一种基于霍尔效应的全息交互装置、方法及感应笔.pdf

本发明公开了一种基于霍尔效应的全息交互装置、方法及感应笔，该装置包括交互区域、显示模块、感应模块及控制模块；交互区域分布磁场；显示模块用于将全息立体图像投射至交互区域；感应模块包括电源、导体、压力传感器及信号发送端，导体形成闭合回路，电源为闭合回路提供电流，导体在磁场中运动时产生感应力，压力传感器检测感应力的大小并生成感应信号，信号发送端将感应信号并发送出去；控制模块连接显示模块，用于接收感应信号并根据感应信号判断感应模块在交互区域中的空间位置，以相应地控制显示模块投射到交互区域的全息图像。通过上述方式，本发明能够通过控制感应模块的位置对交互区域的全息图像进行操作，实现全息交互。

权利要求书
1.  一种基于霍尔效应的全息交互装置，其特征在于，所述全息交互 装置包括交互区域、显示模块、感应模块及控制模块；
所述交互区域分布磁场；
所述显示模块用于将全息立体图像投射至所述交互区域；
所述感应模块包括电源、导体、压力传感器及信号发送端，所述导 体形成闭合回路，所述电源为所述闭合回路提供电流，所述导体在所述 磁场中运动时产生感应力，所述压力传感器检测所述感应力的大小并生 成感应信号，所述信号发送端将所述感应信号并发送出去；
所述控制模块连接所述显示模块，用于接收所述感应信号并根据所 述感应信号判断所述感应模块在所述交互区域中的空间位置，以相应地 控制所述显示模块投射到所述交互区域的所述全息图像。

2.  根据权利要求1所述的全息交互装置，其特征在于，所述感应模 块包括多个子感应模块，每个所述子感应模块均包括所述电源、导体、 压力传感器及信号发送端；
所述多个子感应模块分别设置于人体的不同部位，用于在所述交互 区域的不同位置产生多个不同的感应信号并发送出去；
所述控制模块用于接收所述多个不同的感应信号，并根据所述多个 不同的感应信号判断所述人体的不同部位在所述交互区域的空间位置， 相应地控制所述显示模块投射到所述交互区域的所述全息立体图像。

3.  根据权利要求2所述的全息交互装置，其特征在于，所述多个子 感应区域分别设置于人体的多个手指及手掌。

4.  根据权利要求1所述的全息交互装置，其特征在于，所述交互区 域的不同位置分布的磁场的强度不同。

5.  根据权利要求1所述的全息交互装置，其特征在于，所述压力传 感器紧贴所述导体，用于检测所述导体产生的感应力并生成感应信号。

6.  一种基于霍尔效应的全息交互方法，其特征在于，所述方法包括：
带电导体在磁场中运动时，产生感应力并生成感应信号，通过信号 发送端发送出去；
控制模块接收所述感应信号并根据所述感应信号判断所述感应模 块在所述交互区域的位置；
所述控制模块根据空间位置控制显示模块显示全息图像。

7.  根据权利要求6所述的全息交互方法，其特征在于，所述方法还 包括：
多个感应模块在不同的交互区域产生不同的感应信号，并将多个所 述感应信号发送出去；
控制模块接收所述多个感应信号并根据所述多个感应信号判断所 述多个感应模块在所述交互区域的位置；
所述控制模块根据空间位置控制显示模块显示全息图像。

8.  一种感应笔，其特征在于，所述感应笔包括电源、导体、压力传 感器及信号发送端；
所述导体形成闭合回路，所述电源为所述闭合回路提供电流；
所述导体用于在所述磁场中运动时产生感应力；
所述压力传感器用于检测所述感应力的大小并生成感应信号；
所述信号发送端用于将所述感应信号并发送出去。

说明书一种基于霍尔效应的全息交互装置、方法及感应笔
技术领域
本发明涉及显示领域，特别是涉及一种基于霍尔效应的全息交互装 置、方法及感应笔。
背景技术
如今的显示技术发展迅速，如何智能地对显示画面进行控制已渐渐 成为了衡量一种显示装置是否智能的标准，一般对显示画面进行控制的 控制方式包括按键、触摸、声音等等。
例如，现有的触摸屏中，无论是电容式触摸屏或电阻式触摸屏，都 会在液晶显示(liquid crystal display，LCD)面板前再增加一片触控玻璃或 薄膜，因而会增加显示屏幕的厚度及重量。同时，当消费者通过手指触 碰显示屏幕以控制电子装置时，容易造成装置本身的晃动，并且显示屏 幕与消费者之间有一定的距离及角度。此外，以手指对显示屏幕直接进 行触碰控制，容易导致指纹残留在显示屏幕的问题。进一步地，通过触 摸操作的平面交互界面中内容的丰富程度受到较大限制，通过移动光标 到某按键上并停留一段时间的方式进行确认选择，这种操作只能进行一 种确认或进入的操作，交互的丰富性受到限制，此外用户感觉不够自然， 交互操作时感受到拘束。
现在出现的全息(Holography)显示技术，全息可以理解为三维显 示物体和画面，即展示一个物体全部视角的全部画面的图像。全息图像 技术包括利用特殊的技术手段记录并再现一个物体全部视角的全部画 面的图像，从而使人眼产生和实际环境完全感觉一样的视觉效果。若利 用传统的触控技术，并不能实现完美的人机交互。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于霍尔效应的全息交互 装置、方法及感应笔，能够通过控制感应模块的位置对交互区域的全息 图像进行操作，实现全息交互。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基 于霍尔效应的全息交互装置，全息交互装置包括交互区域、显示模块、 感应模块及控制模块；交互区域分布磁场；显示模块用于将全息立体图 像投射至交互区域；感应模块包括电源、导体、压力传感器及信号发送 端，导体形成闭合回路，电源为闭合回路提供电流，导体在磁场中运动 时产生感应力，压力传感器检测感应力的大小并生成感应信号，信号发 送端将感应信号并发送出去；控制模块连接显示模块，用于接收感应信 号并根据感应信号判断感应模块在交互区域中的空间位置，以相应地控 制显示模块投射到交互区域的全息图像。
其中，感应模块包括多个子感应模块，每个子感应模块均包括电源、 导体、压力传感器及信号发送端；多个子感应模块分别设置于人体的不 同部位，用于在交互区域的不同位置产生多个不同的感应信号并发送出 去；控制模块用于接收多个不同的感应信号，并根据多个不同的感应信 号判断人体的不同部位在交互区域的空间位置，相应地控制显示模块投 射到交互区域的全息立体图像。
其中，多个子感应区域分别设置于人体的多个手指及手掌。
其中，交互区域的不同位置分布的磁场的强度不同。
其中，压力传感器紧贴导体，用于检测导体产生的感应力并生成感 应信号。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种 基于霍尔效应的全息交互方法，方法包括：带电导体在磁场中运动时， 产生感应力并生成感应信号，通过信号发送端发送出去；控制模块接收 感应信号并根据感应信号判断感应模块在交互区域的位置；控制模块根 据空间位置控制显示模块显示全息图像。
其中，多个感应模块在不同的交互区域产生不同的感应信号，并将 多个感应信号发送出去；控制模块接收多个感应信号并根据多个感应信 号判断多个感应模块在交互区域的位置；控制模块根据空间位置控制显 示模块显示全息图像。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种 感应笔，感应笔包括电源、导体、压力传感器及信号发送端；导体形成 闭合回路，电源为闭合回路提供电流；导体用于在磁场中运动时产生感 应力；压力传感器用于检测感应力的大小并生成感应信号；信号发送端 用于将感应信号并发送出去。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过在交互 区域分布磁场，并且通过带电导体在磁场中的不同位置产生的不同的感 应力信号并发送出去，控制装置通过该感应信号感应装置的准确位置， 并控制显示模块显示三维图像，能够使用户在空中对三维图像进行实时 交互，无需接触显示屏幕，增加用户的体验。
附图说明
图1是本发明基于霍尔效应的全息交互装置第一实施方式的结构示 意图；
图2是本发明基于霍尔效应的全息交互装置第一实施方式中感应模 块作为穿戴设备的示意图；
图3是本发明基于霍尔效应的全息交互装置第二实施方式中多个感 应模块作为穿戴设备的示意图；
图4是本发明基于霍尔效应的全息交互方法第一实施方式的流程图；
图5是本发明基于霍尔效应的全息交互方法第二实施方式的流程图；
图6是本发明感应笔第一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
参阅图1，本发明基于霍尔效应的全息交互装置第一实施方式的结 构示意图，该装置包括交互区域101、显示模块102、感应模块103及 控制模块104；
交互区域101分布磁场；显示模块102用于将全息立体图像投射至 交互区域101；感应模块103包括电源1031、导体1032、压力传感器 1033及信号发送端1034，导体1032形成闭合回路，电源1031为闭合 回路提供电流，导体1032在磁场中运动时产生感应力，压力传感器1033 检测感应力的大小并生成感应信号，信号发送端1034将感应信号并发 送出去；控制模块104连接显示模块102，用于接收感应信号并根据感 应信号判断感应模块103在交互区域101中的空间位置，以相应地控制 显示模块102投射到交互区域101的全息图像。
其中，压力传感器1033紧贴所述导体1032，用于检测导体1032产 生的感应力并生成感应信号。
其中，交互区域101中分布的磁场可以是通过显示模块102本身内 置的磁场发射装置所发射的磁场，也可以是通过其他外部的磁场发射装 置发射的磁场；如果其他外部的磁场发射装置发射的磁场，必须预先测 得交互区域101中各处的磁场强度大小，以便计算并获取感应模块103 的位置。
立体显示技术分为两种：一种是利用人眼的视差特性产生立体感； 另一种则是在空间显示真实的3D立体影像，基于全息影像技术的立体 成像。若显示模块102是基于前者的立体显示，则并没有将立体图像投 射至交互区域101，但由于人眼的视差，感觉图像在该交互区域101， 则可以是显示模块102将图像投射至人眼所感觉到的那个位置。
如图2所示，感应模块103可以设计为感应笔的形式，通过用户手 持感应笔在交互空间中移动在控制全息图像的显示，也可以设计成类似 指环的形式，或者紧贴于指尖或指甲的薄膜以便用户通过类似触控的方 式实现空中交互。
控制模块104与显示模块102连接，用于接收感应模块103发送的 感应信号并根据感应信号控制显示模块102的显示，其中，控制模块104 和显示模块102可以是一体的，即控制模块104安装于显示模块102内， 外部设置一信号接收装置即可；这里感应模块103发送给控制模块104 的信号可以是蓝牙、红外、射频等信号。
其中，当通电导体1031在磁场中运动时，所产生的感应力为洛伦 兹力，洛伦兹力的大小跟磁场强度、电流、导体1031的长度均有关系， 通过预先测量的电流强度和导体1031的长度，就可以实现磁场强度和 感应力大小的唯一配对，若磁场各处的强度大小均不相同，通过检测感 应力的大小就可以判断在磁场的位置。
区别于现有技术，本实施方式通过在交互区域分布磁场，并且通过 带电导体在磁场中的不同位置产生的不同的感应力信号并发送出去，控 制装置通过该感应信号感应装置的准确位置，并控制显示模块显示三维 图像，能够使用户在空中对三维图像进行实时交互，无需接触显示屏幕， 增加用户的体验。
参阅图3，本发明基于霍尔效应的全息交互装置第二实施方式中多 个感应模块作为穿戴设备的示意图；
感应模块包括多个子感应模块，每个子感应模块均包括电源、导体、 压力传感器及信号发送端；多个子感应模块分别设置于人体的不同部 位，用于在交互区域的不同位置产生多个不同的感应信号并发送出去； 控制模块用于接收多个不同的感应信号，并根据多个不同的感应信号判 断人体的不同部位在交互区域的空间位置，相应地控制显示模块投射到 交互区域的全息立体图像。
如图3，感应模块包括第一子感应模块301及第二子感应模块302， 每个子感应模块中都包括如上述感应模块中的结构，第一子感应模块 301及第二子感应模块302在产生感应信号后发射带有不同标记的感应 信号以对不同的子感应模块进行区分，控制模块根据不同感应信号的大 小判断各个子感应模块在交互区域中的位置。
在多个手指佩戴子感应模块后，可以完成类似触控屏中多点触控的 效果，例如，第一子感应模块301及第二子感应模块302靠近，则控制 三维图像的缩小，第一子感应模块301及第二子感应模块302远离，则 控制三维图像的放大。
另外，除了手指，子感应模块还可以安装于人体的其他各部位，以 实现对人体各个部位的跟踪，通过人体的动作来判断用户意图，以控制 三维图像的显示。
参阅图4，本发明基于霍尔效应的全息交互方法第一实施方式的流 程图，该方法包括：
步骤401：带电导体在磁场中运动时，产生感应力并生成感应信号， 通过信号发送端发送出去；
步骤402：控制模块接收感应信号并根据感应信号判断感应模块在 交互区域的位置；
步骤403：控制模块根据空间位置控制显示模块显示全息图像。
在其他实施方式中，该方法还包括：
步骤501：多个感应模块在不同的交互区域产生不同的感应信号， 并将多个感应信号发送出去；
步骤502：控制模块接收多个感应信号并根据多个感应信号判断多 个感应模块在交互区域的位置；
步骤503：控制模块根据空间位置控制显示模块显示全息图像。
本实施方式是基于如上所述基于霍尔效应的全息交互装置的方法， 其实施方式类似，这里不再赘述。
参阅图6，本发明感应笔的第一实施方式的结构示意图，该感应笔 600包括前述实施方式中的感应模块601；
该感应模块601包括：电源6011、导体6012、压力传感器6013及 信号发送端6014，导体6012形成闭合回路，电源6011为闭合回路提供 电流，导体6012在磁场中运动时产生感应力，压力传感器6013检测感 应力的大小并生成感应信号，信号发送端6014将感应信号并发送出去。
以上所述仅为本发明的实施方式，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。