CN217034427U - 输入终端装置 - Google Patents

Abstract

一种输入终端装置，用于在自身上方形成空中影像。输入终端装置包括承载机构、显示机构以及至少一个调整机构。显示机构可拆卸的固定在承载机构上，用于形成空中影像。调整机构收容于承载机构内，且与显示机构连接。调整机构能够在承载机构内移动，以调整显示机构与水平面之间的夹角，以改变空中影像与水平面之间的夹角。

Description

输入终端装置

技术领域

本实用新型涉及无接触人机交互技术领域，特别是涉及一种用于通过空中成像进行人机交互的输入终端装置。

背景技术

利用空中成像实现人机交互功能的输入终端装置可降低用户在使用过程中的细菌病毒感染风险以及个人信息泄露的安全隐患。输入终端装置在其上方形成空中影像。在安装完成后，空中影像与水平面之间的夹角固定不变。对于不同身高以及不同视力情况的使用者，空中影像的可视角度不同。在无法看清空中影像时，容易会产生误操作的可能。因此，使用者需要调整自身与输入终端装置之间的距离，以优化空中影像的视觉效果。但，上述调整方式可能导致使用者与输入终端装置的之间距离过大，而导致输入操作较为困难。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种输入终端装置，旨在解决现有技术中的空中影像与水平面之间角度无法调节的技术问题。

一种输入终端装置，用于在自身上方形成空中影像；所述输入终端装置包括承载机构以及显示机构；所述显示机构可拆卸的固定在所述承载机构上，用于形成所述空中影像；所述输入终端装置还包括至少一个调整机构；所述调整机构收容于所述承载机构内，且与所述显示机构连接；所述调整机构能够在所述承载机构内移动，以调整所述显示机构与水平面之间的夹角，以改变所述空中影像与水平面之间的夹角。

优选地，所述空中影像与所述水平面之间的夹角在预定范围内调整；所述预定范围为40度至90度。

优选地，所述承载机构包括底座以及两个侧壁；两个所述侧壁垂直设置于所述底座的上表面的两个相对边缘上；至少一个所述侧壁远离所述上表面的端面上开设有滑槽；所述调整机构的一端穿过所述滑槽固定于所述显示机构上，所述调整机构的另一端响度所述滑槽外露；所述调整机构可在所述滑槽内移动，并带动所述显示机构在所述底座上方以所述水平面为转轴进行转动，以调整所述空中影像与所述水平面之间的夹角。

优选地，显示机构位于两个所述侧壁之间，且为所述底座的上表面上方；所述显示机构包括下壳体；所述下壳体包括两个定位柱；两个所述定位柱对称设置于所述下壳体与所述侧壁相对的两个侧面上；每个所述侧壁与所述显示机构相对的内表面上开设有第一收容孔；与所述滑槽相对的所述定位柱上开设有装配孔；所述调整机构的端部可拆卸的固定于所述装配孔内，使得所述调整机构固定设置于所述下壳体上。

优选地，每个所述侧壁与所述显示机构相对的内表面上开设有第一收容孔；所述定位柱收容于相对的所述第一收容孔内，以将所述下壳体可转动地固定在所述侧壁上；所述第一收容孔与所述滑槽相连通。

优选地，所述输入终端装置还包括定位机构；所述定位机构用于定位所述调整机构在所述滑槽内的位置；在所述调整机构停止移动式，所述定位机构将所述调整机构定位在当前位置。

优选地，所述定位机构包括两个定位轴；所述定位轴与所述定位柱同步转动；每个所述侧壁与所述显示机构相背的外表面上开设有第二收容孔；所述定位柱与所述侧壁相对的表面上进一步开设有定位孔；所述定位轴穿过与其相邻的所述侧壁上的所述第二收容孔后收容于位于同侧的所述定位孔内，以将定位轴固定于位于同侧的所述定位柱上。

优选地，所述定位轴为阻尼转轴。

优选地，所述显示机构还包括光学组件以及显示器；所述光学组件与所述下壳体配合形成封闭空间，以收容所述显示器；所述显示器发出的光线经过所述光学组件形成所述空中影像；所述光学组件包括第一光波导阵列以及第二光波导阵列；所述第一光波导阵列和所述第二光波导阵列由多个横截面为矩形的反射单元组成；所述第一光波导阵列中的所述反射单元与所述第二光波导阵列中的所述反射单元正交布置。

优选地，所述显示机构还包括定位感测结构；所述定位感测结构收容固定于所述下壳体内；所述定位感测结构用于发出感测光线并在所述空中影像的上方形成输入感测区域，并感测在所述输入感测区域内的目标物体的反射光线，以识别用户的输入。

上述输入终端装置，通过所述调整机构调整所述显示机构在所述底座上方的位置，以实现调整所述空中影像与水平面之间的夹角，通过所述定位机构在所述调整机构停止移动时定位所述显示机构的位置，实现在预定范围内的任意角度调整，优化了所述输入终端装置的人机交互体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型较佳实施方式的输入终端装置的立体示意图。

图2为图1中所述输入终端装置的部分分解示意图。

图3为图2中所述显示机构的部分分解示意图。

图4为图3中所述光学结构的部分分解示意图。

图5为图4中所述第一光波导阵列和所述第二光波导阵列的示意图。

主要元件符号说明

输入终端装置 1

空中影像 2

承载机构 10

显示机构 20

调整机构 30

定位机构 40

底座 11

侧壁 13

收容空间 3

上表面 112

第一收容孔 131

第二收容孔 132

端面 134

滑槽 136

下壳体 21

光学组件 23

显示器 24

定位感测结构 26

开口 210

定位柱 214

定位孔 2141

装配孔 2143

光学结构 230

透明基板 231

第一光波导阵列 232

第二光波导阵列 234

反射单元 235

定位轴 41

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。此外，术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图对本实用新型的输入终端装置的具体实施方式进行说明。

请参阅图1，其为输入终端装置1的立体示意图。所述输入终端装置1在空中形成空中影像2，并感测用户在空中影像2上的操作实现触摸输入。所述输入终端装置1可调整所述空中影像2与水平面之间的相对角度。在本实用新型的至少一个实施方式中，所述输入终端装置1可以应用在自助存取款机中，也可以应用在家用电器、车辆等人机交互设备中。所述输入终端装置1包括承载机构10、显示机构20、至少一个调整机构30以及定位机构40。

请一并参阅图2，其为所述输入终端装置1的部分分解示意图。所述承载机构10用于收容所述显示机构20、所述调整机构30以及所述定位机构40。所述承载机构10包括底座11以及两个相对设置的侧壁13。所述底座11具有与所述显示机构20相对的上表面112。所述上表面112为弧形表面，其沿远离所述显示机构20的方向朝向所述底座11内部凹陷形成。两个所述侧壁13垂直设置于所述上表面112的两个相对边缘上，且与所述上表面112配合形成一个收容空间3。所述收容空间3用于收容所述显示机构20。所述侧壁13沿与所述上表面112垂直方向上的截面大致呈圆弧状。每个所述侧壁13与所述显示机构20相对的内表面上开设有第一收容孔131。所述第一收容孔131与所述显示机构20相配合。每个所述侧壁13与所述显示机构20相背的外表面上开设有第二收容孔132。所述第二收容孔132与所述定位机构40相配合。位于同一所述侧壁13上的所述第一收容孔131与所述第二收容孔132之间相互连通。其中，所述第一收容孔131的直径大于所述第二收容孔132的直径。至少一个所述侧壁13远离所述上表面112的端面134上开设有滑槽136。所述滑槽136由所述端面134向靠近所述上表面112的方向凹陷形成。所述滑槽136用于收容所述调整机构30，并限定所述调整机构30在其内的滑动范围。所述滑槽136与所述第一收容孔131以及所述第二收容孔132相连通。所述滑槽136的数量与所述调整机构30的数量相对应。

请一并参阅图3，其为所述显示机构20的部分分解示意图。所述显示机构20收容在所述承载机构10内，且可相对所述承载机构10转动。所述显示机构20位于两个所述侧壁13之间，且为所述上表面112上方。所述显示机构20包括下壳体21、光学组件23、显示器24以及定位感测结构26。

所述下壳体21中空壳体，其大致呈半圆柱形。所述下壳体21定义有开口210。在本实用新型的至少一个实施方式中，所述开口210大致呈矩形。所述下壳体21与所述上表面112相对的底面呈弧形。在本实用新型的至少一个实施方式中，所述下壳体21的底面的弯曲弧度与所述上表面112的弯曲弧度相同。所述下壳体21还包括两个定位柱214。所述定位柱214将所述下壳体21可转动地固定在所述侧壁13上。两个所述定位柱214对称设置于所述下壳体21与所述侧壁13相对的两个侧面上。所述定位柱214收容于所述第一收容孔131内，且可在所述第一收容孔131内转动。所述定位柱214与所述侧壁13相对的表面上进一步开设有定位孔2141。所述定位孔2141与所述定位机构40相配合。与所述滑槽136相对的所述定位柱214上进一步开设有装配孔2143。所述装配孔2143与所述调整机构30配合，将所述调整机构30与所述下壳体21固定为一体。在本实用新型的至少一个实施方式中，所述装配孔2143的内壁呈螺纹结构。

请一并参阅图4，所述光学组件23覆盖设置在所述开口210上，且与所述下壳体21配合形成一个封闭空间，以将所述显示器24以及定位感测结构26收容于内。所述光学组件23用于将所述显示器24发出的光线进行反射后投射在所述显示机构20上方的空中，以形成所述空中影像2。所述光学组件23包括重叠设置的至少一个光学结构230。所述光学结构230包括至少一层等效负折射率平板透镜。例如，所述光学结构230可包括两个透明基板231以及位于两个所述透明基板之间的第一光波导阵列232和第二光波导阵列234。其中，所述第一光波导阵列232和所述第二光波导阵列234在同一平面紧密贴合且正交布置。所述透明基板231具有两个光学面。所述透明基板231对波长在390nm至760nm之间的光线具有90％—100％的透射率。所述透明基板231的材料可以为玻璃、塑料、聚合物和丙烯酸树脂中的至少一个，用于保护所述第一光波导阵列232以及所述第二光波导阵列234，并用于滤去多余光线。需要说明的是，如果所述第一光波导阵列232和所述第二光波导阵列234紧密正交贴合后的强度足够，或安装的环境有厚度限制，则也可以只配置一个所述透明基板231或完全不配置所述透明基板231。所述第一光波导阵列232和所述第二光波导阵列234由多个横截面为矩形的反射单元235组成(如图5所示)。每个所述反射单元235的长度由光波导阵列外围尺寸限制从而长短不一。所述第一光波导阵列232中的所述反射单元235的延伸方向与所述第二光波导阵列234中的所述反射单元235的延伸方向相互垂直。即，所述第一光波导阵列232和所述第二光波导阵列234内的所述反射单元235正交布置，从而使处于正交方向的光束会聚于一点，且保证物像面(光源侧和成像侧)相对于平板透镜对称，产生等效负折射现象，实现空中成像。所述反射单元235的一侧或者两侧上设置有反射膜(图未示)。具体地，在光波导阵列排布方向上，每个所述反射单元235两侧均镀有所述反射膜，所述反射膜的材料可以为实现全反射的铝、银等金属材料或其他非金属化合物材料。所述反射膜的作用是防止光线因没有全反射而进入相邻所述第一光波导阵列232或所述第二光波导阵列234中形成杂光影响成像。或者，每个所述反射单元235也可以在所述反射膜上添加介质膜(图未示)。所述介质膜的作用是提高光反射率。

所述光学结构230具体的成像原理如下：

在微米尺度上，使用相互正交的双层波导阵列结构，来对任意光信号进行正交分解。所述显示器24发出的光信号作为原始信号投射在所述第一光波导阵列232上，以所述原始信号投射点作为原点、垂直于所述第一光波导阵列232为x轴建立直角坐标系，在所述直角坐标系内原始信号被分解为位于x轴的信号和位于y轴的信号两路相互正交信号。其中，X轴的信号在经过所述第一光波导阵列232时，按照与入射角相同的反射角在所述反射膜表面进行全反射。此时，Y轴的信号保持平行于所述第一光波导阵列232，穿过所述第一光波导阵列232后，在所述第二光波导阵列234表面按照与入射角相同的反射角在所述反射膜表面进行全反射，反射后的Y轴的信号与X轴的信号组成的反射后的光信号便与原始光信号成镜面对称。因此任意方向的光线经过所述光学结构230均可实现镜面对称，任意光源的发散光经过此所述光学结构230便会在对称位置重新汇聚成浮空实像，浮空实像的成像距离与所述光学结构230到像源即所述显示器24的距离相同，为等距离成像，且浮空实像的位置在空中，不需要具体载体，而是直接在空中呈现实像。因此，使用者所看到的空间中的影像即是所述显示器24发出的图像。

所述显示器24用于显示输入界面。所述显示器24收容固定于所述下壳体21内，且相对所述光学组件23倾斜放置。在本实用新型的至少一个实施例中，所述显示器24可以为液晶显示屏、有机发光二极管显示屏(Orogenic Light Emitting Diode，OLED)以及电泳显示屏等等多种类型的显示结构，并不局限于此。在本实用新型的至少一个实施例中，所述显示器24与所述光学组件23之间的夹角为45度。所述显示器24用于显示所述输入界面。在本实用新型的至少一个实施例中，所述输入界面可以为密码输入界面，也可以为虚拟键盘界面，还可以为操作演示视频图像等等，但并不局限于此。

所述定位感测结构26收容固定于所述下壳体21内。所述定位感测结构26用于发出感测光线并在所述空中影像2的上方形成输入感测区域(图未示)。在所述输入感测区域内存在目标物体时，所述定位感测结构26接收所述目标物体的反射光线并产生感测信号，以识别用户的输入。在本实用新型的至少一个实施例中，所述定位感测结构26采用红外光作为感测光线，所述目标物体可以为手指或其他生物结构。

下面以具有一个所述调整机构30的所述输入终端装置1为例进行说明。

所述调整机构30收容于所述滑槽136内，且部分相对所述侧壁13外露。同时，所述调整机构30可拆卸地固定于所述下壳体21的所述定位柱214上，以使得所述调整机构30在所述滑槽136内移动时带动所述显示机构20以水平面为转轴进行转动。所述调整机构30的端部收容于所述装配孔2143内，以将所述调整机构30可拆卸地固定在所述下壳体21上。所述调整机构30可在所述滑槽136内滑动，以调整所述显示机构20与水平面之间的夹角在预定范围内调整。在本实用新型的至少一个实施方式中，所述预定范围为45度至90度。在本实用新型的至少一个实施方式中，所述调整机构30为螺栓，通过螺纹结构与所述装配孔2143锁合固定。

所述定位机构40用于定位所述调整机构30在所述滑槽136内的位置。所述定位机构40包括两个定位轴41。两个所述定位轴41对称设置在所述承载机构10的两侧。每个所述定位轴41穿过与其相邻的所述侧壁13上的所述第二收容孔132后收容于位于同侧的所述定位孔2141内，以固定于位于同侧的所述定位柱214上。在本实用新型的至少一个实施方式中，所述定位轴41为阻尼转轴。在所述调整机构30停止在所述滑槽136内移动时，所述定位轴41将所述调整机构30定位在当前位置。在所述调整机构30在所述滑槽136内移动时，所定位轴41随着所述调整机构30的移动而转动。

上述所述输入终端装置1，通过所述调整机构30调整所述显示机构20在所述底座11上方的位置，以实现调整所述空中影像2与水平面之间的夹角，通过所述定位机构40在所述调整机构30停止移动时定位所述显示机构20的位置，实现在预定范围内的任意角度调整，优化了所述输入终端装置1的人机交互体验。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种输入终端装置，用于在自身上方形成空中影像；所述输入终端装置包括承载机构以及显示机构；所述显示机构可拆卸的固定在所述承载机构上，用于形成所述空中影像；其改良在于，所述输入终端装置还包括至少一个调整机构；所述调整机构收容于所述承载机构内，且与所述显示机构连接；所述调整机构能够在所述承载机构内移动，以调整所述显示机构与水平面之间的夹角，以改变所述空中影像与水平面之间的夹角。

2.如权利要求1所述的输入终端装置，其特征在于，所述空中影像与所述水平面之间的夹角在预定范围内调整；所述预定范围为40度至90度。

3.如权利要求1所述的输入终端装置，其特征在于，所述承载机构包括底座以及两个侧壁；两个所述侧壁垂直设置于所述底座的上表面的两个相对边缘上；至少一个所述侧壁远离所述上表面的端面上开设有滑槽；所述调整机构的一端穿过所述滑槽固定于所述显示机构上，所述调整机构的另一端响度所述滑槽外露；所述调整机构可在所述滑槽内移动，并带动所述显示机构在所述底座上方以所述水平面为转轴进行转动，以调整所述空中影像与所述水平面之间的夹角。

4.如权利要求3所述的输入终端装置，其特征在于，所述显示机构位于两个所述侧壁之间，且为所述底座的上表面上方；所述显示机构包括下壳体；所述下壳体包括两个定位柱；两个所述定位柱对称设置于所述下壳体与所述侧壁相对的两个侧面上；每个所述侧壁与所述显示机构相对的内表面上开设有第一收容孔；与所述滑槽相对的所述定位柱上开设有装配孔；所述调整机构的端部可拆卸的固定于所述装配孔内，使得所述调整机构固定设置于所述下壳体上。

5.如权利要求4所述的输入终端装置，其特征在于，每个所述侧壁与所述显示机构相对的内表面上开设有第一收容孔；所述定位柱收容于相对的所述第一收容孔内，以将所述下壳体可转动地固定在所述侧壁上；所述第一收容孔与所述滑槽相连通。

6.如权利要求4所述的输入终端装置，其特征在于，所述输入终端装置还包括定位机构；所述定位机构用于定位所述调整机构在所述滑槽内的位置；在所述调整机构停止移动式，所述定位机构将所述调整机构定位在当前位置。

7.如权利要求6所述的输入终端装置，其特征在于，所述定位机构包括两个定位轴；所述定位轴与所述定位柱同步转动；每个所述侧壁与所述显示机构相背的外表面上开设有第二收容孔；所述定位柱与所述侧壁相对的表面上进一步开设有定位孔；所述定位轴穿过与其相邻的所述侧壁上的所述第二收容孔后收容于位于同侧的所述定位孔内，以将定位轴固定于位于同侧的所述定位柱上。

8.如权利要求7所述的输入终端装置，其特征在于，所述定位轴为阻尼转轴。

9.如权利要求4所述的输入终端装置，其特征在于，所述显示机构还包括光学组件以及显示器；所述光学组件与所述下壳体配合形成封闭空间，以收容所述显示器；所述显示器发出的光线经过所述光学组件形成所述空中影像；所述光学组件包括第一光波导阵列以及第二光波导阵列；所述第一光波导阵列和所述第二光波导阵列由多个横截面为矩形的反射单元组成；所述第一光波导阵列中的所述反射单元与所述第二光波导阵列中的所述反射单元正交布置。

10.如权利要求4所述的输入终端装置，其特征在于，所述显示机构还包括定位感测结构；所述定位感测结构收容固定于所述下壳体内；所述定位感测结构用于发出感测光线并在所述空中影像的上方形成输入感测区域，并感测在所述输入感测区域内的目标物体的反射光线，以识别用户的输入。

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