一种利用光源实现人机交互的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种利用光源实现人机交互的装置，包括光波发射单元、以及一密封箱体，其中，密封箱体的顶层表面开设有两条狭缝，两条狭缝相互垂直；而密封箱体的箱体内，于底层内表面上设置有两条线性传感器，相应于顶层表面的两条狭缝，两条线性传感器相互垂直，且光波发射单元发出的光源经过两条狭缝投射到密封箱体的底层内表面后，分别与两条线性传感器相交。通过利用光源实现人机交互的装置通过将二维空间的成像巧妙的映射到两个一维空间内，大大的减少了数据处理量，提高了响应速度，能够轻松方便地的实现人与计算机的实时交互。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于人机交互
，涉及一种利用光源实现人机交互的装置。
技术介绍
人和计算机通常都是通过各种人机交互技术来与计算机之间进行信息交换的，目前公知的人机交互技术主要有，鼠标，键盘，触摸屏，手势遥控器，微软的kinect以及最近出现的gaze(用眼睛控制电脑)等技术。鼠标，键盘及触摸屏技术都需要在固定平面内操作才能够实现对计算机的控制，gaze技术主要通过捕捉人眼部运动，来识别及确定人眼凝视的位置，但是控制距离及控制精度都有一定限制；而手势遥控器，主要通过加速感应器来感知人手的运动，但是由于其依赖于物理感应器，感应速度和感应的灵敏度都无法实现快速的感应，因此难以满足人们的理想的效果，微软的kinect技术，则是通过摄像头采集人体的运动数据，并将数据进行处理分析，计算出人体各个部位的动作，其优势在于采集的数据全面，可识别人体各个部位的动作，缺点则是其数据处理量较为巨大，反应的速度相对较慢，对硬件的要求较高，导致硬件的体积庞大，且价格昂贵，不适合作为普及的个人PC的外设人机交互接口使用，因此微软公司目前也仅将kinect作为其主机XBOX 360的附加设备，离普及和推广还有很长距离。故，针对上述现有技术存在的缺陷，实有必要进行研究，以提供一种人机交互的装置，可大大的减少数据处理量，提高响应速度，能够轻松方便地的实现人与计算机的实时交互。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种利用光源实现人机交互的装置。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种利用光源实现人机交互的装置，包括光波发射单元、以及一密封箱体，其中，密封箱体的顶层表面开设有两条狭缝，两条狭缝相互垂直；而密封箱体的箱体内，于底层内表面上设置有两条线性传感器，相应于顶层表面的两条狭缝，两条线性传感器相互垂直，且光波发射单元发出的光源经过两条狭缝投射到密封箱体的底层内表面后，分别与两条线性传感器相交。进一步地，所述两条线性传感器为CMOS或CCD sensor，由光波发射单元发射出的光波通过两条狭缝形成两条垂直的光斑，这两条光斑分别与两条线性CMOS或CCD sensor相交。进一步地，还包括有一电压比较器。进一步地，还包括有一运算模块中，通过计算CMOS或CCD sensor上光点的位置信息，就可以准确确定光源的位置。本技术利用光源实现人机交互的装置通过将二维空间的成像巧妙的映射到两个一维空间内，大大的减少了数据处理量，提高了响应速度，能够轻松方便地的实现人与计算机的实时交互。附图说明图1是本技术的结构图示。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参照图1所示，本专利技术利用光源实现人机交互的装置包括一光波发射单元8、以及一密封箱体3，其中，密封箱体3的顶层表面开设有两条狭缝10，两条狭缝相互垂直；而密封箱体3的箱体内，于底层内表面上设置有两条线性传感器21，相应于顶层表面的两条狭缝，两条线性传感器相互垂直，且光波发射单元8发出的光源经过两条狭缝10投射到密封箱体3的底层内表面后，分别与两条线性传感器相交。如图1中定义的三维坐标，两条狭缝10相互垂直，两条线性传感器21相互垂直，本实施例中，所述两条线性传感器为CMOS或CCD sensor；由光波发射单元8发射出的光波通过两条狭缝10形成两条垂直的光斑22，这两条光斑分别与两条线性CMOS或CCD sensor相交(水平方向的光斑与垂直方向的CMOS或CCD sensor相交，而垂直方向的光斑与水平方向的CMOS或CCDsensor相交)，两条线性CMOS或CCD sensor分别作为光波投射装置X方向和Y方向的感应器，由于有光斑投射到线性CMOS或CCD sensor上，线性CMOS或CCD sensor被光波投射的位置就会产生感应电荷(CMOS或CCDsensor如何在有光照的情况的产生感应电荷属于现有技术，故不再赘述)，产生与未被光波投射的位置不一样的输出电压，通过一电压比较器进行比较或者使用AD转换芯片进行模拟数字转换，然后再通过CPLD或FPGA对所得的数字信号进行处理，就可以得出线性CMOS或CCD sensor被光波投射的具体位置；而随着光波发射单元8的移动，投射到线性CMOS或CCD sensor上的光斑也会产生相应的移动，光源的移动要在两条线性CMOS或CCD sensor的感应范围内，例如：先假定光波发射单元在平行于密封箱体顶层表面1的平面内移动，如果光波发射单元沿X方向右移，则通过两条狭缝投射到底层内表面的光斑会相应的沿X方向左移；同理，如果光波发射单元沿X方向左移，则通过两条狭缝投射到底层内表面的光斑会相应的沿X方向右移；同理，如果光波发射单元沿Y方向移动，则通过两条狭缝投射到密封箱体底层内表面的光斑会相应的沿Y方向移动，与光波发射单元运动方向相反。本技术的利用光源实现人机交互的装置中，所述光波发射单元所发射的光波波长在可见光范围，也可在不可见光范围。(实验用波长为635nm左右的红光)。本技术由于采用了上述技术方案，通过捕捉空间中的光波发射单元(光源)的移动进行人与计算机交互的方法，将移动光源投射出的光线通过相互不平行的两条狭缝分割为两条投射光，分别投射到两个线性CMOS/或CCD sensor上，当光源在空间中移动时，投射到CMOS或CCD sensor上的光点位置发生变化，该位置变化信息输送到运算模块中，运算模块通过计算CMOS或CCD sensor上光点的位置信息，就可以准确确定光源的位置，转换为光源的在平面内X轴、Y轴的坐标，将图像位置数据发送到计算机，就可以完成对计算机的控制，实现人机交互。本技术运动识别精度与CMOS或CCD Sensor的像素数量呈正相关。本技术通过将二维空间的成像巧妙的映射到两个一维空间内，大大的减少了数据处理量，提高了响应速度，能够轻松方便地的实现人与计算机的实时交互，本技术所述光源不仅限于发光光源，也可能是反射光源，或任何可以发射或反射的可见，不可见光源。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用光源实现人机交互的装置，包括光波发射单元、以及一密封箱体，其特征在于：密封箱体的顶层表面开设有两条狭缝，两条狭缝相互垂直；而密封箱体的箱体内，于底层内表面上设置有两条线性传感器，相应于顶层表面的两条狭缝，两条线性传感器相互垂直，且光波发射单元发出的光源经过两条狭缝投射到密封箱体的底层内表面后，分别与两条线性传感器相交。

【技术特征摘要】
1.一种利用光源实现人机交互的装置，包括光波发射单元、以及一密封箱体，其特征在于：密封箱体的顶层表面开设有两条狭缝，两条狭缝相互垂直；而密封箱体的箱体内，于底层内表面上设置有两条线性传感器，相应于顶层表面的两条狭缝，两条线性传感器相互垂直，且光波发射单元发出的光源经过两条狭缝投射到密封箱体的底层内表面后，分别与两条线性传感器相交。 <...

【专利技术属性】
技术研发人员：周江伟，
申请(专利权)人：周江伟，
类型：实用新型
国别省市：