CN102998881B - 影像投影及撷取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种影像投影及撷取装置，包含光源、光阀、投影镜组、取像镜组、分光镜以及影像传感器；光源用以发出第一光束，且光阀设置于第一光束的传递路径上；光阀将第一光束转换为第二光束且使第二光束沿投影路径传递；投影镜组设置于投影路径上；取像镜组设置于取像路径上，且取像路径与投影路径部分重合；分光镜设置于投影路径与取像路径上，其中分光镜与投影镜组配合，以将第二光束投影于显示平面上，且分光镜与取像镜组配合，以接收来自显示平面的第三光束；影像传感器设置于取像路径上，用以感测第三光束。本发明使取像路径与投影路径部分重合，有效缩减取像镜组与投影镜组的体积，进而使影像投影及撷取装置有利于小型化设计。

Description

影像投影及撷取装置

技术领域

本发明关于一种影像投影及撷取装置，尤指一种可使投影影像最佳化且使镜组体积最小化的影像投影及撷取装置。

背景技术

随着科技的进步，目前市面上已发展出兼具影像投影功能与影像撷取功能的影像投影及撷取装置，用以于影像投影的过程中实现触控功能的应用。一般而言，影像投影及撷取装置具有用以形成影像光束的显示组件及用以将影像光束投影至屏幕上的投影镜组，并且具有感光组件及用以将外界物体的影像成像于感光组件上的取像镜组。然而，在习知的影像投影及撷取装置中，投影镜组与取像镜组无法有效整合，使得影像投影及撷取装置具有一定的体积而无法小型化。此外，若是显示组件、投影镜组、感光组件以及取像镜组之间的配置方式不对，将会使投影影像产生扭曲变形，进而影响投影影像的质量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种影像投影及撷取装置，通过使取像路径与投影路径部分重合，以达到有效缩减取像镜组与投影镜组的体积，使得取像镜组与投影镜组的体积可最小化，进而使影像投影及撷取装置有利于小型化设计的目的。

为达到上述目的，本发明提出一种影像投影及撷取装置，包含：光源，用以发出第一光束；光阀，设置于该第一光束的传递路径上，该光阀将该第一光束转换为第二光束且使该第二光束沿投影路径传递；投影镜组，设置于该投影路径上；取像镜组，设置于取像路径上，该取像路径与该投影路径部分重合；分光镜，设置于该投影路径与该取像路径上，该分光镜与该投影镜组配合，以将该第二光束投影于显示平面上，该分光镜与该取像镜组配合，以接收来自该显示平面的第三光束；以及影像传感器，设置于该取像路径上，用以感测该第三光束；其中，该第二光束具有光轴，该投影镜组具有中心轴，该光轴、该中心轴以及该分光镜的法线共平面，该光轴、该中心轴与该法线的方向皆朝向该显示平面，且该光轴相对该中心轴的转向与该法线相对该中心轴的转向相同。

作为可选的技术方案，第二夹角介于该光轴与该法线之间，且该第二夹角小于45度。

作为可选的技术方案，该投影镜组包含第一镜组以及第二镜组，该分光镜位于该第一镜组与该第二镜组之间，该第二光束沿该投影路径依序通过该第一镜组、该分光镜与该第二镜组而投影于该显示平面上。

作为可选的技术方案，该取像镜组包含该第二镜组以及第三镜组，该第三光束沿该取像路径依序通过该第二镜组、经由该分光镜反射再通过该第三镜组而投射于该影像传感器上。

作为可选的技术方案，该第一光束与该第二光束同为可见光与不可见光的其中之一，且该第三光束为可见光与不可见光的其中另一。

作为可选的技术方案，该第二光束由该光阀的作用面转换形成，该第二光束投影于该显示平面上而形成投影影像，该光轴为该作用面的中点与该投影影像的中点的连线。

作为可选的技术方案，第三夹角介于该分光镜的该法线与该投影镜组的该中心轴之间，且该第三夹角为45度。

综上所述，本发明使取像路径与投影路径部分重合，以有效缩减取像镜组与投影镜组的体积，使得取像镜组与投影镜组的体积可最小化，进而使影像投影及撷取装置有利于小型化设计。此外，由于来自光阀的第二光束的光轴、投影镜组的中心轴以及分光镜的法线共平面，可避免分光镜在正对显示平面的方向上向左偏转或向右偏转而使投影影像产生扭曲变形。再者，由于来自光阀的第二光束的光轴相对投影镜组的中心轴的转向与分光镜的法线相对投影镜组的中心轴的转向相同，可避免分光镜的转向与投影影像不同方位而使投影影像产生扭曲变形。换言之，藉由将来自光阀的第二光束的光轴、投影镜组的中心轴以及分光镜的法线做如上的配置，即可有效避免投影影像产生扭曲变形，进而使投影影像最佳化。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图得到进一步的了解。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的影像投影及撷取装置的示意图。

图2为图1中的光阀、投影镜组与显示平面的示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参阅图1以及图2，图1为根据本发明一实施例的影像投影及撷取装置1的示意图，图2为图1中的光阀12、投影镜组14与显示平面22的示意图。如图1所示，影像投影及撷取装置1包含光源10、光阀12、投影镜组14、取像镜组16、分光镜18以及影像传感器20。光源10用以发出第一光束L1，且光阀12设置于第一光束L1的传递路径上。光阀12将第一光束L1转换为第二光束L2且使第二光束L2沿投影路径P1传递。于此实施例中，光阀12可为数字微型反射镜组件(Digital Micromirror Device，DMD)，但不以此为限。投影镜组14设置于投影路径P1上。取像镜组16设置于取像路径P2上，且取像路径P2与投影路径P1部分重合。分光镜(dichroic mirror)18设置于投影路径P1与取像路径P2上，其中分光镜18与投影镜组14配合，以将第二光束L2投影于显示平面22上，且分光镜18与取像镜组16配合，以接收来自显示平面22的第三光束L3。影像传感器(image sensor)20设置于取像路径P2上，用以感测第三光束L3。于此实施例中，影像传感器20可为电荷耦合组件(Charge-coupledDevice，CCD)传感器或互补式金属氧化半导体(Complementary Metal-OxideSemiconductor，CMOS)传感器，但不以此为限。

于此实施例中，投影镜组14可包含第一镜组140以及第二镜组150，且取像镜组16可包含第二镜组150以及第三镜组160。换言之，投影镜组14与取像镜组16共享第二镜组150，且第二镜组150设置于部分重合的投影路径P1与取像路径P2上。分光镜18位于第一镜组140与第二镜组150之间，使得第二光束L2可沿投影路径P1依序通过第一镜组140、分光镜18与第二镜组150而投影于显示平面22上，且第三光束L3可沿取像路径P2依序通过第二镜组150、经由分光镜18反射再通过第三镜组160而投射于影像传感器20上。需说明的是，第一镜组140、第二镜组150与第三镜组160可分别由多个不同形式的透镜组成，视实际投影与取像需求而定。

由于取像路径P2与投影路径P1部分重合(亦即，投影镜组14与取像镜组16共享第二镜组150)，因此本发明可有效缩减取像镜组16与投影镜组14的体积，使得取像镜组16与投影镜组14的体积可最小化，进而使影像投影及撷取装置1有利于小型化设计。

于此实施例中，第一光束L1与第二光束L2可同为可见光与不可见光的其中之一，且第三光束L3可为可见光与不可见光的其中另一。举例而言，若第一光束L1与第二光束L2同为可见光，则本发明可于显示平面22上方设置可发出不可见光(例如，激光、红外线等)的光源(未显示)，以作为第三光束L3的来源。另一方面，若第一光束L1与第二光束L2同为不可见光(例如，激光、红外线等)，则本发明可于显示平面22上涂布荧光粉(未显示)，以将第二光束L2激发为可见光，进而形成投影影像M并且作为第三光束L3的来源。于实际应用中，当使用者利用触控对象(例如，手指、触控笔等)于显示平面22前进行触控操作而遮挡光线时，影像投影及撷取装置1的处理器或控制器(未显示)即会根据影像传感器20感测到的第三光束L3判断使用者执行触控的位置，进而执行对应的触控功能。

为了方便说明本发明的结构配置关系，图1中的投影镜组14简化为单一线条而绘示于图2中。如图2所示，第二光束L2具有光轴LA，投影镜组14具有中心轴CA，且第一夹角α1介于光轴LA与中心轴CA之间。于此实施例中，第二光束L2由光阀12的作用面120转换形成，且第二光束L2投影于显示平面22上而形成投影影像M。因此，光轴LA可定义为光阀12的作用面120的中点C1与投影影像M的中点C2的连线，但不以此为限。此外，光轴LA、中心轴CA以及分光镜18的法线N共平面。于此实施例中，定义光轴LA、中心轴CA与法线N的方向皆朝向显示平面22，使得光轴LA相对中心轴CA的转向R1与法线N相对中心轴CA的转向R2相同。如图2所示，光轴LA相对中心轴CA的转向R1与法线N相对中心轴CA的转向R2皆为逆时钟方向。此外，第二夹角α2介于光轴LA与法线N之间，且第二夹角α2小于45度。再者，第三夹角α3介于分光镜18的法线N与投影镜组14的中心轴CA之间，且第三夹角α3大致上为45度。

由于来自光阀12的第二光束L2的光轴LA、投影镜组14的中心轴CA以及分光镜18的法线N共平面，可避免分光镜18在正对显示平面22的方向上向左偏转或向右偏转而使投影影像M产生扭曲变形。再者，由于来自光阀12的第二光束L2的光轴LA相对投影镜组14的中心轴CA的转向R1与分光镜18的法线N相对投影镜组14的中心轴CA的转向R2相同，可避免分光镜18的转向R1与投影影像M不同方位而使投影影像M产生扭曲变形。换言之，藉由将来自光阀12的第二光束L2的光轴LA、投影镜组14的中心轴CA以及分光镜18的法线N做如上的配置，即可有效避免投影影像M产生扭曲变形，进而使投影影像M最佳化。

综上所述，本发明使取像路径与投影路径部分重合，以有效缩减取像镜组与投影镜组的体积，使得取像镜组与投影镜组的体积可最小化，进而使影像投影及撷取装置有利于小型化设计。此外，由于来自光阀的第二光束的光轴、投影镜组的中心轴以及分光镜的法线共平面，可避免分光镜在正对显示平面的方向上向左偏转或向右偏转而使投影影像产生扭曲变形。再者，由于来自光阀的第二光束的光轴相对投影镜组的中心轴的转向与分光镜的法线相对投影镜组的中心轴的转向相同，可避免分光镜的转向与投影影像不同方位而使投影影像产生扭曲变形。换言之，藉由将来自光阀的第二光束的光轴、投影镜组的中心轴以及分光镜的法线做如上的配置，即可有效避免投影影像产生扭曲变形，进而使投影影像最佳化。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种影像投影及撷取装置，其特征在于包含：

光源，用以发出第一光束；

光阀，设置于该第一光束的传递路径上，该光阀将该第一光束转换为第二光束且使该第二光束沿投影路径传递；

投影镜组，设置于该投影路径上；

取像镜组，设置于取像路径上，该取像路径与该投影路径部分重合；

分光镜，设置于该投影路径与该取像路径上，该分光镜与该投影镜组配合，以将该第二光束投影于显示平面上，该分光镜与该取像镜组配合，以接收来自该显示平面的第三光束；以及

影像传感器，设置于该取像路径上，用以感测该第三光束；

其中，该第二光束具有光轴，该投影镜组具有中心轴，该光轴与该中心轴之间具有第一夹角，该光轴、该中心轴以及该分光镜的法线共平面，该光轴、该中心轴与该法线的方向皆朝向该显示平面，且该光轴相对该中心轴的转向与该法线相对该中心轴的转向相同。

2.如权利要求1所述的影像投影及撷取装置，其特征在于：该光轴与该法线之间具有第二夹角，且该第二夹角小于45度。

3.如权利要求1所述的影像投影及撷取装置，其特征在于：该投影镜组包含第一镜组以及第二镜组，该分光镜位于该第一镜组与该第二镜组之间，该第二光束沿该投影路径依序通过该第一镜组、该分光镜与该第二镜组而投影于该显示平面上。

4.如权利要求3所述的影像投影及撷取装置，其特征在于：该取像镜组包含该第二镜组以及第三镜组，该第三光束沿该取像路径依序通过该第二镜组、经由该分光镜反射再通过该第三镜组而投射于该影像传感器上。

5.如权利要求1所述的影像投影及撷取装置，其特征在于：该第一光束与该第二光束同为可见光与不可见光的其中之一，且该第三光束为可见光与不可见光的其中另一。

6.如权利要求1所述的影像投影及撷取装置，其特征在于：该第二光束由该光阀的作用面转换形成，该第二光束投影于该显示平面上而形成投影影像，该光轴为该作用面的中点与该投影影像的中点的连线。

7.如权利要求1所述的影像投影及撷取装置，其特征在于：该分光镜的该法线与该投影镜组的该中心轴之间具有第三夹角，且该第三夹角为45度。