CN103713797B - 激光发射装置及人机交互系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光发射装置，包括：控制器以及与所述控制器相连的第一光源及第二光源，所述控制器用于检测用户操作并相应点亮所述第一光源及第二光源；所述第一光源用于发射非可见激光束；所述第二光源用于发射可见光束。通过在激光发射装置中同时设置发射非可见激光束的第一光源以及发射可见光束的第二光源，在第一光源被开启时也开户第二光源，可以以视觉上明显提示激光发射装置已经开启，可让用户避免直视激光发射装置的发光部而使眼睛受到伤害，具有更高的安全性。此外，第二光源发射的可见光束还可用于标示出第一光源发射的非可见激光束的位置。此外，本发明还提供一种采用上述激光发射装置的人机交互系统。

Description

激光发射装置及人机交互系统

技术领域

本发明涉及人机交互技术，尤其涉及一种激光发射装置及人机交互系统。

背景技术

在基于计算机视觉的人机交互中，需要借助摄像头来看到人的动作。然而由于人的动作比较复杂，而且进行辨认的成本较高，因此典型的技术解决方案都是让人持一个能够让摄像头易于辨认装置，比如不可见光的红外点触笔，常见的基于投影的大型交互白板就是典型的应用：采用红外摄像头红外光发生器配合来实现。

然而由于不可见光发生器所发出的光线，人类无法看到，导致用户在使用例如红外点触笔进行交互白板互动时，缺少点触笔工作状态以及位置的直观信息。而且对于以不可见激光为光源的装置而言，对用户的使用还有潜在危险，比如不知道不可见激光照射的方位，万一照射到眼睛会引起对眼睛的伤害。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种激光发射装置及人机交互系统，其可克服现有技术中激光器不直观缺点并具有更高的安全性。

一种激光发射装置，包括：控制器以及与所述控制器相连的第一光源及第二光源，所述控制器用于检测用户操作并相应点亮所述第一光源及第二光源；所述第一光源用于发射非可见激光束；所述第二光源用于发射可见光束。

一种人机交互系统，包括激光发射装置及控制装置；所述激光发射装置包括控制器以及与所述控制器相连的第一光源及第二光源，所述控制器用于检测用户操作并相应点亮所述第一光源及第二光源，所述第一光源用于发射非可见激光束，所述第二光源用于发射可见光束；所述控制装置包括：图像输出模块，用于提供原始画面供图像输出装置输出；摄像获取模块，用于获取摄像装置所拍摄的所述图像输出装置输出的显示区域的画面；以及图像分析模块，用于检测所述画面中所述非可见激光束造成的光点。

通过在激光发射装置中同时设置发射非可见激光束的第一光源以及发射可见光束的第二光源，在第一光源被开启时也开户第二光源，可以以视觉上明显提示激光发射装置已经开启，可让用户避免直视激光发射装置的发光部而使眼睛受到伤害，具有更高的安全性。此外，第二光源发射的可见光束还可用于标示出第一光源发射的非可见激光束的位置。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例的人机交互系统的结构示意图。

图2为本发明实施例的人机交互系统的控制装置的结构框图。

图3为本发明实施例的人机交互系统中激光发射装置的结构示意图。

图4为图3的激光发射装置另一变化实施例的结构示意图。

图5为图3的激光发射装置的另一变化实施例的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

第一实施例提供一种人机交互系统，参阅图1，人机交互系统100包括控制装置11、图像输出装置12、以及摄像装置13以及激光发射装置14。

控制装置11例如是指有处理器、内存和操作系统提供程序运行环境的计算系统，典型的例子包括桌面电脑、笔记本电脑，平板电脑以及具有计算能力的智能手机等手持设备及有计算能力的机器人设备。

图像输出装置12例如是指显示器或者投影仪等图像输出装置。图像输出装置12通过图像接102与控制装置11连接，其中图像接102可包括：视频图形阵列接（VGA接口）、复合视频输出接口、高清多媒体接（HDMI接口），以及任何其他各种有线或无线的能够提供控制装置11与图像输出装置12连接能力的解决方案。

摄像装置13例如是指摄像头。摄像装置13通过摄像头接103与控制装置11连接，其中摄像头接口103的典型实例为USB接口。但摄像装置13与控制装置11的连接方式不限于USB接口连接，还可通过无线局域网连接（WIFI）等各种业内成熟的连接解决方案。此外，即使采用USB接口，摄像装置13即可以为外置的摄像设备，也可以内建于控制11中。一个典型的实例就是平板电脑、智能手机、以及笔记本电脑的内置摄像头。当采用内置式设计时，摄像装置13并不占用控制装置11的外置接口，可以直接通过信号线连接至主板上。

参阅图2，控制装置11包括图像输出模块110、摄像获取模块120、以及图像分析模块130。图像输出模块110例如是指控制装置11的显示驱动程序，用于提供原始画面供图像输出装置12输出；摄像获取模块120用于获取摄像装置13所拍摄的图像输出装置12输出的显示区域的画面（参阅图1中的区域101）；图像分析模块130用于检测拍摄的画面中激光发射装置14造成的光点。可以理解，光点的位置可表示指向性的信息。此外，光点的闪烁、轨迹等还可用来表示其他信息。例如，采用光点的闪烁代表鼠标的单击与双击等操作，采用光点的轨迹来表示鼠标的移动操作等。本申请人2011年11月8日向中国专利局申请的申请号为201110349911.1、名称为“人机交互操作指令的触发控制方法和系统及激光发射装置”的专利申请中就详细揭示一种根据激光点的编码信号模拟各种操作指令的技术方案，在此一并引入作为参考。

激光发射装置14用于向显示区域101发射激光束，激光束会显示区域101中造成光点，为了使控制装置11的图像分析模块130能够很容易的识别出光点，上述的激光束优选为非可见激光束例如红外激光束。可以理解，此时摄像装置13需要能够拍摄到红外图像，亦即，摄像装置13必须是红外摄像装置13。

参阅图3，其为激光发射装置14的结构示意图。激光发射装置14可包括第一光源141、第二光源142、控制器143以及电源144。第一光源141例如为红外激光器，第二光源142例如为可见光激光器例如红光激光器或者蓝光激光器。第一光源141与第二光源142相互靠近设置，例如可间距3到5毫米。此外，第一光源141与第二光源142发射出的激光束可以大体相互平行，以保证第二光源142发出的可见光激光束在显示区域101中造成的光点位置与第一光源141发出的非可见光激光束在显示区域101中造成的光点位置重叠或者靠近。

控制器143例如为一开关，打开时电源144即向第一光源141与第二光源142供电，第一光源141与第二光源142被点亮。然而，可以理解，图3中的连接关系仅表示供电关系，并不代表具体的电路解决方案。例如，若第一光源141以及第二光源142与控制器143之间不再包括其他电子器件，则第一光源141与第二光源142是被同时点亮，而当第一光源141或者第二光源142与控制器之间包括一个延时电路时，则第一光源141与第二光源142可以先后打开。

本实施例中，通过在激光发射装置14中同时设置发射非可见激光束的第一光源141以及发射可见光束的第二光源142，第一光源141发射的非可见光可让图像分析模块130更加容易的识别出显示区域101内的光点；而第二光源142发射的可见光束在显示区域101明确的标示出光点所在位置，使非可见光激光的使用过程更加直观。此外，由于第二光源142发射出的可见光，还可让用户避免直视激光发射装置的发光部而使眼睛受到伤害，具有更高的安全性。

可以理解，在图3所示的激光发射装置14中，第一光源141与第二光源142即使靠的再近也无法做到完全重合，这意味着第一光源141与第二光源142发出的激光束也无法完全重合。

为解决上述问题，参阅图4，本发明实施例还提供一种激光发射装置240，其与图3所示的激光发射装置14相似，其不同之处在于，还进一步包括光学转换元件245。光学转换元件245的作用于在于让第一光源141与第二光源142发出的激光束同轴，若第一光源141与第二光源142发射的激光束直接相同，则两者会完全重叠。

光学转换元件245具体可为半透镜或者棱镜。在图4所示的光路中，其让第一光源141发射的非可见激光束完全透过，而反射第二光源142发射的激光束。若第一光源141发射的非可见激光束与第二光源142发射的激光束互成90度角，则半透镜或者棱镜的反射面需要与第二光源142的光轴方向成45度角设置。如此，第二光源142发射的激光束在光学转换元件245的反射面上发生镜面反射而改变光路方向，达成与第一光源141发射的非可见光束同轴或者非常接近的平行状态。

当这两束平行激光束投射出去并照射到显示区域101时，可见光形成的光斑或光点可以给用户很好的反馈提示和安全提示。

此外，需要说明，上述光路关系中，第一光源141与第二光源142的位置可以对调，亦即，可以是非可见激光束来改变光路与可见光激光束平行或同轴。另外，图4所示是采用单棱镜或单半透镜方案，实际方案中，也可以增加更多光学镜来更灵活布置光路，以便适应所需要的器件布局。

在激光发射装置240中，通过设置光学转换元件245，可使第一光源141与第二光源142发射的激光束同轴或者更加靠近，从而减少两激光束位置的差异，在使用的体验上更加精确。

图5为激光发射装置另一实施例的示意图，其与图3的激光发射装置14相似，包括第一光源141、第二光源342、控制器143以及电源144。第一光源141例如为红外激光器，第二光源342例如为一般的散射光源例如灯泡或者发光二极管等，为了醒目，可以采用红色、蓝色等比较显眼的颜色。第一光源141与第二光源342相互靠近设置，例如可间距3到5毫米。

控制器143例如为一开关，打开时电源144即向第一光源141与第二光源342供电，第一光源141与第二光源342被点亮。然而，可以理解，图5中的连接关系仅表示供电关系，并不代表具体的电路解决方案。例如，若第一光源141以及第二光源342与控制器143之间不再包括其他电子器件，则第一光源141与第二光源342是被同时点亮，而当第一光源141或者第二光源342与控制器之间包括一个延时电路时，则第一光源141与第二光源342可以先后打开。

本实施例中，通过设置第二光源342，可以发出明显的视觉提示激光器已经开启，可让用户避免直视激光发射装置的发光部而使眼睛受到伤害，具有更高的安全性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种激光发射装置，包括：

控制器以及与所述控制器相连的第一光源及第二光源，所述控制器用于检测用户操作并相应点亮所述第一光源及第二光源；

所述第一光源用于发射非可见激光束；

所述第二光源用于发射可见光束；

其中，所述激光发射装置还包括光路转换元件，用于让所述非可见激光束与可见光束中的一个透过，而反射另一个，并使透过以及反射后的非可见激光束与可见光束相互平行，其中，所述第二光源用于发射与所述非可见激光束垂直的可见光束；

其中，所述控制器为开关元件，所述开关元件的第一端与电源相连，所述开关元件的第二端通过延时电路与所述第一光源相连，且所述开关元件的第二端与所述第二光源相连。

2.如权利要求1所述的激光发射装置，其特征在于，所述光路转换元件为半透镜或者棱镜。

3.如权利要求1所述的激光发射装置，其特征在于，所述第二光源为散射光源。

4.一种人机交互系统，包括激光发射装置及控制装置；

所述激光发射装置包括控制器以及与所述控制器相连的第一光源及第二光源，所述控制器用于检测用户操作并同时点亮所述第一光源及第二光源，所述第一光源用于发射非可见激光束，所述第二光源用于发射可见光束，其中，所述第二光源用于发射与所述非可见激光束垂直的可见光束；

所述控制装置包括：

图像输出模块，用于提供原始画面供图像输出装置输出；

摄像获取模块，用于获取摄像装置所拍摄的所述图像输出装置输出的显示区域的画面；以及

图像分析模块，用于检测所述画面中所述非可见激光束造成的光点；

所述激光发射装置还包括光路转换元件，用于让所述非可见激光束与可见光束中的一个透过，而反射另一个，并使透过以及反射后的非可见激光束与可见光束相互平行；

其中，所述控制器为开关元件，所述开关元件的第一端与电源相连，所述开关元件的第二端通过延时电路与所述第一光源相连，且所述开关元件的第二端与所述第二光源相连。

5.如权利要求4所述的人机交互系统，其特征在于，所述光路转换元件为半透镜或者棱镜。

6.如权利要求4所述的人机交互系统，其特征在于，所述第二光源为散射光源。