[发明专利]基于计算全息的无接触交互设备

说明书

本申请公开了一种基于计算全息的无接触交互设备，其中，设备包括：光源；空间滤波器，用于对光源发出的光束进行滤波处理，生成点光源；生成器，用于基于点光源生成偏振平面波；空间光调制器，用于加载由计算全息算法得到的全息图，并利用全息图调制由偏振平面波得到的透射平面波的复振幅分布，获得预设的三维悬浮投影结果；采集器件，用于采集用户在三维悬浮投影结果上的交互动作，生成交互指令。由此，解决了相关技术中仍需要屏幕或介质承接，无法满足在空间中任意位置显示投影的要求，且需要用户佩戴相应专用设备，成本较高的技术问题。

技术领域

本申请涉及计算全息技术领域，特别涉及一种基于计算全息的无接触交互设备。

背景技术

当前，人机交互一般需要通过接触式设备实现，如键盘、鼠标、触摸屏等。以ATM机的键盘和电梯的楼层按键为例，为了避免病毒残留导致交叉感染，这些键盘按键必须定时消毒或者定期更换透明塑料膜，从而大幅增加了使用与维护过程中的不便。即便如此，接触式交互设备仍难以完全避免病毒的交叉感染。

相关技术中，其主要包括以下两种：

第一种：投影式交互设备，如索尼Xperia Touch。投影式交互设备通过激光投影和手指位置采集实现了基于非实体键盘的人机交互。然而，这类设备的投影结果仍需要屏幕或介质承接，本质上仍然是接触式交互设备，无法避免接触式设备的共性缺点。同时，上述投影结果通常为二维投影，无法满足在空间中任意位置显示的要求。

第二种：虚拟/增强现实（VR/AR）技术。当公共设备与用户的VR/AR设备进行配对后，可以实现三维悬浮投影的无接触交互。然而，这种实现方法需要用户佩戴VR/AR头盔等专用设备，增加了使用的不便和成本。

综上，相关技术在无需用户佩戴专用设备的情况下，只能进行二维投影，无法满足在空间中任意位置显示的要求；而用户佩戴的专用设备不便携带且成本较高。因此，相关技术仍需改善。

发明内容

本申请提供一种基于计算全息的无接触交互设备，以解决相关技术中仍需要屏幕或介质承接，无法满足在空间中任意位置显示投影的要求，且需要用户佩戴相应专用设备，成本较高的技术问题。

本申请第一方面实施例提供一种基于计算全息的无接触交互设备，包括：光源；空间滤波器，用于对所述光源发出的光束进行滤波处理，生成点光源；生成器，用于基于所述点光源生成偏振平面波；空间光调制器，用于加载由计算全息算法得到的全息图，并利用所述全息图调制由所述偏振平面波得到的透射平面波的复振幅分布，获得预设的三维悬浮投影结果；以及采集器件，用于采集用户在所述三维悬浮投影结果上的交互动作，生成交互指令。

可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：物镜，用于汇聚所述光源的光束，生成光点；通光孔径，用于滤除杂散光，得到满足预设条件的点光源，其中，所述通光孔径的中心与所述光电的中心相互重合。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述生成器包括：凸透镜，用于汇聚所述点光源产生的发散球面波，获取准直平面波；偏振片，用于改变所述准直平面波的偏振状态，生成所述偏振平面波。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述空间光调制器为透射型液晶器件、反射型数字微反射镜器件或者硅基液晶器件。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述空间光调制器进一步用于通过预设的衍射模型计算三维目标物体在全息平面上的复振幅分布，并根据所述复振幅分布通过预设的编码方法获得振幅型或相位型的所述全息图。

可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：平面反射镜，用于将垂直向上射出的所述三维悬浮投影结果的全息重建光波转折为水平射出。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述采集器件包括：摄像头，用于采集所述用户的手指相对所述三维悬浮投影结果的实际距离和实际高度。