专利名称：互动式投影装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计算机控制的图形显示装置，尤其是系统中所使用的人机接口技术，特别是利用投影屏幕对计算机进行操作。
背景技术：
当前使用的图形显示装置中，就其屏幕与使用者之间的交互能力而言可以分为两种交互型屏幕和非交互型屏幕。所谓交互型屏幕就是人们既可以从屏幕上看到投影机投射出的图象，也可以通过操作屏幕，控制投影系统，使投影系统按照操作者的意愿运行。非交互式投影屏幕只反射投影机投射的影象，人们不可以通过屏幕操作投影系统。
目前市场上的图形显示装置中，有交互型屏幕的产品就是触摸屏计算机，它的显示图象产生原理是图象由电子束射到荧光屏上产生或者由液晶显示器上产生。它是在普通计算机显示器的基础上，增加了触摸信号的传感和转换电路，从而使人们可以通过屏幕实现对计算机操作。但由于其显示屏成本较高，如果要使它的显示屏尺寸比较大，它的价格就很昂贵，而且一旦由厂家制造好，其形状也不能任意改变或扩展。
针对现有技术存在的不足，特设计本实用新型互动式投影装置。
实用新型内容本实用新型在实现方法和原理上与触摸屏计算机不同，它的图象是由计算机控制投影机投影到屏幕上而得，通过在投影屏幕上加传感器(如触摸导体或开关矩阵等)和转换电路，将触摸信号传到计算机中，实现通过屏幕对计算机进行操作。其权利要求包括计算机主机，由主机控制的投影机，互动型投影屏幕通过开关信号输出线组和一排接线端子对联接到信号识别电路上，该信号识别电路直接与计算机主机联接；所说信号识别电路可以根据串并行通讯接口，选用串行通讯用的键盘电路板或者选用并行通讯用的信号转换器；所述互动型投影屏幕，可分两种结构其一，是由投影面板、触摸导体、导电环和信号转换电路板构成，该投影面板可划分若干个信息输入区S1、S2、S3、…、Sn，每个信息输入区均配置触摸导体和导电环及相关配件。各个信息输入区的触摸导体通过导线联接到信号转换电路板上，再由开关信号输出线组和接线端子对联接到信号识别电路上，进而传输给计算机主机，以便控制投影机输出相关的图象内容，实现通过投影屏幕对计算机进行操作。其二，所述互动型投影屏幕也可以由投影幕布、屏幕前板及若干个开关矩阵构成，该投影幕布或屏幕前板同样划分若干个信息区G1、G2、G3、…、Gn，每个信息区均配置一个开关矩阵。所说每一个开关矩阵是由多个(如24个)开关按钮按一定顺序纵横排列而成。它的信号传输及互动过程与上一结构完全相同，不再赘述。前一结构的投影面板划分多个(如16个)信息输入区(S1-S16)，后一结构的投影幕布(或屏幕前板)同样划分多个(如16)信息区(G1-G16)，实际上二者本质上相同。但是，二者最大不同在于前者，每个信息输入区(S)配置的是触摸导体；后者，每个信息区(G)所配置的是开关矩阵，而每个开关矩阵是由多个(如24个)开关按钮纵横排列构成。
本实用新型相对于触摸屏计算机，具有如下特点一、用户可以通过触摸影射到投影屏幕上的图象实现与控制计算机通讯；二、本实用新型具有实现方法简单、成本低廉、很容易根据用户的需要做成不同形状或进行扩展。
三、相对于触摸屏计算机，本实用新型具有显示图象的屏幕面积较大。
四、相对于触摸屏计算机，本实用新型的系统构成不同。
图1，利用串行口通讯的互动型投影系统示意图。
其中标号1为投影屏幕，2为计算机主机，3为投影机，4为视频连线，5为串(并)行通讯线，6为信号识别电路中的键盘电路板，7为一排接线端子对，8为开关信号输出线组。
图2，普通键盘电路工作原理图。
其中2为主机，6为键盘电路板，21为键盘电路的长条形敷铜接口组，22为键盘的按键。
图3，利用并行口通讯的互动型投影系统示意图。
其中20为信号识别电路中的信号转换器，它通过串并行通讯线5与主机2的并行打印口相连。
图4，基于触摸导体互动型投影屏幕1结构原理示意图(图3的U向视图)。
其中9为投影面板，10为触摸导体，11为弹簧垫圈，12为导电环，13为螺母，14为导线，16为线槽，17为信号转换电路板，18为后盖板。
图5，投影面板9的示意图。该投影面板9划分若干个(如16个)信息输入区S1，S2，S3，…，S16。每个信息输入区均配置有触摸导体10及导电环12和相应的配件。信息输入区及触摸导体10的数目，可根据需要随意增减。
图6，触摸导体10与键盘电路板6之间的接线示意图。表示投影屏幕1的第S1信息输入区的触摸导体10与导线14相连，经过线槽16与信号转换电路板17相连，其中J1-J100是信号转换电路板17的100个转换单元，C1-C100为转换单元J的100个信号输入端口，K1-K100和M1-M100分别为转换单元J的两个输出引脚；标号23、24分别从K1，M1引出的开关信号线对，它们汇总构成开关信号输出线组8，经过接线端子对7与键盘电路板6或与信号转换器20相联接。
图7，基于开关矩阵的互动型投影屏幕1结构示意图。
其中，27为投影幕布，31为屏幕前板，25为开关矩阵，26为缓冲板，16为线槽，18为后盖板，28为开关信号线。
图8，基于开关矩阵25的互动投影屏幕1的投影幕布示意图。
该图为图7的W向视图。投影幕布27可划分若干个(如16个)信息区G1、G2、G3、……、G15、G16。每个信息区(G)均配置开关矩阵25。
图9，一个开关矩阵25截面示意图。其中，29为开关按钮，30为印刷电路板。
图10，一个开关矩阵25的平面示意图(图9的Z向视图)。图中在印刷电路板30上排列有24个开关按钮29。
具体实施方式
本实用新型根据投影屏幕与计算机主机通讯的方式可以分为基于串行通讯的互动型投影系统和基于并行通讯的互动型投影系统。下面分别介绍它们的构成与工作原理一.基于串行通讯的互动型投影系统本实用新型主要由以下几部分构成互动型投影屏幕1、计算机主机2(以下简称主机)、投影机3、键盘电路板6和接线端子对7组成。键盘电路板6由串行通讯线5与主机2上的COM口联接，从而实现键盘产生的键盘信号向主机的传递。主机与投影机之间由视频线4联接，主机可以根据键盘传来的信号和主机2内部的程序决定投影机3投影的内容。互动型投影屏幕1里面有传感器组(即触摸导体10或开关矩阵25)，其中每一个传感器输出开关信号分别通过两根信号线与电路板的一个长条形敷铜接口对联接。当操作者对投影屏幕的某一区域进行操作时，位于该区域的传感器就将这一操作转换为开关信号，键盘电路板6再将这一开关信号转换为与该传感器对应的ASCII码字符，并通过主机2的COM口将与该ASCII码的键盘信号传送给主机。主机接收到该键盘信号后，主机中的程序根据ASCII码的值，就可以判断出操作者操作键盘的位置，然后程序再根据发生键盘操作时屏幕显示的内容就可以判断操作者的操作意图，并作出相应的屏幕图形变换或进行其它操作。
系统工作原理分为键盘电路板6工作原理和互动型投影屏幕1的结构原理两部分。互动型投影屏幕1的结构又有两种结构一种是屏幕划分多个信息输入区，每个区配置的是触摸导体10，另一种是屏幕划分多个信息区，每个区配置的是开关矩阵25。现分述如下(一)互动型投影屏幕1是基于触摸导体10简述键盘电路板6工作原理及互动型投影屏幕1的结构原理。
·普通PC计算机键盘输入原理普通PC计算机键盘(以下简称“普通键盘”)里面有一块键盘电路板6，这块电路板在工作时不断检测其长条形敷铜接口组21中的A到Y之间的通断情况，当检测到一对接口导通后，其产生与该对接口相应的ASCII代码，通过串行通讯线5将此代码传送给主机2，从而在主机2中产生与该代码相应的操作信号。例如，对于猎狐20686键盘，按下“c”键、其电路板上的敷铜接口B与W相短接，则电路板上的微控制器单元电路就会产生与“c”键相应的ASCII码，并通过通讯线5将此码传送给主机2，从而在主机2中产生与该代码相应的操作信号(例如，在文字编辑时，就成为英文字母“c”或中文拼音“c”)；再如按下“b”键、则F与V短接，就会产生与“b”键相应的ASCII码，并通过通讯线5将此码传送给主机2。亦即，在操作普通键盘时，按下每个键，都是让A与Y中与该键相对应的一对接口相短接，电路板上的电路据此产生一个ASCII码，并传输给主机2。我们使用键盘时，通过按击键盘上的按键22，使得与该按键对应的一对长条形敷铜接口之间发生一次短接，从而向计算机主机2输入与该键对应的ASCII码。本实用新型所提出的新型互动式屏幕的键盘电路板6就是利用上述原理进行工作的。
·互动型投影屏幕1的结构与工作原理互动型投影屏幕1由投影面板9、触摸导体10、弹簧垫圈11、导电环12、螺母13、导线14、开关信号输出线组8、线槽16、信号转换电路板17和后盖板18组成。投影机3将影象投射在投影面板9上，操作者结合图象用手触摸处于不同位置的触摸导体10，该触摸导体10将触摸信号通过一条条导线14传给信号转换电路板17，该信号转换电路板17将触摸信号转换成开关信号，并通过开关信号输出线组8传到接线端子对7，最终传到键盘电路板6上，键盘电路板6将开关信号转换成ASCII码，不同触摸导体产生不同的ASCII码，主机2根据不同的ASCII码就可以判断是哪个触摸导体10被触摸，再根据输出影象就可以知道操作的意图，从而能够按照操作者的意图实现对计算机及其输出影象的控制。触摸导体10和投影面板9装配后，可经过喷沙处理或其它表面处理，以有利于反射图象的质量。
(二)互动型投影屏幕1是基于开关矩阵25的情况系统的总体构成和键盘的工作原理前已述及，不再重述。下面主要介绍基于开关矩阵25的互动型投影屏幕1的结构与工作原理。
该互动型投影屏幕1是由投影幕布27、屏幕前板31、开关矩阵25、缓冲板26、、线槽16、后盖板18组成。开关矩阵25由三部分构成即多个(如24个)开关按钮29、印刷电路板30及开关信号输出线28。所有的开关按钮29均是常开状态，它们通过印刷电路板30被并联到一起，只要开关矩阵25上至少有一个按钮被按下，那么该开关矩阵25就会有同样的开关信号传输到开关信号输出线28上。开关信号通过开关信号输出线28，经过线槽16直接与开关信号输出线组8相通，通过开关信号输出线组8将开关信号输送到接线端子对7上，最终通过接线端子对7到达键盘电路板6上，驱动键盘电路板6向计算机主机2传送ASCII码。
二.基于并行通讯的互动型投影系统将基于串行通讯的互动型投影系统中的键盘电路板6替换为信号转换器20。该信号转换器20的信号输出线5与主机2的并行打印口的数据线相连，就形成了基于并行通讯互动型投影系统。串并行两系统的共有部分的工作原理是一样的，这里不再叙述。下面重点介绍信号转换器20的工作原理。信号转换器20是把一组开关信号转换为一组8位二进制数据，该8位二进制数据可以通过计算机的并行通讯口与计算机主机2直接通讯。例如，信号转换器20具体型号可以选取包头电子二厂的KTS-11型信号转换器，工作原理如下该信号转换器有12个输入接线柱，为了便于说明，依次记为D0、D1...D11。当D1和D2被短接，则该信号转换器20通过并行口向主机2输送二进制数“00000100”，D1和D3被短接，输出的二进制的数为“00000101”；D3与D2被短接，输出的数为“10001000”。也就是说，不同的接线柱对被短接，信号转换器20就会向主机2传送不同的8位二进制数。将投影屏幕1产生的与触摸导体10或开关矩阵25一一对应的开关信号并通过开关信号输出线组8和接线端子对7送入信号转换器20的输入接线柱上，使得对应不同的触摸导体10或开关矩阵25被人手触摸，信号转换器20可以向主机2传送不同的8位二进制数，而主机2也正是根据其接收到的二进制数判断是屏幕哪个位置的触摸导体10或开关矩阵25被触摸，并根据程序进行相应的控制。
具体制作实例
实施例1基于串行通讯和触摸导体10的互动型投影装置。
本实用新型主要由以下几部分构成互动型投影屏幕1；计算机主机2，选用型号为联想开天4600；投影机3，型号为ASK_C90；键盘电路板6是从猎狐20686键盘上拆卸而得；接线端子7，型号为DZ-40。各部分之间的电气连接关系在前面已作介绍。下面对互动型投影屏幕1和键盘电路板6两个部件的制作进行介绍。
·互动型投影屏幕1的制作投影屏幕1所用的投影面板9是用4mm厚的白色环氧树脂板加工而成。触摸导体10可以采用市售的触摸式按钮，也可以采用铜或铝材料自制。16个触摸导体10(这里为了说明方便，不失一般性地，将触摸导体10数目具体为16个，触摸导体10数目可以根据实际需要随意增减，但制作方法和原理是一样的)的大端面做成长方形平面(图5)，后面车成圆柱螺纹。将每个导电环焊上一根带绝缘皮的导线14，触摸导体10、弹簧垫圈11、导电环12、螺母13按图装配好，导线14经过导线槽16分别传到信号转换电路板17的输入信号接线端子上。触摸导体10上的触摸信号经过信号转换电路板17转变为开关信号，通过开关信号输出线组8传到接线端子对7上。信号转换电路板17采用的是东莞星辰电子元件厂生产的CMG-2型信号转换器，这个信号转换器能够将人手的触摸信号转换为开关信号。在CMG-2功能结构图中(图6)，J1～J100是100个信号转换单元，它可以将输入的人手的触摸信号转换为开关信号。
·键盘电路板6的连接方法以猎狐20686键盘为例，说明键盘电路板6制作与连接过程(但并不限于此例)。取一个猎狐20686型普通计算机键盘，用螺丝刀取下联结键盘上、下面板的全部螺钉，将上、下面板分开，把其中的电路板和与电路板相连的通讯线缆一同取出。现在，需要确定键盘的按键字符与敷铜接口对的对应关系。该关系可以用如下方法得到从普通键盘中取出其电路板及其通讯线，使其与计算机COM口连接好，当计算机焦点窗口处于文字编辑状态时，用一细导线两两接触电路板上的敷铜接口A-Y。某对接口被细导线接通后，文本编辑器上出现一个字符，那么该字符所代表的按键与该接口对之间的对应关系就找到了，下表就是用这种方法得到的部分敷铜接口对与按键字符之间的对应关系。
将投影屏幕1分为若干个信息输入区，为方便我们假设分为16个区，按照从上到下、从左到右的顺序依次命名为S1、S2、S3、……、S14、S15、S16，连接导线，使得与这16个信息输入区对应的键盘输入字符为a、b、c、……、o、p。如S1区的触摸导体10按钮被触摸，则与字符a对应的两个长条形敷铜接口被短接，这时，计算机主机2接收到键盘电路板6输入字符a信息，主机2就可以判定S 1区被按击，主机2再结合刚刚被按击时由主机2控制的由投影机3投射到投影屏幕1上的图形内容，就可以判断使用者的意图，并根据使用者的意图进行图形更新或进行其它操作。
以投影屏幕1的第S1信息输入区为例，说明键盘电路板6的连接。S1信息输入区的触摸导体10与导线14相连，导线14经过导线槽16并与信号转换电路板17的J1转换单元的信号输入端口C1连接。当S1信息输入区的触摸导体10未受到人手的触摸时，J1的两个输出引脚K1、M1是断开的。当S1区的触摸导体10受到人手的触摸时，J1的两个输出引脚K1、M1就闭合。这样J1就把人手的触摸信号转换为开关信号了。从K1和M1分别引出一对开关信号线对(23、24)，与第S1信息输入区对应的开关信号线对(23、24)类似，所有信息输入区都有自己的开关信号线对，这些信号线对在一起就构成了开关信号输出线组8。将开关信号线对(23、24)分别通过接线端子对7与键盘电路板6的U和C这两个敷铜接口相连。这样，当有人用手触摸第S1信息输入区的触摸导电钮，主机2就可以接收到”a”的ASCII码，并据此判断S1区被触摸。其它信息输入区与键盘电路板6的连接，与第S1信息输入区的方法是一样的。
通过以上连接后，主机2在其内部程序的控制下，进而控制投影机3向互动型投影屏幕1投影，人既可以在投影屏幕1的投影面上看到投影，也可以结合投影的内容，通过触摸投影屏幕1上的触摸导体10控制投影和计算机系统。本实用新型的构成与计算机触摸屏不同。
实例例2本实施例是基于串行通讯和开关矩阵25的互动型投影装置。
本装置的构成总体与上例是一样的，不同之处仅在于互动型投影屏幕1的结构和工作原理有所不同，两个实施例中相同组成部分的原理与制作在实施例1中已述及，这里不再重述。具体描述实施例2中的互动型投影屏幕1的原理与制作方法。
本例互动型投影屏幕1是由投影幕布27、屏幕前板31、开关矩阵25、缓冲板26、线槽16、后盖板18构成。缓冲板26软而有弹性，可以传导压力并保护开关矩阵25，当然缓冲板26也可以去除不要。投影幕布27可以用现有的投影幕布制做，以改善投影质量。开关矩阵25是由三部分组成多个开关按钮29、印刷电路板30以及开关信号输出线28。所有的开关按钮29均是常开状态，它们通过印刷电路板30被并联到一起，只要开关矩阵25上至少有一个开关按钮29被按下，那么该开关矩阵25就会有同样的开关信号传输到开关信号输出线28上。将屏幕分为若干个信息输入区，不失一般地，我们假设分为16个区，每个区对应一个开关矩阵25，按照从上到下、从左到右的顺序依次命名为G1、G2、G3、...、G14、G15、G16，连接导线，使得与这16个输入区对应的键盘输入字符为a、b、c、……、o、p。如G1区的开关矩阵25中的按钮29被按下，则与字符a对应的两个长条形敷铜接口被短接，这时，计算机主机2接收到键盘输入字符a信息，主机2就可以判定G1区被按击。其它区的开关开关矩阵25的工作原理与G1区是一样的。也就是说，投影机3将影象投射在投影幕布27上，操作者结合图象用手按不同位置的开关矩阵25，只要开关矩阵25上至少有一个开关按钮29被按下，那么就会产生有关信号传输到开关信号线28，最终传到键盘电路板6上，键盘电路板6将开关信号转换成ASCII码，不同开关矩阵25产生不同的ASCII码，主机2根据不同的ASCII码就可以判断是哪个开关矩阵被按下，再根据输出影象就可以知道操作的意图，从而能够按照操作者的意图实现对计算机及其输出影象的控制。
权利要求1.一种互动式投影装置，包括计算机主机〔2〕，由主机〔2〕控制的投影机〔3〕，其特征在于还包括互动型投影屏幕〔1〕，它通过开关信号线组〔8〕和接线端子对〔7〕联接到信号识别电路，所述信号识别电路直接与主机〔2〕联接；所述互动型投影屏幕〔1〕由投影面板〔9〕、触摸导体〔10〕及信号转换电路〔17〕构成；所述互动型投影屏幕〔1〕或者由投影幕布〔27〕、屏幕前板〔31〕及若干个开关矩阵〔25〕构成。
2.如权利要求1所述互动式投影装置，其特征在于所述信号识别电路是用于串行通讯的键盘电路板〔6〕或者用于并行通讯的信号转换器〔20〕。
3.如权利要求1所述互动型投影装置，其特征在于所述投影面板(9〕划分若干个信息输入区S1、S2、…、Sn，每个信息输入区(S)均配置有触摸导体〔10〕。
4.如权利要求1所述互动式投影装置，其特征在于所述投影幕布〔27〕或屏幕前板〔31〕划分若干个信息区G1、G2、…、Gn，每个信息区(G)配置有开关矩阵〔25〕。
专利摘要本实用新型公开一种互动式投影装置，主要包括计算机主机控制的投影机、互动型投影屏幕、用于串行通讯的键盘电路板或用于并行通讯的信号转换器；互动型投影屏幕通过信号输出线组及接线端子与键盘电路或信号转换器联接，特征是在投影屏幕上可划分若个信息(输入)区，每个信息区均配置触摸导体或开关矩阵，通过投影屏幕及信号转换电路将触摸信号传给主机，实现通过投影屏幕对计算机进行操作。本新型实现方法简单，成本低廉，图象显示面积较大，可根据用户需要做成不同形状或进行扩展。
文档编号G06F3/14GK2627570SQ0322198
公开日2004年7月21日 申请日期2003年5月17日 优先权日2003年5月17日
发明者孔凡让, 王建平, 李晓峰, 刘维来, 张平, 刘志刚, 龙潜, 陈苏锡 申请人:中国科学技术大学