CN103135589A - 可任意改变投射区域的射灯、跟随投射***及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可任意改变投射区域的射灯和跟随投射***及实现跟随投射***的方法。该射灯可用于照射跟踪对象，包括提供投射光线的光源模块、将所述光源模块的光线进行转换投影的扫描镜模块、得到跟踪信号的跟踪信号获取模块、以及与所述跟踪信号获取模块和扫描镜模块连接的控制单元；所述控制单元根据所述跟踪信号控制所述扫描镜模块运动调整投射区域。在此基础上，还提供了一个遥控器与所述射灯配合使用，构成一个跟随投射***，方便其控制和使用。本发明具有安装使用简单、自动而且实时跟随目标、投射光样式多的有益效果。

Description

可任意改变投射区域的射灯、跟随投射***及其实现方法

技术领域

本发明涉及照明领域，特别涉及一种可任意改变投射区域的射灯及使用该射灯的跟随投射***和实现该跟随投射***的方法。

背景技术

目前，射灯在多种场合中均有使用。例如，在一些交通工具（如飞机、火车、高铁、长途汽车）上，通常都会在乘客座位上方安装小型的射灯，从而方便乘客在光线较暗时进行照明。然而，这种射灯在打开时，照明区域基本是被限定的，由于光线散射的原因，这样会影响旁边休息的人员，不利于使用。

另外，射灯还可以应用到舞台上。传统的舞台射灯可以通过人工手动控制，来调整射灯的投射方向、区域等；然而，这样要求有熟练的操作人员，而且，由于操作人员疲劳或反映延迟等原因，会导致使用时精确度较差，而且需要耗费大量人力。

为此，出现了一种舞台灯光自动跟踪***，在舞台上布设多个检测装置（压力传感器），实时检测目标的位置，控制灯光的照射方向，实现舞台灯光自动跟随目标运动，达到自动无人操作的目的。然而，这种舞台灯光自动跟踪***需要在舞台上布设压力传感器，通过压力来产生控制信号，其控制不准确，而且安装和使用也极为不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种避免散射、可任意改变投射区域的射灯及跟随投射***和跟随投射***的实现方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可任意改变投射区域的射灯，可用于照射跟踪对象，包括提供投射光线的光源模块、将所述光源模块的光线进行转换投影的扫描镜模块、得到跟踪信号的跟踪信号获取模块、以及与所述跟踪信号获取模块和扫描镜模块连接的控制单元；

所述控制单元根据所述跟踪信号控制所述扫描镜模块运动调整投射区域。

优选地，所述跟踪信号获取模块包括获取跟踪对象的影像信号的影像获取模块。

优选地，所述影像获取模块为CMOS定位传感器。

优选地，所述跟踪信号获取模块包括获取跟踪对象输出的跟踪信号的无线收发模块。

优选地，所述光源模块为具有强聚光能力的光源，包括激光光源或LED；所述扫描镜模块为MEMS扫描镜。

优选地，所述射灯还包括与所述控制单元连接、存储有多种扫描投射模式的存储单元；

所述控制单元根据所述存储单元的扫描投射模式控制所述扫描镜模块投射出对应的图形。

优选地，所述射灯还包括供所述光源模块、扫描镜模块、跟踪信号获取模块、控制单元安装的外壳，

与所述外壳连接并带动所述外壳转动的转向机构，以及

与所述控制单元连接、由所述控制单元控制带动所述转向机构转动的转向驱动模块。

本发明还提供一种跟随投射***，包括上述任一种射灯、以及遥控器；

所述遥控器包括发出跟踪信号的跟踪信号发送装置；

所述射灯的跟踪信号获取模块与所述跟踪信号发送装置连接通信，接收所述跟踪信号。

优选地，所述跟踪信号获取模块包括获取跟踪对象的影像信号的影像获取模块；所述影像获取模块为CMOS定位传感器；

所述跟踪信号发送装置包括设置在所述遥控器上的红外光源。

优选地，所述跟踪信号获取模块包括获取跟踪对象输出的跟踪信号的无线收发模块；

所述跟踪信号发送装置包括设置在所述遥控器上、监测所述遥控器的三维位置数据作为所述跟踪信号的惯性传感模块，以及与所述惯性传感模块连接、将所述跟踪信号传送至所述无线收发模块的遥控器无线收发模块。

优选地，所述惯性传感模块包括加速度传感器、陀螺仪、地磁传感器中的一种或多种。

优选地，所述光源模块为具有强聚光能力的光源，包括激光光源或LED；所述扫描镜模块为MEMS扫描镜；

所述射灯还包括与所述控制单元连接、存储有多种扫描投射模式的存储单元；

所述控制单元根据所述跟踪信号调用存储单元的扫描投射模式控制所述扫描镜模块投射出对应的图形。

本发明还提供了一种跟随投射***的实现方法，包括如下步骤：

S1:遥控器发出跟踪信号；

S2:射灯利用跟踪信号获取模块获取跟踪信号；

S3:所述射灯根据所获取的所述跟踪信号控制扫描镜模块调整投射区域。

在本发明的方法中，所述步骤S1包括步骤S1-1：利用所述遥控器上设置的红外光源发出所述跟踪信号；

所述步骤S2包括步骤S2-1：所述射灯的影像获取模块获取所述红外光源的影像信号，进而获取所述跟踪信号；

和/或，所述步骤S1还包括步骤S1-2：利用所述遥控器上设置的惯性传感模块监测所述遥控器的三维位置数据作为所述跟踪信号，并通过遥控器无线收发模块发出；

所述步骤S2还包括步骤S2-2：所述射灯的无线收发模块与所述遥控器无线收发模块连接通信，接收所述三维位置数据作为获取的所述跟踪信号。

本发明的有益效果是：利用控制单元控制扫描镜模块投射光源模块的光线，这样可以减少散射，投射的光区仅仅在可控的显示区域内，避免了干扰其他人的缺陷；而且，通过射灯与遥控器的配合来改变射灯的投射区域，使用、安装都比较简单，并且可以实现自动、实时跟随目标。

进一步的，可以通过扫描镜模块来投射出用户需要的多样式的投射光线图案。

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是本发明实施例一中的可任意改变投射区域的射灯的示意图。

图2是本发明实施例二中的跟随投射***的示意图。

图3是本发明实施例二中的跟随投射***的实现方法的流程示意图。

图4是本发明实施例三中的跟随投射***的示意图。

图5是本发明实施例四中的跟随投射***的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，是本发明的可任意改变投射区域的射灯10的实施例一，该射灯包括提供投射光线的光源模块11、将光源模块11的光线进行转换投影的扫描镜模块12、得到跟踪信号的跟踪信号获取模块13、以及与跟踪信号获取模块13和扫描镜模块12连接的控制单元14；控制单元14根据跟踪信号控制扫描镜模块12调整投射区域。

该光源模块11可采用具有强聚光能力的光源，例如激光光源、LED等，以提供有方向性的投射光线。

该扫描镜模块12可采用MEMS扫描镜，利用MEMS技术将光源模块11的光线进行转换投影，形成设定的投射照明区域，可以保证这样的射灯没有散射，投射的光区仅仅在需要的照亮区域，不会干扰其他人。并且，通过扫描镜模块12可以使得投射出的光线具有特定的样式和形状；同时，还可以根据跟踪信号来控制偏转扫描镜模块12，实现小范围的照射区域变化及跟随。

该跟踪信号获取模块13用于获取照射跟踪对象的跟踪信号，并输送至控制单元14。该跟踪信号获取模块13可以通过获取照射跟踪对象的影像信号、位置信号等，可参见图2-4的实施例再行详细说明，来得到照射跟踪对象的位置，进而由控制单元14控制扫描镜模块12来调整投射区域。

该控制单元14与光源模块11、扫描镜模块12、跟踪信号获取模块13等连接，可以对跟踪信号获取模块13获取的跟踪信号加以运算处理，然后发出控制命令，对光源模块11、扫描镜模块12进行控制，以调整投射区域。当然，也可以通过设置按键，来触发控制单元14根据设定的模式，控制光源模块11、扫描镜模块12按设定模式进行照射，比如按照普通灯使用，只投射一个垂直向下的圆形灯柱，并且灯的投射方向可以手动改变。控制单元14可采用单片机，当然也可以采用其他控制芯片或者MCU微处理单元。

进一步的，射灯10还可以包括和控制单元14通讯连接的存储单元15，存储单元15里面存储有多种扫描投射模式，可以根据射灯10上的按键或者由控制单元14根据跟踪信号来变换投射模式。控制单元14根据存储单元15的扫描投射模式控制扫描镜模块12投射出对应的图形或者设定的投射路径。可以根据投射灯10上的按键变换投射模式。当然也可以通过设置一个和控制单元14通讯连接的无线接收装置，来实现其远程控制。

可以理解的，在一些实施例中，存储单元15也可以集成在控制单元14内，也即是说控制单元15本身就带有存储功能。比如说芯片、单片机等。

射灯10还可以包括供光源模块11、扫描镜模块12、跟踪信号获取模块13、控制单元14安装的外壳，外壳连接并带动外壳转动的转向机构，以及与控制单元14连接、由控制单元14控制带动转向机构转动的转向驱动模块。转向驱动模块在控制单元的控制下，驱动转向机构带动扫描镜模块11上下左右三维转向或移动。

外壳可采用塑料、高分子材料，当然也可以采用金属。驱动模块可以采用电机，电机与控制单元14通讯连接，控制单元14控制电机的启动与关闭。带动转向机构采用常用结构，这里就不赘述。带动转向机构和连接，带动外壳的转动。

如图2所示，是射灯10与一个遥控器20配合，构成的一个跟随投射***的一个实施例二。射灯10包括和图1所示的实施例相同的光源模块11、扫描镜模块12、控制单元14、存储单元15等，在本实施例中，跟踪信号获取模块13采用COMS定位传感器131，对应地，遥控器20上安装有一个红外光源211作为跟踪信号发送装置，为射灯10中的COMS定位传感器131提供影像信号。该红外光源211可采用LED灯提供红外光，当然也可以采用其他光源。

CMOS光学定位传感器131的定位是在它的视角范围内，横向定位X轴，纵向定位Y轴，在视角的边缘设定它的坐标为最小值和最大值，然后将视角范围划分为均匀的刻度，这样就能够在整个CMOS光学定位传感器131的视角范围类来确定接收到的红外光点所在的坐标点。

具体地，射灯10上的COMS定位传感器131面向红外光源211，COMS定位传感器131通过检测红外光源211的光点在扫描区域的数据，得到测红外光源211的光点相对于COMS定位传感器131扫描中心的坐标，利用光点坐标变化来判断遥控器20的移动位置。COMS定位传感器131感测遥控器20上的红外光源211的移动位置，传给控制单元14，控制单元14控制光源模块11的开关，并且控制扫描镜模块12，扫描镜模块12上的扫描镜将投射光通过扫描镜发射出去，并且根据控制信号来偏转扫描镜实现小范围的照射区域变化及跟随。

该跟随投射***的实现方法，如图3所示，包括以下步骤：S1:由遥控器20发出跟踪信号，在本实施例中，遥控器20上的红外光源211发出光线，并且遥控器20跟随目标物（如书本）移动，进而红外光源211的位置跟随移动。

然后，S2：射灯10上的跟踪信号获取模块13获取跟踪信号；在本实施例中，利用COMS定位传感器131检测红外光源211的光点在扫描区域的数据，得到测红外光源211的光点相对于COMS定位传感器131扫描中心的坐标，利用光点坐标变化来判断遥控器20的移动位置。然后，S3：由射灯10根据所获取的跟踪信号控制扫描镜模块12调整投射区域，实现小范围的照射区域变化及跟随。

如图4所示，是跟随投射***的另一个实施例三。在这个实施例中，射灯10包括与图1所示的实施例相同的光源模块11、扫描镜模块12、控制单元14、存储单元15，在本实施例中，跟踪信号获取模块13采用可以接收位置信号的无线收发模块131，相应地，遥控器20上设置有可以感测遥控器20的位置数据的惯性传感模块212，以及将位置数据发送给无线收发模块132的遥控器无线收发模块213，其中惯性传感模块212和遥控器无线收发模块213通讯连接。

惯性传感模块212包括加速度传感器、陀螺仪、地磁传感器中的一种或多种配合使用。具体地，该实施例中的跟随投射***的工作过程是：惯性传感模块212感测遥控器20的移动位置数据，并通过遥控器无线收发模块213传给无线收发模块132，并进一步传送到控制单元14，控制单元14经运算得到遥控器20的运动坐标，然后控制单元14控制光源模块11的开关，并且控制扫描镜模块12，扫描镜模块12上的扫描镜将投射光通过扫描镜发射出去，并且根据控制信号使得扫描镜偏转，实现小范围的照射区域变化及跟随。

该跟随投射***的实现方法，包括以下步骤：由遥控器20发出跟踪信号，在本实施例中，遥控器20跟随目标物（如书本）移动时，遥控器20上的惯性传感模块212感测遥控器20的移动位置数据，并且通过遥控器无线收发模块213发出。

然后，射灯10上的跟踪信号获取模块13获取跟踪信号；在本实施例中，利用射灯10上的无线收发模块132接收移动位置数据作为跟踪信号。然后，由射灯10的控制单元14根据跟踪信号运算得到遥控器20的运动坐标，来控制扫描镜模块12调整投射区域，实现小范围的照射区域变化及跟随。

进一步的，由于惯性传感模块212能够检测三维，从而可以判断遥控器20距离射灯10的远近，由于灯光是以扫描镜模块用投影的方式产生，所以照射的范围会随照射距离的远近而变大和缩小，可以通过感测传送回的垂直距离，有控制单元14控制扫描镜模块来调节灯光的照射范围，保证灯光照射范围远近一致。

如图5所示，是跟随投射***的又一个实施例四。在该实施例中，射灯10包括和图1所示实施例相同的光源模块11、扫描镜模块12、控制单元14、存储单元15，在本实施例中，跟踪信号获取模块13包括获取影像信号的COMS定位传感器131和获取位置信号的无线收发模块131，相应地，遥控器20上的跟踪信号发送装置包括为COMS定位传感器131提供影像信号的红外光源211、用于感测遥控器20位置数据的惯性传感模块212以及将位置信息发送给无线收发模块131的遥控器无线收发模块213。其中，惯性传感模块212和遥控器无线收发模块131通讯连接。在这个实施例中，结合了图2和图3所示实施例，射灯10采用和图2所示实施例的方式获取影像信号以及和图3所示实施例的方式获取遥控器20的位置信号，并结合这两种信号，可以更加精确地为遥控器20所在区域投射光。

该跟随投射***的实现方法，包括以下步骤：由遥控器20发出跟踪信号，在本实施例中，遥控器20上的红外光源211发出光线，并且遥控器20跟随目标物（如书本）移动，进而红外光源211的位置跟随移动；同时，遥控器20跟随目标物（如书本）移动时，遥控器20上的惯性传感模块212感测遥控器20的移动位置数据，并且通过遥控器无线收发模块213发出。

然后，射灯10上的跟踪信号获取模块13获取跟踪信号；在本实施例中，利用COMS定位传感器131检测红外光源211的光点在扫描区域的数据，得到测红外光源211的光点相对于COMS定位传感器131扫描中心的坐标，利用光点坐标变化来判断遥控器20的移动位置。

同时，利用射灯10上的无线收发模块132接收移动位置数据作为跟踪信号，由射灯10的控制单元14根据跟踪信号运算得到遥控器20的运动坐标。

然后，控制单元14综合COMS定位传感器131和无线收发模块132得到的跟踪信号，来控制扫描镜模块12调整投射区域，实现小范围的照射区域变化及跟随。

进一步的，不同的射灯10和遥控器20具有对应的不同ID码。可以理解地，在一些实施例中，通过预先设定，一个射灯10可以配合多个遥控器20使用，如在进行抢答游戏的时候，谁先按遥控器10的按钮，光线就向谁投射。当然通过预先设定也可以一个遥控器20同时控制多个射灯10。

在上述实施例中，遥控器20可以为外部动作识别的遥控器（如中国专利201029216083.2）或简易化数据库后的遥控器，与射灯10配合使用时，可以利用遥控器画一个圈或一个横条，外部动作识别遥控器或简易化数据库后的遥控器将坐标或轨迹信息发送到射灯10，射灯10收到移动位置数据后，将移动位置数据转化成控制命令，控制MEMS扫描镜绘制圈或横条，并且随着遥控器的移动而改变扫描角度，实现投射角度变化。

上述各实施例的跟随投射***可用于给用户看书时，提供适当的光线投射范围。先将遥控器20夹在书本上，放在射灯10正下方，触发遥控器20进入校正模式（例如在遥控器20上设置对应的校正模式按键，按下校正模式按键），此时射灯10保持正向下照射姿态，射灯10射出一小圆点，移动书本中心到小圆点重合，遥控器20完成校正（如再次按下校正模式按键），并退出校正模式。

然后，进行照射范围设定。例如，在遥控器上设置照射范围设定键，按下照射范围设定键开始移动书本（带有遥控器）画出投射范围，（具体可参照上述实施例，由COMS定位传感器与遥控器上的至少一颗红外LED构成轨迹捕捉或增加遥控器上惯性传感模块感测运动轨迹），在画图的同时射灯10随时运动调整照射图形，可以是任意图形，然后松开按键完成投射图形设定，射灯10受启动开关控制，按一下亮，再按一下灭。投射中心位置可以改变，例如：可以按下遥控器上设置的校正模式按键，在投射范围及位置不变的情况下，移动遥控器到恰当位置，放开校正模式按键，此时遥控器所在位置将是投影区域跟随对应位置，遥控器变动，投影区随动，并且始终保持相对位置不变。

当遥控器没电了，或不在通讯范围时，可以直接按动射灯上的按键，此时投射灯可以启动内部带有的投射模式，比如按照普通灯使用，只投射一个垂直向下的圆形灯柱，并且灯的投射方向可以手动改变。

也可以用一组射灯对应多个遥控器，如抢答游戏，谁先按下按键，投射灯将找到他。

可以理解的，上述实施例的各个技术特征之间可以相互组合而不受限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种给手持装置用的提示***，其特征在于，包括与所述手持装置连接的接收发射器、以及与所述接收发射器通信连接的提示配件；

所述接收发射器包括接收来自所述手持装置的来讯通知信号并处理成通知信息的第一处理单元，以及与所述第一处理单元连接、并将所述通知信息输出的第一无线收发单元；

所述提示配件包括外壳、与所述第一无线收发单元连接通讯的第二无线收发单元、与所述第二无线收发单元连接接入所述通知信息并处理输出通知指令的第二处理单元、以及与所述第二处理单元连接根据所述通知指令输出提醒信号的提醒单元、以及为所述第二无线收发单元、第二处理单元和提醒单元供电的电源；所述二无线收发单元、第二处理单元、提醒单元和电源设置在所述外壳中。

2.根据权利要求1所述的给手持装置用的提示***，其特征在于，所述提示配件还包括输入回复指令的指令输入单元；所述第二处理单元与所述指令输入单元连接，并处理所述回复指令后通过所述第二无线收发单元输出至所述第一无线收发单元。

3.根据权利要求1所述的给手持装置用的提示***，其特征在于，所述接收发射器还包括存储有回复信息的第一存储单元，所述第一处理单元与所述第一存储单元连接，并根据所述回复指令调用对应的回复信息输出至所述手持装置。

4.根据权利要求2所述的给手持装置用的提示***，其特征在于，所述指令输入单元包括与所述第二处理单元连接的若干回复控制按键。

5.根据权利要求2所述的给手持装置用的提示***，其特征在于，所述指令输入单元包括与所述第二处理单元连接、感测所述提示配件的运动特征数据的动作传感器。

6.根据权利要求5所述的给手持装置用的提示***，其特征在于，所述动作传感器包括加速度传感器、地磁传感器、陀螺仪中的一种或多种。

7.根据权利要求2-6任一项所述的给手持装置用的提示***，其特征在于，所述提示配件还包括存储有与所述指令输入单元的回复指令对应的回复信号的第二存储单元；所述第二处理单元与所述第二存储单元连接，根据所述指令输入单元输入的回复指令调用对应的回复信号通过所述第二无线收发单元输出。

8.根据权利要求7所述的给手持装置用的提示***，其特征在于，所述提醒单元包括与所述第二处理单元连接输出提醒信号的显示屏、振动器、提示灯中的一种或多种。

9.一种用于手持装置的提示配件，其特征在于，包括外壳、进行连接通讯的第二无线收发单元、与所述第二无线收发单元连接接入通知信息并处理输出通知指令的第二处理单元、以及与所述第二处理单元连接根据所述通知指令输出提醒信号的提醒单元、以及为所述第二无线收发单元、第二处理单元和提醒单元供电的电源；所述二无线收发单元、第二处理单元、提醒单元和电源设置在所述外壳中。

10.根据权利要求9所述的提示配件，其特征在于，所述提示配件还包括输入回复指令的指令输入单元；所述第二处理单元与所述指令输入单元连接，并处理所述回复指令后通过所述第二无线收发单元输出至所述第一无线收发单元。

11.根据权利要求10所述的提示配件，其特征在于，所述指令输入单元包括与所述第二处理单元连接的若干回复控制按键；或者，

所述指令输入单元包括与所述第二处理单元连接、感测所述提示配件的运动特征数据的动作传感器；所述动作传感器包括加速度传感器、地磁传感器、陀螺仪中的一种或多种。

12.根据权利要求9-11任一项所述的提示配件，其特征在于，所述提示配件还包括存储有与所述指令输入单元的回复指令对应的回复信号的第二存储单元；所述第二处理单元与所述第二存储单元连接，根据所述指令输入单元输入的回复指令调用对应的回复信号通过所述第二无线收发单元输出。

13.根据权利要求12所述的提示配件，其特征在于，所述提醒单元包括与所述第二处理单元连接输出提醒信号的显示屏、振动器、提示灯中的一种或多种。

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