CN102207661A - 投影式触摸匀光系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影式触摸匀光系统，其包含至少一红外光源，以发出至少一红外光线；至少一导光装置，光耦合至所述红外光源，以导引所述红外光线至至少一光学模块；所述至少一光学模块连接于至少一成像装置，所述光学模块接收所述导光装置引导的所述红外光线，并将所述红外光线折射至所述成像装置，形成一红外光影像；至少一可见光源，用以发出至少一可见光，所述可见光传输至所述光学模块，并折射至所述成像装置，以形成一可见光影像；及至少一投射镜头，用以接收并投射所述可见光影像及所述红外光影像。本发明将红外光源导入投影机的装置，利用投影机系统将光均匀投射到触控屏幕功能，在投影屏幕上得到均匀的红外光源，供光学式触控系统使用。

Description

投影式触摸匀光系统

技术领域

本发明关于触控系统领域，更具体而言本发明关于一种用于光学式触控系统的投影式触摸匀光系统。

背景技术

触控面板的技术种类相当多，一般来说可依照所应用的尺寸做一大致上的技术应用区隔。在小尺寸应用方面，如个人数字助理(PDA)及手机等方面，目前绝大多数是采用电阻式触控面板；新兴的技术应用则是由多点触控智能型手机所带动起的投射电容式触控面板。大尺寸方面传统上则由红外线式、表面声波式或是表面电容式为主。光学式为较新的技术，在大尺寸应用上相当具有发展潜力。此外面板厂也正积极发展可结合电阻、电容或是光学式技术的内嵌式触控面板。

关于光学式红外线触控面板的应用上，红外线式触控的优点在于可应用尺寸相当大，反应速度快且相当精确，也极为耐用，无论是在单点触控或是多点触控的红外线触控系统中，红外线光源照明的均匀性非常重要。

目前经常被使用的红外线照明方式中，红外线发光二极管直接或间接照明系统中，由于发光二极管的照度分布为高斯(Gaussian)分布，因此照明的均匀性不佳。

再者，投影机能打破一般屏幕限制，轻易投射出大尺寸的画面，且无论是市场或技术发展，投影机都是相当成熟的信息产品。就作用而言，投影机是跟计算机屏幕相同的视讯播放设备，都是播放个人计算机、笔记型计算机、DVD播放器等设备所产生的影像。但投影机的安装与使用方式，较计算机屏幕复杂许多，不仅要接上视讯线缆、电源，调整投影机的焦距、位置、梯形校正等，还要更改笔记型计算机的视讯播放设定才能顺利使用，但只要环境、空间许可，那么就能轻易投射60寸以上的大画面。

投影机的成像原理，是借由可见光源(如卤素灯泡、UHE灯泡、UHP灯泡、氙气灯泡或LED等)产生可见光线，通过滤镜、色轮或分光镜，将可见光线分成红、绿、蓝三色光，再照射到显影面板(依技术不同，分为液晶显示(LCD)、数字光源处理(DLP)及硅基液晶(LCoS)三种面板)，经由光穿透或反射的方式，把影像送到投影镜头，再投射在屏幕或墙面上。然而，显影面板就是这一连串光学过程的核心，不同类型的面板，会直接影响投影机的光机架构、分光技术、画面色彩、分辨率、对比及亮度。因为技术成熟，投影机画面表现差距已经不大，故近来投影机也越来越强调其网络管理、自动梯型校正、自动对焦、免计算机播放、无线投影等新功能，以增加使用便利性。

触控智慧平台(smart table)或触控桌面(surface table)的原理为在一内投影桌面上，结合红外线光学触控技术，以达成多点触控的效果，但是在现有技术中，皆为使用一投影机将所欲显示的影像投射至桌面，另外搭配一组红外光源，将红外光源投射至桌面。又如上所述，光学式红外线触控面板中红外线发光二极管模块的成本不低，且发光二极管的照度分布为高斯分布，照明的均匀性不佳，又无论是在单点触控或是多点触控之红外线触控系统中，红外线光源照明的均匀性非常重要。

发明内容

为解决上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种投影式触摸匀光系统，其将红外光源导入投影机的装置，利用投影机系统将光均匀投射到触控屏幕功能，在投影屏幕上得到均匀的红外光源，以供光学式触控系统使用。

为解决上述技术问题，本发明所采取的第一种技术方案是，一种投影式触摸匀光系统，包含：至少一成像装置；至少一光学模块，对应于该成像装置配置；至少一红外光源，用以发出至少一红外光线；至少一导光装置，光耦合至该红外光源，用以导引该红外光线至该光学模块，并将该红外光线导引至该成像装置，以形成一红外光影像；至少一可见光源，用以发出至少一可见光，其中该可见光传输至该光学模块，并被导引至该成像装置，以形成一可见光影像；及至少一投射镜头，用以接收并投射该可见光影像及该红外光影像。

还包含一投影屏幕，连接于该投影机，以供该可见光影像及该红外光影像投射于该投影屏幕上。该导光模块为导光棒、复眼透镜或积分光柱。该成像装置为数字微型反射镜组件、液晶显示或硅基液晶。该光学模块为棱镜或透镜；其中该光学模块为全内部反射棱镜、分光棱镜系统、菲利浦棱镜系统或偏向分光器。该投影屏幕为触控智能平台、触控桌面或其它具有相同功效的具有影像显示及触控功能的装置的背投影触控屏幕。该红外光源为红外线线光源、红外线激光、红外线激光二极管、红外激光发光组件或红外线发光二极管。

本发明所采取的第二种技术方案是，一种投影式触摸匀光系统，包含：至少一红外光源模块，用以产生至少一红外光线；至少一投射系统，该投射系统包含至少一光学模块，用以接收该红外光线，以形成至少一红外光影像，并投射所接收的该红外光影像。

还包含至少一成像装置，其用以使该可见光折射或透射后形成至少一可见光影像射向该光学模块。该红外光源模块为红外线线光源、红外线激光、红外线激光二极管、红外激光发光组件或红外线发光二极管。该光学模块为棱镜或透镜，其中该光学模块较佳为全内部反射棱镜、分光棱镜系统、菲利浦棱镜系统或偏向分光器。

本发明所能达到的有益效果是：

1.本发明红外光源导入投影机装置，以利用投影机将光线均匀投射的功能，投射均匀的红外光源，以供光学式触控系统使用，并达成均匀红外光线的目的。

2.本发明将红外光源导入投影机装置，无须另外设置红外光线的装置，达到节省成本、缩减投影式触摸匀光系统的体积的效果。

附图说明

图1为投影式触摸匀光系统一实施例示意图；

图2为投影式触摸匀光系统另一实施例示意图；

图3为投影式触摸匀光系统再一实施例示意图；

图4为投影式触摸匀光系统功能模块图；

图5为投影式触摸匀光系统实施例应用示意图。

主要组件符号说明：

200可见光源    210可见光源集光罩

300可见光线    310可见光影像

500红外光源    510红外光源集光罩

600红外光线

800手指

1000数字光学处理投影机    1020第一聚光透镜      1030第一折射镜片

1040导光模块              1050三原色滤光转盘    1060驱动马达

1070第二折射镜片          1080第二聚光透镜      1090全内部反射棱镜

1100数字微镜组显示芯片    1110投影镜头

2000液晶显示投影机        2100反射镜            2200分光镜

2300液晶显示成像面板      2400聚光棱镜          2500投影镜头

3000硅基液晶投影机        3010偏向分光器        3020硅基液晶成像面板

3030投影镜头

4000投影式触摸匀光系统    4100红外光源模块      4150红外光线

4170红外光影像            4200可见光源模块      4250可见光线

4270可见光影像            4300光学模块          4400投影模块

5000多点触控智慧平台      5100框架              5200背投影显示及触控桌面

5300投影式触摸匀光系统    5400红外线摄影机      5500计算机

具体实施方式

本发明将以较佳的实施例及观点加以叙述。

本发明的投影式触摸匀光系统，是利用投影机将光源均匀投射的效果，另外导入一红外光源，利用此效果将红外光源均匀投射的概念，以形成一提供光学式触控系统使用的均匀红外光源，且也可同时投射影像的投影装置。

在本发明实施例中提供一种投影式触摸匀光系统，如图1所示，其可为一导入红外光源的数字光学处理(DLP)投影机，其内部结构示意图。数字光学处理投影机1000包含一可见光源200、一第一聚光透镜1020、一第一折射镜片1030、一导光模块1040(其中导光模块1040具体可为光棒、复眼透镜或积分光柱)、一三原色滤光片转盘1050、一驱动马达1060、一第二折射镜片1070、一第二聚光透镜1080、一全内部反射(Totally Internal Reflection，TIR)棱镜模块1090、一数字微镜组显示(Digital Micromirror Display，DMD)芯片1100及一投影镜头1110，其中可见光源200更可包含一可见光源集光罩210。可见光源200发射出可见光线300，可见光线300经过可见光源集光罩210集光后射向第一聚光透镜1020，借由第一聚光透镜1020聚焦后，经过第一折射镜片1030折射进入导光模块1040，通过导光模块1040将可见光线300导向三原色滤光转盘1050，可见光线300通过由驱动马达1060驱动旋转的三原色滤光片转盘1050，再经由第二折射镜片1070折射并通过第二聚光透镜1080聚光后射向全内部反射棱镜1090并折射至数字微镜组显示芯片1100，可见光线300经由数字微镜组显示芯片1100成像后形成一可见光影像310(？图中未示出)，可见光影像310射入全内部反射棱镜1090后射向投影镜头1110，并通过投影镜头1110将可见光影像310投射出数字光学处理投影机1000。本发明的实施例中是将一红外光源500导入上述数字光学处理投影机1000中，红外光源500设置于可见光源200侧边，且红外光源500也包含一红外光源集光罩510。红外光源500发出一红外光线600，红外光线600经由红外光源集光罩510集光后射向第一聚光透镜1020，借由第一聚光透镜1020聚焦后，经过第一折射镜片1030折射进入导光模块1040，通过导光模块1040将可见光线300导向三原色滤光转盘1050，可见光线300通过由驱动马达1060驱动旋转的三原色滤光片转盘1050，再经由第二折射镜片1070折射并透过第二聚光透镜1080聚光后射向全内部反射棱镜1090并折射至数字微镜组显示芯片1100，红外光线600经过数字微镜组芯片1100反射入全内部反射棱镜1090后射向投影镜头1110，并通过投影镜头1110将红外光线600投射出数字光学处理投影机1000。应可理解，对本领域具有通常知识者而言，红外光源并非一定要设置于可见光源200侧边，只要可达成将红外光线600导入数字光学处理投影机1000的光学装置内的功效，则红外光源500可设置于任何地方。

在本发明另一实施例中提供一种投影式触摸匀光系统，如图2所示，将一红外光源导入现有的液晶显示(LCD)投影机，其内部结构及光线路径示意图。液晶显示投影机2000包含一可见光源200、多个反射镜2100、两片分光镜2200、三片液晶显示成像面板2300、至少一聚光棱镜2400(其中聚光棱镜2400可为分光棱镜系统(Dichroic Prism System)或菲利浦棱镜系统(Philips PrismSystem))及一投影镜头2500。将红外光源500设置于可见光源200侧边，又，红外光源更包含一红外光源集光罩510。红外光源500发出一红外光线600，红外光线600经由红外光源集光罩510集光后经由分光镜2200及反射镜2100的折射及透射后射向聚光棱镜2400，经由聚光棱镜2400折射后射向投影镜头2500，并通过投影镜头2500将红外光线600投射出液晶显示投影机2000。应可理解，对本领域具有通常知识者而言，红外光源并非一定要设置于可见光源200侧边，只要可达成将红外光线600导入液晶显示投影机2000之光学装置内之功效，则红外光源500可设置于任何地方。

在本发明又一实施例中提供一种投影式触摸匀光系统，如图3所示，将一红外光源导入现有的硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)投影机，其内部结构及光线路径示意图。硅基液晶(LCoS)投影机3000包含至少一可见光源200、至少一偏向分光器(Polarization Beam Splitter)3010、至少一硅基液晶(LCoS)成像面板3020及一投影镜头3030。将红外光源500设置于可见光源200侧边，又，红外光源更包含一红外光源集光罩510。红外光源500发出一红外光线600，红外光线600经由红外光源集光罩510集光后射向偏向分光器3010，经由偏向分光器3010折射后射向硅基液晶(LCoS)成像面板3020并反射入偏向分光器3010，红外光线600射入偏向分光器3010后射向投影镜头3030，并通过投影镜头3030将红外光线600投射出硅基液晶(LCoS)投影机3000。应可理解，对本领域具有通常知识者而言，红外光源并非一定要设置于可见光源200侧边，只要可达成将红外光线600导入硅基液晶(LCoS)投影机3000的光学装置内的功效，则红外光源500可设置于任何地方。

本发明上述实施例可简化为如图4所示的投影式触摸匀光系统4000的功能模块图，其包含：一红外光源模块4100，用以产生一红外光线4150，并传输所述红外光线4150至一光学模块4300；一可见光源模块4200，用以产生一可见光4250，并传输所述可见光4250至该光学模块4300。所述光学模块4300用以接收所述红外光线4150，以形成一红外光影像4170，且用以接收所述可见光4250，以形成一可见光影像4270；及一投影模块4400，用以接收由所述光学装置4300折射的所述红外光影像4170及所述可见光影像4270，并将所述红外光影像4170及所述可见光影像4270投射出投影式触摸匀光系统4000，故其中所述光学模块4300用以将所述红外光线4150、所述红外光影像4170、所述可见光4250及/或所述可见光影像4270成像并导引至所述投影模块4400。

在本发明实施例中，还可提供一种投影式触摸匀光系统，其包含：一红外光源模块，用以产生一红外光线；一投射系统，所述投射系统包含光学模块，系用以接收所述红外光线，以形成一红外光影像，并投射所接收之所述红外光影像。

在本发明实施例中，所述光学模块包含，但不限于棱镜或透镜；其中所述光学模块的棱镜或透镜更包含，但不限于全内部反射棱镜、分光棱镜系统、菲利浦棱镜系统或偏向分光器。

在本发明实施例中，其中所述红外光源500及红外光源模块4100可包括但不限于红外线线光源(line light source)、红外线激光(infrared laser)、红外线激光二极管(infrared laser diode)、红外激光发光组件(infrared laser light emittingelement)、红外线发光二极管(infrared light emitting diode)、红外线发光组件或其它类似物品。优选，红外线光源500为红外线发光二极管(IRLED或IRED)或红外线激光二极管。

在本发明上述投影式触摸匀光系统可用于背投影式影像显示及触控装置上，如触控智慧平台(smart table)或触控桌面(surface table)，用以投射欲显示之影像，且同时提供一均匀的红外光线以供触控系统使用。请参考图5，为本发明投影式触摸匀光系统使用于一触控智能平台示意图。触控智慧平台5000包含一框架5100、一背投影显示及触控桌面5200、一投影式触摸匀光系统5300、至少一红外线摄影机(IR camera)5400及一计算机5500。背投影显示及触控桌面5200架设于框架5100上方，投影式触摸匀光系统5300、红外线摄影机(IRcamera)5400及计算机5500借由框架5100固定于触控智慧平台5000内部，且投影式触摸匀光系统5300及红外线摄影机(IR camera)5400皆电性耦合至计算机5500。在使用时，投影式触摸匀光系统5300接收来自于计算机5500的影像显示信号，将可见光影像投影至所述背投影显示及触控桌面5200，且同时投射一均匀的红外光线至所述背投影显示及触控桌面5200，以供红外线摄影机5400接收，当使用者的手指触摸所述背投影显示及触控桌面5200时，由红外线摄影机5400接收所述背投影显示及触控桌面5200被手指800触碰后所反射的红外线图像，转换成信号传输至计算机5500，以达成触控的效果。由于本发明的投影式触摸匀光系统将可见光影像及红外光源同时投射至背投影显示及触控桌面5200，与现有技术手段完全不同，且本发明除可简化所述触控智慧平台、触控桌面或其它具有相同功效的具有影像显示及触控功能的装置结构复杂度，亦可降低上述装置之制作成本。又，本发明所揭露的投影式触摸匀光系统5300可单独将红外光源关闭，仅投射可见光影像，当作一般投影机使用。

虽然本发明之特定实施例阐明如上，然而，对本领域具有通常知识者而言，许多修改及变化在不偏离本发明之精神及范畴下亦可被实施。因此，本发明之范畴仅受限于权利要求及其等同。

Claims (11)

1.一种投影式触摸匀光系统，其特征在于，包含：

至少一成像装置；

至少一光学模块，对应于该成像装置配置；

至少一红外光源，用以发出至少一红外光线；

至少一导光装置，光耦合至该红外光源，用以导引该红外光线至该光学模块，并将该红外光线导引至该成像装置，以形成一红外光影像；

至少一可见光源，用以发出至少一可见光，其中该可见光传输至该光学模块，并被导引至该成像装置，以形成一可见光影像；及

至少一投射镜头，用以接收并投射该可见光影像及该红外光影像。

2.如权利要求1所述的投影式触摸匀光系统，其特征在于，还包含一投影屏幕，连接于该投影机，以供该可见光影像及该红外光影像投射于该投影屏幕上。

3.如权利要求1所述的投影式触摸匀光系统，其特征在于，该导光模块为导光棒、复眼透镜或积分光柱。

4.如权利要求1所述的投影式触摸匀光系统，其特征在于，该成像装置为数字微型反射镜组件、液晶显示或硅基液晶。

5.如权利要求1所述的投影式触摸匀光系统，其特征在于，该光学模块为棱镜或透镜；其中该光学模块为全内部反射棱镜、分光棱镜系统、菲利浦棱镜系统或偏向分光器。

6.如权利要求2所述的投影式触摸匀光系统，其特征在于，该投影屏幕为触控智能平台、触控桌面或其它具有相同功效的具有影像显示及触控功能的装置的背投影触控屏幕。

7.如权利要求1所述的投影式触摸匀光系统，其特征在于，该红外光源为红外线线光源、红外线激光、红外线激光二极管、红外激光发光组件或红外线发光二极管。

8.一种投影式触摸匀光系统，其特征在于，包含：

至少一红外光源模块，用以产生至少一红外光线；

至少一投射系统，该投射系统包含至少一光学模块，用以接收该红外光线，以形成至少一红外光影像，并投射所接收的该红外光影像。

9.如权利要求8所述的投影式触摸匀光系统，其特征在于，还包含至少一成像装置，其用以使该可见光折射或透射后形成至少一可见光影像射向该光学模块。

10.如权利要求8所述的投影式触摸匀光系统，其特征在于，该红外光源模块为红外线线光源、红外线激光、红外线激光二极管、红外激光发光组件或红外线发光二极管。

11.如权利要求1所述的投影式触摸匀光系统，其特征在于，该光学模块为棱镜或透镜，其中该光学模块较佳为全内部反射棱镜、分光棱镜系统、菲利浦棱镜系统或偏向分光器。

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