CN106598161A - 一种模块化的便携式光学计算机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模块化的便携式光学计算机，其包括设备本体、投影显示界面和虚拟操作界面；所述设备本体在所述虚拟操作界面控制下工作，其工作状态由所述投影显示界面进行显示；所述设备本体包括显示投影模组、虚拟输入模组、音频模组、主机模组和电池模组；所述显示投影模组位于顶部，所述显示投影模组下方依次设置有所述虚拟输入模组、音频模组、主机模组和电池模组；相邻模组之间采用通过设置在各自模组上的磁吸接口实现快速连接；且所述设备本体在尺寸上能实现单手握持。本发明具备投影显示设备和虚拟输入设备，模块化、可便携，并能实现个人计算机的全部功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学计算机，特别是关于一种模块化的便携式光学计算机。
背景技术
半导体技术在摩尔定律的预测下持续发展，使得PC的计算和存储芯片的性能不断增强，而尺寸持续减小。但是，由于人体固有的生理限制，人们对显示设备和输入设备的尺寸需求一直保持不变。这些强性的限制导致当前PC的体积始终停留在笔记本电脑的水平，这一情形至今已经持续了近二十年。笔记本电脑体积较大、不便携带，且在做大屏演示时还需要外接投影显示设备，使得整个系统愈加复杂和不便。
目前，微型DLP(数字光处理)技术在LED(发光二极管)光源和DMD(数字光处理模组)芯片两个方面取得了显著进步，其投射亮度和显示分辨率达到消费品级别，而其尺寸也在不断缩小。此外，基于计算机视觉的动作捕捉和手势识别技术近几年快速发展，使得虚拟触控和虚拟键盘成为可能。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种模块化的便携式光学计算机，其具备投影显示设备和虚拟输入设备，模块化、可便携，并能实现个人计算机的全部功能。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种模块化的便携式光学计算机，其特征在于：它包括设备本体、投影显示界面和虚拟操作界面；所述设备本体在所述虚拟操作界面控制下工作，其工作状态由所述投影显示界面进行显示；所述设备本体包括显示投影模组、虚拟输入模组、音频模组、主机模组和电池模组；所述显示投影模组位于顶部，所述显示投影模组下方依次设置有所述虚拟输入模组、音频模组、主机模组和电池模组；相邻模组之间采用通过设置在各自模组上的磁吸接口实现快速连接；且所述设备本体在尺寸上能实现单手握持。
进一步，所述显示投影模组包括壳体和设置在所述壳体内的第一从CPU、LED光源、DMD芯片、调焦滚轮和光机；所述第一从CPU与所述主机模组进行数据交互，所述LED光源、DMD芯片在所述第一从CPU控制下工作，所述LED光源、DMD芯片将输出信号传输至所述光机；所述光机包括投影镜头，该投影镜头设置在所述显示投影模组的壳体背面；所述调焦滚轮设置在所述显示投影模组的壳体侧面，所述调焦滚轮直接连接所述投影镜头。
进一步，所述显示投影模组壳体顶部还设置有散热口，位于所述散热口内设置有散热用的风扇。
进一步，所述显示投影模组具备高、中、低三种分别对应于不同使用场景的配置，所述高等配置的所述显示投影模组的分辨率不低于1080P，亮度高于700流明，用于需要大尺寸投影屏幕的场景；所述中等配置的显示投影模组的分辨率处于720P～1080P之间，亮度处于200流明～700流明之间，用于需要中等尺寸投影屏幕的场景；所述低等配置的显示投影模组的分辨率处于480P～720P之间，亮度处于50流明～200流明之间，用于需要小尺寸投影屏幕的场景。
进一步，所述虚拟输入模组包括第二从CPU、桌面投影模组和动作捕捉模组；所述桌面投影模组设置在所述动作捕捉模组上部，所述第二从CPU控制所述桌面投影模组和动作捕捉模组工作；所述桌面投影模组包括壳体和桌面投影镜头，所述桌面投影镜头设置在所述桌面投影模组的壳体侧面，所述桌面投影镜头在所述第二从CPU控制下向桌面投射虚拟操作界面，操作界面中虚拟图标的坐标及功能与所述主机模组中的操作系统的操作指令映射；所述动作捕捉模组包括壳体和双目摄像头，所述双目摄像头设置在所述动作捕捉模组的壳体侧面，与所述桌面投影镜头同侧设置；所述双目摄像头对使用者的手部动作进行捕捉，将采集到的手势信息传输至所述第二从CPU，为预置在所述第二从CPU中的手势识别算法提供数据输入；所述第二从CPU将该手势动作和操作位置反馈至所述主机模组，所述主机模组输出对应操作指令。
进一步，所述桌面投影模组与所述动作捕捉模组、以及所述桌面投影模组与所述显示投影模组、所述动作捕捉模组与所述音频模组之间均采用所述磁吸接口实现快速连接。
进一步，所述虚拟输入模组具有触控模式、键盘模式和手写板模式三种模式，三种模式之间能自由切换；选用所述触控模式时，所述桌面投影模组投射出虚拟触摸屏，该触摸屏与所述显示投影模组呈现同样的内容，二者实时同步；与所述动作捕捉模组配合使用，实现对显示界面的操作；选用所述键盘模式时，所述桌面投影模组投射出包含全部键盘字符的虚拟键盘；与所述动作捕捉模组配合使用，实现常规键盘的字符录入功能；选用所述手写板模式时，所述桌面投影模组投射出虚拟手写板；所述虚拟手写板包含手写输入区、触控板区和按键区三个区域。
进一步，所述主机模组上搭载操作系统，进行内部数据的计算和存储，实现对全部硬件的控制与管理；所述主机模组包括壳体、主CPU、内存储器、外存储器、HDMI Type C接口、以及USB Type A接口和按键，所述主CPU包括运算器和控制器；所述主CPU分别与所述显示投影模组的第一从CPU和虚拟输入模组的第二从CPU进行数据交互；且所述主CPU与所述内存储器、所述内存储器与所述外存储器分别直接进行数据交换；所述主机模组壳体正面设置有用于开关机的所述按键；位于所述按键侧面设置有所述HDMI Type C接口和USBType A接口；所述主机模组壳体侧面还设置有散热进风口和散热出风口。
进一步，所述主机模组还包括WiFi模组、蓝牙模组、HDMI接口和USB接口；所述WiFi模组用于实现无线联网，通过所述WiFi模组与智能手机互连；所述蓝牙模组用于连接外部蓝牙设备；所述HDMI接口用于连接显示器；所述USB接口用于连接移动硬盘。
进一步，所述音频模组包括壳体、音响、耳麦插口和音量调节按钮；所述音频模组的壳体上设置有所述音响，位于所述音频模组的壳体一侧设置有所述耳麦插口和音量调节按钮，所述音响、耳麦插口与所述主机模组进行数据交互。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用虚拟输入模组和显示投影模组，在PC本体尺寸较小的前提下，能够具备传统个人计算机的全部功能。2、本发明的所有功能模组采用模块化形式，通过磁吸接口互相连接，可便捷地组合和拆卸；各个模组既可以组合使用，也可以单独作为智能手机、VR/AR、平板电脑等的外接设备使用。3、本发明的显示投影模组具有高、中、低三种配置，可用于大屏演示、中屏娱乐、小屏办公等不同应用场景。4、本发明的虚拟输入模组具有三种输入模式，可满足触控操作、字符录入、手写录入等不同功能要求，确保其具有最佳的输入体验。5、本发明由多个功能模组组合而成，整个PC设备在尺寸上可实现单手握持，简单轻便。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2a是本发明的设备本体尺寸示意图；
图2b是本发明的设备本体结构示意图；
图3是本发明的设备本体拆分后结构示意图；
图4是本发明的设备本体硬件结构示意图；
图5是本发明的设备本体后视图；
图6a是本发明的显示投影模组采用高等配置时结构示意图；
图6b是本发明的显示投影模组采用中等配置时结构示意图；
图6c是本发明的显示投影模组采用低等配置时结构示意图；
图7a是本发明的虚拟输入模组采用触控模式时示意图；
图7b是本发明的虚拟输入模组采用键盘模式时示意图；
图7c是本发明的虚拟输入模组采用手写板模式时示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供一种模块化的便携式光学计算机，其包括设备本体1、投影显示界面1和虚拟操作界面3。设备本体1在虚拟操作界面3控制下工作，其工作状态由投影显示界面2进行显示。
如图2a所示，本发明的设备本体1在尺寸上可实现单手握持，简单轻便。
如图2b、图3所示，设备本体1包括显示投影模组11、虚拟输入模组、音频模组14、主机模组15和电池模组16。显示投影模组11位于顶部，显示投影模组11下方依次设置有虚拟输入模组、音频模组14、主机模组15和电池模组16。相邻模组之间采用通过设置在各自模组上的磁吸接口17实现快速连接，可以便捷地组合和拆卸。
如图2b～图5所示，显示投影模组11包括壳体和设置在壳体内的第一从CPU、LED光源、DMD芯片、调焦滚轮112和光机。第一从CPU与主机模组15进行数据交互，并负责LED光源驱动和投影信号的处理；LED光源、DMD芯片在第一从CPU控制下工作，LED光源、DMD芯片将输出信号传输至光机，实现光机的屏幕投影和画面显示功能。光机包括投影镜头111，该投影镜头111设置在显示投影模组11壳体的背面；调焦滚轮112设置在显示投影模组11壳体侧面，调焦滚轮112通过机械方式直接连接光机中的投影镜头111，用于调节投影镜头111的焦距。投影镜头111投射出投影屏幕，投影屏幕所在的介质为白墙或幕布，通过调焦滚轮112实现对投影屏幕的远近距离和清晰度的调控。位于显示投影模组11壳体顶部还设置有散热口，位于散热口内设置有散热用的风扇113。
上述实施例中，如图6a～图6c所示，显示投影模组11具备高、中、低三种配置，分别对应于不同的使用场景，显示投影模组11的三种配置中，高配置显示投影模组11尺寸大于中配置显示投影模组11，中配置显示投影模组11尺寸大于低配置显示投影模组11，低配置显示投影模组11尺寸与其他模组尺寸相同。其中，如图6a所示，高等配置的显示投影模组11的分辨率和亮度最高(即分辨率不低于1080P，亮度高于700流明)，可用于需要大尺寸投影屏幕的场景，如大型会议演示、家庭影院等。如图6b所示，中等配置的显示投影模组11的分辨率和亮度居中(即分辨率处于720P～1080P之间，亮度处于200流明～700流明之间)，可用于需要中等尺寸投影屏幕的场景，如多人影音娱乐、中小型会议演示等。如图6c所示，低等配置的显示投影模组11的分辨率和亮度较低(即分辨率处于480P～720P之间，亮度处于50流明～200流明之间)，可用于需要小尺寸投影屏幕的场景，如个人办公、个人影音娱乐等。
如图2b～图5所示，虚拟输入模组包括第二从CPU、桌面投影模组12和动作捕捉模组13。桌面投影模组12设置在动作捕捉模组13上部，第二从CPU控制桌面投影模组12和动作捕捉模组13工作。其中：
桌面投影模组12包括壳体和桌面投影镜头121，桌面投影镜头121设置在桌面投影模组12壳体的侧面。桌面投影镜头121在第二从CPU控制下向桌面投射虚拟操作界面，操作界面中虚拟图标的坐标及功能与主机模组15中的操作系统的操作指令映射。
动作捕捉模组13包括壳体和双目摄像头131，双目摄像头131设置在动作捕捉模组13壳体侧面，与桌面投影镜头121同侧设置。双目摄像头131对使用者的手部动作进行捕捉，将采集到的手势信息传输至第二从CPU，为预置在第二从CPU中的手势识别算法提供数据输入，以判断使用者当前进行的手势动作和操作位置。第二从CPU将该手势动作和操作位置反馈至主机模组15，主机模组15输出对应操作指令，实现触控操作、字符录入、手写录入等功能。
上述实施例中，桌面投影模组12与动作捕捉模组13、以及桌面投影模组12与显示投影模组11、动作捕捉模组13与音频模组14之间均采用磁吸接口17实现快速连接。
上述实施例中，如图7a～图7c所示，虚拟输入模组具有触控模式、键盘模式和手写板模式三种模式。三种模式之间可自由切换，如图7a所示，当选用触控模式时，桌面投影模组12投射出虚拟触摸屏，该触摸屏与显示投影模组11呈现同样的内容，二者实时同步；与动作捕捉模组13配合使用，用户可在虚拟触摸屏上进行点击、滑动、拖拽等动作，实现对显示界面的操作；该模式下的输入体验接近平板电脑。如图7b所示，当选用键盘模式时，桌面投影模组12投射出包含全部键盘字符的虚拟键盘；与动作捕捉模组13配合使用，可实现常规键盘的字符录入功能。如图7c所示，当选用手写板模式时，桌面投影模组12投射出虚拟手写板；虚拟手写板包含手写输入区、触控板区和按键区三个区域。其中，在手写输入区进行手写操作时，动作捕捉模组13根据手指划动轨迹自动识别出相应字符，并将其在显示画面中输出；触控板区配合“Left”和“Right”两个按键，可以实现鼠标的移动、左键和右键功能；按键区含有若干常用键符，用户点击键符可实现对应功能的操作。
如图2b～图5所示，音频模组14包括壳体、音响141、耳麦插口142和音量调节按钮143。音频模组14壳体上设置有音响141，位于壳体一侧设置有耳麦插口142和音量调节按钮143，音量调节按钮143位于耳麦插口142下方。音响141、耳麦插口142与主机模组15进行数据交互。
如图2b～图5所示，主机模组15上搭载操作系统，进行内部数据的计算和存储，实现对全部硬件的控制与管理，主机模组15包括壳体、主CPU、内存储器、外存储器、HDMI TypeC接口152、以及USB Type A接口153和按键151；其中，主CPU包括运算器和控制器。主CPU分别与第一从CPU和第二从CPU进行数据交互；且主CPU与内存储器直接进行数据交换，内存储器与外存储器直接进行数据交换。主机模组15壳体正面设置有按键151，用于开关机；位于按键151侧面设置有HDMI Type C接口152和USB Type A接口153，HDMI Type C接口152可外接显示器，将显示投影模组11呈现的内容同步至外接显示器屏幕上；USB Type A接口153既可用于连接U盘或移动硬盘，也可以用于给主机模组15充电。主机模组15壳体侧面还设置有散热进风口154和散热出风口155，实现对主机模组15的散热。
上述实施例中，内存储器可以为RAM或ROM，外存储器可以为U盘、移动硬盘或云端网盘等。
上述实施例中，主机模组15还包括WiFi模组、蓝牙模组、HDMI接口和USB接口等通讯模组。其中，WiFi模组可以实现无线联网，本发明的模块化的便携式光学计算机可与智能手机通过WiFi模组互连，作为智能手机外接的大尺寸输入和输出设备使用。蓝牙模组可用于连接外部蓝牙设备；HDMI接口可用于连接显示器；USB接口可用于连接移动硬盘。
如图2b～图5所示，电池模组16为整个模块化的便携式光学计算机提供电源供电。电池模组16正面设置有电量指示灯161。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种模块化的便携式光学计算机，其特征在于：它包括设备本体、投影显示界面和虚拟操作界面；所述设备本体在所述虚拟操作界面控制下工作，其工作状态由所述投影显示界面进行显示；
所述设备本体包括显示投影模组、虚拟输入模组、音频模组、主机模组和电池模组；所述显示投影模组位于顶部，所述显示投影模组下方依次设置有所述虚拟输入模组、音频模组、主机模组和电池模组；相邻模组之间采用通过设置在各自模组上的磁吸接口实现快速连接；且所述设备本体在尺寸上能实现单手握持。
2.如权利要求1所述的一种模块化的便携式光学计算机，其特征在于：所述显示投影模组包括壳体和设置在所述壳体内的第一从CPU、LED光源、DMD芯片、调焦滚轮和光机；所述第一从CPU与所述主机模组进行数据交互，所述LED光源、DMD芯片在所述第一从CPU控制下工作，所述LED光源、DMD芯片将输出信号传输至所述光机；所述光机包括投影镜头，该投影镜头设置在所述显示投影模组的壳体背面；所述调焦滚轮设置在所述显示投影模组的壳体侧面，所述调焦滚轮直接连接所述投影镜头。
3.如权利要求2所述的一种模块化的便携式光学计算机，其特征在于：所述显示投影模组壳体顶部还设置有散热口，位于所述散热口内设置有散热用的风扇。
4.如权利要求2所述的一种模块化的便携式光学计算机，其特征在于：所述显示投影模组具备高、中、低三种分别对应于不同使用场景的配置，所述高等配置的所述显示投影模组的分辨率不低于1080P，亮度高于700流明，用于需要大尺寸投影屏幕的场景；所述中等配置的显示投影模组的分辨率处于720P～1080P之间，亮度处于200流明～700流明之间，用于需要中等尺寸投影屏幕的场景；所述低等配置的显示投影模组的分辨率处于480P～720P之间，亮度处于50流明～200流明之间，用于需要小尺寸投影屏幕的场景。
5.如权利要求1所述的一种模块化的便携式光学计算机，其特征在于：所述虚拟输入模组包括第二从CPU、桌面投影模组和动作捕捉模组；所述桌面投影模组设置在所述动作捕捉模组上部，所述第二从CPU控制所述桌面投影模组和动作捕捉模组工作；所述桌面投影模组包括壳体和桌面投影镜头，所述桌面投影镜头设置在所述桌面投影模组的壳体侧面，所述桌面投影镜头在所述第二从CPU控制下向桌面投射虚拟操作界面，操作界面中虚拟图标的坐标及功能与所述主机模组中的操作系统的操作指令映射；所述动作捕捉模组包括壳体和双目摄像头，所述双目摄像头设置在所述动作捕捉模组的壳体侧面，与所述桌面投影镜头同侧设置；所述双目摄像头对使用者的手部动作进行捕捉，将采集到的手势信息传输至所述第二从CPU，为预置在所述第二从CPU中的手势识别算法提供数据输入；所述第二从CPU将该手势动作和操作位置反馈至所述主机模组，所述主机模组输出对应操作指令。
6.如权利要求5所述的一种模块化的便携式光学计算机，其特征在于：所述桌面投影模组与所述动作捕捉模组、以及所述桌面投影模组与所述显示投影模组、所述动作捕捉模组与所述音频模组之间均采用所述磁吸接口实现快速连接。
7.如权利要求5所述的一种模块化的便携式光学计算机，其特征在于：所述虚拟输入模组具有触控模式、键盘模式和手写板模式三种模式，三种模式之间能自由切换；选用所述触控模式时，所述桌面投影模组投射出虚拟触摸屏，该触摸屏与所述显示投影模组呈现同样的内容，二者实时同步；与所述动作捕捉模组配合使用，实现对显示界面的操作；选用所述键盘模式时，所述桌面投影模组投射出包含全部键盘字符的虚拟键盘；与所述动作捕捉模组配合使用，实现常规键盘的字符录入功能；选用所述手写板模式时，所述桌面投影模组投射出虚拟手写板；所述虚拟手写板包含手写输入区、触控板区和按键区三个区域。
8.如权利要求1所述的一种模块化的便携式光学计算机，其特征在于：所述主机模组上搭载操作系统，进行内部数据的计算和存储，实现对全部硬件的控制与管理；所述主机模组包括壳体、主CPU、内存储器、外存储器、HDMI Type C接口、以及USB Type A接口和按键，所述主CPU包括运算器和控制器；所述主CPU分别与所述显示投影模组的第一从CPU和虚拟输入模组的第二从CPU进行数据交互；且所述主CPU与所述内存储器、所述内存储器与所述外存储器分别直接进行数据交换；所述主机模组壳体正面设置有用于开关机的所述按键；位于所述按键侧面设置有所述HDMI Type C接口和USB Type A接口；所述主机模组壳体侧面还设置有散热进风口和散热出风口。
9.如权利要求8所述的一种模块化的便携式光学计算机，其特征在于：所述主机模组还包括WiFi模组、蓝牙模组、HDMI接口和USB接口；所述WiFi模组用于实现无线联网，通过所述WiFi模组与智能手机互连；所述蓝牙模组用于连接外部蓝牙设备；所述HDMI接口用于连接显示器；所述USB接口用于连接移动硬盘。
10.如权利要求1所述的一种模块化的便携式光学计算机，其特征在于：所述音频模组包括壳体、音响、耳麦插口和音量调节按钮；所述音频模组的壳体上设置有所述音响，位于所述音频模组的壳体一侧设置有所述耳麦插口和音量调节按钮，所述音响、耳麦插口与所述主机模组进行数据交互。
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