CN103226411B - 一种交互式投影系统及其触控交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交互式投影系统，其包括：投影模块，用以投射一投影画面；投影幕，用于显像该投影画面；光幕投射模块，用以在投影模块与投影幕之间投射一光幕；触控感测模块耦接投影幕，用以感测投影幕是否被触碰；及光感测模块，用以感测光幕上是否存在遮挡点,进而得到对应遮挡点在投影画面上的坐标位置；当投影幕被触碰时，触控感测模块发送第一触发信号至光幕投影模块以使光幕投射模块投射光幕，光感测模块感测到投影幕上触碰位置对应光幕上遮挡点后发出第二触发信号至投影模块以使投影模块执行对应投影画面上坐标位置的触控操作；当投影幕不被触碰时，则不形成光幕。利用本发明可有效降低光幕与投影幕间距对于整个系统触控灵敏度的影响。

Description

一种交互式投影系统及其触控交互方法

技术领域

本发明涉及投影领域，尤其是一种交互式的投影系统以及以触控方式进行操作的交互方法。

背景技术

随着投影机行业的不断发展及产品的不断换代，越来越多的投影系统都具有交互功能，即通过一些在投影幕上的操作来完成原先需要利用计算机来完成的界面操作，这样就使得投影操作更加简便。当前，在触控交互式投影系统领域中，一般有两种系统架构，一种是利用触控笔来实现交互动作的投影系统；另一种则是不需要依赖触控笔的触控投影系统。例如，如图1所示的，为现有技术中交互式投影系统的架构图，该投影系统不需要依赖触控笔就可以实现触控功能，其所用的技术是投影机1会投射一个影像在投影幕2上，在投影幕2的一侧架设有一个光幕发射装置3（Emitter），用以投射出一平行于投影幕3的光幕5，另外在投影幕2前方还装设一个光学感测元件4，其可以设置在该投影机1上，在实际操作中，当手指或者其他不透明物体6置于此投影幕2时，光学感测元件4即能侦测到光幕5的光线反射情况，用以计算确定此手指或者其他不透明物体6在该投影幕2上的具体位置，从而进一步反馈信息给投影机1或者其他数据处理装置来达到实现执行触控操作的目的。

但是，这样的架构对于投影幕2的平整度，以及光幕5与投影幕2之间的平行度有极高的要求。当然，为了确保手指6触碰到投影幕2时能被精确的侦测到，此光幕5与投影幕2的间距就越小越好，因为若是光幕5与投影幕2的间距过大的话，当使用者手指6尚未触碰到投影幕2之前，光感测元件4就可能侦测到光幕5上触碰位置的光线反射情况进而发生误判。此外，若要让光幕5更加贴近投影幕2，除了需要有光幕5与投影幕2两者间精确的平行度定位外，更需要投影幕2的平整度也必须越小越好，不过，由于投影幕的平整度受到其制程与材料的限制，因此，越小的平整度也必然会导致其制造成本的增加。

所以，如何能够降低以上这些限制条件的影响，而又能够获得一个更精准的触控效果，正是本发明研究的一个主题。

发明内容

为了降低光幕与投影幕间距对整个投影系统的触控灵敏度的影响，同时减少对于投影幕平整度以及投影幕与光幕平行度较正精准度的要求，本发明提出了一种交互式投影系统及应用于此投影系统的触控交互方法。

本发明公开了一种交互式投影系统，该投影系统包括：投影模块，用以投射一投影画面；投影幕，用于显像该投影模块投射的该投影画面；光幕投射模块，用以在该投影模块与该投影幕之间投射一光幕；触控感测模块，耦接该投影幕，用以感测该投影幕是否被触碰；以及光感测模块，用以感测该光幕上是否存在遮挡点，进而得到对应该遮挡点在该投影画面上的坐标位置；

其中，当该投影幕被触碰时，该触控感测模块发送第一触发信号至该光幕投影模块以使得该光幕投射模块投射该光幕，该光感测模块感测到该投影幕上触碰位置对应该光幕上的该遮挡点后会发出第二触发信号至该投影模块以使该投影模块执行对应该投影画面上该坐标位置的触控操作；当该投影幕不被触碰时，则不形成该光幕。

作为可选的方案，该光幕与该投影幕是平行的。

作为可选的方案，该光幕投射模块包含激光发射器，该光幕是由不可见的激光形成的不可见光幕。

作为可选的方案，该光感测模块为红外感应器，用以侦测该光幕的反射光线，当该光幕上存在该遮蔽点时，该光感测模块根据该遮蔽点的反射光线以获取该遮蔽点在该光幕上的位置，其中，该遮蔽点在该光幕上的位置对应于该投影幕上的该触碰位置。

作为可选的方案，该投影幕是金属制成的，该触控感测模块包含电容触控感应器，当投影幕被触碰时，该触控感测模块侦测到该投影幕的电容值发生变化后，即发送该第一触发信号至该光幕投影模块。

作为可选的方案，该触控感测模块包含压力触控感应器，当投影幕被触碰时，该触控感测模块侦测到该投影幕上发生压力变化后，即发送该第一触发信号至该光幕投影模块。

本发明还提供了一种用于交互式投影系统的触控交互方法，该投影系统包含一投影幕，该触控交互方法包括：

A，投射一投影画面至该投影幕上；

B，判断该投影幕是否被触碰，仅当该投影幕被触碰时，于该投影幕前形成一光幕；

C，侦测该光幕上对应该投影幕上触碰位置的遮蔽点位置，以获取该触碰位置在该投影画面上的坐标位置；

D，执行对应该投影画面上该坐标位置的触控操作。

作为可选的方案，该光幕与该投影幕是平行的。

作为可选的方案，该投影系统还包括触控感测模块和光幕投射模块，该步骤B进一步包括：该触控感测模块感测该投影幕的电容值变化来判断该投影幕是否被触碰，当该投影幕的电容值发生变化时，该触控感测模块则发送第一触发信号至该光幕投影模块以使得该光幕投射模块投射该光幕。

更优的，该投影系统还包括触控感测模块和光幕投射模块，所述的触控交互方法中该步骤B进一步包括：该触控感测模块感测该投影幕的压力变化来判断该投影幕是否被触碰，当该投影幕发生压力变化时，该触控感测模块则发送第一触发信号至该光幕投影模块以使得该光幕投射模块投射该光幕。

作为可选的方案，该光幕为不可见光幕。

更优的，在所述的触控交互方法中该步骤C进一步包括：根据该光幕的反射光线以获取该遮蔽点在该光幕上的位置，其中，该遮蔽点在该光幕上的位置对应于该投影幕上的该触碰位置。

更优的，在所述的触控交互方法中该步骤D进一步包括：当该触控操作结束时，返回步骤B。

与现有技术相比，利用本发明的交互式投影系统及其触控交互方法，能够有效的降低光幕与投影幕间距对于整个系统触控灵敏度的影响；此外，更是减小了对于投影幕平整度以及投影幕与光幕平行度较正精准度的要求。与此同时，本发明一方面还保证了用户进行触控操作时的触控灵敏精度，另一方面又降低了整个投影系统在使用时电力的损耗。因此，基于本发明上述的多种优势，本发明的交互式投影系统的应用前景必然很大。

附图说明

图1为现有技术中交互式投影系统的架构图；

图2为本发明一实施例中交互式投影系统的架构图；

图3为本发明一实施例中执行触控操作时的投影画面；

图4为本发明交互式投影系统进行触控操作的交互方法流程图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参考图2，为本发明一实施例中交互式投影系统的架构图。本发明的交互式投影系统包括：投影模块10，用以投射一投影画面（图1中未示出）；投影幕20，用于显像投影模块10投射的投影画面，在实际应用中，此投影画面覆盖范围可以占据整个投影幕20，也可以是占据部分投影幕20，其可以根据用户需求利用投影模块10进行调焦后决定投影画面的投影大小，其常见于现有技术中投影方式，故不在此赘述；光幕投射模块30，用以在投影模块10与投影幕20之间投射形成一个光幕50；触控感测模块32，耦接投影幕20，优选的，此触控感测模块32是与投影幕20电性连接的，用以感测投影幕20是否被触碰；以及光感测模块40，用以感测光幕50上是否存在遮挡点P’，进而得到对应遮挡点P’在投影画面上的坐标位置X’。

在本实施例中，光幕投射模块30包含激光发射器，用以发出激光以形成光幕50，所以本实施例中的光幕50是由不可见的激光形成的不可见光幕，但不以此为限，其也可以是由其他不可见光形成的不可见光幕。此外，需补充说明的是，本实施例中的触控感测模块32可以包含电容触控感应器，此投影幕是金属材质的，当投影幕20被用户手指或者其他物体触碰时，触控感测模块32就可以侦测到投影幕20的电容值变化，进而判断出投影幕20被触碰了，随即发送第一触发信号S1至光幕投影模块30，使其投射形成光幕50；在一些实施例中，此触控感测模块32也可以包含压力触控感应器，用以侦测投影幕上任何位置的压力变化，当侦测到存在压力变化时，该触控感测模块32同样会发送第一触发信号S1至光幕投影模块30以使其投射形成光幕50。因此，在本发明的设计理念中，此触控感测模块32主要是用于侦测投影幕20的物理属性的变化，从而来判断出投影幕20是否被触碰到，所以，触控感测模块32中包含的感应器件与投影幕20的材质不以本实施例为限，只要是这两者相对应配合可以产生触发信号以使得触发光幕投影模块30开始工作的方案，均可以达到本发明的效果。

再进一步参考如图2所示的，用户在投影幕20上的触碰位置为P位置，那么，当光幕50被触发形成后，此时投影幕20在触碰的同时，必然会在光幕50上形成一个位置与之相对应的遮蔽点P’，在本实施例中，光感测模块40可以为红外感应器，用以侦测光幕50的反射光线，所以当光幕50上存在该遮蔽点P’时，光感测模块40就根据该遮蔽点P’位置处的反射光线以获取遮蔽点P’在此光幕50上的坐标位置，需作说明的是，遮蔽点P’在光幕50上的位置是对应于投影幕上触碰位置P的，因此，当光感测模块40获取遮蔽点P’在光幕50上的坐标位置X’后，可进一步通过数据计算以获取触碰位置P在该投影幕上的坐标位置（此处数据计算的方式可常见于现有技术中光坐标获取的方法），再根据此时投影画面与投影幕的大小关系来得到此触碰位置P在该投影画面上的坐标位置X（此坐标位置X等同于遮挡点P’在光幕50上的坐标位置X’），进而光感测模块40发出第二触发信号S2至投影模块10，使其执行对应投影画面上此坐标位置X的触控操作，其中，本实施例中的投影模块10可以包含一个数据处理单元（图中未示出）以便进行各种指令的执行，在其他实施例中，也可以在此投影系统中加设数据处理装置例如是计算机来进行数据的处理。

另外还需补充说明的是，在实际应用中，投影幕20与光幕50最好是平行，以进一步优化触碰位置P与遮蔽点P’的位置对应精度。

由此可知，本实施例揭露的交互式投影系统中，其在执行触控操作前光幕50是没有开启的，只有在用户触碰到投影幕20时，此光幕50才会开启，此时光感测模块40进行触控位置P的侦测，这样就自然克服了现有技术中由于光幕与投影幕间距大形成误侦测的问题，从而保证了此投影系统进行触控操作时的触控灵敏精度，除此之外，由于光幕投射模块30在投影幕20未被触碰时是不工作的，所以本发明在保证触控灵敏精度的同时，也降低了投影系统工作时的电力损耗。更进一步的，利用本发明的设计，只要在投影幕20上任意位置进行触碰就能触发光幕50并进一步的执行触控操作，这样就使得用户在进行触控操作时比较简便。

为了更好的说明本发明交互式投影系统的优势，故进一步配合应用于本发明交互式投影系统的触控交互方法来说明，请结合图2、图3来参考图4，图3为本发明一实施例中执行触控操作时的投影画面；图4为交互式投影系统进行触控操作的交互方法流程图。

本发明的触控交互方法包括：

S100，投射一投影画面至投影幕20上；

S200，判断投影幕20是否被触碰，若是，执行步骤S300；若否，执行步骤S210：保持投影画面的现有状态；

S300,于投影幕20前形成一光幕50；

S400，侦测光幕50上对应投影幕20上触碰位置P的遮蔽点位置P’，以获取触碰位置P在投影画面上的坐标位置X；

S500，执行对应投影画面上坐标位置X的触控操作，并重复步骤S200。

以本发明的交互式投影系统为例，在步骤100中，投影模块10可以投射一个如图3所示的投影画面1000至投影幕20上，此时在投影幕20前是没有光幕50的，在本实施例中此投影画面1000是一个计算机操作的界面，如图中所示，在此界面上具有一个窗口100，当用户需要执行关闭此窗口100的触控操作时，只需用手指或者其他不透明的物体去触碰投影画面1000上的P点，其实际上是用手指去触碰投影幕20上的触碰位置P。需要说明的，如步骤S200所示的，触控感测模块32可以通过侦测到投影幕20的电容值变化、压力变化或者其他物理属性的变化来判断投影幕20是否被触碰到，如果触控感测模块32侦测到投影幕20的发生了上述变化，进而判断出投影幕20被触碰了，其随即会发送一个第一触发信号S1至光幕投影模块30，使其投射形成光幕50，如步骤S300所示；但是若触控感测模块32没有侦测到投影幕的电容值、压力或者其他物理属性有任何变化，则将如步骤S210所示的，保持投影画面的现有状态，其中，此现有状态可以是一个静态的画面也可以是一个动态的画面，换言之，在本实施例中，仅当投影幕20被触碰时，才会于投影幕20前形成上述光幕50，否则就不进行触控操作。

再者，当光幕投影模块30接收到第一触发信号S1后形成光幕50时，光感测模块40可以侦测到光幕50的反射光线，如本实施例中，当用户用手指去触碰投影幕20的触碰位置P时，就会在光幕50上形成一个遮蔽点P’（如图2所示），所以当光幕50上存在该遮蔽点P’时，光感测模块40就根据该遮蔽点P’位置处的反射光线以获取遮蔽点P’在此光幕50上的坐标位置，由上述描述可知，遮蔽点P’在光幕50上的位置是对应于投影幕上触碰位置P的，因此，当光感测模块40获取遮蔽点P’在光幕50上的坐标位置X’后，可进一步通过数据计算以获取触碰位置P在该投影幕上的坐标位置，进而根据此时投影画面与投影幕的大小关系来得到此触碰位置P在该投影画面上的坐标位置X，此时，光感测模块40发出第二触发信号S2至投影模块10，使其执行对应投影画面上此坐标位置X的触控操作即触碰位置P对应的触控操作，如图3所示的情况下，此触控操作就是关闭此电脑界面上的窗口100，不过，本发明所示的触控操作不以此为限，在一些实施例中，也可以实现多点触控，例如用手选中窗口100的对角进行缩放的触控操作，此触控操作的设计可以依附于实际的应用需求，其执行方法的操作原理可常见于触控电子产品的触控操作原理，故不在此赘述。

此外，还需补充说明的是，当如步骤S500中执行完触控操作后，触控感测模块32会重新侦测投影幕20是否被触碰，如果没有触碰，光幕投影模块30将会停止工作，即光幕50消失，这样就保证了光幕50只有在有物体触碰到投影幕20的情况下才会开启，大大的节省了本发明投影系统运行时的电力损耗。

不难看出，利用这种先触碰后触发光幕的方式，不但能够解决由于光幕与投影幕间距大形成误侦测的问题，更进一步的，由于这种设计降低了光幕与投影幕间距对于整个投影系统的触控灵敏度的影响，所以在光幕与投影幕间距不需要设计过小的情况下，就降低了由于光幕与投影幕平行度不够精准或者投影幕平整度不高引起两者发生重叠的可能性，因此，实际上本发明的设计更是减小了对于投影幕平整度以及投影幕与光幕平行度较正精准度的要求。

综上所述，利用本发明的交互式投影系统及其触控交互方法，能够有效的降低光幕与投影幕间距对于整个系统触控灵敏度的影响；此外，更是减小了对于投影幕平整度以及投影幕与光幕平行度较正精准度的要求。与此同时，本发明一方面还保证了用户进行触控操作时的触控灵敏精度，另一方面又降低了整个投影系统在使用时电力的损耗。因此，基于本发明上述的多种优势，本发明的交互式投影系统的应用前景必然很大。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (13)

1.一种交互式投影系统，其特征在于该投影系统包括：

投影模块，用以投射一投影画面；

投影幕，用于显像该投影模块投射的该投影画面；

光幕投射模块，用以在该投影模块与该投影幕之间投射一光幕；

触控感测模块，耦接该投影幕，用以感测该投影幕的物理属性的变化从而判断该投影幕是否被触碰；以及

光感测模块，用以感测该光幕上是否存在遮蔽点，进而得到对应该遮蔽点在该投影画面上的坐标位置；

其中，当该投影幕被触碰时，该触控感测模块发送第一触发信号至该光幕投影模块以使得该光幕投射模块投射该光幕，该光感测模块感测到该投影幕上触碰位置对应该光幕上的该遮蔽点后发出第二触发信号至该投影模块以使该投影模块执行对应该投影画面上该坐标位置的触控操作；当该投影幕不被触碰时，则不形成该光幕。

2.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于该光幕与该投影幕是平行的。

3.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于该光幕投射模块包含激光发射器，该光幕是由不可见的激光形成的不可见光幕。

4.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于该光感测模块为红外感应器，用以侦测该光幕的反射光线，当该光幕上存在该遮蔽点时，该光感测模块根据该遮蔽点的反射光线以获取该遮蔽点在该光幕上的位置，其中，该遮蔽点在该光幕上的位置对应于该投影幕上的该触碰位置。

5.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于该投影幕是金属制成的，该触控感测模块包含电容触控感应器，当投影幕被触碰时，该触控感测模块侦测到该投影幕的电容值发生变化后，即发送该第一触发信号至该光幕投影模块。

6.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于该触控感测模块包含压力触控感应器，当投影幕被触碰时，该触控感测模块侦测到该投影幕上发生压力变化后，即发送该第一触发信号至该光幕投影模块。

7.一种用于交互式投影系统的触控交互方法，该投影系统包含一投影幕，其特征在于该触控交互方法包括：

A，投射一投影画面至该投影幕上；

B，感测该投影幕的物理属性的变化从而判断该投影幕是否被触碰，仅当该投影幕被触碰时，于该投影幕前形成一光幕；

C，侦测该光幕上对应该投影幕上触碰位置的遮蔽点位置，以获取该触碰位置在该投影画面上的坐标位置；

D，执行对应该投影画面上该坐标位置的触控操作。

8.如权利要求7所述的触控交互方法，其特征在于该光幕与该投影幕是平行的。

9.如权利要求7所述的触控交互方法，其特征在于该投影系统还包括触控感测模块和光幕投射模块，该步骤B进一步包括：该触控感测模块感测该投影幕的电容值变化来判断该投影幕是否被触碰，当该投影幕的电容值发生变化时，该触控感测模块则发送第一触发信号至该光幕投影模块以使得该光幕投射模块投射该光幕。

10.如权利要求7所述的触控交互方法，其特征在于该投影系统还包括触控感测模块和光幕投射模块，该步骤B进一步包括：该触控感测模块感测该投影幕的压力变化来判断该投影幕是否被触碰，当该投影幕发生压力变化时，该触控感测模块则发送第一触发信号至该光幕投影模块以使得该光幕投射模块投射该光幕。

11.如权利要求7所述的触控交互方法，其特征在于该光幕为不可见光幕。

12.如权利要求7所述的触控交互方法，其特征在于该步骤C进一步包括：根据该光幕的反射光线以获取该遮蔽点在该光幕上的位置，其中，该遮蔽点在该光幕上的位置对应于该投影幕上的该触碰位置。

13.如权利要求7所述的触控交互方法，其特征在于该步骤D进一步包括：当该触控操作结束时，返回步骤B。