[實用新型]一種基于激光投影的觸摸屏人機交互系統

有效

• 申請號: 201320046324.X
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN203070268U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 王書路;王安廷;明海;顧春;許立新;董磊;崔哲;張雨蒙
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G06F3/0488
• 分類號: G06F3/0488;G06F3/042;G03B17/54;G02B27/48
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;盧紀

技術領域

本實用新型涉及觸摸識別和激光投影顯示的技術領域，特別涉及一種基于激光投影的觸摸屏人機交互系統。

背景技術

結合觸摸識別的投影顯示是目前較常見的一種人機交互方式。通常的實現方案中，使用普通白熾燈光源投影機來投影圖像，另外設置紅外光源來照射屏幕，設置紅外攝像機來拍攝屏幕紅外影像，以此捕捉使用者在屏幕上手指動作。但是這種方式整個系統過于復雜，使用過程中需要調試紅外光源和紅外攝像機的位置。同時，投影機使用普通白熾燈光源，色域較小，顏色鮮艷性不夠，燈泡壽命短。隨著激光器研究的進一步成熟，使用以激光作為光源的投影顯示可以改善顯示色彩質量和亮度。而整合用于觸摸識別的光源和攝影裝置，可以簡化系統，降低生產成本，提升穩定性。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，設計一種結構簡單、穩定，使用激光作為投影光源，使用投影出的全屏灰階圖像作為觸摸識別源圖像的人機交互系統。為了達到以上目的，本實用新型采用如下技術方案：一種基于激光投影的觸摸屏人機交互系統，包括：三組單色激光光源、激光散斑抑制模組16、投影顯示模組17、投影鏡頭18、投影屏幕19、小型攝影機20和時序控制電路21；三組單色激光光源包括：紅色激光光源11、綠色激光光源12和藍色激光光源13；紅色激光光源11所發紅色激光與綠色激光光源12所發綠色激光正交，同時與藍色激光光源13所發藍色激光也正交；紅-綠合束鏡14位于紅色激光光源11所發紅色激光與綠色激光光源12所發綠色激光交匯處，黃-藍合束鏡15位于經紅-綠合束鏡14合束后的紅色激光光源11所發紅色激光和綠色激光光源12所發綠色激光的合束光與藍色激光光源13所發藍色激光交匯處；激光散斑抑制模組16的通光部分位于經黃-藍合束鏡15合束后的合束光光路上；光束經過激光散斑抑制模組16后照射到投影顯示模組17上，投影顯示模組17調制的投影圖像光束經投影鏡頭18成像在透射型投影屏幕19上；小型攝像機20對準透射型投影屏幕19進行拍攝；時序控制電路21連接投影顯示模組17和小型攝像機20，控制兩者同步。

所述投影屏幕19是透射式的屏幕，或所述投影屏幕是楔形板屏幕結構。

所述紅色激光光源11、綠色激光光源12和藍色激光光源13采用三色的三臺激光器或三組激光器陣列。

所述激光器是固體激光器、半導體激光器、光纖激光器、氣體激光器或上述各類激光器與晶體倍頻器件的組合。

所述激光散斑抑制模組16是電光調制型散斑抑制器件或機械型散斑抑制器件。

所述投影顯示模組17由光學元件和投影顯示芯片構成。

本實用新型的工作過程是：三組單色激光光源發出紅綠藍（RGB）單色激光，通過激光散斑抑制模組進行散斑抑制后，進入投影顯示模組，在投影顯示模組內部，通過光學元件照射到投影顯示芯片上，經過投影顯示芯片的調制，分時地產生高質量的彩色投影圖像，并以合適的頻率在彩色投影圖像中插入全屏灰階圖像，這些圖像通過投影鏡頭成像在投射型投影屏幕上；小型攝影機對準整個投影屏幕，時序性地拍下投影屏幕的背向散射光圖像，如果使用者的手部與投影屏幕產生接觸，則該處背向散射光會明顯增強，并被小型攝影機拍攝到；與此同時，時序控制電路根據投影顯示模組在投影圖像中所插入的全屏灰階圖像，同步調節小型攝影機，使小型攝影機的拍攝僅限于該灰階圖像所出現的時間段，小型攝影機選擇性地拍攝到的投影屏幕上包含手指位置信息的背向散射光圖像后，即可用于觸摸屏人機交互。

所述的投影顯示芯片是彩色時序型芯片，可以是DLP、LCD或者LCoS的一種。

本實用新型與現有技術相比的有益效果在于：

（1）本實用新型結構簡單，穩定性高，整合度高，調試與安裝更方便；

（2）本實用新型擯棄了紅外光作為觸摸識別光源，少了一套光源，攝影機也可以采用一般白光攝影機，可采用更為成熟的元器件，減小優化設計難度，有效降低成本；

（3）本實用新型顯示色彩更鮮艷，表現力強，在博物館展示或一般家庭娛樂中，既可用于普通顯示，也可用于人機交互。

附圖說明

圖1為本發明從正上方角度給出了根據本實用新型總體構思的實施例1的人機交互系統；

圖2為本發明從側面角度給出了根據本實用新型總體構思的實施例1的人機交互系統；

圖3為本發明中的時序控制電路對小型攝影機進行控制的一種方式；

圖4示意性地給出了另一種根據本實用新型總體構思的實施例2的人機交互系統；

圖5示意性地給出了楔形板屏幕的結構；