互动遥控器、互动显示系统及互动触控方法与流程

本发明涉及智能互动的操控系统与方法，更具体地说，涉及一种大屏幕远身距离实现单点和多点触控的互动遥控器、互动显示系统及互动触控方法。

背景技术：

在专利号为2007200763408.8的中国实用新型专利中，公开了一种红外线摄像定位检测触摸屏系统，该系统由图像采集模块、控制电路板和计算机组成，其中，图像采集模块由分别装在显示屏屏幕边框同侧两角的两个红外摄像头、放置在红外摄像头两侧的红外发射管，以及围贴于屏幕边框另外三边的反射条组成。根据光的逆反射特性，使用反光条，使红外线发射管发出的光近似按原路返回，并由红外摄像头拍摄返回的红外线光强图。如发生触摸，会减弱触摸区域返回的红外光强度，对比无触摸和有触摸的光强分布图像，将得到的被遮挡的红外图像与未被遮挡的红外图像相减，得到光强变化绝对值最大的位置即可得到被遮挡的坐标，两个摄像头就可得到触摸点的两个坐标，从而确定触摸点的位置。该专利其本质就是一个利用光学定位的触摸屏，与现有的电容式触摸屏相比，其优势在于可降低大尺寸触摸屏的成本，在小尺寸上，其成本要高于电容式触摸屏。

目前消费电子类产品近年一个非常重大的突破是触控屏的出现。该项技术改变了以鼠标和键盘为标志的PC时代特征，把以手指为操作媒介的简便快捷互动手段推向了极致。随之而来全球IT业界进入移动互联网时代，众多网络应用包括游戏都在逐渐以触控屏为主要用户界面。

然而，以手机和平板电脑为代表的触控屏技术也有其先天不足，即显示屏幕太小。很多精良的应用比如游戏花费大量人力物力财力开发了精美的画面，宛如好莱坞大片，然而在手机上玩赏其娱乐性大打折扣。以大屏电视和投影为主的显示载体虽然近年智能化进步也很大，但是其远身距离(不在人手臂范围之内)无法让人采用触控屏技术，抛开大屏幕触控屏成本问题，无法想象让消费者在一个六十寸以上屏幕前用手使用触控方法玩游戏。

当前从手机到电视的推屏技术有进展，然而其操作方式是在手机上操作，电视等被推屏对象仅仅是显示器。这就产生玩游戏时要眼睛不停地从手机屏到电视屏转换的痛苦体验。当前，在大屏电视上实现海量的触控屏游戏和应用顺畅体验，似乎还是一个无法实现的梦。

有些远身距离操作投影显示画面的方法局限在于仅仅可以实现单点触控，许多需要多点触控的游戏和应用依然无法在该平台上实现。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的互动遥控器、互动显示系统及互动触控方法。

首先，本发明提供一种互动遥控器，其中包括：位置标定单元，用于形成供目标物体活动的活动空间，并在所述目标物体进入所述活动空间时产生所述目标物体的位置信息；触控面板单元，其触控面与所述活动空间相对，并在所述目标物体与所述触控面有效接触时产生所述目标物体的触控动作信息；通讯信号发射单元，与所述位置标定单元和所述触控面板单元电连接，用于接收所述位置信息和/或所述触控动作信息，并向外部输出；其中，所述位置标定单元包括监控信号发射单元，用于向所述活动空间发出覆盖于所述触控面上方且具有预定厚度的红外监控信号层；所述位置标定单元还包括监控镜头和成像芯片，所述监控信号层及所述触控面板单元的触控面均处于所述监控镜头的视场角内，所述监控镜头采集所述目标物体进入所述监控信号层时反射的红外光并在所述成像芯片上成像，最终产生所述目标物体的位置信息。

本发明的互动遥控器中，所述监控信号发射单元包括用于向所述活动空间发出覆盖于所述触控面上方且具有预定厚度的红外监控信号层的红外光源，所述红外光源包括红外激光光源和/或红外LED光源。

本发明的互动遥控器中，所述监控信号层的厚度至少为5毫米。

本发明的互动遥控器中，所述监控信号发射单元还包括设于所述红外光源的出射光路上的柱面镜。

本发明的互动遥控器中，所述监控镜头前或成像芯片前还可装设透红外光、滤可见光的滤光片。

本发明的互动遥控器中，所述监控镜头和所述监控信号层可分别位于所述触控面板单元的两侧；此时，所述触控面板单元的触控面为可透红外光的材料。此外，所述监控镜头和所述监控信号层还可位于所述触控面板单元的同侧。

本发明的互动遥控器中，所述红外光源可为红外激光光源形成的面型光源，和/或红外LED光源阵列。

本发明的互动遥控器中，所述触控面板单元可为触控板及其配套电子系统、或电容式触控屏及其配套电子系统、或电阻式触控屏及其配套电子系统。

本发明的互动遥控器中，所述通讯信号发射单元可包括2.4G通信模块、蓝牙通信模块、WIFI通信模块中的至少一个。

本发明还提供一种互动显示系统，其中包括显示单元及前述互动遥控器；

所述显示单元通过所述通讯信号发射单元与所述互动遥控器通信连接，以接收所述位置信息和/或触控动作信息，并在其显示画面的对应位置上进行显示。

本发明的互动显示系统中，所述触控面板单元的触控面的外形与所述显示单元的显示画面的外形最好均为矩形，所述触控面的长宽比例与所述显示画面的长宽比例相同或不同。

本发明的互动显示系统中，所述显示单元包括与所述通讯信号发射单元通信连接的通讯信号接收单元，所述通讯信号接收单元包括与所述通讯信号发射单元配套的2.4G通信模块、蓝牙通信模块、WIFI通信模块中的至少一个。

本发明的互动显示系统中，所述位置标定单元和触控面板单元可同时传递两个或多个所述位置信息和/或触控动作信息。

本发明的互动显示系统中，所述显示单元可为液晶电视、OLED电视、投影机、或电脑显示屏。

所述触控面板单元和通讯信号发射单元可形成于带有触控屏和通信模块的智能设备上，所述触控面板单元由所述触控屏形成，所述通讯信号发射单元由所述通信模块形成；所述监控镜头的视场角涵盖所述智能设备的触控屏。

另外，本发明还提供一种互动触控方法，其中，基于权利要求前述互动显示系统，按以下步骤进行互动触控：

S1、预设所述活动空间的空间位置和所述显示单元的显示画面上的显示位置之对应关系；

S2、当所述目标物体进入所述活动空间时，所述位置标定单元产生所述目标物体的位置信息，通过所述通讯信号发射单元传送至所述显示单元，并由所述显示单元在显示画面中显示对应的位置图案；

S3、当所述目标物体与所述触控面板单元的触控面有效接触时，所述触控面板单元产生对应的触控动作信息，通过所述通讯信号发射单元传送至所述显示单元，并由所述显示单元在显示画面中显示对应的触控动作图案。

本发明的互动触控方法中，所述位置图案和触控动作图案最好为不同的图案。

可见，本发明中，所述互动遥控器可通过位置标定单元在目标物体进入其预设的活动空间时产生对应的位置信息，并通过触控面板单元在目标物体进行有效接触时产生对应的触控动作信息；所述显示单元可从互动遥控器接收所述位置信息和触控动作信息，并在其显示画面的对应位置上进行显示，且分别显示为对应的位置图案和触控动作图案。本发明让用户可基于所述位置图案和触控动作图案进行互动操作，操作时只需要看显示画面而不需要看互动遥控器，从而可以轻松玩游戏或做其他互动操作，在玩游戏或和应用互动时更加的轻松。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一个实施例中互动遥控器的示意图；

图2是本发明另一个实施例中互动遥控器的示意图；

图3是本发明一个实施例中监控信号层A的示意图；

图4是本发明另一个实施例中监控信号层A的示意图；

图5是本发明一个实施例中互动显示系统的示意图；

图6是本发明一个实施例中用智能设备实现互动遥控器的示意图；

图7是本发明一个实施例中目标物体进入监控信号层A及对应的显示画面示意图；

图8是本发明一个实施例中目标物体与触控面有效接触及对应的显示画面示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现参照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图5所示，本发明一个优选实施例中，互动显示系统包括互动遥控器100和显示单元200，互动遥控器100和显示单元200之间通过无线通信连接，实现信号的传输。在其他实施例中，互动遥控器100和显示单元200之间也可通过有线方式实现信号的传输。

互动遥控器100可针对目标物体300的位置和触控动作产生对应的位置信息和触控动作信息，显示单元200可从互动遥控器100接收所述位置信息和触控动作信息，并在其显示画面的对应位置上进行显示。所述对应位置的实现，是通过预设所述活动空间的空间位置和所述显示单元200的显示画面上的显示位置之对应关系而实现的。

本实施例中，触控面板单元的触控面的外形与显示单元200的显示画面的外形均为矩形。当触控面的长宽比例与显示画面的长宽比例相同时，在活动空间按照图中线条C移动目标物体，在显示单元200的显示画面等比例显示位置会出现线条C形状的图标运动轨迹D。当触控面的长宽比例与所述显示画面的长宽比例不相同时，在活动空间按照图中线条C移动目标物体，在显示单元200的显示画面上依然会出现线条C形状的图标运动轨迹D，但其显示位置会依据所述显示单元的显示画面长宽比例与所述显示单元的显示画面的长宽比例差异进行调整。相同地,如果目标物体是与触控面产生触控动作,例如通过移动接触着着触控面的目标物体(可理解为连续性触控动作)在触控面上画出线条C时候,在显示单元200的显示画面上的对应位置则会出现线条D，也是本实施例的一种情况。

如图1所示，互动遥控器100包括位置标定单元110、触控面板单元120、通讯信号发射单元130，当然，也可包括带有其他功能的按键。

其中，位置标定单元110用于形成供目标物体300活动的活动空间，并在目标物体300进入活动空间时产生目标物体300的位置信息。目标物体300可以是手指，也可以是其他的触控杆、触控笔等易被人操作的部件。

触控面板单元120的触控面与活动空间相对，并可在目标物体300与触控面有效接触时产生目标物体300的触控动作信息。其中，触控面板单元120可以是触控板及其配套电子系统、或电容式触控屏及其配套电子系统、或电阻式触控屏及其配套电子系统，或者是其他能感应触控动作并产生信号的模块。

通讯信号发射单元130分别与位置标定单元110和触控面板单元120电连接，用于接收前述位置信息和触控动作信息，并传送至显示单元200。通讯信号发射单元130可以是2.4G通信模块、蓝牙通信模块、WIFI通信模块，或者是其中两个或多个的组合。

优选地，活动空间由触控面的表面垂直向上设置，触控面位于活动空间的正下方，触控面与活动空间之间没有间隔，避免在活动空间与触控面之间产生目标物体300的盲区。当然，在目标物体300的位置信息和点击到触控面板单元120的位置之间的位置偏差较小时，活动空间与触控面之间也可存在较小的间隔。

其中，位置标定单元110和触控面板单元120可同时传递一个、两个或多个位置信息和触控动作信息，以满足多点触控。

图1所示的实施例中，位置标定单元110包括监控信号发射单元112，用于向活动空间发出覆盖于所述触控面上方且具有预定厚度的红外监控信号层A，进而让进入该监控信号层A的目标物体300的位置可被识别和标定。

如图3所示，左侧是监控信号发射单元112，用于发出具有一定厚度的红外光以形成监控信号层A，其厚度至少为5毫米，可根据触控需要适当调整其厚度。监控信号层有一定厚度，而且至少5毫米，这样可以保证目标物体300在活动空间横向移动过程中即使产生上下移动依然能够处于监控信号层A以内，同时在向下触控的动作过程中也处于监控信号层A以内。这样的设计可以减少盲区，使操作者体验流畅连贯。监控信号层A下部是触控面板单元120。本实施例中，触控面板单元120上方的监控信号层A即为供目标物体300活动的活动空间。

监控信号发射单元112通过红外光源发出并形成监控信号层A，其中的红外光源可以是红外激光光源，也可以是红外LED光源，或者是红外激光光源和红外LED光源的组合。

为了使监控信号层A呈面状，红外光源最好是面型光源的红外激光光源，或者由红外LED光源阵列向同一侧发出面型光，或者是面型光源的红外激光光源和红外LED光源阵列的组合。

在图4所示的实施例中，在红外光源1121的出射光路上设有柱面镜1122，以形成具有预定厚度的监控信号层A。

图1所示的实施例中，位置标定单元110还包括监控镜头113和成像芯片114，其中监控镜头113、成像芯片114、监控信号发射单元112均位于触控面板单元120的同一侧，与监控信号层A在同一侧。

监控镜头113视场角涵盖触控面板单元120的触控面和监控信号层A，当目标物体300在活动空间移动时，监控镜头113采集目标物体300进入监控信号层时反射的红外光，并在成像芯片114上成像，最终产生目标物体300的位置信息。此时，监控镜头113前装有透红外光，滤可见光的滤波片。

针对图1所示的实施例，其中的触控面板单元120和通讯信号发射单元130可由带有触控屏和通信模块的智能设备来实现。如图6所示，该智能设备是一个平板电脑400，其中，触控面板单元120由平板电脑的触控屏实现，通讯信号发射单元130由平板电脑的通信模块实现。位置标定单元110则是外部加装的监控信号发射单元112、监控镜头113、成像芯片114，并通过信号线连接到平板电脑400侧面的接口401处。

如图2所示，本发明互动遥控器100的另一个实施例中，监控镜头113、成像芯片114位于触控面板单元120的另一侧，与监控信号层A不在同一侧面；同样，监控信号层A及触控面板单元120的触控面均处于监控镜头113的视场角内，监控镜头113会采集目标物体300进入监控信号层A时反射的红外光，并在成像芯片114上成像，最终产生目标物体300的位置信息。此时，触控面板单元120应为可透红外光材质的触控板。同时，成像芯片113前装有透红外光，滤可见光的滤波片。

基于图5所示的互动显示系统，可按以下步骤进行互动触控：

S1、预设红外监控信号层A的空间位置和显示单元200的显示画面上的显示位置之对应关系；

S2、如图7所示，当目标物体300进入活动空间时，位置标定单元110产生目标物体300的位置信息，通过通讯信号发射单元130传送至显示单元200，并由显示单元200在显示画面中显示对应的位置图案201；

S3、如图8所示，当目标物体300与触控面板单元120的触控面有效接触时，触控面板单元120产生对应的触控动作信息，通过通讯信号发射单元130传送至显示单元200，并由显示单元200在显示画面中显示对应的触控动作图案202。

其中，位置图案201和触控动作图案202是不同的图案，以便于区分产生触控动作前后的画面；当然，也可以是相同的图案，但用不同的颜色或其他方式区分。

为了与互动遥控器100配合工作，显示单元200中也设有与通讯信号发射单元130通信连接的通讯信号接收单元，该通讯信号接收单元包括与通讯信号发射单元130配套的2.4G通信模块、蓝牙通信模块、WIFI通信模块中的至少一个。显示单元200可以是液晶电视、OLED电视、投影机、电脑显示屏或者其他显示设备。

具体实施时，在图1、图2、图5中，触控面板单元120的触控面与监控信号层A最好有相同的外形，例如均为矩形，其中监控信号层A的面积可略大于触控面的面积。

同时，显示单元200的显示画面也为矩形，其中，触控面的长宽比例与显示画面的长宽比例可以相同或不同。在不相同时，触控面和显示面的位置对应关系需要按照二者长宽比例的不同进行调整。

与前述专利号为2007200763408.8的中国实用新型专利相比，本发明不光有触摸屏，还有位置标定单元。本发明的位置标定单元与前述专利有着本质区别。首先，本发明摄像头监控的是触摸区域的目标物体，通过在在成像芯片上成像可以直接输出目标物体的位置信息，所以用一个摄像头就可以；而前述专利的摄像头监控的是反射条返回的红外光光强变化情况，通过图像对比计算出触摸点的坐标，而且至少要两个摄像头才能确定触摸点位置。其次，本发明摄像头的位置与红外光源不在同一平面内，可放在触摸屏的上方，也可放在触摸屏的下方；而前述专利的摄像头必须与红外光源处于同一平面内，这样才能拍摄到从反射条按原路返回的红外光线。第三，本发明的红外光信号是有一定厚度的红外光信号层，而引述专利的红外光信号是一厚度很薄的红外光信号面。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。