CN109117026B - 投影交互设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影交互设备，包括基座、投影板、控制器、第一光源、第二光源、连杆和投影感应组件，该第一光源设置在该基座内并适于向该基座的外侧发出第一光膜，覆盖预定区域；该投影板设在该基座上且具有漫反射区域，该第二光源设置在该投影板上，适于发出覆盖该漫反射区域的第二光膜；该连杆的一端与该基座或该投影板连接，该投影感应组件设置在该连杆的另一端，该投影感应组件适于转动，该投影感应组件适于通过转动向该预定区域投影并感应来自该预定区域的第一光源发出的光，该投影感应组件适于向该漫反射区域投影并感应来自该漫反射区域的第二光源发出的光。本发明提供的投影触控设备能切换多种模式，使得用户的姿势发生变化。

Description

投影交互设备

技术领域

本发明涉及一种投影交互设备，尤其涉及一种能在实现触控操作的同时对用户的身体损害较小的投影交互设备。

背景技术

随着触控技术的进步，人们越来越多的使用触摸屏来实现人机交互。然而触摸屏的显示组件，无论是传统的采用背光和液晶层的诸如TFT、IPS之类的液晶显示组件，还是使用有机发光二极管的诸如AMOLED显示组件，都是采用直接向用户的眼睛发射光的原理进行显示。这样的显示原理，使得用户事实上在使用过程中一直看着光源，比较容易造成用户眼部的疲劳。与触摸屏不同，投影式显示设备是通过将光线投射到物体上的办法显示图像，用户实际上看到的是物体漫反射的反射光，与人们在自然环境中观察物体的情况类似，比较不容易造成用户眼部的疲劳。因此，投影式显示设备越来越受到人们的青睐。然而，由于投影式显示设备是通过将光线投射到物体上，而物体不是投影设备的一部分，所以难以进行触控。为此，能够进行投影触控的投影触控设备被发明出来。然而当前市面上的投影触控设备仍然具有不少缺陷。例如，当前的投影触控设备为了实现触控，一般都是对例如桌面之类的面进行投影，用户需要低头进行操作，因此长时间使用时会造成身体损害。这样的损害可包括颈部疲劳、疼痛、劳损等。

因此，有必要提出一种能使得用户在使用该设备时，眼睛仅看到投影装置所成的像的投影触控设备。并且，这种投影触控设备还能在使用时切换多种模式，使得用户的姿势发生变化，从而避免长时间低头操作导致的身体损害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种投影交互设备，使得用户在使用该设备时，眼睛仅看到投影装置所成的像的投影触控设备。并且，本发明提供的投影触控设备还能在使用时切换多种模式，使得用户的姿势发生变化，从而避免长时间低头操作导致的身体损害。

为了解决本发明的至少一部分技术问题，本发明提供一种投影交互设备，包括基座、投影板、控制器、第一光源、第二光源、连杆和投影感应组件，该控制器设置在该基座内，该基座的底部适于被放置在平面上，该第一光源设置在该基座内，靠近该基座的底部的侧壁上，适于向该基座的外侧发出第一光膜，该第一光膜覆盖该基座外侧的预定区域，当该基座被放置于平面上时，该第一光膜靠近该平面；该投影板设在该基座上，该投影板具有漫反射区域，该第二光源设置在该投影板上，适于发出覆盖该漫反射区域的第二光膜，该第二光膜靠近该漫反射区域；该连杆的一端与该基座或该投影板连接，该投影感应组件设置在该连杆的另一端，该投影感应组件适于在竖直平面内相对于该投影板转动，当该投影感应组件转动到第一位置时适于通过转动向该预定区域投影并感应来自该预定区域的第一光源发出的光，当该投影感应组件转动到第二位置时适于向该漫反射区域投影并感应来自该漫反射区域的第二光源发出的光。

根据本发明的至少一个实施例，该投影板包括透明的投影板本体和覆盖在该投影板本体上的漫反射膜；该漫反射区域是本体上被漫反射膜覆盖的区域。

根据本发明的至少一个实施例，该投影板具有相对两侧，该漫反射区域位于该投影板靠近该预定区域的一侧，并覆盖该投影板本体靠近该预定区域的一侧的整个侧面。

根据本发明的至少一个实施例，还包括投影板座，该投影板座设置于该基座的上方，该投影板座的下端与该基座固定连接；该投影板包括投影板本体和投影板框架，该投影板通过该投影板框架的下端与该投影板座的上端可转动连接的方式置在该投影板座的上方，该投影板适于相对于该投影板座转动。

根据本发明的至少一个实施例，该连杆包括三个可伸缩的可伸缩段，该连杆适于通过该三个可伸缩段依次容纳的方式收缩。

根据本发明的至少一个实施例，该投影板上端中央设有连杆座，该连杆的一端可转动的与该连杆座连接；该连杆座上设有连杆位置感应器，该连杆位置感应器感应该连杆的位置，并将感应结果发送到该控制器；当检测到该连杆位于该投影板靠近该预定区域的一侧时，该控制器控制该投影装置以正投模式投影，当检测到该连杆位于该投影板背离该预定区域的另一侧时，该控制器控制该投影装置以背投模式投影。

根据本发明的至少一个实施例，当检测到该连杆位于该投影板背离该预定区域的另一侧时，该控制器还关闭该第一光源和该第二光源。

根据本发明的至少一个实施例，该连杆上设有组件位置感应装置，该组件位置感应装置感应该投影感应组件的位置，并将感应结果发送到该控制器；当检测到该投影感应组件面向该预定区域时，该控制器启动该第一光源，关闭该第二光源，当检测到该投影感应组件面向该漫反射区域时，该控制器启动该第二光源，关闭该第一光源。

根据本发明的至少一个实施例，该第二光源设置在该投影板的上缘，适于向该漫反射区域的上方发射第二光膜，该第二光源发出该第二光膜的发射夹角为180度。

根据本发明的至少一个实施例，该第一光源为条形，该基座在与该第一光源对应的位置具有透光结构，该第一光源透过该透光结构向该基座的外侧发出第一光膜；该透光结构是一与该第一光源的形状匹配的条形开口，或该透光结构是基座上的一块设有滤光片的区域。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有如下显著优点：首先，本发明投影交互设备使得用户在使用该设备时，眼睛仅看到投影装置所成的像的投影触控设备。其次，本发明提供的投影触控设备还能在使用时切换多种模式，使得用户的姿势发生变化，从而避免长时间低头操作导致的身体损害。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出本发明的一个实施例的投影交互设备的立体结构示意图；

图2示出本发明的一个实施例的投影交互设备向预定区域投影时剖面结构示意图；

图3示出本发明的一个实施例的投影交互设备向漫反射区域投影时剖面结构示意图；

图4示出本发明的一个实施例的投影感应组件的结构示意图；

图5a示出本发明的一个实施例中的第二光源剖面结构示意图；

图5b示出本发明的一个实施例中的第二光源的正视图。

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

首先参考图1-4对本发明的投影交互设备的一个非限制性的例子进行说明。根据一个非限制性的例子，本发明的投影交互设备包括基座1、控制器2、投影板3、第一光源5、第二光源6、连杆7和投影感应组件8。控制器2设置在基座1的内部，基座1的底部是能够被放置在平面上的诸如平面或者拱形之类的造型。第一光源5设置在基座1内靠近基座1的底部的侧壁上。第一光源5能够向基座1的外侧发出第一光膜51。第一光膜覆盖基座1外侧的预定区域。即图2中的AB之间的区域。当基座1被放置于平面9上时，第一光膜51靠近平面9。参考图1-3，基座1上还设有投影板3。投影板3上具有漫反射区域31。漫反射区域31，顾名思义，适于使光线在该区域发生漫反射。第二光源6设置在投影板3上，并且能够发出覆盖漫反射区域31的第二光膜。第二光膜61靠近漫反射区域31。

在当前的例子中，连杆7的一端与投影板3连接，在其他的例子中，连杆7的一端还可以是与基座1连接。投影感应组件8设置在连杆7的另一端。投影感应组件8能够相对于在竖直平面内相对于投影板3转动，并能够通过转动向不同区域投影。参考图2，投影感应组件8在转动到第一位置时能够向预定区域（即图2中AB之间的区域）投影并接受来自这一预定区域的第一光源5发出的光。参考图3，投影感应组件8在转动到第二位置时，能够向漫反射区域31投影，并接受来自该区域的第二光源6发出的光。在当前的例子中，投影感应组件8在第一位置和第二位置之间的切换时通过自身相对于连杆7转动实现的。在其他的例子中，这一切换也可以通过使用多节可动式的连杆7的方式实现，即通过连杆7自身的扭转变形来实现。

值得注意的是，投影感应组件8具有投影功能，且能感应投影区域的光线，但投影感应组件8的具体形式可以是多变的。例如，其中一种可选的方式如图4所示，投影装置81和感应装置82以集成的方式设置在一起，组成投影感应组件8，并且该投影感应组件8通过一转轴83与连杆7可转动的连接在一起。通过这样的方式，本发明提供的投影交互设备能够在向漫反射区域31投影模式与向预定区域投影模式之间切换。在当前的非限制性例子中，在向预定区域投影模式下（即图2所示出的模式）投影感应组件8中的投影装置81在向平面9上的预定区域投射出图像时，第一光源5同时也向平面9上方投射出第一光膜51。当用户阻挡第一光膜51，例如手指点触平面9时，照射在手指上的来自于第一光源5的光发生散射。感应装置82能够捕捉来自手指的散射光，并以此作为用户输入，从而实现用户在平面9上进行类似于触摸屏的绝对定位式操作体验。另一方面，在向漫反射区域31投影的模式下（即图3所示出的模式），投影感应组件8中的投影装置81在向投影板3上的漫反射区域31投射出图像时，第二光源6同时也向漫反射区域31上方投射出第二光膜61。当用户阻挡第二光膜61，例如手指点触投影板3时，照射在手指上的来自于第二光源6的光发生散射。感应装置82能够捕捉来自手指的散射光，并以此作为用户输入，从而实现用户在投影板3的表面上进行类似于触摸屏的绝对定位式操作体验。

值得注意的是，以上的例子只是对本发明所提出的投影交互设备的一个可选的例子的说明。本发明所提出的投影交互设备的许多部分都可以具有多种多样的设置方式。例如“控制器2设置在基座1的内部”应当作为广义理解，既可以是有一个专门的基座1，来容纳包括控制器2在内的设备，也可以是，控制器2的外壳和其他设备的外壳，例如第一光源5的外壳是固定连接的。在后一种情况下，控制器2和第一光源5的外壳的结合体应当被视为基座1，而控制器中实现控制功能的部件，例如处理器、存储器等，可以被视为控制器2。又例如，第一光源5、第二光源6所发出的光可以相同也可以不同，可以是激光也可以是红外光、紫外光或者特定颜色的可见光，发光的方式既可以是持续的，也可以是间歇性的。

下面以一些例子进行进一步的说明本发明的其他方面的可选的变化。投影板3可以以多种方式构成。参考图2，根据一个非限制性的例子，投影板3包括透明的投影板本体33和覆盖在所述反射本体上的漫反射膜34。漫反射膜34的作用是，使得光线照射在漫反射膜34上时，能够发生漫反射。由于投影成像的原理就是使得光线在被投影区域表面发生漫反射，因而漫反射膜34应当布满用于投影的漫反射区域31。换言之，反射本体33上被反射膜34覆盖的区域是漫反射区域31。透明的投影板本体33可以由任何较为坚固的透明材料制成。例如，投影板本体33可以由玻璃或树脂制成。漫反射膜34则可以采用半透明的磨砂贴膜。漫反射膜34设置于投影板本体33靠近预定区域的一侧（即图2中的右侧），并且并漫反射膜34覆盖投影板本体33该侧的整个侧面。相较于直接制作类似毛玻璃之类的投影板本体，透明投影板本体33与漫反射膜34组成的投影板3可以具有较低的成本。

参考图1，根据一个非限制性的例子，本发明提供的投影交互设备还具有投影板座4。投影板座4设置于基座1的上方，并且投影板座4的下端与基座1固定连接。具体的连接方式可以是螺接、铆接、焊接或一体成型等。投影板座4既可以如图1所示位于基座1的中部，也可以位于基座1的其他位置。投影板3进一步包括投影板本体33和投影板框架35。其中投影板本体33和投影板框架35固定连接，投影板框架35的下端与投影板座4的上端可转动地连接，投影板3因此被间接地设置在基座1上方。并且投影板3能够相对于投影板座4前后偏转。这样的设置使得投影板3能够配合不同身材，不同坐姿的用户。

值得注意的是，第二光源6的具体设置方式可以是多样的，虽然在前文提及了第二光源6是设置在投影板3上的，但这一叙述应为广义理解。具体的，第二光源6既可以是如图1中所示的，设置在一个凸出于投影板框架35的独立的壳体内，也可以是直接设置在投影板框架35内的。在后一种设置中，投影板框架35相对于漫反射区域31高出一定距离（例如3-5毫米），从而使得第二光源6在设置进投影板框架35后，仍然能够向该漫反射区域31的上方投射出第二光膜61，并使得该第二光膜61能够与该漫反射区域31的表面保持合适距离。这样设置的好处在于，投影板框架35上没有凸起，较为美观。这样的设置同时也能降低第二光源6外力损坏的概率。

连杆7的具体设置方式可以是多样的。例如，可以是设置在基座1上的。继续参考图1，根据一个非限制性的例子，连杆7的一端设置在投影板3上端中央，连杆7包括三个具有伸缩能力的可伸缩段。通过伸缩，连杆7能够按照一个可伸缩段容纳上一个可伸缩段的类似于可伸缩式鱼竿的方式进行依次容纳，以便能够收缩起来。这样设置的好处是，能够使得在不使用时，杆体7可以收缩起来，不易损坏，不占空间。

参考图1-2，可选的，本发明提供的投影交互设备还具有背投功能。即，可以使得投影感应组件8移动到与用户相对的背面，从背面向投影板3上投影。以图2为例，假设用户位于投影板3的右侧，则可以使得投影感应组件8移动到投影板3的左侧，并由左向右的向投影板3投影，以在漫反射膜34上形成供用户观看的图像。由于投影板3可由透明的投影板本体33和漫反射膜34组成，因此从背面投影也能够成像。根据一个非限制性的例子，投影板3的上端中央设有连杆座32，连杆7的一端可转动地与连杆座32连接。同时，连杆座32上还设有连杆位置感应器321，连杆位置感应器321能够感应连杆7的位置，并将感应的结果发送到控制器2。感应装置321既可以如图1-2中所示的，集成在连杆座32上，也可以是一个设置在连杆座32上的独立的设备。当连杆位置感应器321感应到连杆7位于预定区域一侧时（即图2中右侧），控制器2检测到这一连杆位置信息，并控制投影装置81以正投模式投影。当连杆位置感应器321感应到连杆7位于背离预定区域一侧时（即图2中左侧），控制器2检测到这一连杆位置信息，并控制投影装置以背投模式投影。

这样设置的好处在于，用户只需简单的拨动连杆7就能完成投影模式的切换。可选的，在当前的非限制性例子中，当检测到连杆7位于背离预定区域一侧时，控制器2认为此时进入长时间观看状态，还可以关闭第一光源5和第二光源6以降低能耗。值得注意的是，具体的进行背投的方式可以是多种多样的，其他的方式还可以是，连杆座32是万向节，连杆7可以进行二个自由度的旋转，从而实现旋转到投影板3与用户相对的一面进行背投。

根据一个非限制性的例子，与连杆位置感应器321类似的，连杆7上也可以设有组件位置感应装置71，组件位置感应装置71能够感应投影感应组件8的位置，并将感应结果发送到控制器2。控制器2通过读取这一感应结果，能够判断投影感应组件8面向的方向。这一判断既可以是仅根据组件位置感应装置71的感应结果做出的，也可以是结合其他数据得出的。例如，可以结合连杆位置感应器321的感应结果。当检测到投影感应组8件面向预定区域时，控制器2启动第一光源5，关闭第二光源6。与之相对的，当检测到投影感应组件8面向漫反射区域时，控制器2启动第二光源6，关闭第一光源5。这样的设置既可以减少能耗，也能够防止不正在使用的光源发出的光直接或者间接地影响触控。

第二光源6的具体设置方式可以是多样的。参考图1-3，根据一个非限制性的例子，第二光源6可以设置在投影板3的上缘，并能够以180度的夹角向漫反射区域的上方发射第二光膜61。具体的，参考图5a、5b，第二光源6是一个180度角激光器，并且能够以图中C-C’的方向（即图1-3中向下方向），以左右各90度的角度发出光膜61。这样的设置使得无需为第二光源6设置专门的凸出部，就能实现在投影板3的几乎全部面积上都覆盖光膜61，从而在全部的漫反射区域内实现触控功能。

第一光源5的具体设置方式可以是多样的。参考图1-3，根据一个非限制性的例子，第一光源5为条形，并且基座1在与第一光源5对应的位置具有透光结构11。第一光源5透过透光结构11向基座1的外侧发出第一光膜51。在当前的实施例中，透光结构11是一与第一光源5的形状匹配的条形开口。这样的设置成本较低。在其他的例子中，透光结构可以具有其他形状，或者不具有开口，而是基座1的一块设有滤光片的区域。采用不具有开口的基座1可以使得设备的整体可靠性更好。第一光源5能够通过该透光结构11向基座1的外侧发出光膜51，当基座1被放置于平面9上时，光膜51靠近平面9。平面9几乎可以是任何平面，例如地面，桌面，纸面或者旅行箱的表面等。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来对本发明进行说明。在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种投影交互设备，其特征在于：包括基座、投影板、控制器、第一光源、第二光源、连杆和投影感应组件，所述控制器设置在所述基座内，所述基座的底部适于被放置在平面上，所述第一光源设置在所述基座内，靠近所述基座的底部的侧壁上，适于向所述基座的外侧发出第一光膜，所述第一光膜覆盖所述基座外侧的预定区域，当所述基座被放置于平面上时，所述第一光膜靠近所述平面；

所述投影板设在所述基座上，所述投影板具有漫反射区域，所述第二光源设置在所述投影板上，适于发出覆盖所述漫反射区域的第二光膜，所述第二光膜靠近所述漫反射区域；

所述连杆的一端与所述基座或所述投影板连接，所述投影感应组件设置在所述连杆的另一端，所述投影感应组件适于在竖直平面内相对于所述投影板转动，当所述投影感应组件转动到第一位置时适于向所述预定区域投影并感应来自所述预定区域的第一光源发出的光，当所述投影感应组件转动到第二位置时适于向所述漫反射区域投影并感应来自所述漫反射区域的第二光源发出的光；

所述连杆上设有组件位置感应装置，所述组件位置感应装置感应所述投影感应组件的位置，并将感应结果发送到所述控制器；

当检测到所述投影感应组件面向所述预定区域时，所述控制器启动所述第一光源，关闭所述第二光源，

当检测到所述投影感应组件面向所述漫反射区域时，所述控制器启动所述第二光源，关闭所述第一光源。

2.根据权利要求1所述的投影交互设备，其特征在于：所述投影板包括透明的投影板本体和覆盖在所述投影板本体上的漫反射膜；

所述漫反射区域是投影板本体上被漫反射膜覆盖的区域。

3.根据权利要求2所述的投影交互设备，其特征在于：所述投影板本体具有相对两侧，所述漫反射区域位于所述投影板本体靠近所述预定区域的一侧，并覆盖所述投影板本体靠近所述预定区域的一侧的整个侧面。

4.根据权利要求1所述的投影交互设备，其特征在于：还包括投影板座，所述投影板座设置于所述基座的上方，所述投影板座的下端与所述基座固定连接；

所述投影板包括投影板本体和投影板框架，所述投影板框架的下端通过与所述投影板座的上端可转动连接的方式设置在所述投影板座的上方。

5.根据权利要求1所述的投影交互设备，其特征在于：所述连杆包括三个可伸缩的可伸缩段，所述连杆适于通过所述三个可伸缩段依次容纳的方式收缩。

6.根据权利要求1所述的投影交互设备，其特征在于：所述投影板上端中央设有连杆座，所述连杆的一端可转动的与所述连杆座连接；

所述连杆座上设有连杆位置感应器，所述连杆位置感应器感应所述连杆的位置，并将感应结果发送到所述控制器；

当检测到所述连杆位于所述投影板靠近所述预定区域的一侧时，所述控制器控制投影装置以正投模式投影，当检测到所述连杆位于所述投影板背离所述预定区域的另一侧时，所述控制器控制所述投影装置以背投模式投影。

7.根据权利要求6所述的投影交互设备，其特征在于：当检测到所述连杆位于所述投影板背离所述预定区域的另一侧时，所述控制器还关闭所述第一光源和所述第二光源。

8.根据权利要求1所述的投影交互设备，其特征在于：所述第二光源设置在所述投影板的上缘，适于向所述漫反射区域的上方发射第二光膜，所述第二光源发出所述第二光膜的发射夹角为180度。

9.据权利要求1所述的投影交互设备，其特征在于：所述第一光源为条形，所述基座在与所述第一光源对应的位置具有透光结构，所述第一光源透过所述透光结构向所述基座的外侧发出第一光膜；

所述透光结构是一与所述第一光源的形状匹配的条形开口，或所述透光结构是基座上的一块设有滤光片的区域。

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