3可以控制第二图像信息g2可以在第一活动区域aa1或是其他活动区域进行活动。也就是，第二图像信息g2可以通过一故事方式与第一实体sb1以及第二实体sb2进行互动。
[0070]
[第二实施例]
[0071]
请参阅图12，图12是本发明第二实施例的互动系统的示意图。互动系统sys2可以只包括电子装置1以及三维图像显示设备3’。在本实施例中，电子装置1与三维图像显示设备3’的结构与功能与先前实施例中的电子装置1以及第二图像显示设备3相同，在此不做限制。
[0072]
电子装置1可以提供一图像信息给三维图像显示设备3’，进行三维图像信息的显示，并利用一物体与所显示的浮空三维图像信息进行互动。类似地，互动系统sys2还包括一传感器7，可以设置在电子装置1或是三维图像显示设备3’。
[0073]
类似地，互动系统sys3还可以包括一麦克风mp、一扬声器sp。电子装置1的连接模块13连接麦克风mp、扬声器sp、三维图像显示设备3’以及传感器7。
[0074]
类似地，在本实施例中，麦克风mp、扬声器sp、三维图像显示设备3’以及传感器7可以设置在同一装置中。
[0075]
麦克风mp是用于接收一音频信息。当麦克风mp接收到一控制音频信息时，麦克风mp会通过连接装置con以及连接装置13传送控制音频信号到控制器11以进行分析。控制器11会进一步分析控制音频信息中的控制要求信号，例如旋转、坐下、跳跃。接着，控制器11会根据控制要求信号进一步控制显示在第二图像显示设备3的三维的第二图像信息g2的动作。如此一来，使用者可以通过声音与三维的第二图像信息g2进行互动。此外，控制器11则可以传送对应三维的第二图像信息g2的互动音频信息到扬声器sp以进行播放，提升使用者更全面的互动体验。
[0076]
请参阅图13、图14以及图15，图13是本发明第二实施例的互动系统的另一示意图。图14是本发明第二实施例的互动系统的另一示意图。图15是本发明第二实施例的互动系统的另一示意图。
[0077]
图13的第一电子装置ed1是一笔记本电脑。图14的第二电子装置ed2则是一智能手机。图15的第三电子装置ed3则是一平板计算机。也就是，图13至图15中不同的第一电子装置ed1、第二电子装置ed2以及第三电子装置ed3可以连接本发明的三维图像显示设备3’，以显示三维图像信息。
[0078]
在其他实施例中，电子装置ed1-ed3也可以与三维图像显示设备3’设置在同一壳体中，或是共同设置为一电子装置，在本实施例中不做限制。
[0079]
[第三实施例]
[0080]
请参阅图16以及图17，图16是本发明第三实施例的互动系统的示意图。图17是本发明第三实施例的互动系统的另一示意图。
[0081]
请参阅图16，三维图像显示设备3’还可以包括一电子束传感器37’，当使用者手部与浮空的三维图像信息进行互动的时候，可以发出一道电子束到用户手部，以与使用者手部互动。
[0082]
请参阅图17，使用者可以穿戴上一电子互动手套，包括多个触感组件(图未示)，电子互动手套ecl与三维图像显示设备3’通信连接，可以接收三维图像显示设备3’、电子装置ed3或是服务器(图未示)的控制信号。
[0083]
也就是，当用户戴上电子互动手套ecl与三维图像显示设备3’显示的浮空的三维图像信息进行互动的时候，三维图像显示设备3’、电子装置ed3或是服务器(图未示)可以根据使用者与浮空的三维图像信息互动的状态，提供多个控制信号给电子互动手套ecl的多个触觉反馈组件(图未示)，以提供多种不同的触觉感受给使用者。在本实施例中，触觉反馈组件(图未示)是一压电组件。
[0084]
[实施例的有益效果]
[0085]
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的互动系统可以让用户直观地与三维图像信息进行互动而产生相对应的动作与变化，无须穿戴各类型扩增实境的电子装置。
[0086]
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利
要求内。