[实用新型]一种基于激光投影的触摸屏人机交互系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及触摸识别和激光投影显示的技术领域，特别涉及一种基于激光投影的触摸屏人机交互系统。

背景技术

结合触摸识别的投影显示是目前较常见的一种人机交互方式。通常的实现方案中，使用普通白炽灯光源投影机来投影图像，另外设置红外光源来照射屏幕，设置红外摄像机来拍摄屏幕红外影像，以此捕捉使用者在屏幕上手指动作。但是这种方式整个系统过于复杂，使用过程中需要调试红外光源和红外摄像机的位置。同时，投影机使用普通白炽灯光源，色域较小，颜色鲜艳性不够，灯泡寿命短。随着激光器研究的进一步成熟，使用以激光作为光源的投影显示可以改善显示色彩质量和亮度。而整合用于触摸识别的光源和摄影装置，可以简化系统，降低生产成本，提升稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，设计一种结构简单、稳定，使用激光作为投影光源，使用投影出的全屏灰阶图像作为触摸识别源图像的人机交互系统。为了达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于激光投影的触摸屏人机交互系统，包括：三组单色激光光源、激光散斑抑制模组16、投影显示模组17、投影镜头18、投影屏幕19、小型摄影机20和时序控制电路21；三组单色激光光源包括：红色激光光源11、绿色激光光源12和蓝色激光光源13；红色激光光源11所发红色激光与绿色激光光源12所发绿色激光正交，同时与蓝色激光光源13所发蓝色激光也正交；红-绿合束镜14位于红色激光光源11所发红色激光与绿色激光光源12所发绿色激光交汇处，黄-蓝合束镜15位于经红-绿合束镜14合束后的红色激光光源11所发红色激光和绿色激光光源12所发绿色激光的合束光与蓝色激光光源13所发蓝色激光交汇处；激光散斑抑制模组16的通光部分位于经黄-蓝合束镜15合束后的合束光光路上；光束经过激光散斑抑制模组16后照射到投影显示模组17上，投影显示模组17调制的投影图像光束经投影镜头18成像在透射型投影屏幕19上；小型摄像机20对准透射型投影屏幕19进行拍摄；时序控制电路21连接投影显示模组17和小型摄像机20，控制两者同步。

所述投影屏幕19是透射式的屏幕，或所述投影屏幕是楔形板屏幕结构。

所述红色激光光源11、绿色激光光源12和蓝色激光光源13采用三色的三台激光器或三组激光器阵列。

所述激光器是固体激光器、半导体激光器、光纤激光器、气体激光器或上述各类激光器与晶体倍频器件的组合。

所述激光散斑抑制模组16是电光调制型散斑抑制器件或机械型散斑抑制器件。

所述投影显示模组17由光学元件和投影显示芯片构成。

本实用新型的工作过程是：三组单色激光光源发出红绿蓝（RGB）单色激光，通过激光散斑抑制模组进行散斑抑制后，进入投影显示模组，在投影显示模组内部，通过光学元件照射到投影显示芯片上，经过投影显示芯片的调制，分时地产生高质量的彩色投影图像，并以合适的频率在彩色投影图像中插入全屏灰阶图像，这些图像通过投影镜头成像在投射型投影屏幕上；小型摄影机对准整个投影屏幕，时序性地拍下投影屏幕的背向散射光图像，如果使用者的手部与投影屏幕产生接触，则该处背向散射光会明显增强，并被小型摄影机拍摄到；与此同时，时序控制电路根据投影显示模组在投影图像中所插入的全屏灰阶图像，同步调节小型摄影机，使小型摄影机的拍摄仅限于该灰阶图像所出现的时间段，小型摄影机选择性地拍摄到的投影屏幕上包含手指位置信息的背向散射光图像后，即可用于触摸屏人机交互。

所述的投影显示芯片是彩色时序型芯片，可以是DLP、LCD或者LCoS的一种。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：

（1）本实用新型结构简单，稳定性高，整合度高，调试与安装更方便；

（2）本实用新型摈弃了红外光作为触摸识别光源，少了一套光源，摄影机也可以采用一般白光摄影机，可采用更为成熟的元器件，减小优化设计难度，有效降低成本；

（3）本实用新型显示色彩更鲜艳，表现力强，在博物馆展示或一般家庭娱乐中，既可用于普通显示，也可用于人机交互。

附图说明

图1为本发明从正上方角度给出了根据本实用新型总体构思的实施例1的人机交互系统；

图2为本发明从侧面角度给出了根据本实用新型总体构思的实施例1的人机交互系统；

图3为本发明中的时序控制电路对小型摄影机进行控制的一种方式；

图4示意性地给出了另一种根据本实用新型总体构思的实施例2的人机交互系统；

图5示意性地给出了楔形板屏幕的结构；