CN202433845U - 一种手持激光发射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手持激光发射装置，包括激光发射源、处理器和用于感知装置位移变化的传感器；所述传感器将检测信号传输至处理器，进而通过处理器生成控制信号，控制所述激光发射源开启或者关闭。本实用新型通过在手持激光发射装置中配置用于感知装置位移变化的传感器，进而判断装置是否被拾起，并在检测到装置被拾起时自动控制其激光发射源开启，发射激光，以满足用户的使用需求。而当手持激光发射装置在一段时间内位移变化不明显时，通过自动控制激光发射源关闭，可以进一步达到有效节约装置电量的设计目的。本实用新型的手持激光发射装置结构简单，可以根据人体的使用情况自动进行开关控制，使用方便，凸显了产品的智能化和人性化设计。

Description

一种手持激光发射装置

技术领域

本实用新型属于激光发射装置技术领域，具体地说，是涉及一种通过识别用户的使用情况自动完成开关控制的手持激光发射装置。 

背景技术

随着投影技术的兴起，手持激光发射装置已经越来越深入地走进了人们的日常生活，尤其是在教学、会议、演讲等公共场合应用得更加普遍。目前的手持激光发射装置多半都设计成被动操控型，即都是在手持激光发射装置上设置机械式的开关按键，通过按压该按键来控制手持激光发射装置开启或者关闭。这种手持激光发射装置在使用时需要人手一直按住该开关按键，才能控制装置中的光源保持发光状态，一旦人手松开，光源将立即关闭，停止发光。很显然，这种操控方式会给人们的日常使用带来极大的不方便，而且耗电量比较大，因此不是一种理想的设计方式。 

发明内容

本实用新型为了解决传统被动操控型的手持激光发射装置使用不方便的问题，提出了一种具有自动开关功能的手持激光发射装置，通过检测发射装置是否被拾起，来控制发射装置自动开启或者关闭，以方便人们的使用。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现： 

一种手持激光发射装置，包括激光发射源、处理器和用于感知装置位移变化的传感器；所述传感器将检测信号传输至处理器，进而通过处理器生成控制信号，控制所述激光发射源开启或者关闭。

为了实现处理器对激光发射源的驱动控制，优选采用以下两种设计方案： 

一种是，将所述处理器通过驱动电路连接所述的激光发射源，当处理器根据传感器反馈的检测信号判断出手持激光发射装置被拾起时，控制驱动电路产生用于驱动激光发射源开启的工作电压输出至激光发射源的供电端，以控制激光发射源发射激光。

另一种是，在所述处理器与激光发射源之间连接一开关电路，所述开关电路的控制侧接收处理器输出的控制信号，开关侧连接激光发射源的供电回路，通过控制开关电路导通或者关断，来控制激光发射源通电或者断电。 

进一步的，所述用于感知装置位移变化的传感器为重力传感器、陀螺仪或者加速度传感器，将生成的检测信号通过总线传输至所述的处理器。 

又进一步的，在所述手持激光发射装置中还设置有晃动检测模块，检测装置的移动方向，并生成检测信号输出至所述的处理器。 

优选的，所述晃动检测模块优选采用陀螺仪，感知装置的空间位置变化，并生成相应的坐标信息输出至所述的处理器。 

再进一步的，在所述手持激光发射装置中还设置有光学手指导航模块，将所述光学手指导航模块的遮光触摸面板安装在手持激光发射装置的壳体上，检测手指的滑动轨迹，并生成坐标信息输出至所述的处理器，以识别用户操作。 

更进一步的，在所述手持激光发射装置上还可以进一步设置触控按键，通过按键电路连接所述的处理器，接收用户的操控指令，经由处理器进行编码后，输出至外部设备，以响应用户操作。 

为了实现所述手持激光发射装置对外部设备的操控，在所述手持激光发射装置中还设置有用于与外部设备通信的通信接口电路，连接所述的处理器，将处理器编码生成的操作指令输出至外部设备，以通知外部设备执行用户操作。 

优选的，所述通信接口电路与外部设备之间优选采用基于无线通信的数据传输模式。 

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过在手持激光发射装置中配置用于感知装置位移变化的传感器，进而判断装置是否被拾起，并在检测到装置被拾起时自动控制其激光发射源开启，发射激光，以满足用户的使用需求。而当手持激光发射装置在一段时间内位移变化不明显时，通过自动控制激光发射源关闭，可以进一步达到有效节约装置电量的设计目的。本实用新型的手持激光发射装置结构简单，可以根据人体的使用情况自动进行开关控制，使用方便，凸显了产品的智能化和人性化设计。 

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。 

附图说明

图1是本实用新型所提出的手持激光发射装置的一种实施例的电路原理框图； 

图2是开关电路的一种实施例的电路原理图；

图3是本实用新型所提出的手持激光发射装置的另一种实施例的电路原理框图；

图4是重力传感器与处理器之间的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。 

实施例一，本实施例的手持激光发射装置为了实现自动开关功能，在装置中主要设计了激光发射源、手拾起检测单元和用于为装置中各用电负载提供工作电压的电源模块。通过手拾起检测单元实时地检测激光发射装置是否被人手拾起或者放下，进而自动地控制激光发射源开启或者关闭，由此避免了传统被动操控型的激光发射装置在使用过程中需要人手长时间按压开关按键所带来的种种缺陷，极大方便了用户的日常使用。 

在本实施例中，所述激光发射源主要用来发射激光，不仅可以发射650nm的红光，也可以发射其他波长的激光，例如蓝光等。当然也可以同时发射多种不同波长的激光，本实施例对此不进行具体限制。 

作为手拾起检测单元的具体组建结构，本实施例提出以下两种优选设计方案。 

一种是基于位移变化检测传感器的手拾起检测单元设计方案，参见图1所示，至少包含有用于感知位移变化的传感器和处理器MCU。所述传感器可以是重力传感器，也可以是陀螺仪，当然也可以是加速度传感器，通过感应手持激光发射装置的位移变化，来判断装置是否被拾起，进而通过MCU控制激光发射源2开启或者关断，以实现手持激光发射装置根据人体的实际使用情况自动开关的设计目的。 

本实施例以采用重力传感器来设计所述的手拾起检测单元为例进行说明。在手持激光发射装置中内置重力传感器，如图1所示，所述重力传感器优选采用三轴重力加速度传感器，可以实时地检测出装置的位移变化。其工作原理是：当手持激光发射装置被人手拾起时，其重力会发生一定的变化，通过内置的重力传感器感知这一变化，并产生相应的检测信号输出至MCU。所述MCU根据检测到的重力变化范围，通过与预先设定的门限值A进行比较，进而判断出手持激光发射装置是否被拾起。具体来讲，可以通过检测该装置垂直于水平面方向的重力加速度来判断装置是否被拾起，也就是利用重力传感器反馈的Z轴方向的重力加速度值与门限值A进行比较，若超过门限值A则认为装置被拾起。此时，MCU输出有效的控制信号，控制激光发射源2开启，发射激光，以满足用户的使用需求。在一段时间内，若MCU通过重力传感器检测到重力的变化值小于另一预设的较小门限值B，则认为这段时间内手持激光发射装置并没有被使用，此时，MCU输出无效的控制信号，控制激光发射源2关闭，停止发射激光。采用这样的设计方式可以减小手持激光发射装置的持续发光时间，当手持激光发射装置闲置时，关闭激光发射源2，以节约电能，降低功耗。 

考虑到通常情况下，作为处理器的MCU，其输出的控制信号的驱动能力往往比较小，还不足以驱动激光发射源2开启，因而本实施例在所述MCU与激光发射源2之间优选增设驱动电路，以实现对激光发射源2的准确驱动控制。作为所述驱动电路可以采用专门的驱动芯片连接在MCU与激光发射源2的供电端之间，如图1所示，在MCU检测到重力变化范围超过门限值A时，输出有效的控制信号至驱动芯片，通过驱动芯片产生足以驱动激光发射源2点亮的供电电压，输出至激光发射源2的供电端，控制其向外发射激光。而当MCU在激光发射源2持续发射激光的一段时间后，检测到装置的重力变化范围小于门限值B时，则将控制信号置为无效状态，控制驱动芯片停止输出，进而控制激光发射源2关闭，停止发射激光。 

当然，所述驱动电路也可以采用开关元件配合简单的外围电路组成开关电路的形式设计实现，具体可以将开关电路的控制侧连接到MCU，接收MCU输出的控制信号，以控制其开关侧通断；将开关电路的开关侧连接到激光发射源2的供电回路中，由此一来可以通过控制开关电路导通或者关断，来对激光发射源2工作所需的供电电源进行通断控制，进而实现对激光发射源2的开关控制。 

作为本实施例的一种优选设计方案，所述开关元件优选采用一颗NPN型三极管Q1，如图2所示，将三极管Q1的基极连接到MCU，例如连接MCU的其中一路GPIO口，接收MCU输出的控制信号，当然，所述三极管Q1的基极也可以进一步通过上拉电阻R1连接直流电源VCC，所述直流电源VCC可以由手持激光发射装置中的电池直接或者转换提供。将三极管Q1的发射极接地，集电极一方面通过限流电阻R2连接直流电源VCC，另一方面连接激光发射源2的供电端。当MCU检测到激光发射装置被拾起时，输出低电平有效的控制信号至三极管Q1的基极，控制三极管Q1截止，此时，直流电源VCC经由限流电阻R2向激光发射源2供电，控制激光发射源2开启，向外发射激光。而当MCU检测到激光发射装置被放下或者一段时间内没有明显的位移变换时，输出高电平有效的控制信号至三极管Q1的基极，控制三极管Q1饱和导通，此时，激光发射源2的供电端被拉成低电位，进而关断其输出，停止向外发射激光。由此实现了根据装置拾起和放下状态，自动控制激光发射源2打开和关闭的设计目的。 

当然，所述开关元件也可以采用MOS管、可控硅或者继电器等元器件进行开关电路的设计，本实施例并不仅限于以上举例。 

对于重力传感器与MCU的具体电路连接关系可以参见图4所示。图4中，U1为处理器MCU，U2为重力传感器。重力传感器U2通过I²C总线与MCU连接通信，一方面MCU可以通过I²C总线对重力传感器U2进行各项参数的配置，例如对其感应灵敏度进行设置等；另一方面，通过重力传感器U2感应生成的检测信号可以经由I²C总线反馈给MCU，以用于识别手持激光发射装置是否被拾起。在所述I²C总线上可以进一步连接由电阻R5-R10和直流电源VCC组成的电压上拉电路，以确保数据传输的准确性。 

另外一种手拾起检测单元的设计方案是基于压力传感器的电路设计，即在手持激光发射装置中增设压力传感器1和处理器MCU，参见图3所示，通过压力传感器1检测人手的握持压力，根据人手握持压力的大小生成相应的压力信号，传输至所述的MCU。MCU根据接收到的压力值来判断激光发射装置是否被人手拾起，进而达到自动控制激光发射源2开关的设计目的。 

在本实施例中，将所述压力传感器1安装在手持激光发射装置的握持部位，最好布设在人手拿起时都会接触到的部位，以保证装置拾起的准确检测。压力传感器1的触压部位优选裸露在手持激光发射装置的壳体3之外，以提高压力检测的灵敏度。作为本实施例的一种优选设计方案，在所述手持激光发射装置上优选设置多个所述的压力传感器1，分别布设在握持部位的相对两侧。例如同时安装4个压力传感器1，如图3所示，在手持激光发射装置握持部位的相对两侧各自间隔布设两个压力传感器1，以避免出现装置被人手拿起时由于压力传感器1未被人手握住而无法及时开启激光发射源2的问题。 

将通过压力传感器1检测到的压力信号经由信号线传输至所述的处理器MCU，MCU将接收到的压力信号转换成与之对应的压力值，与预先设定的门限值D进行比较，若检测到的压力值超过了门限值D，则认为人手拿起了激光发射装置，进而产生控制信号通知激光发射源2开启，向外发射激光光束，满足用户的使用需求。如果检测到的压力值小于门限值D，则认为人手放下了激光发射装置，即用户使用完毕，此时MCU通知激光发射源2关闭，停止发射激光光束，以节约装置能源。 

本实施例采用将压力传感器1检测到的压力值与预先设定的门限值D进行比较的设计方式，一方面可以控制手持激光发射装置根据用户的实际使用需要自动开启和关闭，另一方面可以用来防止儿童使用所述的激光发射装置。由于儿童的手握力量比较小，通常无法达到设定的门限值D，因此也就无法打开手持激光发射装置，进而避免了装置发生误操作的问题。 

对于接口驱动能力不足的MCU，则可以在MCU与激光发射源2之间进一步增设驱动电路，通过驱动电路产生足以驱动激光发射源2开启的供电电压，输出至激光发射源2的供电端，以控制其向外发射激光。对于驱动电路的具体组建方式，可以采用驱动芯片或者将开关电路连接在激光发射源2的供电回路中的设计方式实现，即如上述第一种手拾起检测单元中驱动电路的设计方式相同，本实施例在此不作重复说明。当然，所述驱动电路也不仅限于上述两种设计方案，本实施例对此不进行具体限制。 

考虑到用户在拿起激光发射装置后并不会长时间的持续使用该装置，只会在需要强调投影屏幕上的某些位置时点亮激光发射源2，控制其向该位置发射激光光束。因此，为了节约装置能源，本实施例在所述激光发射装置中还进一步设置有晃动检测模块，用于检测人手的晃动。当晃动检测模块感应到激光发射装置在一段时间内保持静止或者缓慢地单向移动时，认为用户此时不需要使用激光发射装置，则控制激光发射源2关闭，避免能源浪费；而当用户需要再次使用该激光发射装置时，则可以通过晃动该装置，控制其重新开启。 

作为本实施例的一种优选设计方案，所述晃动检测模块优选采用陀螺仪来感知人手的移动方向，如图1所示。将陀螺仪内置于激光发射装置的壳体内，并通过信号线与MCU相连接。通过陀螺仪实时地感知装置的移动方向，具体可以利用陀螺仪反馈给MCU的坐标信息来计算出装置的移动方向和移动速度。若MCU检测到在短时间内装置的移动方向发生了多次变化，则认为装置被晃动，立即输出有效的控制信号控制激光发射源2重新开启，满足用户的再次使用需求；若检测到装置仅是简单的单向移动或者移动方向缓慢变化，则保持激光发射源2的关闭状态，以节约电量。 

由此，用户在手持该激光发射装置使用的过程中，可以通过人手的晃动来控制进入节电模式的激光发射源2重新开启，在极大方便用户日常使用的同时，实现了装置的自适应、智能化控制。 

为了使用户通过该手持激光发射装置即能对后台的视频信号源进行操作和控制，例如在多个视频信号源之间进行切换、控制视频节目快进或者后退等，本实施例在所述手持激光发射装置上还设置有触控模块，例如可以设置触控按键K1-K3、光学手指导航模块OFN或者方向键等，参见图4所示。其中，所述触控按键K1-K3、光学手指导航模块OFN的遮光触摸面板或者方向键等最好布设在激光发射装置握持部位的前方壳体上，以方便用户操作。触控按键K1-K3和方向键可以通过按键电路连接所述的MCU，实现MCU对用户操控指令的识别；光学手指导航模块OFN可以通过串行总线连接所述的MCU，将手指的滑动轨迹坐标数据输出至MCU进行用户指令的识别。 

当用户需要切换信号源或者控制视频节目快进、后退时，可以用手指在OFN上滑动。OFN检测手指滑过的轨迹，输出至MCU计算出位移量，并与设定的门限值C进行比较，若超过门限值C，则认为手指滑动了，生成该操作所对应的指令编码，输出至通信接口电路，进而传输至外部的视频信号源控制设备，响应用户的操作。在本实施例中，所述通信接口电路可以采用有线传输或者无线传输等通信方式实现与外部视频信号源控制设备的数据交互，本实施例对此不进行具体限制。当然，也可以采用方向键代替OFN布设在手持激光发射装置上，通过操作方向键来达到相同的控制效果。 

用户在操作OFN或者方向键时，为了避免相关系统指令的冲突，控制手持激光发射源关闭，以达到由OFN或者方向键控制的效果，同时可以减少激光的发光时间，同样达到一定的节能效果。但是，操作触控按键中的确认按键并不影响激光的发射。 

此外，当MCU检测到用户在OFN的遮光触摸面板上执行单击操作时，可以调节激光发射源发出的激光光斑的形状属性，即控制激光发射源发射光斑形状不同的激光光束，为交互提供控制方案。 

本实施例的手持激光发射装置通过内置感应器件，主动识别用户的使用状态，实现激光发射装置的自动开关控制，在方便用户使用的同时，具有显著的节能效果。 

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。 

Claims (10)

1.一种手持激光发射装置，其特征在于：包括激光发射源、处理器和用于感知装置位移变化的传感器；所述传感器将检测信号传输至处理器，进而通过处理器生成控制信号，控制所述激光发射源开启或者关闭。

2.根据权利要求1所述的手持激光发射装置，其特征在于：所述处理器通过驱动电路连接所述的激光发射源，控制驱动电路产生用于驱动激光发射源开启的工作电压输出至激光发射源的供电端。

3.根据权利要求1所述的手持激光发射装置，其特征在于：在所述处理器与激光发射源之间连接有一开关电路，所述开关电路的控制侧接收处理器输出的控制信号，开关侧连接激光发射源的供电回路，控制激光发射源通断电。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的手持激光发射装置，其特征在于：所述用于感知装置位移变化的传感器为重力传感器、陀螺仪或者加速度传感器，将生成的检测信号通过总线传输至所述的处理器。

5.根据权利要求4所述的手持激光发射装置，其特征在于：在所述手持激光发射装置中还设置有晃动检测模块，检测装置的移动方向，并生成检测信号输出至所述的处理器。

6.根据权利要求5所述的手持激光发射装置，其特征在于：所述晃动检测模块为陀螺仪，感知装置的空间位置变化，并生成相应的坐标信息输出至所述的处理器。

7.根据权利要求4所述的手持激光发射装置，其特征在于：在所述手持激光发射装置中还设置有光学手指导航模块，所述光学手指导航模块的遮光触摸面板安装在手持激光发射装置的壳体上，检测手指的滑动轨迹，并生成坐标信息输出至所述的处理器，以识别用户操作。

8.根据权利要求7所述的手持激光发射装置，其特征在于：在所述手持激光发射装置上还设置有触控按键，通过按键电路连接所述的处理器。

9.根据权利要求8所述的手持激光发射装置，其特征在于：在所述手持激光发射装置中还设置有用于与外部设备通信的通信接口电路，连接所述的处理器。

10.根据权利要求9所述的手持激光发射装置，其特征在于：所述通信接口电路与外部设备之间采用基于无线通信的数据传输模式。

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