CN104076581A - 激光投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种激光投影仪，该激光投影仪被配置成，将图像投射到屏幕的背侧并且检测触摸输入，包括被配置成照射红、绿以及蓝光中的至少一个的光源；被配置成将红外光发射到屏幕的红外发光装置；光合成系统，该光合成系统被配置成合成包括用于每个像素的颜色信息的图像信息和从光源照射的光以便发射被合成的光；扫描仪，该扫描仪被配置成朝着用于每个像素的屏幕投射被合成的光；检测器，该检测器被配置成检测通过接近屏幕的物体反射的红外光；以及控制器，该控制器被配置成控制光源、红外发光装置和扫描仪的操作并且基于通过检测器检测到的信息识别触摸输入，以便可以提供仅是小型的可以同时执行将图像投射到屏幕和触摸识别的激光投影仪。

Description

激光投影仪

本申请要求于2013年3月28日提交的韩国申请No.10-2013-0033353较早的提交日期和优先权的权益，其内容通过引用整体合并在此。

技术领域

本发明涉及一种激光投影仪，该激光投影仪感测触摸，同时通过使用激光源和扫描仪实现图像。

背景技术

在不具有辅助显示面板的情况下，投影类型的图像显示装置（即，投影仪）能够实现大图像。这样的投影类型的显示装置在实现用于讨论会或者会议的屏幕中使用并且如用于儿童的图像显示装置一样是小型的。

传统的投影类型的显示装置（传统的投影仪）通常使用发光二极管作为光源。最近，激光投影仪出现使用激光作为光源。

另外，存在对于被配置成实现在弯曲屏幕和简单的平坦的屏幕上的图像的图像显示装置的需求。然而，难以实现明显清晰的图像，因为在屏幕上投射的图像根据屏幕的位置可能在焦点外。

发明内容

为了克服缺点，因此实施例的目的是为了提供一种激光投影仪，该激光投影仪感测触摸，同时通过使用激光光源和扫描仪实现图像。

本公开的另外的优点、目的和特征将在随后的描述中部分地被给出，并且对于本领域内的普通技术人员在研究下面的内容后部分地将变得显而易见，或可以从本发明的实践习得。可以通过在撰写的说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和获得本公开的目的和其他优点。

为了实现这些目的和其它的优点并且根据本发明的目标，如在此实施和广泛地描述的，一种激光投影仪被配置成，将图像投射到屏幕的背侧并且检测屏幕上的触摸输入，该激光投影仪包括光源，该光源被配置成照射（irradiate）红、绿以及蓝光中的至少一个；红外发光装置，该红外发光装置被配置成将红外光发射到屏幕；光合成系统，该光合成系统被配置成合成包括用于每个像素的颜色信息的图像信息和从光源照射的光以便发射被合成的光；扫描仪，该扫描仪被配置成对于每个像素朝着屏幕投射被合成的光；检测器，该检测器被配置成检测通过接近屏幕的物体反射的被反射的红外光；以及控制器，该控制器被配置成控制光源、红外发光装置以及扫描仪的操作并且基于通过检测器检测到的信息识别触摸输入。

可以通过扫描仪朝着屏幕照射从红外发光装置发射的红外光，和通过光合成系统合成的光。

红外发光装置可以是激光二极管，该激光二极管被配置成发射包括P波或者S波的红外光，并且激光投影仪可以进一步包括四分之一波片（QWP），该四分之一波片（QWP）被设置在红外发光装置和扫描仪之间。

扫描仪可以传送被反射的红外光。

激光投影仪可以进一步包括偏振分束器，该偏振分束器包括偏振表面，该偏振表面被配置成将从光合成系统发射的光传送到扫描仪并且将被反射的红外光传送到检测器。

偏振分束器可以使从光合成系统发射的光经过并且将光传送到扫描仪，并且反射被反射的红外光并且将光传送到检测器。

偏振分束器可以反射从光合成系统发射的光并且使被反射的光经过至扫描仪，并且传送被反射的红外光且将被反射的光传送到检测器。

偏振分束器可以进一步包括倾斜表面，该倾斜表面被配置成反射被散射的光，偏振表面不能朝着偏振表面当中的其它方向将从光合成系统发射的光当中的被散射的光传送到扫描仪。

激光投影仪可以进一步包括光吸收部分，该光吸收部分被配置成吸收被散射的光，偏振表面不能够将从光合成系统发射的光当中的被散射的光传送到扫描仪。

从光合成系统和红外发光装置发射的合成的光可以是P波光并且偏振表面仅使S波光经过至检测器。

红外发光装置可以是激光二极管，该激光二极管被配置成发射包括P波或者S波的红外光，并且红外发光装置可以包括四分之一波片（QWP），该四分之一波片（QWP）被设置在偏振分束器和扫描仪之间。

红外发光装置可以是红外发光二极管或者红外激光二极管，该红外发光二极管或者红外激光二极管被配置成将红外光发射到屏幕的整个区域。

红外发光装置可以是激光二极管（LD），该激光二极管（LD）被配置成发射包括P波或者S波的红外光，并且红外发光装置可以包括四分之一波片（QWP），该四分之一波片（QWP）被设置在红外发光装置的发光部分中。

激光投影仪可以进一步包括分色镜，该分色镜被布置在检测器的前侧以使可视光经过并且反射红外光，其中朝着检测器通过分色镜反射通过扫描仪传送的红外光。

激光投影仪可以进一步包括针孔（pin hole），该针孔被布置在检测器的前侧；和透镜，该透镜被配置成将被反射的红外光聚集在针孔上。

激光投影仪可以进一步包括红外光滤波器，该红外光滤波器被设置在检测器的前侧。

激光投影仪可以进一步包括透镜，该透镜被设置在检测器的前侧。

可以设置一个扫描仪，并且扫描仪可以在第一轴上旋转以将光照射的方向移动至第一方向并且在第二轴上旋转以将光照射方向移动至第二方向，以将二维图像投射到屏幕。

扫描仪可以被配置成将二维图像投射到屏幕，并且可以包括：第一扫描仪，该第一扫描仪被配置成反射通过光合成系统合成的光并且在第一轴上旋转以将光反射的方向移动至第一方向；和第二扫描仪，该第二扫描仪被配置成反射通过第一扫描仪反射的光并且在第二轴上旋转以将光反射的方向移动至第二方向。

激光投影仪将图像投射到的屏幕可以包括弯曲的表面。

红外发光装置或者光源可以具有被形成在红外光或者光的通路附近的不平整部（unevenness）。

当检测器检测通过接近屏幕的物体反射的红外光时，控制器可以识别扫描仪朝向的屏幕的点处的触摸输入。

从红外发光装置发射的红外光以特定的频率驱动或者以被调制的波形被发射。

当通过检测器检测到的红外光的频率和波形对应于从红外发光装置发射的红外光的频率和波形时，控制器可以确定通过检测器检测到的红外光是通过接近屏幕的物体反射的红外光。

控制器可以仅过滤和提取通过检测器检测到的红外光波长当中的具有特定的频率或者被调制的波形的光。

根据在上面提及的实施例中的至少一个，可以提供一种激光投影仪，该激光投影仪可以同时执行将图像投射到屏幕和触摸识别，使得其可以是小型的。

此外，即使当屏幕被弯曲时，清晰的图像可以被提供给屏幕。

又进一步，除了通过检测器检测到的红外光当中的通过屏幕反射的红外光之外，可以去除噪声红外光。因此，可以增强触摸识别率。

附图说明

附图被包括以提供对本发明进一步的理解并且被合并和组成本申请的一部分，附图图示本发明的实施例，并且连同描述一起用来解释本发明原理。在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的用于激光投影仪的屏幕显示方法的概念图；

图2是图示具有两个轴的一个扫描仪的操作的概念图；

图3是图示具有一个轴的两个扫描仪的操作的概念图；

图4是图示在使用投影透镜的注入成型类型投影仪的屏幕上成像的图像的图；

图5是图示在使用扫描仪的注入成型类型投影仪的屏幕上成像的图像的图；

图6a和图6b是根据本发明的第一实施例的激光投影仪的概念图；

图7是根据本发明的第一实施例的被设置在激光投影仪中的光源的截面图；

图8a和图8b是根据本发明的第二实施例的激光投影仪的概念图；

图9是图示通过在图6a和图6b中示出的偏振分束器的偏振平面处理的特性的图；

图10是图示通过在图8a和图8b中示出的偏振分束器的偏振平面处理的特性的图；

图11是根据本发明的第三实施例的激光投影仪的概念图；

图12是根据本发明的第四实施例的激光投影仪的概念图；

图13是根据本发明的第五实施例的激光投影仪的概念图；

图14是根据本发明的第六实施例的激光投影仪的概念图；

图15是根据本发明的第七实施例的激光投影仪的概念图；

图16是图示当触摸被输入到激光投影仪时通过检测器检测到的红外线的一个实施例的图；

图17是图示当多触摸被输入到激光投影仪时通过检测器检测到的红外线的一个实施例的图；

图18是图示根据本发明的被设置在激光投影仪中的红外发光装置的波形的第一实施例的图；

图19是图示根据本发明的被设置在激光投影仪中的红外发光装置的波形的第二实施例的图；以及

图20是图示从被设置在激光投影仪中的根据一个实施例的检测器接收到的红外光的波形的布置的图。

具体实施方式

将会理解的是，当元件被称为是在另一元件“上”或者“下”时，其能够直接地在元件上/下，并且也可以存在一个或者多个中间元件。当元件被称为是在“上”或者“下”时，能够基于元件包括“在元件下面”和“在元件上面”。

图1是根据本发明的一个实施例的用于激光投影仪100的屏幕显示方法的概念图。被设置在激光投影仪中的扫描仪140将从光合成系统130照射的图像投射到屏幕200并且扫描仪140将图像投射到屏幕200的整个区域，以Z字形（zigzag）移动，如在图2中所示。这时，扫描仪140将与一个像素相对应的图像投射到屏幕200一次。

对于扫描仪140将图像照射到屏幕200的整个区域所耗费的时间与运动图片帧的数目有关。例如，为了将30帧的图像照射到屏幕200，扫描仪140每1/30秒钟在屏幕200上移动一次。

基于轴的数目扫描仪140可以被分类成单轴扫描仪和双轴扫描仪。单轴扫描仪140仅在x轴或者y轴方向上可旋转并且仅在一个方向上投射图像，仅实现单维图像。双轴扫描仪在x轴方向和y轴方向上可旋转，通过仅使用一个扫描仪140仅实现二维图像。

图2是图示具有双轴的一个扫描仪的操作的概念图。双轴扫描仪可以通过仅使用一个扫描仪140实现二维图像。双轴扫描仪在第一方向上将图像投射到屏幕200，同时在第一轴上旋转。当达到屏幕200的末端时，双轴扫描仪在第二轴上旋转并且在第二方向上移动至下一个像素，并且然后其再次在第一方向上将图像投射到屏幕200。

图3是图示具有一个轴的两个扫描仪的操作的概念图。两个单轴扫描仪被要求实现二维图像。单轴扫描仪包括：第一扫描仪140a，该第一扫描仪140a在第一轴上可旋转以朝着第一方向移动光的反射方向；和第二扫描仪140b，该第二扫描仪140b在第二轴上可旋转以通过反射经由第一扫描仪140a反射的光将光的反射方向移动至第二方向，从而将被反射的光投射到屏幕200。

这时，当经由第一扫描仪140a反射的光在第一方向上移动时第二扫描仪140b在第一方向上移动。第一扫描仪140a将通过光合成系统130合成的光连续地照射到一个点并且根据第一扫描仪140a的旋转改变通过第一扫描仪140a反射的光的位置。因此，第二扫描仪140b在第一方向上被纵向地形成，如在图3中所示。

第一扫描仪140a朝着第二扫描仪140b的顶部反射光并且被反射的光在第一方向上从第二扫描仪140b移动。第二扫描仪140b重新反射通过第一扫描仪140a反射的光以将光投射到屏幕200。通过第一扫描仪140a的旋转移动在第一方向上在屏幕200上投射的光的位置。当光的位置达到屏幕200的末端时，第二扫描仪140b在第二轴旋转并且在第二方向上移动光的投射方向达一个像素。

操作被重复并且图像可以以Z字形被投射到屏幕，使得两个单轴扫描仪140a和140b可以实现二维图像。

图4是图示在使用投影透镜的注入成型类型投影仪200的屏幕上成像的图像的图。图5图示在使用扫描仪的注入成型类型投影仪200的屏幕上成像的图像的图。

在使用上面所提及的扫描仪140的扫描仪类型中，被配置成没有利用投影透镜分别针对像素反射光的扫描仪140将图像投射在屏幕的整个区域上，同时以相对高的速度旋转和移动。在传统的投影仪装置（DMD）中通常使用的数字微镜（micro-mirror）将光投射到屏幕200的整个区域一次。因此，与扫描仪140的尺寸相比较传统的投影仪具有被扩大的尺寸的缺点。

投影透镜可以被使用以便根据屏幕200的尺寸扩大在数字微镜装置中合成的图像。在使用投影透镜的情况下，屏幕200不得不被定位在如图4中所示的焦距中以成像精确的图像。当在屏幕200如在图4中所示被倾斜的情况下n像素焦面（focus surface）是处于焦距中时，在大体上更加靠近的屏幕200或者较少靠近的屏幕200上成像的图像的尺寸发生被扩大足以实现模糊图像。

然而，在使用扫描仪140的情况下，线性光能够被投射到屏幕200的整个区域同时扫描仪140以Z字形移动。因此，清晰的图像可以被成像在屏幕200上，不论焦距如何。结果，包括在上面所提及的扫描仪的激光投影仪可以实现清晰的图像，不论与屏幕200的距离如何，并且其可以被应用于弯曲的屏幕200。

根据本发明的激光投影仪100包括光源110、红外发光装置120、光合成系统130、扫描仪140、检测器150以及控制器180。根据组成激光投影仪100的这些组件的布置能够推导各种实施例。

光源110是被配置成照射红、绿以及蓝光中的至少一个的装置。在设置被配置成照射所有的三种颜色的三个光源110的情况下，通过RGB颜色组合能够实现所有的颜色。在仅设置预定数目的光源110的情况下，可以实现通过部分颜色的组合形成的图像。

红外发光装置120是被配置成发射红外线的光源。激光二极管（LD）或者发光二极管（LED）可以被用作红外发光装置。根据实施例，红外发光装置120的位置可以被改变并且根据发光装置的位置可以区别被使用的二极管的类型。

光合成系统130通过控制光源110基于包括用于每个像素的颜色信息的图像信息对光进行合成并且发射被合成的光。通过扫描仪140将通过光合成系统130发射的光投射到屏幕200。

如上面所提及的，扫描仪140发射基于与一个像素相对应的颜色信息合成的光一次并且改变发光的位置。

当物体接近屏幕200时，从红外发光装置120发射到屏幕200的光被反射。检测器150检测被反射的光并且将关于检测到的红外光的信息传输到控制器180。

控制器180整合关于通过检测器150检测到的红外光和关于在通过扫描仪140投射的屏幕200上的光的位置的信息，以识别触摸输入。控制器180不仅可以识别触摸输入而且可以控制光源110以对图像信息和光进行合成。

图6a是根据本发明的第一实施例的激光投影仪100的概念图。此实施例具有通过扫描仪140执行图像发射、红外光发射、红外光检测的特性。

被设置在根据本发明的激光投影仪100中的屏幕200将图像投射到屏幕200的背侧。在观看屏幕时，用户可以看到相对于图像被投射到的侧面的屏幕的相对侧面（opposite side）上的图像并且输入触摸。屏幕200可以是示出地形（topography）的三维模型、设置在家用电器以及建筑物的壁中的壳体的预定部分。

扫描仪140被使用并且屏幕200可以被应用于弯曲的屏幕200。清晰的图像被成像在屏幕上，不论扫描仪140和屏幕200之间的距离如何，使得使用扫描仪140的屏幕200甚至可以在弯曲的表面上实现图像。

光源110包括红、绿以及蓝色光源中的至少一个并且基于被包括在图像信息中的用于每个像素的颜色信息调节光源110的光量。与发光二极管相比较，光源110可以是激光二极管，该激光二极管发射具有线性和高纯度的光。

这样的激光二极管可以发射具有强大的线性和精细的波长的光。光由P波形、S波形、以及包括圆偏振光的偏振光元素组成。通过这些元素的组合实现三维偏振光波形。当使用激光二极管时，仅能够发射P波形光或者S波形光。在本实施例中，为了方便解释，激光二极管可以发射P波形光。

光合成系统130对通过光源110发射的光进行合成并且发射与用于每个像素的颜色信息相对应的光。光合成系统130可以是分色镜135，该分色镜135被配置成穿过由光源110发射的预定强度的光并且反射另一预定强度的光。分色镜135在特定的波长带中选择性地反射光或者仅使光经过。

在附图中，在反射所有波长中使用的镜可以被用作被配置成反射从红色光源110发射的光的镜。在反射从绿色光源110发射的光中使用的镜具有使从红色光源110发射的光经过并且反射从绿色光源110发射的光的二色性特性。

用于反射从蓝色光源110发射的光的镜可以是分色镜135，该分色镜135被配置成使红光和绿光经过并且反射蓝光。用于每个像素的从红光、绿光以及蓝光合成的光可以被发射到扫描仪140。

因为激光二极管被使用，所以从红外发光装置120发射的光仅具有P波或者S波元素。根据屏幕200的位置可以区别这样的线性偏振红外光的反射率。因此，在屏幕200的尺寸太大的情况下，可能存在检测器150甚至在大屏幕的末端部分或者具有大的入射角的屏幕上的特定点处不能够检测的触摸输入。

与线性偏振红外光相比，圆偏振红外光更加有利于在屏幕中反射。因此，四分之一波片128可以进一步被设置在红外发光装置和扫描仪之间以在被发射到扫描仪140之前将线性偏振红外光转换成圆偏振红外光（参见图15）。

当四分之一波片的主轴相对于从红外发光装置120发射的光的振动方向被倾斜45度时，穿过四分之一波片的红外光被转换成圆偏振红外光并且该圆偏振红外光通过扫描仪140来发射。

在本实施例中，红外发光装置120将红外光发射到光合成系统130以及光源110并且光合成系统130对红外光进行合成，使得被合成的光可以与来自于光源110的光被一起传送到扫描仪140。被布置在红外发光装置120的前侧的分色镜135可以被配置成仅反射红外光并且使可视光经过。通过合成系统130合成的光和红外光被发射到扫描仪140。为了将光发射到扫描仪，可以进一步设置镜，如在附图中所示。

图6b是图示在通过屏幕200反射之后通过检测器检测到红外光的通路的概念图。

如在上面所提及的，扫描仪140投射与一个像素相对应的光一次并且以Z字形移动被投射的光的位置，仅实现二维图像。被投射的光具有红外光。当物体接近屏幕200时，换言之，当用户触摸屏幕200时，红外光被反射。

通过扫描仪140再次反射在物体上反射的被反射的红外光并且将通过扫描仪140反射的光传送到被设置在激光投影仪100中的检测器150。被反射的红外光沿着与在扫描仪140上入射的光的通路相同的通路移动，使得可以朝着光合成系统130移动。偏振分束器160可以被设置以使朝着光合成系统130移动的被反射的光弯曲。

当使用偏振分束器160时，为了在经过偏振分束器160之后从红外发光装置120发射的红外光经过四分之一波片128，四分之一波片128被定位在偏振分束器160和扫描仪140之间。当从红外发光装置发射的光穿透偏振分束器之前的四分之一波片128时，圆偏振红外光被供应给偏振分束器160并且然后可能产生噪声。

偏振分束器160是具有偏振表面165的棱镜。偏振表面165从红外光的波长使P波和S波经过并且反射另一个。在本实施例中，被设置在偏振分束器160中的偏振表面165使P波经过并且反射S波。

图9示出被设置在根据本实施例的偏振分束器160中的偏振表面165的特性。P波包括红外光波长（λi）并且使可视波长的光经过。然而，S波使比红外光波长（λi）短的波长的光经过，并且反射红外光的S波，没有使其经过。

换言之，从光合成系统130发射的光是从光源110发射的P波光，使得其可以在穿透偏振分束器160之后被传送到扫描仪140。相反地，在屏幕200上反射的光被散射并且与P波和S波光混合的红外光通过扫描仪140在偏振分束器160上入射。

偏振分束器160的偏振表面165朝着检测器150仅反射S波。光被散射并且仅具有S波的红外光被传送到检测器150。检测器150可以进一步包括被设置在其前表面中的红外光滤波器154。红外光滤波器154仅使红外光穿过并且尽可能地减少由其它波长产生的噪声。

在被入射在检测器150之前，从光源110发射的光或者从光合成系统130发射的光可以被部分地散射。在此，从外部通过扫描仪在检测器140上入射的光可以包括可视光，并且仅在过滤反射的被反射的红外光中可以使用红外光滤波器154。另外，透镜125可以进一步被设置在检测器150的前侧并且这样的透镜125可以聚集光，使得检测器150的尺寸可以被减少。

传统的红外检测相机同时获取用于整个屏幕200的红外光信息以检测图像中的屏幕200的位置。在本实例中，传统的红外检测相机必须一次获取更多的信息并且检测其中实现触摸输入的点。因此，红外检测相机的检测精确度可能被劣化。

然而，根据实施例的检测器150必须执行的唯一事情是仅检测在一个像素上反射的红外光一次，使得小尺寸的红外检测器可以被用作检测器150。当检测红外光时，检测器150可以将信号传送到控制器180，并且当检测器150检测到红外光时控制器180可以识别在相对于扫描仪140的屏幕200的位置处存在触摸输入。

图7是根据激光投影仪100的一个实施例的红外发光装置120的截面图。从红外发光装置120发射的红外光可以部分地碰撞主镜筒（body tube）127的壁面。散射同时碰撞主镜筒127的内壁的红外光可以包括S波光，并且散射的方向不同于来自红外发光装置120的正常的发光方向，使得被散射的S波光可以被用作用于检测器150的噪声信号。

在根据本实施例的红外发光装置120和检测器150被布置在相同的内部空间的情况下，噪声可能会更加严重。为了防止这样的严重的噪声，可在主镜筒127的内壁中形成不平整部128，使得被散射的光可能在主镜筒中消光（extinct），而没有被发射。

具有在其中形成的不平整部的主镜筒可以被应用于光源110。不平整部被形成在被配置成发射光的主镜筒的内表面中，仅减少通过沿着异常（abnormal）的通路发射的可视光产生的噪声。

图8a和图8b是根据本发明的第二实施例的激光投影仪100的概念图。在本实施例中，偏振分束器可以仅反射可视光和被传送的红外光并且包括偏振表面165，该偏振表面165被配置成使接收到的红外光经过，其不同于在图6a和图6b中示出的实施例。

图10是图示在本实施例中使用的偏振表面165的特性的图。偏振表面165在比红外光的波长长的波长中使S波经过并且反射可视光和红外光。换言之，在可视光波长中的P波和S波可以被反射。仅红外光波长中的P波可以经过或者S波可以被反射。

在本实施例中，从光源110发射的光和从红外发光装置120发射的红外光是S波红外光。如在图8a中所示，光在偏振分束器160的偏振表面165上反射并且被传送到扫描仪140。从光合成系统130发射的光在偏振表面165上被反射以被传送到扫描仪140。因此，在扫描仪140和光合成系统130之间的方向不是线性的而是弯曲的。

如在图8b中所示，通过接近屏幕200的物体反射的被反射的红外光包括如在上面所提及的P波和S波，使得仅P波可以穿透偏振表面165以被传到检测器150。

在图6a和图8a中示出的第一和第二实施例中，从红外发光装置120发射的红外光的通路与朝着检测器150反射的红外光的通路重叠。从红外发光装置120发射的红外光可能被引入到检测器150中。在本实例中，检测器150可能不能精确地检测触摸输入，而且可能通过结构变化或者结构添加来解决该问题。

图11是根据本发明的第三实施例的激光投影仪100的概念图。在本实例中，可以设置以与在图6a中示出的根据第一实施例的偏振分束器160不同的形状形成的分束器160。

在穿透偏振分束器160时，从红外发光装置120发射的所有红外光不能被传送到扫描仪，并且它们可以通过偏振分束器160的外表面被部分地反射。像在图6a中示出的第一实施例一样，具有通过堆叠两个直角三角形而形成的形状的偏振分束器160的外表面反射光，从而使被发射的光重新入射在偏振表面165上。在本实例中，被反射的光可以被入射在检测器150上并且甚至在屏幕200上不存在触摸输入的情况下检测到红外光。因此，即使当没有进行触摸输入时信号可能被传送到控制器180。

为了解决这样的问题，偏振分束器160的外壁表面168可以被倾斜以使红外光从外壁表面向内反射而不是朝着偏振表面165。通过入射的表面反射的光可以不是朝着偏振表面165并且难以使光入射在检测器150上，使得可以减少噪声。

图12是根据本发明的第四实施例的激光投影仪的概念图。在本实施例中，针孔170可以被设置在检测器150和透镜125之间。针孔170仅使在特定方向上引进的红外光经过，并且隔绝（shut off）在通过红外发光装置120散射之后入射的光。换言之，被散射的光在针孔170附近被入射并且不能穿过针孔170使得不能够通过检测器150检测。

透镜125可以被设置在针孔170的前面，用于使由屏幕200反射的光穿过针孔170，使得光在穿过透镜125之后可以被入射到针孔170。在透镜125上入射的光的方向不同于通过屏幕200反射的光的方向的情况下，光可以穿透透镜125以被入射在针孔170附近的点上。因此，可以减少检测器150的噪声。

图13是根据本发明的第五实施例的激光投影仪100的概念图。在本实施例中，可以进一步设置光吸收部分175。光吸收部分175可以被配置成吸收在从光合成系统130发射之后没有被传送到扫描仪140的被散射的光。

如在附图中所示，堆积成形（dump-shaped）的构件可以被设置以使在其中被反射的散射的光消光，仅防止被散射的光被再次引入到检测器150中。光吸收部分175可以被设置以面向检测器150或者设置在其中从光合成系统130发射的光被散射的预定位置中。

图14是根据本发明的第六实施例的激光投影仪100的概念图。在本实施例中，红外光不能与从光源发射的图像的一起被发射到屏幕200并且红外发光装置120’可以被设置以从屏幕的整个区域发射。

在本实例中，红外光被发射到屏幕200的整个区域并且红外发光装置120’应是激光二极管（LD）不是必要的。发光二极管（LED）能够被用作红外发光装置120’并且可以在将红外光发射到屏幕200的整个区域中使用多个发光二极管或者激光二极管。

在使用激光二极管的情况下，为了被照射到如在图6a的第一实施例中所提及的屏幕200的红外光的反射效率，线性偏振的波长红外光被发射并且线性偏振波长的红外光可以被转换成圆偏振红外光。因此，四分之一波片128可以被布置在如在图14中所示的红外发光装置120’的发光部分中，以对线性偏振红外光进行圆偏振并且将圆偏振红外光投射到屏幕200。

在本实例中，红外光被照射到屏幕200的整个区域。当用户触摸屏幕200时，从红外发光装置120发射的红外光可以被反射并且扫描仪140朝着被触摸的点投射被反射的红外光。此后，通过扫描仪140红外光可以被入射在检测器上。

经由扫描仪140被吸取到检测器的红外光沿着与从光合成系统130发射的光的通路相类似的通路移动。因此，被配置成仅反射红外光并且传送可视光的分色镜135和另一分色镜135可以朝着检测器150使光的通路弯曲。

图15是根据本发明的第七实施例的激光投影仪100的概念图。在图15中示出的第七实施例中，在没有经过扫描仪140的情况下，在检测器150上入射的红外光可以根据屏幕上的触摸输入被直接地传送。

本实施例与在图6a中示出的第一实施相类似，在于红外光和图像经由光合成系统130发射，从而经由扫描仪140被投射到屏幕200。当扫描仪140朝着通过用户实现的屏幕200的触摸点发射图像和红外光时，检测器150检测通过屏幕200反射的光。

控制器180接收通过检测器检测到的红外光的信号。当生成信号时，控制器180可以识别其中在扫描仪140发射入射光的屏幕200的位置处存在触摸输入。在本实施例中，检测器150不需要使用被配置成拍摄整个屏幕区域200的红外光分布的任何红外相机，并且仅检测是否存在被反射的红外光。因此，可以在本实施例中使用小型的红外光传感器。

图16是图示当在激光投影仪100中实现触摸输入时通过检测器150检测红外光的一个实施例的图。“像素时间”指的是对于从扫描仪140发射的红外光朝着发射图像和红外光的扫描仪140移动至在屏幕200上的像素位置所耗费的时间。单位像素时间是对于红外光从一个像素移动至下一个像素所耗费的时间。当检测器150检测被发射的入射光时，控制器180可以识别在扫描仪140发射光到的屏幕200的像素位置中存在触摸输入。

图17是图示当多触摸被输入到根据本发明的激光投影仪100时通过检测器检测到的红外光的一个实施例的图。图17示出的基本原理与在图16中示出的基本原理相同。将一个像素移动至下一个像素所耗费的时间比一秒钟的十亿分之一短并且在多触摸输入的情况下可以再次得到在图17中示出的图。

在此，外部光源110可以包括红外光，并且其可能难以区别从红外发光装置120发射的红外光与从外部吸取的红外光。为了区别从红外发光装置120发射的红外光与从外部吸取的红外光，红外发光装置120可以在比如在图18中示出的单位像素时间短的时段中发射振动的红外光。

当识别到检测到具有相应的波形的红外光时，可以确定通过检测器150检测到被反射的红外光。在其它的情况下，控制器180可以识别到从外部入射红外光并且可以忽略相应的输入。

如在图19中所示，红外发光装置120可以发射具有在从两个或者更多个频率合成之后调制的波形的红外光。在识别到检测到除了如在上面所提及的被调制的波形红外光之外的其它的波形红外光的情况下，控制器180可以忽略通过检测器150检测到的信号。

图20是图示从被设置在激光投影仪中的根据一个实施例的检测器接收到的红外光的波形的布置的图。通过检测器150检测到的红外光可以包括外部光并且可以得到连续的值，如在图20（a）中所示。

在本实例中，控制器180需要与从红外发光装置120发射的光的波形相对应的值。通过检测器150检测到的信号被布置为如在图20（b）中所示，并且仅必要的信号保留而通过其它的外部光产生的噪声可以被去除。

根据在上面所提及的实施例中的至少一个，可以提供可以同时执行将图像投射到屏幕和触摸识别的激光投影仪100，使得其可以是小型的。

此外，即使当屏幕被弯曲时，可以将清晰的图像提供给屏幕。

又进一步，除了通过检测器检测到的红外光当中的通过屏幕反射的红外光之外，可以去除噪声红外光。因此，可以增强触摸识别率。

当与任何实施例相关地描述特定特征、结构或特性时，与本发明的其他实施例相关地实现这样的特征、结构或特征在本领域内的技术人员的认知范围之内。

虽然已经参考其本发明的多个示例性实施例描述了本发明的实施例，但是应当明白，本领域内的技术人员可以设计落在本发明的原理的精神和范围内的多个其他修改和实施例。更具体地，在本公开、附图和所附的权利要求的范围内的主题组合布置的组件部分和/或布置中，各种改变和修改是可能的。除了在组件部分和/或布置上的改变和修改之外，替代物使用对于本领域内的技术人员也将是显而易见的。

Claims (24)

1.一种激光投影仪，所述激光投影仪被配置成，将图像投射到屏幕的背侧并且检测所述屏幕上的触摸输入，所述激光投影仪包括：

光源，所述光源被配置成照射红、绿以及蓝光中的至少一个；

红外发光装置，所述红外发光装置被配置成将红外光发射到所述屏幕；

光合成系统，所述光合成系统被配置成合成包括用于每个像素的颜色信息的图像信息和从所述光源照射的光以便发射被合成的光；

扫描仪，所述扫描仪被配置成对于每个像素朝着所述屏幕投射所述被合成的光；

检测器，所述检测器被配置成检测通过接近所述屏幕的物体反射的被反射的红外光；以及

控制器，所述控制器被配置成控制所述光源、所述红外发光装置以及所述扫描仪的操作并且基于通过所述检测器检测到的信息识别触摸输入。

2.根据权利要求1所述的激光投影仪，其中，通过所述扫描仪朝着所述屏幕照射从所述红外发光装置发射的红外光，和通过所述光合成系统合成的光。

3.根据权利要求2所述的激光投影仪，其中，所述红外发光装置是激光二极管，所述激光二极管被配置成发射包括P波或者S波的红外光，并且

所述激光投影仪进一步包括四分之一波片（QWP），所述四分之一波片（QWP）被设置在所述红外发光装置和所述扫描仪之间。

4.根据权利要求1所述的激光投影仪，其中，所述扫描仪传送所述被反射的红外光。

5.根据权利要求4所述的激光投影仪，进一步包括：

偏振分束器，所述偏振分束器包括偏振表面，所述偏振表面被配置成将从所述光合成系统发射的光传送到所述扫描仪并且将所述被反射的红外光传送到所述检测器。

6.根据权利要求5所述的激光投影仪，其中，所述偏振分束器使从所述光合成系统发射的光经过并且将光传送到所述扫描仪，并且反射所述被反射的红外光且将光传送到所述检测器。

7.根据权利要求5所述的激光投影仪，其中，所述偏振分束器将从所述光合成系统发射的光反射到所述扫描仪，并且使所述被反射的红外光经过并且将被反射的光传送到所述检测器。

8.根据权利要求5所述的激光投影仪，其中，所述偏振分束器进一步包括，

倾斜表面，所述倾斜表面被配置成反射被散射的光，所述偏振表面不能朝着所述偏振表面当中的其它方向将从所述光合成系统发射的光当中的被散射的光传送到所述扫描仪。

9.根据权利要求5所述的激光投影仪，进一步包括：

光吸收部分，所述光吸收部分被配置成吸收被散射的光，所述偏振表面不能够将从所述光合成系统发射的光当中的被散射的光传送到所述扫描仪。

10.根据权利要求5所述的激光投影仪，其中，从所述光合成系统和所述红外发光装置发射的光是P波光，并且所述偏振表面仅使S波光经过至所述检测器。

11.根据权利要求5所述的激光投影仪，其中，所述红外发光装置是激光二极管，所述激光二极管被配置成发射包括P波或者S波的红外光，并且

所述红外发光装置包括四分之一波片（QWP），所述四分之一波片（QWP）被设置在所述偏振分束器和所述扫描仪之间。

12.根据权利要求1所述的激光投影仪，其中，所述红外发光装置是红外发光二极管或者红外激光二极管，所述红外发光二极管或者红外激光二极管被配置成将红外光发射到所述屏幕的整个区域。

13.根据权利要求12所述的激光投影仪，其中，所述红外发光装置是激光二极管（LD），所述激光二极管（LD）被配置成发射包括P波或者S波的红外光，并且

所述红外发光装置包括四分之一波片（QWP），所述四分之一波片（QWP）被设置在所述红外发光装置的发光部分中。

14.根据权利要求12所述的激光投影仪，进一步包括：

分色镜，所述分色镜被布置在所述检测器的前侧，用于使可视光经过并且反射红外光，

其中，朝着所述检测器通过所述分色镜反射通过所述扫描仪传送的红外光。

15.根据权利要求1所述的激光投影仪，进一步包括：

针孔，所述针孔被布置在所述检测器的前侧；和

透镜，所述透镜被配置成将所述被反射的红外光聚集在所述针孔上。

16.根据权利要求1所述的激光投影仪，进一步包括：

红外光滤波器，所述红外光滤波器被设置在所述检测器的前侧。

17.根据权利要求1所述的激光投影仪，进一步包括：

透镜，所述透镜被设置在所述检测器的前侧。

18.根据权利要求1所述的激光投影仪，其中，设置一个扫描仪，并且

所述扫描仪在第一轴上旋转以将光照射的方向移动至第一方向并且在第二轴上旋转以将光照射方向移动至第二方向，以将二维图像投射到所述屏幕。

19.根据权利要求1所述的激光投影仪，其中，所述扫描仪被配置成将二维图像投射到所述屏幕，并且包括：

第一扫描仪，所述第一扫描仪被配置成反射所述被合成的光并且在第一轴上旋转以将光反射的方向移动至第一方向；和

第二扫描仪，所述第二扫描仪被配置成反射通过所述第一扫描仪反射的光并且在第二轴上旋转以将光反射的方向移动至第二方向。

20.根据权利要求1所述的激光投影仪，其中，所述激光投影仪将所述图像投射到的所述屏幕包括弯曲的表面。

21.根据权利要求1所述的激光投影仪，其中，所述红外发光装置或者所述光源具有被形成在红外光或者光的通路附近的不平整部。

22.根据权利要求1所述的激光投影仪，其中，当所述检测器检测通过接近所述屏幕的所述物体反射的红外光时，所述控制器识别所述扫描仪朝向的所述屏幕的点处的触摸输入。

23.根据权利要求22所述的激光投影仪，其中，从所述红外发光装置发射的红外光以特定的频率驱动或者以被调制的波形发射，并且

当通过所述检测器检测到的红外光的频率和波形对应于从所述红外发光装置发射的红外光的频率和波形时，所述控制器确定通过所述检测器检测到的红外光是通过接近所述屏幕的所述物体反射的红外光。

24.根据权利要求23所述的激光投影仪，其中，所述控制器仅过滤和提取通过所述检测器检测到的红外光波长当中的具有所述特定的频率或者被调制的波形的光。