[發明專利]一種激光互動游戲的安全控制裝置和應用方法

有效

• 申請號: 201310360055.9
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103418138A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 姜兆華;于峰;俞立昂;夏琪;吳磊;陳俊;馮冬磊;沈一愚
• 申請（專利權）人: 上海市激光技術研究所;上海科技館
• 主分類號: A63F13/02
• 分類號: A63F13/02;A63F13/10
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種激光互動游戲的安全控制裝置和應用方法，屬于激光技術應用領域。

背景技術

隨著激光技術的發展，高亮度激光筆作為一種新型、操作便捷靈活、擴展性好的交互工具被廣泛用于展館、展會等公共場合的互動游戲中。其特點是：人們手握激光筆就可以自由自在地進行作畫寫字和互動游戲。

為了保證影象動作的抓取和識別得以有效實現，通常使用安全等級屬class?Ⅲ等級的手持式激光筆。第三級激光器是中等功率激光器，是指在避害反應時間內能夠對人眼產生傷害，連續激光直接在光束內觀察有危險。在公眾場合，當人們尤其是兒童手持激光筆進行遠距離互動游戲時，激光投射方向很難控制，極易照射到他人的眼中及皮膚，存在著很大的安全隱患。

另外，激光筆采用干電池供電，只能連續工作幾個小時，且激光功率穩定性較差。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明目的在于提供一種激光互動游戲的安全控制裝置，在激光互動游戲運行過程中，通過機械限位控制互動范圍，通過激光光點圖形識別，控制信號接收的唯一性，確保激光的安全可靠使用，以免對眼睛造成傷害。

本發明的技術方案是：一種激光互動游戲的安全控制裝置，其特征在于：一種激光互動游戲的安全控制裝置由投影機、攝像機、投影幕、電腦主機、激光組件和護欄組成。所述的電腦主機與投影機、攝像機連接，所述的電腦主機包括圖像采集卡、獨立顯卡，圖像采集卡與攝像機連接；所述的護欄將投影幕圍在護欄內，護欄的深度大于寬度；至少有1個以上的激光組件固定在投影幕對面的護欄橫桿上；所述的激光組件包括供電電源、單節式精密萬向節、限位塊和至少為1個以上的激光模組，所述激光模組射出激光，指向投影幕，在投影幕上形成激光光點。

激光模組輸出的總功率在50mW以下，波長可以是可見光、不可見光或兩種光波長混合；激光模組射出的激光光點形狀可以是幾何圖形或組合圖案，供電電源采用+5V低電壓電源，電源線從護欄的管內走線。

所述的單節式精密萬向節包括輸出軸、輸入軸和支點，輸出軸和輸入軸之間最大軸間夾角為45度，兩軸在45度夾角范圍內繞支點轉動；所述的激光模組安裝在輸出軸內，使輸出的激光限定在最大軸間夾角45度角內；所述的限位塊與輸入軸連接，套在輸出軸上，其內圈結構呈幾何圖形，限制激光投射在投影幕上的范圍。

所述的電腦主機通過視頻信號線和信號控制線直接與投影儀連接，控制投影儀將互動內容投射在投影幕上，攝像機通過圖像采集卡采集投射在投影幕上的激光光點；攝像機將采集的信息傳輸給電腦主機，電腦主機對激光光點信息進行解析處理，發送并執行指令，跟蹤、記錄激光光點位置，實現激光與投影內容的互動；激光互動游戲的安全通過護欄、萬向節、限位塊限制激光投射的范圍及激光光點形狀識別來控制。

一種激光互動游戲的安全控制裝置的應用方法，該應用方法步驟是：

????1.通過護欄將投影幕圍在護欄內，激光互動游戲的范圍不超出投影幕的范圍，防止人員進入游戲區，避免激光直接投射到人眼及皮膚，實現護欄在激光互動游戲中的安全控制；

????2.將激光組件連接在投影幕對面的護欄橫桿上，限制激光組件在360度三維空間隨意移動，并調節激光的出光方向，使單節式精密萬向節最大軸間夾角時的激光光點軌跡能均勻覆蓋投影幕，確保游戲互動范圍；單節式精密萬向節的輸入軸與護欄相連，輸出軸繞單節式精密萬向節的支點轉動，激光模組安裝在單節式精密萬向節的輸出軸內，使激光模組輸出的激光限制在單節式精密萬向節最大軸間夾角45度的三維空間內靈活轉動，實現單節式精密萬向節在激光互動游戲中的激光的空間安全控制；??

????3.當激光組件安裝位置相對投影幕中心位置偏離時，激光斜著投向投影幕，當輸出軸以最大軸間夾角轉動時，激光光點在投影幕上形成的最大軌跡呈不標準橢圓形，這時邊界超出了投影幕；

????4.?限位塊套在輸出軸上，設定激光投射的安全互動范圍≤投影幕尺寸；當激光組件與投影幕的相對位置確定時，激光光點沿著安全互動范圍的邊界移動，采用逐點采樣法,通過出光點距離投影幕的距離、采樣點與出光點的空間相對坐標，計算出與投影幕安全互動范圍邊界在限位塊這個位置對應的幾何軌跡，即為這個位置限位塊內圈結構的幾何圖形。通過限位塊內圈對激光空間角度的限制，進而限定了激光在投影幕上的激光光點投影范圍，實現了限位塊在激光互動游戲中的安全控制；