投影设备、投影系统和投影方法
投影设备、投影系统和投影方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子设备的领域，更具体地，本发明涉及一种投影设备、投影系统和投影方法。
【背景技术】
[0002]目前，投影交互设备已经越来越普及。用户通过在投影的内容上执行操作，方便地实现交互。然而，目前在投影面上的用户自然输入很难方便地被检测。现有技术中通常通过增加相机或深度相机的方式来检测。然而，这导致体积较大并且可用性较差。
[0003]为此，期望提供一种投影设备、投影系统和投影方法，其能够方便地检测用户交互输入而不需要提供额外的相机部件。
【发明内容】
[0004]根据本发明一个实施例，提供了一种投影设备，包括:
[0005]光源，用于发射第一光束；
[0006]光学系统，用于以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；
[0007]光传感器，用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及
[0008]控制单元，用于根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0009]优选地，所述控制单元进一步用于:
[0010]从所述第一光束获取每个像素点的入射光强值；
[0011]计算当前像素点的第一反射光强值与当前像素点的入射光强值的第一比值；
[0012]将所述第一比值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下计算获得的每个像素点的反射光强值与入射光强值的比值；
[0013]当所述第一比值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
[0014]优选地，所述控制单元进一步用于:
[0015]当确定存在交互输入时，利用所述光传感器检测的每个像素点的反射光强，形成与每帧图像对应的每帧反射图像；
[0016]对每帧反射图像执行预定图像处理，从而解析与所述交互输入对应的交互指令。
[0017]优选地，所述第一光束包括用于显示投影内容的变化的第一颜色分量、第二颜色分量和第三颜色分量以及固定大小的第四颜色分量，
[0018]所述控制单元进一步用于:
[0019]从所述第一光束获取每个像素点的第四颜色分量的入射光强值；
[0020]计算当前像素点的反射光中的第四颜色分量的第二反射光强值；
[0021]将所述第二反射光强值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下获得的每个像素点的第四颜色分量的反射光强值；
[0022]当所述第二反射光强值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
[0023]优选地，所述控制单元进一步用于:
[0024]当确定存在交互输入时，利用所述光传感器检测的每个像素点的反射光强，形成与每帧图像对应的每帧反射图像；
[0025]对每帧反射图像执行预定图像处理，从而解析与所述交互输入对应的交互指令。
[0026]优选地，所述的投影设备还包括:
[0027]模式切换单元，用于切换所述投影设备的操作模式，其中，所述投影设备的操作模式包括投影模式和交互模式，在投影模式中，所述光传感器不检测反射光强，在交互模式中，所述光传感器检测反射光强。
[0028]优选地，所述光学系统包括:
[0029]第一可控透镜，其设置在发出的第一光束的光路上，并且在投影模式中控制所述第一可控透镜为全反射镜，在交互模式中，控制所述第一可控透镜为半透半反射镜；
[0030]固定的第一全反射镜，其设置在所述第一光束的光路上，用于全反射所述第一光束；
[0031]可移动的第二全反射镜，其设置在所述第一光束的光路上，用于全反射所述第一光束，并且通过位置移动以预定帧速率将所述第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点，以及
[0032]其中，所述光传感器设置在所述第二光束的光路上、所述第一可控透镜的位置的后面，并且在交互模式中，能够检测从所述第一可控透镜透射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值。
[0033]根据本发明另一实施例，提供了一种投影系统，包括:
[0034]投影设备，所述投影设备具有上面描述的任一投影设备的配置；以及
[0035]显示单元，其设置在所述投影设备的投影目标上，并且具有第一状态和第二状态，在所述第一状态下，所述显示单元处于透明状态，在所述第二状态下，所述显示单元根据所述投影设备发射的光操作，从而在投影目标上显示投影内容。
[0036]优选地，所述显示单元包括透射型显示单元，其以所述投影设备发射的可见光作为背光光源执行显示操作，从而在投影目标上显示投影内容。
[0037]优选地，所述显示单元包括透明激发膜，其以从所述投影设备发射的激发光作为光源执行显示操作。
[0038]根据本发明另一实施例，提供了一种交互投影方法，包括:
[0039]以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；
[0040]检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及
[0041]根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0042]优选地，所述方法还包括:
[0043]从所述第一光束获取每个像素点的入射光强值；
[0044]计算当前像素点的第一反射光强值与当前像素点的入射光强值的第一比值；
[0045]将所述第一比值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下计算获得的每个像素点的反射光强值与入射光强值的比值；
[0046]当所述第一比值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
[0047]优选地，所述方法还包括:
[0048]当确定存在交互输入时，利用所述光传感器检测的每个像素点的反射光强，形成与每帧图像对应的每帧反射图像；
[0049]对每帧反射图像执行预定图像处理，从而解析与所述交互输入对应的交互指令。
[0050]优选地，所述第一光束包括用于显示投影内容的变化的第一颜色分量、第二颜色分量和第三颜色分量以及固定大小的第四颜色分量，
[0051]优选地，所述方法还包括:
[0052]从所述第一光束获取每个像素点的第四颜色分量的入射光强值；
[0053]计算当前像素点的反射光中的第四颜色分量的第二反射光强值；
[0054]将所述第二反射光强值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下获得的每个像素点的第四颜色分量的反射光强值；
[0055]当所述第二反射光强值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
[0056]优选地，所述方法还包括:
[0057]当确定存在交互输入时，利用光传感器检测的每个像素点的反射光强，形成与每帧图像对应的每帧反射图像；
[0058]对每帧反射图像执行预定图像处理，从而解析与所述交互输入对应的交互指令。
[0059]因此，根据本发明实施例的投影设备、投影系统和投影方法，能够方便地检测用户交互输入而不需要提供额外的相机部件。
【附图说明】
[0060]图1是说明根据本发明第一实施例的投影设备的功能配置框图；
[0061]图2A和2B是说明根据本发明第一实施例的投影设备的光学系统的配置图；
[0062]图3A-3C是说明根据本发明第一实施例的投影设备的交互指令的识别的说明图；
[0063]图4是说明根据本发明第二实施例的投影设备的功能配置框图；
[0064]图5A和5B是说明根据本发明第三实施例的投影系统的结构图；
[0065]图6A和6B是说明根据本发明第四实施例的投影系统的结构图；
[0066]图7是说明根据本发明第五实施例的投影方法的流程图；以及
[0067]图8是说明根据本发明第六实施例的投影方法的流程图。
【具体实施方式】
[0068]下面，将参考附图详细描述根据本发明实施例的投影设备、投影系统和投影方法。
[0069]<第一实施例>
[0070]如图1所示，根据本发明第一实施例的投影设备100包括:
[0071]光源101,用于发射第一光束；
[0072]光学系统102，用于以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；
[0073]光传感器103，用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及
[0074]控制单元104，用于根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0075]光源101根据不同的需求可以包括一个或多个子光源。
[0076]例如，在一个实施例中，光源101可以包括一个子光源，从而进行单色显示。
[0077]在另一个实施例中，光源101可以包括三个子光源(如，R(红色)、G(绿色)和B (蓝色)子光源)，用于进行彩色显示。
[0078]在根据第一实施例的投影设备100中，光源101包括三个子光源，即，R、G和B三个子光源。三个子光源分别发出红色、绿色和蓝色的光，并且在光调制器(未示出)的控制下，根据输入的信号调制三个子光源发出的光的光强，并且通过光学系统照射在投影目标上 形成图像内容。
[0079]在根据本发明第一实施例的投影设备100中，光学系统102用于以预定帧速率(如25帧/秒等)线序扫描，将来自光源101的已调制好的信号光逐个像素地投射到投影目标上，从而形成每帧图像的每个像素点。
[0080]具体地，光学系统102例如从最上一行的第一个像素点开始投影信号光，并且按照S形的扫描顺序开始扫描投影，直到完成一帧图像的投影。然后，按照预定的帧速率(如25帧/秒)进行刷新。
[0081]光传感器103例如可以是RGB光传感器、红外光传感器等等。光传感器103的类别不特别限定，而是根据具体使用场景确定。在第一实施例中，光传感器103是RGB光传感器。光传感器103的数量可以是一个或多个。
[0082]光传感器103用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值。
[0083]控制单元104例如可以由DSP (数字信号处理器)、CPU等实现。该控制单元104用于控制投影设备100的各个单元，并且根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0084]下面，将结合图2A和图2B详细描述该投影设备100的工作方式。
[0085]图2A和图2B示出了根据本发明实施例的投影设备中的光学系统102的简要配置图。需要注意的是，该光学系统102中只示出了几个主要光学组件，但是本领域技术人员需要理解的是，根据不同需要，可以增加不同的光学透镜或其它光学组件以实现不同的需要。
[0086]如图2A所示，该光学系统102主要包括第一可控透镜1021、固定的第一全反射镜1022和可移动的第二全反射镜1023。
[0087]如图2A所示，第一控制透镜1021设置在光源发出的第一光束的光路上。用于和后面的第一全反射镜1022和第二全反射镜1023 —起将信号光投射到投影目标上。
[0088]第一可控透镜1021具有两种操作模式，即，投影模式和交互模式。在投影模式中，可以控制所述第一可控透镜1021成为全反射镜，也就是说，在该投影模式中，光全部反射投影到投影目标上而没有任何损耗。另外，在交互模式中，控制所述第一可控透镜1021为半透半反射镜，也就是说，此时，所述第一可控透镜1021既能够反射从光源发出的信号光，还能透射从像素点反射回来的反射光，从而使得下方的光传感器103能够检测到反射光。
[0089]固定的第一全反射镜1022设置在所述第一光束的光路上，用于全反射所述第一光束。
[0090]可移动的第二全反射镜1023设置在所述第一光束的光路上，用于全反射所述第一光束。需要注意的是，可移动的第二全反射镜1023能够根据控制单元的控制，通过位置移动顺序地投影每个像素点内容。也就是说，可移动的第二全反射镜1023能够以预定帧速率将所述第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点。
[0091]图2A和2B示出了在交互模式下光学系统102的工作状态。图2A示出了来自光源的第一光束(信号光)通过该光学系统102投影的过程。如图2A所示，光入射进入光学系统102后，首先被所述第一可控透镜1021反射给固定的第一全反射镜1022。然后，该第一光束被固定的第一全反射镜1022反射给可移动的第二全反射镜1023。最后，该可移动的第二全反射镜1023将第一光束投射出去，在投影目标上形成了第一像素(S卩，P1)。类似地，通过该可移动的第二全反射镜1023的移动，逐行地投影第二像素P2、第三像素P3、……，直到完成一帧图像的投影。
[0092]然后，如图2B所示，当进入交互模式时，此时通过光传感器103检测从每个像素点反射回来的发射光的光强。
[0093]需要注意的是，因为光速的原因，可以认为第一个像素点的光在投射出去的同时，立即被反射回到光传感器103。
[0094]另外，当光从像素点P1反射时，只检测与第一光束相同光轴上的第二光束，第二光束的方向与第一光束相反。
[0095]显然，当不存在用户输入时，即，在投影目标上没有输入部件(如用户手指、触笔等)时，每帧图像的相同像素点的反射光的光强相同。另一方面，当存在用户输入时，即，在投影目标上没有输入部件(如用户手指、触笔等)时，每帧图像的相同像素点的反射光的光强不同。
[0096]因此，通过用光传感器103检测的每个像素点的发射光的光强变化，可以确定是否存在用户输入。
[0097]具体来说，在根据本发明第一实施例的投影设备100中，假设光源101采用R、G和B三个子光源来发光，最后投射在投影目标上的光是混合的可见光。
[0098]因为投影不同内容时，每个像素点的光强不同，因此，反射光的光强必然也不同。此时，无法直接通过反射光的光强的大小来确定是否存在用户输入。
[0099]另一方面，对于每个像素点来说，当不存在用户输入时，反射光的光强与入射光的光强的比例是相同的。例如，对于每个像素点来说，在不存在用户输入时，假设反射光与入射光的光强之比为1%。考虑信号波动、干扰、投影目标的反射波动，可以确定反射光与入射光的光强之比为1% ±0.3%的范围内。因此，可以设定用于判断是否存在用户输入的预定偏离阈值例如为0.5%。
[0100]当存在用户输入时，对于每个像素点来说，反射光的光强与入射光的光强的比例不同。例如，对于有用户输入的像素点来说，假设反射光与入射光的光强之比为0.1%。需要注意的是，对于用户输入部件是高反光率材料制成的部件的情况，假设反射光与入射光的光强之比为2%。
[0101]为此，所述控制单元101可以从所述第一光束获取每个像素点的入射光强值。也就是说，控制单元101可以根据输入信号的值，直接获取要透射的第一光束(信号光)的入射光强值。
[0102]然后，控制单元101可以从光传感器103获取作为反射光的第二光束的反射光强值。然后，控制单元101可以计算当前像素点的第一反射光强值与当前像素点的入射光强值的第一比值。
[0103]然后，控制单元101可以将所述第一比值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下计算获得的每个像素点的反射光强值与入射光强值的比值。
[0104]当所述第一比值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，控制单元101确定当前像素点存在交互输入。例如，在普通用户输入的情况下，测得反射光强值为0.1%。此时，第一比值与基准值的差的绝对值为0.9%，大于预定阈值(如0.5% )，控制单元101确定当前像素点存在交互输入。
[0105]或者，在用户输入部件为高反光率材料制成的部件的情况下，测得反射光强值为2%。此时，第一比值与基准值的差的绝对值为1%，大于预定阈值(如0.5% )，控制单元101确定当前像素点存在交互输入。
[0106]对于没有用户输入的像素点，因为发射光强与入射光强的比值基本恒定(1%±0.3% )，没有超过该预定阈值0.5%，所以控制单元101确定当前像素点不存在交互输入。
[0107]因为对于每个像素点可以检测反射光的光强，在一帧图像中，可以通过光传感器的检测，形成与每帧图像对应的每帧反射图像。
[0108]然后，对于获得的多帧反射图像执行预定图像处理，解析与所述交互输入对应的交互指令。
[0109]例如，如图3A-3C所示，通过分析反射图像，可以确定作为用户输入部件的用户手指从左到右进行滑动操作。因此，可以根据预先定义的与该滑动操作对应的交互指令，确定该用户输入的交互指令。类似地，通过预先定义的与多个滑动操作对应的交互指令集，可以确定每个用户输入的交互指令。然后，控制单元104可以根据该用户指令执行相应的用户输入。
[0110]需要注意的是，在一个实施例中，所述投影设备100例如还可以包括:模式切换单元105，用于切换所述投影设备100的操作模式。所述投影设备100的操作模式包括投影模式和交互模式。在投影模式中，所述光传感器103不检测反射光强，在交互模式中，所述光传感器103检测反射光强。
[0111]具体来说，如图2A所示，所述光学系统102包括第一可控透镜1021，并且第一可控透镜1021在投影模式中控制所述第一可控透镜为全反射镜，在交互模式中，第一可控透镜1021为半透半反射镜。另外，所述光传感器103设置在所述第二光束的光路上，所述第一可控透镜1021的位置的后面。因此，在交互模式中，反射光能够透射通过第一可控透镜1021，所以光传感器103能够检测从所述第一可控透镜1021透射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值。
[0112]因此，根据本发明实施例的投影设备，因为通过内置的光传感器能够检测每个像素点的反射光，从而确定用户的交互输入，所以不需要额外的提供相机部件，所以能够大大地减小投影设备的体积并降低成本，并且方便用户的使用。
[0113]〈第二实施例〉
[0114]下面，将参考图4描述根据本发明第二实施例的投影设备400。
[0115]如图1所示，根据本发明第一实施例的投影设备100包括:
[0116]光源401,用于发射第一光束；
[0117]光学系统402，用于以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；
[0118]光传感器403，用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及
[0119]控制单元404，用于根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0120]与第一实施例的光源101不同，根据第二实施例的投影设备400中的光源401可以包括用于进行彩色显示的三个子光源(如，R(红色)、G(绿色) 和B (蓝色)子光源)、以及用于用户交互输入检测的第四子光源。该第四子光源可以采用不可见光源，如红外光、紫外光等。在本实施例中，假设第四子光源为红外光源。
[0121]在光调制器(未示出)的控制下，根据输入的信号调制三个子光源发出的光的光强，并且通过光学系统照射在投影目标上形成图像内容。与此同时，将用于用户交互输入检测的第四子光源发出的固定大小的第四颜色分量加入信号光中。因为该第四颜色分量不用于进行彩色显示，所以可以对于每个像素点设置为固定的大小。
[0122]类似地，在根据本发明第二实施例的投影设备400中，光学系统402用于以预定帧速率(如25帧/秒等)线序扫描，将来自光源401的已调制好的信号光逐个像素地投射到投影目标上，从而形成每帧图像的每个像素点。
[0123]光学系统402与第一实施例中的光学系统101的结构配置相同，在此省略其详细描述。
[0124]与第一实施例不同的是，在第二实施例中，光传感器403例如可以是红外光传感器。
[0125]光传感器403用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值。
[0126]类似地，在根据本发明第二实施例的投影设备400中，控制单元404例如可以由DSP (数字信号处理器)、CPU等实现。该控制单元404用于控制投影设备400的各个单元，并且根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0127]具体地，对于每个像素点，因为第四颜色分量(红外光分量)的大小是已知的并且是固定的，所以可以通过检测从每个像素点反射的红外光分量的大小，确定是否存在用户输入。
[0128]显然，当不存在用户输入时，S卩，在投影目标上没有输入部件(如用户手指、触笔等)时，每帧图像的相同像素点的红外反射光的光强相同。另一方面，当存在用户输入时，艮P，在投影目标上没有输入部件(如用户手指、触笔等)时，每帧图像的相同像素点的红外反射光的光强不同。
[0129]因此，通过用光传感器403检测的每个像素点的发射光的光强变化，可以确定是否存在用户输入。
[0130]具体来说，在根据本发明第二实施例的投影设备400中，第一光束包括用于显示投影内容的变化的第一颜色分量、第二颜色分量和第三颜色分量以及固定大小的第四颜色分量。
[0131]然后，所述控制单元404可以从所述第一光束获取每个像素点的第四颜色分量的入射光强值。然后，所述控制单元404可以计算当前像素点的反射光中的第四颜色分量的第二反射光强值。然后，所述控制单元404可以将所述第二反射光强值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下获得的每个像素点的第四颜色分量的反射光强值。最后，当所述第二反射光强值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，所述控制单元404可以确定当前像素点存在交互输入。
[0132]类似地，因为对于每个像素点可以检测反射光的光强，在一帧图像中，可以通过光传感器的检测，形成与每帧图像对应的每帧反射图像。
[0133]然后，对于获得的多帧反射图像执行预定图像处理，解析与所述交互输入对应的交互指令。
[0134]例如，如图3A-3C所示，通过分析反射图像，可以确定作为用户输入部件的用户手指从左到右进行滑动操作。因此，可以根据预先定义的与该滑动操作对应的交互指令，确定该用户输入的交互指令。类似地，通过预先定义的与多个滑动操作对应的交互指令集，可以确定每个用户输入的交互指令。然后，控制单元404可以根据该用户指令执行相应的用户输入。
[0135]类似地，所述投影设备400例如还可以包括:模式切换单元405，用于切换所述投影设备400的操作模式。所述投影设备400的操作模式包括投影模式和交互模式。在投影模式中，所述光传感器403不检测反射光强，在交互模式中，所述光传感器403检测反射光强。
[0136]因此，根据本发明实施例的投影设备，因为通过内置的光传感器能够检测每个像素点的反射光，从而确定用户的交互输入，所以不需要额外的提供相机部件，所以能够大大地减小投影设备的体积并降低成本，并且方便用户的使用。
[0137]〈第三实施例〉
[0138]下面，将参考图5A和5B描述根据本发明第三实施例的投影系统。
[0139]如图5A所示，该投影系统500包括投影设备501和显示单元502。
[0140]投影设备501可以是上面第一实施例和第二实施例中描述的投影设备100或400，在此省略其详细描述。
[0141]显示单元502设置在所述投影设备的投影目标上。在本实施例中，假设投影目标为透明的玻璃桌。需要注意的是，投影目标可以是任何透明物体，例如玻璃墙、玻璃画板等坐寸。
[0142]该显示单元502具有第一状态和第二状态。在所述第一状态下，所述显示单元502处于透明状态。
[0143]另一方面，在所述第二状态下，所述显示单元502根据所述投影设备501发射的光操作，从而在投影目标上显示投影内容。
[0144]具体来说,在本实施例中，该显示单元502例如可以包括透射型显示单元。当所述显示单元502进入第二状态时，当所述投影设备开始投影操作时，此时，透射设备的光源发射的可见光可以作为该显示单元的背光光源执行显示操作，从而在投影目标上显示投影内容。
[0145]然后，如图5B所示，当用户在显示单元上执行用户输入时，例如，当用户用手指在显示单元上显示的内容上执行用户输入时，投影设备501可以通过内置的光传感器检测用户输入，并且解析用户的交互指令，从而执行相应的操作。
[0146]因此，根据本发明实施例的投影系统，因为通过投影设备内置的光传感器能够检测每个像素点的反射光，从而确定用户的交互输入，所以不需要额外的提供相机部件，所以能够大大地减小投影设备的体积并降低成本，并且方便用户的使用。
[0147]〈第四实施例〉
[0148]下面，将参考图6A和6B描述根据本发明第四实施例的投影系统。
[0149]如图6A所示，该投影系统600包括投影设备601和显示单元602。
[0150]投影设备601可以是上面第一实施例和第二实施例中描述的投影设备100或400，在此省略其详细描述。
[0151]显示单元602设置在所述投影设备的投影目标上。在本实施例中，假设投影目标为透明的玻璃桌。需要注意的是，投影目标可以是任何透明物体，例如玻璃墙、玻璃画板等坐寸。
[0152]该显示单元602具有第一状态和第二状态。在所述第一状态下，所述显示单元602处于透明状态。
[0153]另一方面，在所述第二状态下，所述显示单元602根据所述投影设备601发射的光操作，从而在投影目标上显示投影内容。
[0154]具体地，在本实施例中，所述显示单元602例如包括透明激发膜。在第二状态时，该激发膜中的诸如荧光粉的物质被从所述投影设备发射的激发光激发，从而发出可见光，因此执行显示操作。
[0155]例如，在该实施例中，从投影设备601中投射的激发光为特定波长的紫外光。也就是说，在该实施例中，投影设备601中使用的光源为紫外光源。
[0156]该紫外光源也可以通过输入信号调制，从而在投射到透明激发膜上时，可以在每个像素点具有不同的紫外光的光强，从而该激发膜在每个像素点处发出与输入信号对应的颜色的光，从而执行显示操作。
[0157]然后，如图6B所示，当用户在显示单元上执行用户输入时，例如，当用户用手指在显示单元上显示的内容上执行用户输入时，投影设备601可以通过内置的光传感器检测用户输入，并且解析用户的交互指令，从而执行相应的操作。
[0158]因此，根据本发明实施例的投影系统，因为通过投影设备内置的光传感器能够检测每个像素点的反射光，从而确定用户的交互输入，所以不需要额外的提供相机部件，所以能够大大地减小投影设备的体积并降低成本，并且方便用户的使用。
[0159]〈第五实施例〉
[0160]下面，将参考图7描述根据本发明第五实施例的投影方法700。该投影方法700例如应用于根据第一实施例的投影设备100中。
[0161]如图7所示，根据本发明第五实施例的投影方法700包括:
[0162]步骤S701:以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；
[0163]步骤S702:检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及
[0164]步骤S703:根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0165]具体地，在步骤S703中，根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入还包括:
[0166]步骤S704:从所述第一光束获取每个像素点的入射光强值；
[0167]步骤S705:计算当前像素点的第一反射光强值与当前像素点的入射光强值的第一比值；
[0168]步骤S706:将所述第一比值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下计算获得的每个像素点的反射光强值与入射光强值的比值；
[0169]步骤S707:当所述第一比值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
[0170]因此，根据本发明实施例的投影方法，因为通过投影设备内置的光传感器能够检测每个像素点的反射光，从而确定用户的交互输入，所以不需要额外的提供相机部件，所以能够大大地减小投影设备的体积并降低成本，并且方便用户的使用。
[0171]〈第六实施例〉
[0172]下面，将参考图8描述根据本发明第 六实施例的投影方法800。该投影方法800例如应用于根据第一实施例的投影设备400中。
[0173]如图8所示，根据本发明第五实施例的投影方法800包括:
[0174]步骤S801:以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；
[0175]步骤S802:检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及
[0176]步骤S803:根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0177]如在上面的描述中所述，所述第一光束包括用于显示投影内容的变化的第一颜色分量、第二颜色分量和第三颜色分量以及固定大小的第四颜色分量。
[0178]因此，具体地，在步骤S803中，所述根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入还包括:
[0179]步骤S804:从所述第一光束获取每个像素点的第四颜色分量的入射光强值；
[0180]步骤S805:计算当前像素点的反射光中的第四颜色分量的第二反射光强值；
[0181]步骤S806:将所述第二反射光强值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下获得的每个像素点的第四颜色分量的反射光强值；
[0182]步骤S807:当所述第二反射光强值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
[0183]因此，根据本发明实施例的投影方法，因为通过投影设备内置的光传感器能够检测每个像素点的反射光，从而确定用户的交互输入，所以不需要额外的提供相机部件，所以能够大大地减小投影设备的体积并降低成本，并且方便用户的使用。
[0184]需要注意的是，在图示根据各个实施例的投影设备时仅仅示出了其功能单元，并没有具体描述各个功能单元的连接关系，本领域技术人员可以理解的是，各个功能单元可以通过总线、内部连接线等等适当地连接，这样的连接对于本领域技术人员来说是熟知的。
[0185]需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0186]最后，还需要说明的是，上述一系列处理不仅包括以这里所述的顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行或分别地、而不是按时间顺序执行的处理。
[0187]通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对【背景技术】做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如R0M/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0188]以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种投影设备，包括: 光源，用于发射第一光束； 光学系统，用于以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点； 光传感器，用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及 控制单元，用于根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。2.如权利要求1所述的投影设备，其中，所述控制单元进一步用于: 从所述第一光束获取每个像素点的入射光强值； 计算当前像素点的第一反射光强值与当前像素点的入射光强值的第一比值； 将所述第一比值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下计算获得的每个像素点的反射光强值与入射光强值的比值； 当所述第一比值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。3.如权利要求2所述的投影设备，其中，所述控制单元进一步用于: 当确定存在交互输入时，利用所述光传感器检测的每个像素点的反射光强，形成与每帧图像对应的每帧反射图像； 对每帧反射图像执行预定图像处理，从而解析与所述交互输入对应的交互指令。4.如权利要求1所述的投影设备，其中，所述第一光束包括用于显示投影内容的变化的第一颜色分量、第二颜色分量和第三颜色分量以及固定大小的第四颜色分量， 所述控制单元进一步用于: 从所述第一光束获取每个像素点的第四颜色分量的入射光强值； 计算当前像素点的反射光中的第四颜色分量的第二反射光强值； 将所述第二反射光强值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下获得的每个像素点的第四颜色分量的反射光强值； 当所述第二反射光强值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。5.如权利要求4所述的投影设备，其中，所述控制单元进一步用于: 当确定存在交互输入时，利用所述光传感器检测的每个像素点的反射光强，形成与每帧图像对应的每帧反射图像； 对每帧反射图像执行预定图像处理，从而解析与所述交互输入对应的交互指令。6.如权利要求1所述的投影设备，还包括: 模式切换单元，用于切换所述投影设备的操作模式，其中，所述投影设备的操作模式包括投影模式和交互模式，在投影模式中，所述光传感器不检测反射光强，在交互模式中，所述光传感器检测反射光强。7.如权利要求6所述的投影设备，其中，所述光学系统包括: 第一可控透镜，其设置在发出的第一光束的光路上，并且在投影模式中控制所述第一可控透镜为全反射镜，在交互模式中，控制所述第一可控透镜为半透半反射镜； 固定的第一全反射镜，其设置在所述第一光束的光路上，用于全反射所述第一光束； 可移动的第二全反射镜，其设置在所述第一光束的光路上，用于全反射所述第一光束，并且通过位置移动以预定帧速率将所述第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点，以及 其中，所述光传感器设置在所述第二光束的光路上、所述第一可控透镜的位置的后面，并且在交互模式中，能够检测从所述第一可控透镜透射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值。8.一种投影系统，包括: 如权利要求1-7的任一所述的投影设备；以及 显示单元，其设置在所述投影设备的投影目标上，并且具有第一状态和第二状态，在所述第一状态下，所述显示单元处于透明状态，在所述第二状态下，所述显示单元根据所述投影设备发射的光操作，从而在投影目标上显示投影内容。9.如权利要求8所述的投影系统，其中， 所述显示单元包括透射型显示单元，其以所述投影设备发射的可见光作为背光光源执行显示操作，从而在投影目标上显示投影内容。10.如权利要求8所述的投影系统，其中， 所述显示单元包括透明激发膜，其以从所述投影设备发射的激发光作为光源执行显示操作。11.一种交互投影方法，应用于投影设备，所述方法包括: 以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素占.检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及 根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。12.如权利要求11所述的方法，其中，所述根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入还包括: 从所述第一光束获取每个像素点的入射光强值； 计算当前像素点的第一反射光强值与当前像素点的入射光强值的第一比值； 将所述第一比值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下计算获得的每个像素点的反射光强值与入射光强值的比值； 当所述第一比值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。13.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一光束包括用于显示投影内容的变化的第一颜色分量、第二颜色分量和第三颜色分量以及固定大小的第四颜色分量，以及 所述根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入还包括: 从所述第一光束获取每个像素点的第四颜色分量的入射光强值； 计算当前像素点的反射光中的第四颜色分量的第二反射光强值； 将所述第二反射光强值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下获得的每个像素点的第四颜色分量的反射光强值； 当所述第二反射光强值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
【专利摘要】本发明提供一种投影设备、投影系统和投影方法。该投影设备包括：光源，用于发射第一光束；光学系统，用于以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；光传感器，用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及控制单元，用于根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
【IPC分类】H04N9/31, G03B21/14
【公开号】CN105491359
【申请号】CN201410538967
【发明人】阳光
【申请人】联想(北京)有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年10月13日
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子设备的领域，更具体地，本发明涉及一种投影设备、投影系统和投影方法。
【背景技术】
[0002]目前，投影交互设备已经越来越普及。用户通过在投影的内容上执行操作，方便地实现交互。然而，目前在投影面上的用户自然输入很难方便地被检测。现有技术中通常通过增加相机或深度相机的方式来检测。然而，这导致体积较大并且可用性较差。
[0003]为此，期望提供一种投影设备、投影系统和投影方法，其能够方便地检测用户交互输入而不需要提供额外的相机部件。
【发明内容】
[0004]根据本发明一个实施例，提供了一种投影设备，包括:
[0005]光源，用于发射第一光束；
[0006]光学系统，用于以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；
[0007]光传感器，用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及
[0008]控制单元，用于根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0009]优选地，所述控制单元进一步用于:
[0010]从所述第一光束获取每个像素点的入射光强值；
[0011]计算当前像素点的第一反射光强值与当前像素点的入射光强值的第一比值；
[0012]将所述第一比值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下计算获得的每个像素点的反射光强值与入射光强值的比值；
[0013]当所述第一比值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
[0014]优选地，所述控制单元进一步用于:
[0015]当确定存在交互输入时，利用所述光传感器检测的每个像素点的反射光强，形成与每帧图像对应的每帧反射图像；
[0016]对每帧反射图像执行预定图像处理，从而解析与所述交互输入对应的交互指令。
[0017]优选地，所述第一光束包括用于显示投影内容的变化的第一颜色分量、第二颜色分量和第三颜色分量以及固定大小的第四颜色分量，
[0018]所述控制单元进一步用于:
[0019]从所述第一光束获取每个像素点的第四颜色分量的入射光强值；
[0020]计算当前像素点的反射光中的第四颜色分量的第二反射光强值；
[0021]将所述第二反射光强值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下获得的每个像素点的第四颜色分量的反射光强值；
[0022]当所述第二反射光强值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
[0023]优选地，所述控制单元进一步用于:
[0024]当确定存在交互输入时，利用所述光传感器检测的每个像素点的反射光强，形成与每帧图像对应的每帧反射图像；
[0025]对每帧反射图像执行预定图像处理，从而解析与所述交互输入对应的交互指令。
[0026]优选地，所述的投影设备还包括:
[0027]模式切换单元，用于切换所述投影设备的操作模式，其中，所述投影设备的操作模式包括投影模式和交互模式，在投影模式中，所述光传感器不检测反射光强，在交互模式中，所述光传感器检测反射光强。
[0028]优选地，所述光学系统包括:
[0029]第一可控透镜，其设置在发出的第一光束的光路上，并且在投影模式中控制所述第一可控透镜为全反射镜，在交互模式中，控制所述第一可控透镜为半透半反射镜；
[0030]固定的第一全反射镜，其设置在所述第一光束的光路上，用于全反射所述第一光束；
[0031]可移动的第二全反射镜，其设置在所述第一光束的光路上，用于全反射所述第一光束，并且通过位置移动以预定帧速率将所述第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点，以及
[0032]其中，所述光传感器设置在所述第二光束的光路上、所述第一可控透镜的位置的后面，并且在交互模式中，能够检测从所述第一可控透镜透射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值。
[0033]根据本发明另一实施例，提供了一种投影系统，包括:
[0034]投影设备，所述投影设备具有上面描述的任一投影设备的配置；以及
[0035]显示单元，其设置在所述投影设备的投影目标上，并且具有第一状态和第二状态，在所述第一状态下，所述显示单元处于透明状态，在所述第二状态下，所述显示单元根据所述投影设备发射的光操作，从而在投影目标上显示投影内容。
[0036]优选地，所述显示单元包括透射型显示单元，其以所述投影设备发射的可见光作为背光光源执行显示操作，从而在投影目标上显示投影内容。
[0037]优选地，所述显示单元包括透明激发膜，其以从所述投影设备发射的激发光作为光源执行显示操作。
[0038]根据本发明另一实施例，提供了一种交互投影方法，包括:
[0039]以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；
[0040]检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及
[0041]根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0042]优选地，所述方法还包括:
[0043]从所述第一光束获取每个像素点的入射光强值；
[0044]计算当前像素点的第一反射光强值与当前像素点的入射光强值的第一比值；
[0045]将所述第一比值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下计算获得的每个像素点的反射光强值与入射光强值的比值；
[0046]当所述第一比值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
[0047]优选地，所述方法还包括:
[0048]当确定存在交互输入时，利用所述光传感器检测的每个像素点的反射光强，形成与每帧图像对应的每帧反射图像；
[0049]对每帧反射图像执行预定图像处理，从而解析与所述交互输入对应的交互指令。
[0050]优选地，所述第一光束包括用于显示投影内容的变化的第一颜色分量、第二颜色分量和第三颜色分量以及固定大小的第四颜色分量，
[0051]优选地，所述方法还包括:
[0052]从所述第一光束获取每个像素点的第四颜色分量的入射光强值；
[0053]计算当前像素点的反射光中的第四颜色分量的第二反射光强值；
[0054]将所述第二反射光强值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下获得的每个像素点的第四颜色分量的反射光强值；
[0055]当所述第二反射光强值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
[0056]优选地，所述方法还包括:
[0057]当确定存在交互输入时，利用光传感器检测的每个像素点的反射光强，形成与每帧图像对应的每帧反射图像；
[0058]对每帧反射图像执行预定图像处理，从而解析与所述交互输入对应的交互指令。
[0059]因此，根据本发明实施例的投影设备、投影系统和投影方法，能够方便地检测用户交互输入而不需要提供额外的相机部件。
【附图说明】
[0060]图1是说明根据本发明第一实施例的投影设备的功能配置框图；
[0061]图2A和2B是说明根据本发明第一实施例的投影设备的光学系统的配置图；
[0062]图3A-3C是说明根据本发明第一实施例的投影设备的交互指令的识别的说明图；
[0063]图4是说明根据本发明第二实施例的投影设备的功能配置框图；
[0064]图5A和5B是说明根据本发明第三实施例的投影系统的结构图；
[0065]图6A和6B是说明根据本发明第四实施例的投影系统的结构图；
[0066]图7是说明根据本发明第五实施例的投影方法的流程图；以及
[0067]图8是说明根据本发明第六实施例的投影方法的流程图。
【具体实施方式】
[0068]下面，将参考附图详细描述根据本发明实施例的投影设备、投影系统和投影方法。
[0069]<第一实施例>
[0070]如图1所示，根据本发明第一实施例的投影设备100包括:
[0071]光源101,用于发射第一光束；
[0072]光学系统102，用于以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；
[0073]光传感器103，用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及
[0074]控制单元104，用于根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0075]光源101根据不同的需求可以包括一个或多个子光源。
[0076]例如，在一个实施例中，光源101可以包括一个子光源，从而进行单色显示。
[0077]在另一个实施例中，光源101可以包括三个子光源(如，R(红色)、G(绿色)和B (蓝色)子光源)，用于进行彩色显示。
[0078]在根据第一实施例的投影设备100中，光源101包括三个子光源，即，R、G和B三个子光源。三个子光源分别发出红色、绿色和蓝色的光，并且在光调制器(未示出)的控制下，根据输入的信号调制三个子光源发出的光的光强，并且通过光学系统照射在投影目标上 形成图像内容。
[0079]在根据本发明第一实施例的投影设备100中，光学系统102用于以预定帧速率(如25帧/秒等)线序扫描，将来自光源101的已调制好的信号光逐个像素地投射到投影目标上，从而形成每帧图像的每个像素点。
[0080]具体地，光学系统102例如从最上一行的第一个像素点开始投影信号光，并且按照S形的扫描顺序开始扫描投影，直到完成一帧图像的投影。然后，按照预定的帧速率(如25帧/秒)进行刷新。
[0081]光传感器103例如可以是RGB光传感器、红外光传感器等等。光传感器103的类别不特别限定，而是根据具体使用场景确定。在第一实施例中，光传感器103是RGB光传感器。光传感器103的数量可以是一个或多个。
[0082]光传感器103用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值。
[0083]控制单元104例如可以由DSP (数字信号处理器)、CPU等实现。该控制单元104用于控制投影设备100的各个单元，并且根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0084]下面，将结合图2A和图2B详细描述该投影设备100的工作方式。
[0085]图2A和图2B示出了根据本发明实施例的投影设备中的光学系统102的简要配置图。需要注意的是，该光学系统102中只示出了几个主要光学组件，但是本领域技术人员需要理解的是，根据不同需要，可以增加不同的光学透镜或其它光学组件以实现不同的需要。
[0086]如图2A所示，该光学系统102主要包括第一可控透镜1021、固定的第一全反射镜1022和可移动的第二全反射镜1023。
[0087]如图2A所示，第一控制透镜1021设置在光源发出的第一光束的光路上。用于和后面的第一全反射镜1022和第二全反射镜1023 —起将信号光投射到投影目标上。
[0088]第一可控透镜1021具有两种操作模式，即，投影模式和交互模式。在投影模式中，可以控制所述第一可控透镜1021成为全反射镜，也就是说，在该投影模式中，光全部反射投影到投影目标上而没有任何损耗。另外，在交互模式中，控制所述第一可控透镜1021为半透半反射镜，也就是说，此时，所述第一可控透镜1021既能够反射从光源发出的信号光，还能透射从像素点反射回来的反射光，从而使得下方的光传感器103能够检测到反射光。
[0089]固定的第一全反射镜1022设置在所述第一光束的光路上，用于全反射所述第一光束。
[0090]可移动的第二全反射镜1023设置在所述第一光束的光路上，用于全反射所述第一光束。需要注意的是，可移动的第二全反射镜1023能够根据控制单元的控制，通过位置移动顺序地投影每个像素点内容。也就是说，可移动的第二全反射镜1023能够以预定帧速率将所述第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点。
[0091]图2A和2B示出了在交互模式下光学系统102的工作状态。图2A示出了来自光源的第一光束(信号光)通过该光学系统102投影的过程。如图2A所示，光入射进入光学系统102后，首先被所述第一可控透镜1021反射给固定的第一全反射镜1022。然后，该第一光束被固定的第一全反射镜1022反射给可移动的第二全反射镜1023。最后，该可移动的第二全反射镜1023将第一光束投射出去，在投影目标上形成了第一像素(S卩，P1)。类似地，通过该可移动的第二全反射镜1023的移动，逐行地投影第二像素P2、第三像素P3、……，直到完成一帧图像的投影。
[0092]然后，如图2B所示，当进入交互模式时，此时通过光传感器103检测从每个像素点反射回来的发射光的光强。
[0093]需要注意的是，因为光速的原因，可以认为第一个像素点的光在投射出去的同时，立即被反射回到光传感器103。
[0094]另外，当光从像素点P1反射时，只检测与第一光束相同光轴上的第二光束，第二光束的方向与第一光束相反。
[0095]显然，当不存在用户输入时，即，在投影目标上没有输入部件(如用户手指、触笔等)时，每帧图像的相同像素点的反射光的光强相同。另一方面，当存在用户输入时，即，在投影目标上没有输入部件(如用户手指、触笔等)时，每帧图像的相同像素点的反射光的光强不同。
[0096]因此，通过用光传感器103检测的每个像素点的发射光的光强变化，可以确定是否存在用户输入。
[0097]具体来说，在根据本发明第一实施例的投影设备100中，假设光源101采用R、G和B三个子光源来发光，最后投射在投影目标上的光是混合的可见光。
[0098]因为投影不同内容时，每个像素点的光强不同，因此，反射光的光强必然也不同。此时，无法直接通过反射光的光强的大小来确定是否存在用户输入。
[0099]另一方面，对于每个像素点来说，当不存在用户输入时，反射光的光强与入射光的光强的比例是相同的。例如，对于每个像素点来说，在不存在用户输入时，假设反射光与入射光的光强之比为1%。考虑信号波动、干扰、投影目标的反射波动，可以确定反射光与入射光的光强之比为1% ±0.3%的范围内。因此，可以设定用于判断是否存在用户输入的预定偏离阈值例如为0.5%。
[0100]当存在用户输入时，对于每个像素点来说，反射光的光强与入射光的光强的比例不同。例如，对于有用户输入的像素点来说，假设反射光与入射光的光强之比为0.1%。需要注意的是，对于用户输入部件是高反光率材料制成的部件的情况，假设反射光与入射光的光强之比为2%。
[0101]为此，所述控制单元101可以从所述第一光束获取每个像素点的入射光强值。也就是说，控制单元101可以根据输入信号的值，直接获取要透射的第一光束(信号光)的入射光强值。
[0102]然后，控制单元101可以从光传感器103获取作为反射光的第二光束的反射光强值。然后，控制单元101可以计算当前像素点的第一反射光强值与当前像素点的入射光强值的第一比值。
[0103]然后，控制单元101可以将所述第一比值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下计算获得的每个像素点的反射光强值与入射光强值的比值。
[0104]当所述第一比值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，控制单元101确定当前像素点存在交互输入。例如，在普通用户输入的情况下，测得反射光强值为0.1%。此时，第一比值与基准值的差的绝对值为0.9%，大于预定阈值(如0.5% )，控制单元101确定当前像素点存在交互输入。
[0105]或者，在用户输入部件为高反光率材料制成的部件的情况下，测得反射光强值为2%。此时，第一比值与基准值的差的绝对值为1%，大于预定阈值(如0.5% )，控制单元101确定当前像素点存在交互输入。
[0106]对于没有用户输入的像素点，因为发射光强与入射光强的比值基本恒定(1%±0.3% )，没有超过该预定阈值0.5%，所以控制单元101确定当前像素点不存在交互输入。
[0107]因为对于每个像素点可以检测反射光的光强，在一帧图像中，可以通过光传感器的检测，形成与每帧图像对应的每帧反射图像。
[0108]然后，对于获得的多帧反射图像执行预定图像处理，解析与所述交互输入对应的交互指令。
[0109]例如，如图3A-3C所示，通过分析反射图像，可以确定作为用户输入部件的用户手指从左到右进行滑动操作。因此，可以根据预先定义的与该滑动操作对应的交互指令，确定该用户输入的交互指令。类似地，通过预先定义的与多个滑动操作对应的交互指令集，可以确定每个用户输入的交互指令。然后，控制单元104可以根据该用户指令执行相应的用户输入。
[0110]需要注意的是，在一个实施例中，所述投影设备100例如还可以包括:模式切换单元105，用于切换所述投影设备100的操作模式。所述投影设备100的操作模式包括投影模式和交互模式。在投影模式中，所述光传感器103不检测反射光强，在交互模式中，所述光传感器103检测反射光强。
[0111]具体来说，如图2A所示，所述光学系统102包括第一可控透镜1021，并且第一可控透镜1021在投影模式中控制所述第一可控透镜为全反射镜，在交互模式中，第一可控透镜1021为半透半反射镜。另外，所述光传感器103设置在所述第二光束的光路上，所述第一可控透镜1021的位置的后面。因此，在交互模式中，反射光能够透射通过第一可控透镜1021，所以光传感器103能够检测从所述第一可控透镜1021透射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值。
[0112]因此，根据本发明实施例的投影设备，因为通过内置的光传感器能够检测每个像素点的反射光，从而确定用户的交互输入，所以不需要额外的提供相机部件，所以能够大大地减小投影设备的体积并降低成本，并且方便用户的使用。
[0113]〈第二实施例〉
[0114]下面，将参考图4描述根据本发明第二实施例的投影设备400。
[0115]如图1所示，根据本发明第一实施例的投影设备100包括:
[0116]光源401,用于发射第一光束；
[0117]光学系统402，用于以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；
[0118]光传感器403，用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及
[0119]控制单元404，用于根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0120]与第一实施例的光源101不同，根据第二实施例的投影设备400中的光源401可以包括用于进行彩色显示的三个子光源(如，R(红色)、G(绿色) 和B (蓝色)子光源)、以及用于用户交互输入检测的第四子光源。该第四子光源可以采用不可见光源，如红外光、紫外光等。在本实施例中，假设第四子光源为红外光源。
[0121]在光调制器(未示出)的控制下，根据输入的信号调制三个子光源发出的光的光强，并且通过光学系统照射在投影目标上形成图像内容。与此同时，将用于用户交互输入检测的第四子光源发出的固定大小的第四颜色分量加入信号光中。因为该第四颜色分量不用于进行彩色显示，所以可以对于每个像素点设置为固定的大小。
[0122]类似地，在根据本发明第二实施例的投影设备400中，光学系统402用于以预定帧速率(如25帧/秒等)线序扫描，将来自光源401的已调制好的信号光逐个像素地投射到投影目标上，从而形成每帧图像的每个像素点。
[0123]光学系统402与第一实施例中的光学系统101的结构配置相同，在此省略其详细描述。
[0124]与第一实施例不同的是，在第二实施例中，光传感器403例如可以是红外光传感器。
[0125]光传感器403用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值。
[0126]类似地，在根据本发明第二实施例的投影设备400中，控制单元404例如可以由DSP (数字信号处理器)、CPU等实现。该控制单元404用于控制投影设备400的各个单元，并且根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0127]具体地，对于每个像素点，因为第四颜色分量(红外光分量)的大小是已知的并且是固定的，所以可以通过检测从每个像素点反射的红外光分量的大小，确定是否存在用户输入。
[0128]显然，当不存在用户输入时，S卩，在投影目标上没有输入部件(如用户手指、触笔等)时，每帧图像的相同像素点的红外反射光的光强相同。另一方面，当存在用户输入时，艮P，在投影目标上没有输入部件(如用户手指、触笔等)时，每帧图像的相同像素点的红外反射光的光强不同。
[0129]因此，通过用光传感器403检测的每个像素点的发射光的光强变化，可以确定是否存在用户输入。
[0130]具体来说，在根据本发明第二实施例的投影设备400中，第一光束包括用于显示投影内容的变化的第一颜色分量、第二颜色分量和第三颜色分量以及固定大小的第四颜色分量。
[0131]然后，所述控制单元404可以从所述第一光束获取每个像素点的第四颜色分量的入射光强值。然后，所述控制单元404可以计算当前像素点的反射光中的第四颜色分量的第二反射光强值。然后，所述控制单元404可以将所述第二反射光强值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下获得的每个像素点的第四颜色分量的反射光强值。最后，当所述第二反射光强值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，所述控制单元404可以确定当前像素点存在交互输入。
[0132]类似地，因为对于每个像素点可以检测反射光的光强，在一帧图像中，可以通过光传感器的检测，形成与每帧图像对应的每帧反射图像。
[0133]然后，对于获得的多帧反射图像执行预定图像处理，解析与所述交互输入对应的交互指令。
[0134]例如，如图3A-3C所示，通过分析反射图像，可以确定作为用户输入部件的用户手指从左到右进行滑动操作。因此，可以根据预先定义的与该滑动操作对应的交互指令，确定该用户输入的交互指令。类似地，通过预先定义的与多个滑动操作对应的交互指令集，可以确定每个用户输入的交互指令。然后，控制单元404可以根据该用户指令执行相应的用户输入。
[0135]类似地，所述投影设备400例如还可以包括:模式切换单元405，用于切换所述投影设备400的操作模式。所述投影设备400的操作模式包括投影模式和交互模式。在投影模式中，所述光传感器403不检测反射光强，在交互模式中，所述光传感器403检测反射光强。
[0136]因此，根据本发明实施例的投影设备，因为通过内置的光传感器能够检测每个像素点的反射光，从而确定用户的交互输入，所以不需要额外的提供相机部件，所以能够大大地减小投影设备的体积并降低成本，并且方便用户的使用。
[0137]〈第三实施例〉
[0138]下面，将参考图5A和5B描述根据本发明第三实施例的投影系统。
[0139]如图5A所示，该投影系统500包括投影设备501和显示单元502。
[0140]投影设备501可以是上面第一实施例和第二实施例中描述的投影设备100或400，在此省略其详细描述。
[0141]显示单元502设置在所述投影设备的投影目标上。在本实施例中，假设投影目标为透明的玻璃桌。需要注意的是，投影目标可以是任何透明物体，例如玻璃墙、玻璃画板等坐寸。
[0142]该显示单元502具有第一状态和第二状态。在所述第一状态下，所述显示单元502处于透明状态。
[0143]另一方面，在所述第二状态下，所述显示单元502根据所述投影设备501发射的光操作，从而在投影目标上显示投影内容。
[0144]具体来说,在本实施例中，该显示单元502例如可以包括透射型显示单元。当所述显示单元502进入第二状态时，当所述投影设备开始投影操作时，此时，透射设备的光源发射的可见光可以作为该显示单元的背光光源执行显示操作，从而在投影目标上显示投影内容。
[0145]然后，如图5B所示，当用户在显示单元上执行用户输入时，例如，当用户用手指在显示单元上显示的内容上执行用户输入时，投影设备501可以通过内置的光传感器检测用户输入，并且解析用户的交互指令，从而执行相应的操作。
[0146]因此，根据本发明实施例的投影系统，因为通过投影设备内置的光传感器能够检测每个像素点的反射光，从而确定用户的交互输入，所以不需要额外的提供相机部件，所以能够大大地减小投影设备的体积并降低成本，并且方便用户的使用。
[0147]〈第四实施例〉
[0148]下面，将参考图6A和6B描述根据本发明第四实施例的投影系统。
[0149]如图6A所示，该投影系统600包括投影设备601和显示单元602。
[0150]投影设备601可以是上面第一实施例和第二实施例中描述的投影设备100或400，在此省略其详细描述。
[0151]显示单元602设置在所述投影设备的投影目标上。在本实施例中，假设投影目标为透明的玻璃桌。需要注意的是，投影目标可以是任何透明物体，例如玻璃墙、玻璃画板等坐寸。
[0152]该显示单元602具有第一状态和第二状态。在所述第一状态下，所述显示单元602处于透明状态。
[0153]另一方面，在所述第二状态下，所述显示单元602根据所述投影设备601发射的光操作，从而在投影目标上显示投影内容。
[0154]具体地，在本实施例中，所述显示单元602例如包括透明激发膜。在第二状态时，该激发膜中的诸如荧光粉的物质被从所述投影设备发射的激发光激发，从而发出可见光，因此执行显示操作。
[0155]例如，在该实施例中，从投影设备601中投射的激发光为特定波长的紫外光。也就是说，在该实施例中，投影设备601中使用的光源为紫外光源。
[0156]该紫外光源也可以通过输入信号调制，从而在投射到透明激发膜上时，可以在每个像素点具有不同的紫外光的光强，从而该激发膜在每个像素点处发出与输入信号对应的颜色的光，从而执行显示操作。
[0157]然后，如图6B所示，当用户在显示单元上执行用户输入时，例如，当用户用手指在显示单元上显示的内容上执行用户输入时，投影设备601可以通过内置的光传感器检测用户输入，并且解析用户的交互指令，从而执行相应的操作。
[0158]因此，根据本发明实施例的投影系统，因为通过投影设备内置的光传感器能够检测每个像素点的反射光，从而确定用户的交互输入，所以不需要额外的提供相机部件，所以能够大大地减小投影设备的体积并降低成本，并且方便用户的使用。
[0159]〈第五实施例〉
[0160]下面，将参考图7描述根据本发明第五实施例的投影方法700。该投影方法700例如应用于根据第一实施例的投影设备100中。
[0161]如图7所示，根据本发明第五实施例的投影方法700包括:
[0162]步骤S701:以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；
[0163]步骤S702:检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及
[0164]步骤S703:根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0165]具体地，在步骤S703中，根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入还包括:
[0166]步骤S704:从所述第一光束获取每个像素点的入射光强值；
[0167]步骤S705:计算当前像素点的第一反射光强值与当前像素点的入射光强值的第一比值；
[0168]步骤S706:将所述第一比值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下计算获得的每个像素点的反射光强值与入射光强值的比值；
[0169]步骤S707:当所述第一比值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
[0170]因此，根据本发明实施例的投影方法，因为通过投影设备内置的光传感器能够检测每个像素点的反射光，从而确定用户的交互输入，所以不需要额外的提供相机部件，所以能够大大地减小投影设备的体积并降低成本，并且方便用户的使用。
[0171]〈第六实施例〉
[0172]下面，将参考图8描述根据本发明第 六实施例的投影方法800。该投影方法800例如应用于根据第一实施例的投影设备400中。
[0173]如图8所示，根据本发明第五实施例的投影方法800包括:
[0174]步骤S801:以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；
[0175]步骤S802:检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及
[0176]步骤S803:根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
[0177]如在上面的描述中所述，所述第一光束包括用于显示投影内容的变化的第一颜色分量、第二颜色分量和第三颜色分量以及固定大小的第四颜色分量。
[0178]因此，具体地，在步骤S803中，所述根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入还包括:
[0179]步骤S804:从所述第一光束获取每个像素点的第四颜色分量的入射光强值；
[0180]步骤S805:计算当前像素点的反射光中的第四颜色分量的第二反射光强值；
[0181]步骤S806:将所述第二反射光强值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下获得的每个像素点的第四颜色分量的反射光强值；
[0182]步骤S807:当所述第二反射光强值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
[0183]因此，根据本发明实施例的投影方法，因为通过投影设备内置的光传感器能够检测每个像素点的反射光，从而确定用户的交互输入，所以不需要额外的提供相机部件，所以能够大大地减小投影设备的体积并降低成本，并且方便用户的使用。
[0184]需要注意的是，在图示根据各个实施例的投影设备时仅仅示出了其功能单元，并没有具体描述各个功能单元的连接关系，本领域技术人员可以理解的是，各个功能单元可以通过总线、内部连接线等等适当地连接，这样的连接对于本领域技术人员来说是熟知的。
[0185]需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0186]最后，还需要说明的是，上述一系列处理不仅包括以这里所述的顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行或分别地、而不是按时间顺序执行的处理。
[0187]通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对【背景技术】做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如R0M/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0188]以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种投影设备，包括: 光源，用于发射第一光束； 光学系统，用于以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点； 光传感器，用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及 控制单元，用于根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。2.如权利要求1所述的投影设备，其中，所述控制单元进一步用于: 从所述第一光束获取每个像素点的入射光强值； 计算当前像素点的第一反射光强值与当前像素点的入射光强值的第一比值； 将所述第一比值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下计算获得的每个像素点的反射光强值与入射光强值的比值； 当所述第一比值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。3.如权利要求2所述的投影设备，其中，所述控制单元进一步用于: 当确定存在交互输入时，利用所述光传感器检测的每个像素点的反射光强，形成与每帧图像对应的每帧反射图像； 对每帧反射图像执行预定图像处理，从而解析与所述交互输入对应的交互指令。4.如权利要求1所述的投影设备，其中，所述第一光束包括用于显示投影内容的变化的第一颜色分量、第二颜色分量和第三颜色分量以及固定大小的第四颜色分量， 所述控制单元进一步用于: 从所述第一光束获取每个像素点的第四颜色分量的入射光强值； 计算当前像素点的反射光中的第四颜色分量的第二反射光强值； 将所述第二反射光强值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下获得的每个像素点的第四颜色分量的反射光强值； 当所述第二反射光强值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。5.如权利要求4所述的投影设备，其中，所述控制单元进一步用于: 当确定存在交互输入时，利用所述光传感器检测的每个像素点的反射光强，形成与每帧图像对应的每帧反射图像； 对每帧反射图像执行预定图像处理，从而解析与所述交互输入对应的交互指令。6.如权利要求1所述的投影设备，还包括: 模式切换单元，用于切换所述投影设备的操作模式，其中，所述投影设备的操作模式包括投影模式和交互模式，在投影模式中，所述光传感器不检测反射光强，在交互模式中，所述光传感器检测反射光强。7.如权利要求6所述的投影设备，其中，所述光学系统包括: 第一可控透镜，其设置在发出的第一光束的光路上，并且在投影模式中控制所述第一可控透镜为全反射镜，在交互模式中，控制所述第一可控透镜为半透半反射镜； 固定的第一全反射镜，其设置在所述第一光束的光路上，用于全反射所述第一光束； 可移动的第二全反射镜，其设置在所述第一光束的光路上，用于全反射所述第一光束，并且通过位置移动以预定帧速率将所述第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点，以及 其中，所述光传感器设置在所述第二光束的光路上、所述第一可控透镜的位置的后面，并且在交互模式中，能够检测从所述第一可控透镜透射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值。8.一种投影系统，包括: 如权利要求1-7的任一所述的投影设备；以及 显示单元，其设置在所述投影设备的投影目标上，并且具有第一状态和第二状态，在所述第一状态下，所述显示单元处于透明状态，在所述第二状态下，所述显示单元根据所述投影设备发射的光操作，从而在投影目标上显示投影内容。9.如权利要求8所述的投影系统，其中， 所述显示单元包括透射型显示单元，其以所述投影设备发射的可见光作为背光光源执行显示操作，从而在投影目标上显示投影内容。10.如权利要求8所述的投影系统，其中， 所述显示单元包括透明激发膜，其以从所述投影设备发射的激发光作为光源执行显示操作。11.一种交互投影方法，应用于投影设备，所述方法包括: 以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素占.检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及 根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。12.如权利要求11所述的方法，其中，所述根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入还包括: 从所述第一光束获取每个像素点的入射光强值； 计算当前像素点的第一反射光强值与当前像素点的入射光强值的第一比值； 将所述第一比值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下计算获得的每个像素点的反射光强值与入射光强值的比值； 当所述第一比值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。13.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一光束包括用于显示投影内容的变化的第一颜色分量、第二颜色分量和第三颜色分量以及固定大小的第四颜色分量，以及 所述根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入还包括: 从所述第一光束获取每个像素点的第四颜色分量的入射光强值； 计算当前像素点的反射光中的第四颜色分量的第二反射光强值； 将所述第二反射光强值与基准值比较，其中所述基准值为在没有交互输入的情况下获得的每个像素点的第四颜色分量的反射光强值； 当所述第二反射光强值与基准值的差的绝对值大于预定阈值时，确定当前像素点存在交互输入。
【专利摘要】本发明提供一种投影设备、投影系统和投影方法。该投影设备包括：光源，用于发射第一光束；光学系统，用于以预定帧速率将来自光源的第一光束投射到投影目标上以形成每帧图像的每个像素点；光传感器，用于检测从每个像素点反射的第二光束的光强以获取每个像素点的第一反射光强值，所述第二光束与所述第一光束的光轴相同并且方向相反；以及控制单元，用于根据当前像素点的第一反射光强值的变化确定当前像素点是否存在交互输入。
【IPC分类】H04N9/31, G03B21/14
【公开号】CN105491359
【申请号】CN201410538967
【发明人】阳光
【申请人】联想(北京)有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年10月13日
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