CN103744260A

CN103744260A - 触控投影系统

Info

Publication number: CN103744260A
Application number: CN201310751291.3A
Authority: CN
Inventors: 萧启宏; 林颖芳
Original assignee: Qisda Optronics Suzhou Co Ltd; Qisda Corp
Current assignee: Qisda Optronics Suzhou Co Ltd; Qisda Corp
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103744260B

Abstract

本发明揭露一种触控投影系统，其包含光源装置、微镜装置及影像撷取装置。该微镜装置可提供三个反射方向。该微镜装置能以其中一个反射方向选择性地反射由该光源装置产生的投影光线以投射至屏幕上，形成影像。该微镜装置能以另一个反射方向反射来自该屏幕的影像光线；该微镜装置能以又一个反射方向，具有更大的偏离角度，反射来自该屏幕的影像光线以被该影像撷取装置接收，例如用于判断实施于该屏幕上的触控操作。藉此，其他构件对该影像撷取装置的结构干涉限制可减少，进而形成更紧密的配置。

Description

触控投影系统

技术领域

本发明关于一种投影系统，尤指一种触控投影系统。

背景技术

触控应用近来发展快速，投影机亦有相对应的触控技术。目前习见的触控技术是在屏幕前形成红外线光幕，另于投影机加装接收模组，以接收由该红外线光幕形成的影像光线，进而分析使用者遮断该红外线光幕的影像以判断使用者的触控操作。于实际中，该接收模组可整合投影镜头设计。影像光线经由投影镜头进入投影机后，经由数位微镜装置(digital micromirror device，DMD)反射至影像撷取装置。此时，该数位微镜装置兼具调制(例如选择性反射)光源装置产生的光线以投射至该屏幕上以形成影像的功能，及反射进入投影机的影像光线以被该影像撷取装置接收的功能。目前的数位微镜装置的微镜通常可提供二种反射状态，一种定义为ON状态，此时，该微镜反射光线以经由该投影镜头朝向该屏幕投射；另一种定义为OFF状态，此时，该微镜反射的光线偏离该投影镜头以避免投射至该屏幕。一般而言，该微镜以单轴向旋转，并多仅能以其正、反转的极限位置作为ON及OFF状态，以使各装置能减少结构干涉设置以正常运作。因此，该数位微镜装置利用OFF状态以将影像光线反射至该影像撷取装置。然而，目前该微镜可转动的角度有限，前述各装置难以紧密配置，致使投影机体积无法缩小。

发明内容

鉴于现有技术中的问题，本发明的目的之一在于提供一种触控投影系统，其微镜装置提供更多的反射方向，便于其影像撷取装置设置，使得触控投影系统的各组件能紧密配置。

为达到上述目的，本发明提供了一种触控投影系统，包含：

屏幕；

光源装置，用于发射投影光线；

影像撷取装置，用以接收来自该屏幕的影像光线；以及

微镜装置，用以反射该投影光线及该影像光线，该微镜装置包含多个微镜，该多个微境排列成阵列，该微镜可受控制以选择性地处于第一转角位置、第二转角位置或第三转角位置，该微镜对应该第一转角位置、该第二转角位置及该第三转角位置分别具有第一法向、第二法向及第三法向；

当该微镜处于该第一转角位置时，来自该光源装置的该投影光线被该微镜反射而以第一反射方向行进，以投射至该屏幕上；

当该微镜处于该第二转角位置时，来自该屏幕的该影像光线以该第一反射方向的相反方向射向该微镜并被该微镜反射而以第二反射方向行进，该第二反射方向与该第一反射方向不平行；以及

当该微镜处于该第三转角位置时，来自该屏幕的该影像光线以该第一反射方向的相反方向射向该微镜并被该微镜反射而以第三反射方向行进并被该影像撷取装置接收，该第三反射方向与该第一反射方向及该第二反射方向均不平行。

较佳的，该第一法向、该第二法向、该第三法向及该第一反射方向共平面，该第三反射方向与该第一反射方向的夹角大于该第二反射方向与该第一反射方向的夹角。该微镜装置对应该多个微镜包含多个旋转机构，该旋转机构连接至该对应的微镜以能控制该对应的微镜以相对于旋转轴旋转以选择性地处于该第一转角位置、该第二转角位置或该第三转角位置，该旋转轴垂直于该第一法向及该第二法向。

较佳的，该第一反射方向、该第二反射方向及该第三反射方向不共平面。该微镜装置对应该多个微镜包含多个旋转机构，该旋转机构连接至该对应的微镜以能控制该对应的微镜以相对于第一旋转轴及第二旋转轴旋转以选择性地处于该第一转角位置、该第二转角位置或该第三转角位置。

较佳的，该微镜能被该对应的旋转机构控制以分别相对于该第一旋转轴及该第二旋转轴旋转而能自该第一转角位置旋转至该第二转角位置，且该微镜能被该对应的旋转机构控制以相对于该第一旋转轴旋转而能自该第一转角位置旋转至该第三转角位置。

较佳的，该微镜能被该对应的旋转机构控制以分别相对于该第一旋转轴及该第二旋转轴旋转而能自该第一转角位置旋转至该第三转角位置。

较佳的，该触控投影系统更包含光幕产生装置，该光幕产生装置用以于该屏幕前方产生光幕，其中该影像光线由该光幕产生。

较佳的，该触控投影系统更包含处理控制模组，该处理控制模组与该影像撷取装置及该微镜装置电连接，该处理控制模组控制该影像撷取装置接收该影像光线以形成触控影像并分析该触控影像以判断出触控操作，作为对该触控操作的回应，该处理控制模组控制该微镜装置将该投影光线投射至该屏幕上以形成投影影像。

较佳的，该光源装置与该微镜装置之间设置有滤光片，以滤除影像光线。

相较于现有技术，本发明的触控投影系统的微镜装置提供来自该屏幕的该影像光线更多的反射方向，使得该影像撷取装置的设置更具弹性。于实际应用上，该影像撷取装置通常设置以接收较偏离该投影光线的投射方向(即第一反射方向)的反射的影像光线，例如该第三反射方向的影像光线，且该第三反射方向与该第一反射方向的夹角大于该第二反射方向与该第一反射方向的夹角；藉此，该影像撷取装置可获得较大的设置空间。换言之，该光源装置、该影像撷取装置及该微镜装置可紧密配置；于实际应用上，该光源装置、该影像撷取装置及该微镜装置于实际应用上通常整合至投影机体内，此时，该投影机体体积可小于习知触控投影机的体积。另外，于实际应用上，该微镜得以单轴向或多轴向旋转的机构实现前述多个转角位置。

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式得到进一步的了解。

附图说明

图1为根据本发明一较佳具体实施例的触控投影系统的示意图。

图2为图1中触控投影系统的微镜装置的侧视示意图。

图3为图2中微镜装置的微镜作动的示意图。

图4为图3中微镜处于第二转角位置时的示意图。

图5为图3中微镜处于第三转角位置时的示意图。

图6为根据一实施例的微镜装置的旋转机构转动微镜作动的示意图。

图7为图6中微镜处于第一转角位置时的示意图。

图8为图6中微镜处于第二转角位置时的示意图。

图9为图6中微镜处于第三转角位置时的示意图。

具体实施方式

请参阅图1，其为根据本发明的较佳具体实施例的触控投影系统1的示意图。触控投影系统1包含处理控制模组12、光源装置14、微镜装置16、影像撷取装置18、光幕产生装置20及屏幕22。处理控制模组12分别与光源装置14、微镜装置16及影像撷取装置18电连接，以控制光源装置14发射投影光线PL(以带箭头实线表示于图中)，控制微镜装置16选择性地反射来自光源装置14的投影光线及反射来自屏幕22的影像光线IL(以带箭头虚线表示于图中)，以及控制影像撷取装置18接收来自屏幕22的影像光线IL。光幕产生装置20于屏幕22前方产生光幕202，影像光线IL即由光幕202产生。于本实施例中，处理控制模组12、光源装置14、微镜装置16及影像撷取装置18整合至投影机体10(以虚线框表示于图中)内；但本发明不以此为限。

请并参阅图2。图2为微镜装置16的侧视示意图。微镜装置16包含基座162、多个微镜164及对应该多个微镜164的多个旋转机构166，该多个旋转机构166设置于基座162，微镜164通过对应的旋转机构166以可旋转的设置于基座162上并排列成一阵列。处理控制模组12通过控制旋转机构166的动作以使多个微镜164能选择性地反射投影光线PL以朝向屏幕22投射(如图2中朝图纸上方行进的光线)，形成投影影像。请参阅图3，其为微镜164动作的示意图。旋转机构166连接至对应的微镜164，以能控制此对应的微镜164以相对于旋转轴164a(以十字标示于图3中)旋转从而使微镜164选择性地处于第一转角位置P1(如图中实线所示者)、第二转角位置P2(如图中虚线所示者)或第三转角位置P3(如图中虚线所示者)。换言之，微镜164可受控制以选择性地处于第一转角位置P1、第二转角位置P2或第三转角位置P3。微镜164对应第一转角位置P1、第二转角位置P2及第三转角位置P3分别具有第一法向N1、第二法向N2及第三法向N3。于本实施例中，第一法向N1、第二法向N2及第三法向N3共平面，且旋转轴164a垂直于第一法向N1及第二法向N2。补充说明的是，于本说明书中，旋转机构166仅以可提供微镜164枢转或相对于基座162偏转的单一支架表示，且以十字标记仅概念上表示旋转轴164a位置，其实际上可通过机电整合的设计实现，例如以习见的数位微镜装置(digital micromirror device，DMD)为例，其动作原理为习知技艺者可轻易获知，不另赘述；但本发明不以此为限。

请并参阅图1及图3。当微镜164处于第一转角位置P1时，来自光源装置14的投影光线PL被微镜164反射而以第一反射方向D1行进，以投射至屏幕22上，如图3中以带箭头实线表示者。此时，可定义微镜164于第一转角位置P1时，为ON状态，即投射投影光线PL以形成投影影像。于此状态下，影像光线IL(未绘示于图3中)将沿投影光线PL的投射路径反向进入投影机体10内，故影像光线IL不会朝向影像撷取装置18(以虚线框表示于图3中)行进，影像撷取装置18此时无法撷取由光幕202形成的触控影像。补充说明的是，影像光线IL虽沿投影光线PL投射路径反向行进，但是一般而言，光幕202多由不可见光，例如红外线，故此进入投影机体10的影像光线IL不会影响投影光线PL形成的投影影像。但本发明不以此为限，例如于光源装置14与微镜装置16之间设置滤光片，以滤除影像光线IL。

请并参阅图4。图4为微镜164处于第二转角位置P2时的示意图。当微镜164当微镜164处于第二转角位置P2时，来自屏幕22的影像光线IL以第一反射方向D1的相反方向(即相反于第一反射方向D1的方向)射向微镜164并被微镜164反射而以第二反射方向D2行进，如图4中以带箭头虚线表示者。其中，第二反射方向D2与第一反射方向D1不平行(即两者之间存在有不为零的夹角)。来自光源装置14的投影光线PL被微镜164反射后，偏离第一反射方向D1行进，其亦偏离第二反射方向D2，故不会被投射至屏幕22上，如图4中以带箭头实线表示者。此时，可定义微镜164于第二转角位置P2时，为OFF状态，即被反射的投影光线PL不形成投影影像。于本实施例中，以第二反射方向D2行进的反射的影像光线IL尚未朝向影像撷取装置18(以虚线框表示于图4中)行进，故此时影像撷取装置18仍无法撷取由光幕202形成的触控影像。此外，影像撷取装置18通常设计为仅能接收影像光线IL，例如红外线，投影光线PL一般为可见光，原则上不为影像撷取装置18所接收，但于实际应用上，为避免不必要的干扰，例如影像撷取装置18无法仅接收红外线或投影光线PL亦可能包含少量的红外线，第二转角位置P1可设计以使得投影光线PL被微镜164反射后亦不会朝向影像撷取装置18行进。

请并参阅图5。图5为微镜164处于第三转角位置P3时的示意图。当微镜164处于该第三转角位置P3时，来自屏幕22的影像光线IL以该相反方向(即第一反射方向D1的反向)射向微镜164并被微镜164反射而以第三反射方向D3行进并被影像撷取装置18(以虚线框表示于图5中)接收，如图5中以带箭头虚线表示者。其中，第三反射方向D3与第一反射方向D1及第二反射方向D2均不平行。此时，来自光源装置14的投影光线PL被微镜164反射后，偏离第一反射方向D1行进，其亦偏离第二反射方向D2及第三反射方向D3，故不会被投射至屏幕22上，如图5中以带箭头实线表示者。此时，可定义微镜164于第三转角位置P3时，为CAMERA（影像撷取）状态，即处理控制模组12能控制影像撷取装置18接收影像光线IL以形成触控影像并分析该触控影像以判断出触控操作，且被反射的投影光线PL不形成投影影像。之后，处理控制模组12即可回应该触控操作(例如使用者触控某物件或指示游标位置)控制微镜装置16将投影光线PL投射至屏幕22上以形成投影影像。于本实施例中，第三反射方向D3与第一反射方向D1的夹角A1大于第二反射方向D2与第一反射方向D1的夹角A2(请参阅图4)，因此夹角A1容许影像撷取装置18与其他构件(例如棱镜)采取较紧密的配置；换言之，投影机体10的体积可制作得较小。

于前述实施例中，旋转机构166采单轴旋转机构为例，故仅提供单一维度旋转，但本发明不以此为限。请参阅图6，其为根据一实施例的微镜装置的旋转机构366转动微镜164的动作示意图。本实施例的微镜装置与前述实施例的微镜装置16结构大致相同，故关于本实施例的微镜装置的其他相关说明，请参阅前述与微镜装置16有关说明，不另赘述。本实施例微镜装置与前述实施例微镜装置16主要不同之处在于本实施例微镜装置的旋转机构366可提供微镜164两个维度的旋转。本实施例中，逻辑上，旋转机构366包含挠性支架3662(或可使微镜164相对于基座162偏摆的机构)、设置于基座162上的四个电极垫3664、及设置于微镜164朝向基座162的表面上且对应该四个电极垫3664的四个静电区3666。挠性支架3662可受力(或力矩)而弯曲，或可使微镜164相对于基座162偏摆。于本实施例中，通过对电极垫3664施加电压，使得电极垫3664与对应的静电区3666产生吸引力或排斥力，以使微镜164相对于基座162偏摆。逻辑上，此四个电极垫3664与对应的四个静电区3666相互作用可使微镜164产生如同相对于两个轴的旋转动作，故原则上微镜164至少可具有四个设置状态(亦即四个转角位置)。

请并参阅图1、图6至图9。图7至图9分别为微镜164处于第一转角位置P1'、第二转角位置P2'及第三转角位置P3'时的示意图。旋转机构366连接至对应的微镜164以能控制对应的微镜164以相对于第一旋转轴164b及第二旋转轴164c(均以链线示意于图6至图9中)旋转以选择性地处于第一转角位置P1'、第二转角位置P2'及第三转角位置P3'。如图7所示，微镜164处于第一转角位置P1'，来自光源装置14的投影光线PL被微镜164反射而以第一反射方向D1'行进，以投射至屏幕22上，如图7中以带箭头实线表示者。此时，可定义微镜164于第一转角位置P1'时，为ON状态，即投射投影光线PL以形成投影影像。于此状态下，影像光线IL(未绘示于图7中)将沿投影光线PL的投射路径反向进入投影机体10内，故影像光线IL不会朝向影像撷取装置18行进，影像撷取装置18此时无法撷取由光幕202形成的触控影像；其中，为简化图面，影像撷取装置18未绘示于图中，后文亦同，不再赘述。

当微镜164被对应的旋转机构366控制以分别相对于第一旋转轴164b及第二旋转轴164c旋转而能自第一转角位置P1'(如图7所示)旋转至第二转角位置P2'时(如图8所示)，来自屏幕22的影像光线IL以第一反射方向D1'的相反方向射向微镜164并被微镜164反射而以第二反射方向D2'行进，如图8中以带箭头虚线表示者。其中，第二反射方向D2'与第一反射方向D1'不平行。来自光源装置14的投影光线PL被微镜164反射后，偏离第一反射方向D1'行进，其亦偏离第二反射方向D2'，故不会被投射至屏幕22上，如图8中以带箭头实线表示者。此时，可定义微镜164于第二转角位置P2'时，为OFF状态，即被反射的投影光线PL不形成投影影像。于本实施例中，以第二反射方向D2'行进的反射的影像光线IL尚未朝向影像撷取装置18行进(其行进路径逻辑可参阅图4)，故此时影像撷取装置18仍无法撷取由光幕202形成的触控影像。

当微镜164被对应的旋转机构366控制以分别相对于第一旋转轴164b旋转而能自第一转角位置P1'(如图7所示)旋转至第三转角位置P3'时(如图9所示)，来自屏幕22的影像光线IL以第一反射方向D1'的相反方向射向微镜164并被微镜164反射而以第三反射方向D3'行进并被影像撷取装置18接收，如图9中以带箭头虚线表示者；其中，第三反射方向D3'与第一反射方向D1'不平行，此外，为简化图面，影像撷取装置18未绘示于图9中，其接收影像光线IL的逻辑与图5所示者相同。来自光源装置14的投影光线PL被微镜164反射后，偏离第一反射方向D1'行进，其亦偏离第三反射方向D3'，故不会被投射至屏幕22上，如图9中以带箭头实线表示者。此时，可定义微镜164于第三转角位置P3'时，为CAMERA（影像撷取）状态，即处理控制模组12能控制影像撷取装置18接收影像光线IL以形成触控影像并分析该触控影像以判断出触控操作，且被反射的投影光线PL不形成投影影像。判断出该触控操作之后，处理控制模组12即可回应该触控操作(例如使用者触控某物件或指示游标位置)控制微镜装置16将投影光线PL投射至屏幕22上以形成投影影像。

补充说明的是，于本实施例中，微镜164利用两个旋转轴164b、164c改变设置状态，故整体而言，微镜164的四个转角位置(包含前述转角位置P1'、P2'、P3')呈立体的位置转换，亦即微镜164于不同转角位置P1'、P2'、P3'的法向N1'、N2'、N3'不共平面，反射方向D1'、D2'、D3'亦不共平面。因此，原则上，微镜164处于ON状态(即第一转角位置P1')之外的状态，均可定义为OFF状态，CAMERA（影像撷取）状态则可自剩余的可用状态择一定义之，影像撷取装置18则配合CAMERA（影像撷取）状态的选择而对应设置。例如，将微镜164于图7所示的设置状态仍定义为第一转角位置(即ON状态)，但将微镜164于图9所示的设置状态定义为第二转角位置(即OFF状态)，且将微镜164于图8所示的设置状态定义为第三转角位置(即CAMERA状态)；换言之，微镜164能被对应的旋转机构366控制以相对于第一旋转轴164b旋转而能自该第一转角位置(如图7所示者)旋转至该第二转角位置(如图9所示者)，而微镜164能被对应的旋转机构366控制以相对于第一旋转轴164b及第二旋转轴164c旋转而能自该第一转角位置(如图7所示者)旋转至该第三转角位置(如图8所示者)。

此外，微镜164的四个转角位置(包含前述转角位置P1'、P2'、P3')呈立体的位置转换，此特性有助于触控投影系统1于投影机体10内的构件弹性设置，进而更紧密设置。另外，于本实施例中，微镜164同时通过两个旋转轴164b及164c旋转而改变的转角(例如法向N1'、N2'夹角)约等于微镜164同时通过单一旋转轴164b或164c旋转而改变的转角(例如法向N1'、N3'夹角)的根号2倍；换言之，即使单一旋转轴164b或164c可提供的旋转角度与习知的数位微镜装置的微镜可提供者相同，但同时通过两个旋转轴164b及164c动作即可产生更大的转角变化，有益于构件设置的弹性，构件的设置更为容易。

如前述说明，本发明的触控投影系统的微镜装置提供来自该屏幕的该影像光线更多的反射方向，使得该影像撷取装置可获得较大的设置空间，其设置亦能更具弹性。换言之，该光源装置、该影像撷取装置及该微镜装置可紧密配置，使得该投影机体体积可小于习知触控投影机的体积。另外，本发明的触控投影系统的微镜装置可采用多旋转轴控制微镜转角位置，使其变化更多样化，其呈现的立体的位置转换亦有益于构件设置的弹性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种触控投影系统，其特征在于，包含：

屏幕；

光源装置，用于发射投影光线；

影像撷取装置，用以接收来自该屏幕的影像光线；以及

2.如权利要求1所述的触控投影系统，其特征在于，该第一法向、该第二法向、该第三法向及该第一反射方向共平面，该第三反射方向与该第一反射方向的夹角大于该第二反射方向与该第一反射方向的夹角。

3.如权利要求2所述的触控投影系统，其特征在于，该微镜装置对应该多个微镜包含多个旋转机构，该旋转机构连接至该对应的微镜以能控制该对应的微镜以相对于旋转轴旋转以选择性地处于该第一转角位置、该第二转角位置或该第三转角位置，该旋转轴垂直于该第一法向及该第二法向。

4.如权利要求1所述的触控投影系统，其特征在于，该第一反射方向、该第二反射方向及该第三反射方向不共平面。

5.如权利要求4所述的触控投影系统，其特征在于，该微镜装置对应该多个微镜包含多个旋转机构，该旋转机构连接至该对应的微镜以能控制该对应的微镜以相对于第一旋转轴及第二旋转轴旋转以选择性地处于该第一转角位置、该第二转角位置或该第三转角位置。

6.如权利要求5所述的触控投影系统，其特征在于，该微镜能被该对应的旋转机构控制以分别相对于该第一旋转轴及该第二旋转轴旋转而能自该第一转角位置旋转至该第二转角位置，且该微镜能被该对应的旋转机构控制以相对于该第一旋转轴旋转而能自该第一转角位置旋转至该第三转角位置。

7.如权利要求5所述的触控投影系统，其特征在于，该微镜能被该对应的旋转机构控制以分别相对于该第一旋转轴及该第二旋转轴旋转而能自该第一转角位置旋转至该第三转角位置。

8.如权利要求1所述的触控投影系统，其特征在于，更包含光幕产生装置，该光幕产生装置用以于该屏幕前方产生光幕，其中该影像光线由该光幕产生。

9.如权利要求1所述的触控投影系统，其特征在于，更包含处理控制模组，该处理控制模组与该影像撷取装置及该微镜装置电连接，该处理控制模组控制该影像撷取装置接收该影像光线以形成触控影像并分析该触控影像以判断出触控操作，作为对该触控操作的回应，该处理控制模组控制该微镜装置将该投影光线投射至该屏幕上以形成投影影像。

10.如权利要求1所述的触控投影系统，其特征在于，该光源装置与该微镜装置之间设置有滤光片，以滤除影像光线。