CN107908282A - 全息投影可触控系统装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全息投影可触控系统装置，全息投影成像装置的上方形成全息投影，动态探测与捕捉装置实时捕捉人体位置信号送到总体控制装置，同时总体控制装置输出控制信号到全息投影成像触碰扫描与分析装置，全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头工作，对全息投影区域进行扫描，全息投影成像触碰扫描与分析装置或者动态探测与捕捉装置检测到全息投影图像的某个位置被触碰，将触碰位置信号送触感形成装置，同时将信息反馈给总体控制装置，总体控制装置输出控制信号到触感形成装置，触感形成装置发射激光到触碰位置，则在触碰位置由低功率激光聚焦或者飞秒激光聚焦电离空气成像引起触感。在全息成像技术中实现有触感的定位触控。

Description

全息投影可触控系统装置
技术领域
本发明涉及一种全息投影控制技术，特别涉及一种全息投影可触控系统装置。
背景技术
目前触控技术都要基于屏幕，如智能手机中的电容屏，电阻屏，没有能运用到空气中的成像的触控功能。国内目前已有激光成像的相关专利但没有可触控的激光成像。国内外未发现可触控全息投影的相关专利，填补了该领域的空白。
发明内容
本发明是针对国内外未发现可触控全息投影的问题，提出了一种全息投影可触控系统装置，在全息成像技术中实现有触感的定位触控。
本发明的技术方案为：一种全息投影可触控系统装置，包括全息投影成像装置、全息投影成像触碰扫描与分析装置、全息投影图像位置计算装置、动态探测与捕捉装置、触感形成装置及总体控制装置，总体控制装置输出控制信号控制其它装置工作，各个装置从全息投影图像位置计算装置获取全息投影成像在空间的位置信息；
全息投影成像装置的上方形成全息投影，动态探测与捕捉装置实时捕捉人体位置信号送到总体控制装置，同时总体控制装置输出控制信号到全息投影成像触碰扫描与分析装置，全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头工作，对全息投影区域进行扫描，全息投影成像触碰扫描与分析装置或者动态探测与捕捉装置检测到全息投影图像的某个位置被触碰，将触碰位置信号送触感形成装置，同时将信息反馈给总体控制装置，总体控制装置输出控制信号到触感形成装置，触感形成装置发射激光到触碰位置，则在触碰位置由低功率激光聚焦或者飞秒激光聚焦电离空气成像引起触感。
所述动态探测与捕捉装置中动态探测装置包括全息投影上方4个定位信号发射探头、全息投影成像装置同一平面的4个定位信号发射探头及总体控制装置集成板上定位信号发射探头，9个定位信号发射探头构成空间探测定位区，定位信号发射探头捕捉空间探测定位区内人体位置信号到动态探测与捕捉装置，动态探测与捕捉装置输出实时人体位置信号到总体控制装置。
所述动态探测与捕捉装置中动态探测装置为全息投影上空三个小卫星，实时探测人体位置信号。
所述动态探测与捕捉装置中动态探测装置为人自带的触控笔。
所述人自带的触控笔即为人的手上带有定位信号发射装置，不断向全息投影成像触碰扫描与分析装置中的信号接收装置发射信号，全息投影成像触碰扫描与分析装置根据其发射的信号，确定其位置，从而计算其与全息投影图像的相对位置，当检测到其触碰到全息投影图像的特定位置时，实现触控。
所述全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头向全息投影成像的位置发射红外线、超声波信号或者微波信号，检测全息投影各个图像单元是否被触碰，全息投影成像触碰扫描与分析装置中信号接收装置接收被反射回的信号，通过其内部信号分析信息装置的计算，检测到在全息投影成像位置有对应信号反射回，那么表示该位置被触碰了。
所述全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头至少为两个。
所述全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头为4个，全息投影成像装置为中心的，4个触控扫描探头置于长方形或菱形的4个顶角。
所述全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头为3个，在全息投影成像装置的一侧，3个触控扫描探头形成空间三角形。
本发明的有益效果在于：本发明全息投影可触控系统装置，其全息投影能够被人所触碰，并且触碰不同的全息投影图像的位置会引发相应的命令，并且会给人带来触感。本发明中带有触控笔的情况，为最易于实现的情况，人的手上带一个触控笔就能对全息投影进行操控。本发明中由全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头向全息投影成像的位置发射信号(红外线或者其他信号)，检测全息投影成像是否被触碰，在触碰位置由飞秒激光聚焦电离空气成像引起触感的情况，由于飞秒激光电离空气也能成像，只是成像区域较小，因此可作为按钮图像，并引起触感，所以此方案为一个较高级的方案，但是飞秒激光设备较为昂贵，此方案，可能要在实验室停留一段时间，等到飞秒激光设备，制作成本降低，那么该方案定会有大的发展。本发明中由全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头向全息投影成像的位置发射信号(红外线或者其他信号)，检测图像是否被触碰，在触碰位置由低功率激光聚焦引起触感的情况，为最为实际，最为实用的方案.。红外信号发射装置，市场价格较低，低功率普通激光发射装置，价格亦不高，而且在此方案下人的身上不需要带任何的信号发射装置，因此只需要一台独立的设备，并且设备本身材料成本也不高，就能使人对全息投影成像实现触控，并且带有触感。由总体控制装置判断触碰位置位置，此同时判断该位置是否为按钮或者触控信息触发位，如果为按钮或者触控信息触发位，则触发相应命令。该命令可以给全息投影装置，用来更新空间的的全息投影，也可以给其他装置，也可以给本系统外部的装置，可一把这个全息投影可触控系统装置，理解为一个在空气中成像的手机或者电脑，我们在电脑的触控屏幕上点一个按钮，，可以更新电脑上的图像，可以打开电扇，或者操纵外部的设备，比如说，电扇，机械手，等等。因此方案，必将改变人们对成像的观念，改变人们的生活，像屏幕成像一样，应用到国家社会生活的各个领域，并且对社会的发展有一定的积极作用。
附图说明
图1为本发明全息投影可触控系统装置结构示意图；
图2为本发明全息投影触控定位装置信号传递示意图；
图3为本发明卫星定位示意图；
图4为本发明人身上带有定位信号发射装置示意图；
图5为本发明全息投影成像触碰扫描与分析装置中触控扫描探头长方形布置示意图；
图6为本发明全息投影成像触碰扫描与分析装置中触控扫描探头菱形布置示意图
图7为本发明全息投影成像触碰扫描与分析装置中触控扫描探头空间三角形布置示意图；
图8为本发明总体控制装置工作流程图；
图9为本发明全息投影成像装置工作流程图；
图10为本发明全息投影触碰扫描与分析装置工作流程图；
图11为本发明全息投影图像位置计算装置工作流程图；
图12为本发明触感形成装置工作流程图；
图13为本发明动态探测与捕捉装置工作流程图。
具体实施方式
低功率激光发射装置，向人触碰全息图像的相关位置的同一时刻，向该位置发射低功率激光，从而给人带来触感，发射的激光既可以是单一激光在触碰位置扫描，也可以是激光束在触碰位置聚焦扫描，该激光不一定为飞秒激光，低功率即可，要求是不会给人带来伤害，因为飞秒激光发射装置很贵，要几百万人民币，而且设备比较大而普通的激光发射装置比较便宜，体型较小比如现有的激光灭蚊装置，激光加工设备等。单激光束的缺点是，在激光从激光发射装置到触碰位置的光路上，如果照在人身上，也会给人带来感觉。多激光束的优点，由于是激光束聚焦才能引起人的触感，不聚焦不会给人带来感觉，而激光束只会在人触碰的成像位置聚焦扫描，所以就不会在非成像区域，引起人的注意。此为触感形成装置工作原理。
如图1、2所示全息投影触控定位装置结构示意图及信号传递示意图，包括全息投影成像装置、全息投影成像触碰扫描与分析装置、全息投影图像位置计算装置、动态探测与捕捉装置、触感形成装置及总体控制装置，并且所有装置集合在总体控制装置集成板上，总体控制装置输出控制信号控制其他装置工作，各个装置从全息投影图像位置计算装置获取全息投影成像在空间的位置信息。
全息投影成像装置的上方形成全息投影，动态探测装置包括全息投影上方4个定位信号发射探头、全息投影成像装置同一平面的4个定位信号发射探头及总体控制装置集成板上定位信号发射探头，9个定位信号发射探头构成空间探测定位区，定位信号发射探头捕捉空间探测定位区内信号到动态探测与捕捉装置，动态探测与捕捉装置将实时捕捉人体位置信号送总体控制装置(动态探测与捕捉装置可以根据红外线，计算人体在空间的位置，再根据从全息投影图像位置计算装置获取的全息投影图像空间位置信息，计算人体与全息投影的相对位置)，同时总体控制装置输出控制信号到全息投影成像触碰扫描与分析装置，触发触碰扫描信号发射探头工作，对全息投影区域进行扫描，如全息投影成像触碰扫描与分析装置或者动态探测与捕捉装置检测到图像的某个位置被触碰，将触碰位置信号送触感形成装置，同时将信息反馈给总体控制装置，总体控制装置输出控制信号到触感形成装置，触感形成装置发射激光到触碰位置，则在触碰位置由低功率激光聚焦或者飞秒激光聚焦电离空气引起触感。
全息投影成像触碰扫描与分析装置向全息投影成像的位置发射红外线或者超声波信号或者微波等信号，检测全息投影各个图像单元是否被触碰，如果检测到在全息投影成像位置有红外线反射，那么表示该位置被触碰了。
上述由数个定位信号发射探头构成空间探测定位区，可由全息投影上空三个小卫星方式实现人体位置信号探测，如图3所示卫星定位示意图。
如人身上带有定位信号发射装置，如图4所示，人带触控笔或者人的手上带有定位信号发射装置，不断向全息投影成像触碰扫描与分析装置中的信号接收装置发射信号，全息投影成像触碰扫描与分析装置根据其发射的信号，确定其位置，从而计算其与全息投影图像的相对位置，当检测到其触碰到全息投影图像的特定位置时，实现触控。还可以用摄像头捕捉位置信号。
全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头至少为两个，如图5、6、7为触控扫描探头长方形、菱形、空间三角形布置示意图，全息投影成像装置为中心的，4个触控扫描探头置于长方形或菱形的4个顶角，或在全息投影成像装置的一侧，3个触控扫描探头形成空间三角形，布置方式可根据装置的结构调整。
图8为总体控制装置工作流程图,首先根据预置信息控制各个装置开始工作，控制动态探测与捕捉装置，探测空间内触控的位置，与此同时，通过全息投影图像位置计算装置，控制全息投影成像装置在指定的空间成相关图像，通过动态探测与捕捉装置，计算全息投影成像的触控者的相对位置用来，辅助总体控制装置进行控制和触碰分析，与此同时，判断全息投影成像触碰扫描与分析装置是否扫描到哪些位置被触碰，如果检测到了哪些位置被触碰到，控制触感形成装置在相关位置形成触感，与此同时，判断该位置是否为按钮或者触控信息触发位，如果是则触发相应命令，并发出更新全息投影成像的命令给相关装置，回到通过全息投影图像位置计算装置，控制全息投影成像装置在指定的空间成相关图像节点，循环工作。
图9为全息投影成像装置工作流程图，开始工作，判断是否有总体控制装置的成像命令,如果有，获取总体控制装置成像控制信息,判断全息投影成像触碰扫描与分析装置是否有更新的成像参数命令,如果有，获取全息投影图像位置计算装置的成像参数信息,根据相关参数成像,回到开始工作节点，循环工作。如果以上的判断是没有，那么均回到开始工作节点。
图10为全息投影触碰扫描与分析装置工作流程图，开始工作，判断是否有总体控制装置的扫描与分析控制信息，如果有，获取总体控制装置的扫描与分析控制信息，由四个触碰扫描探头向全息投影成像位置发射红外线进行触碰扫描，对反射回来的红外线进行分析，检测是否全息投影被触碰，如果检测到某些位置被触碰到，总结被触碰的位置，将相关信息传递给总体控制装置和触感形成装置，回到开始工作节点，循环工作。如果以上的判断是没有，那么均回到开始工作节点。
图11为全息投影图像位置计算装置工作流程图，开始工作，判断是否有总体控制装置的控制与计算命令，如果有，获取总体控制装置的控制与计算命令，判断是根据预置参数成像还是计算当前全息投影成像在空间的位置？如果命令是根据预置参数成像，将成像的详细信息传递给全息投影装置，回到开始工作节点，如果命令是计算当前全息投影成像在空间的位置，从全息投影成像装置获取成像参数，计算全息投影成像的空间位置，将全息投影成像各个图像单元的详细空间位置信息传递给各个装置，回到开始工作节点。如果以上的判断是没有，那么均回到开始工作节点。
图12为触感形成装置工作流程图，开始工作，判断是否有总体控制装置的触感形成信息，如果有，获取总体控制装置的触感形成信息，判断是否有全息投影成像触碰扫描与分析装置的图像被触碰的信息，如果有，从全息投影成像触碰扫描与分析装置的图像被触碰的位置，与全息投影图像位置计算装置校正这些位置，判断是否属于全息投影成像位置，如果判断属实，这些位置在全息投影上，则在相关位置形成触感，将相关参数传递给总体控制装置和全息投影图像位置计算装置，回到开始工作节点。如果以上的判断是没有，那么均回到开始工作节点。
图13为动态探测与捕捉装置工作流程图，开始工作，判断是否有总体控制装置的动态捕捉扫描人的位置的控制信息，如果有，获取总体控制装置的命令，由9个定位信号发射探头按照特定规律向空间发射红外线进行动态捕捉扫描，根据红外线的反射信息，分析计算触控者的空间位置，获取全息投影图位置计算装置的全息投影图像位置信息，计算触碰着的全息投影成像的空间相对位置，将相关信息反馈给总体控制装置，回到开始工作节点。如果以上的判断是没有，那么均回到开始工作节点。

Claims (9)

1.一种全息投影可触控系统装置，其特征在于，包括全息投影成像装置、全息投影成像触碰扫描与分析装置、全息投影图像位置计算装置、动态探测与捕捉装置、触感形成装置及总体控制装置，总体控制装置输出控制信号控制其它装置工作，各个装置从全息投影图像位置计算装置获取全息投影成像在空间的位置信息；
全息投影成像装置的上方形成全息投影，动态探测与捕捉装置实时捕捉人体位置信号送到总体控制装置，同时总体控制装置输出控制信号到全息投影成像触碰扫描与分析装置，全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头工作，对全息投影区域进行扫描，全息投影成像触碰扫描与分析装置或者动态探测与捕捉装置检测到全息投影图像的某个位置被触碰，将触碰位置信号送触感形成装置，同时将信息反馈给总体控制装置，总体控制装置输出控制信号到触感形成装置，触感形成装置发射激光到触碰位置，则在触碰位置由低功率激光聚焦或者飞秒激光聚焦电离空气成像引起触感。
2.根据权利要求1所示全息投影可触控系统装置，其特征在于，所述动态探测与捕捉装置中动态探测装置包括全息投影上方4个定位信号发射探头、全息投影成像装置同一平面的4个定位信号发射探头及总体控制装置集成板上定位信号发射探头，9个定位信号发射探头构成空间探测定位区，定位信号发射探头捕捉空间探测定位区内人体位置信号到动态探测与捕捉装置，动态探测与捕捉装置输出实时人体位置信号到总体控制装置。
3.根据权利要求1所示全息投影可触控系统装置，其特征在于，所述动态探测与捕捉装置中动态探测装置为全息投影上空三个小卫星，实时探测人体位置信号。
4.根据权利要求1所示全息投影可触控系统装置，其特征在于，所述动态探测与捕捉装置中动态探测装置为人自带的触控笔。
5.根据权利要求4所示全息投影可触控系统装置，其特征在于，所述人自带的触控笔即为人的手上带有定位信号发射装置，不断向全息投影成像触碰扫描与分析装置中的信号接收装置发射信号，全息投影成像触碰扫描与分析装置根据其发射的信号，确定其位置，从而计算其与全息投影图像的相对位置，当检测到其触碰到全息投影图像的特定位置时，实现触控。
6.根据权利要求1所示全息投影可触控系统装置，其特征在于，所述全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头向全息投影成像的位置发射红外线、超声波信号或者微波信号，检测全息投影各个图像单元是否被触碰，全息投影成像触碰扫描与分析装置中信号接收装置接收被反射回的信号，通过其内部信号分析信息装置的计算，检测到在全息投影成像位置有对应信号反射回，那么表示该位置被触碰了。
7.根据权利要求1所示全息投影可触控系统装置，其特征在于，所述全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头至少为两个。
8.根据权利要求7所示全息投影可触控系统装置，其特征在于，所述全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头为4个，全息投影成像装置为中心的，4个触控扫描探头置于长方形或菱形的4个顶角。
9.根据权利要求7所示全息投影可触控系统装置，其特征在于，所述全息投影成像触碰扫描与分析装置中触碰扫描信号发射探头为3个，在全息投影成像装置的一侧，3个触控扫描探头形成空间三角形。
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