CN1292287C - 具有图像拾取器的投影系统 - Google Patents

Abstract

一种投影系统包括一投影机、一图像拾取器及一数据处理器。该投影机可分别将不可见光调变为一第一图像，及将可见光调变为一具有一光标的第二图像，并将该第一图像与该第二图像同时投影至一屏幕。图像拾取器包括一输出单元，该输出单元用来输出图像拾取器所得的第一图像。输出单元于一第一时间T1输出第一图像的一第一部分图像，于一第二时间T2输出第一图像的一第二部分图像。数据处理器用来接收输出单元传送的数据，以及根据第一部分图像与第二部分图像来改变光标的位置。

Description

具有图像拾取器的投影系统

技术领域

本发明涉及一种投影系统，特别是涉及一种具有用来控制光标移动的图像拾取器的投影系统。

背景技术

一般使用者在进行简报时，会连接计算机与投影机将计算机的画面投影至屏幕上，而使用者往往需要使用一些控制装置来操作计算机上的光标。这些装置包括鼠标、轨迹球、以及摇杆。一般而言，鼠标内部具有一滚球，当鼠标滑过一表面时，滚球的滚动量就会被检测并用来决定光标的移动量，使光标从屏幕上原来的位置移动至使用者想要的位置。为了使滚球适用于不同的表面，通常滚球移动的起始位置与屏幕上的任何位置都没有固定的关系，使用者需要先熟悉这样的操作方式。轨迹球的原理与鼠标相类似，但轨迹球是将一个滚球固定在一个点上，使用者滚动这个滚球产生滚动量，用来决定光标的移动量。摇杆是一种柱状的控制器，可以向两个坐标轴的方向倾斜，虽然摇杆的倾斜的方向通常直接对应到坐标的方向，但是要准确的操作却不容易。此外，有些摇杆的在不同的倾斜角度时，屏幕上的光标会有不同的移动速度，所以使用者要有熟练的技巧才能准确的控制光标。

许多远程控制计算机的系统已发展出符合使用者的喜好以及习惯的控制装置。随着通讯技术的进步，如超声波、红外线以及无线电频率等无线通讯方式，可以让使用者建立控制器与计算机之间的沟通信号，提供使用者在作简报时，有更高的机动性来使用控制装置操作计算机以及屏幕上的光标。远程控制系统通常会将感应器安装于控制器、计算机或屏幕上来检测使用者移动光标的相对位置，然而在实际应用上，这些技术往往会受到空间的长度、宽度以及范围的影响，例如需要复杂以及昂贵设备的系统就不适合应用空间较小的场合。除计算机屏幕外，大型的显示装置，如投影机，也常是提供视觉互动的工具，在许多简报中仍需要简单的控制器来控制计算机的运作。如播映幻灯片时，就会用到一个控制器来控制幻灯片的下一张、上一张、第一张或最后一张等，而一些比较专业的简报，如软件的使用或使用者的训练，就希望控制器能够让使用者直觉地操作计算机屏幕或大型显示装置上的光标。

某种投影机中装设有电荷藕合装置可用来感测屏幕上特殊的光线。例如，使用者以激光光笔指向屏幕上的某个位置时，激光光经由屏幕反射回到投影机，由电荷藕合装置感测，如此，投影机便可决定光标移动的方向。使用激光光笔最大的好处就是使用者很直觉地就可以操作屏幕上的光标。然而，当使用具有电荷藕合装置作为感光组件的投影机时，激光光的方向必须延伸到整个屏幕，所以投影机需要处理更多的资料。此外，使用激光光笔照射屏幕时必须注意安全，因为激光光照射到眼睛时会产生很大的伤害。

由上述可知，使用者在作简报时常会以计算机连接投影机，而为了与听众有更好的互动，使用者需要一个控制器来控制计算机上的光标。常见的控制器，如鼠标、轨迹球、摇杆以及激光光笔等，虽然使用者不需要太多额外的训练，就可以很容易的操作，但是鼠标、轨迹球以及摇杆等控制器，需要在一个固定的位置上操作，机动性较小，而激光光笔虽然有较高的机动性，但是激光光容易伤害眼睛，使用时需注意安全。

发明内容

因此本发明的主要目的在于提供一种投影系统，以解决上述问题。

本发明的优选实施例中提供一种投影系统，可将一图像投影至一屏幕，该投影系统包括一投影机、一图像拾取器以及一数据处理器。投影机包括一光源；一分光镜；一第一成像组件；一第二成像组件以及一棱镜。分光镜安装于光源的一侧，用来将光源投射出来的光束分为一可见光束与一不可见光束。第一成像组件用来调变不可见光束，以形成一第一图像；第二成像组件，用来调变可见光束，以形成一第二图像，第二图像至少包括一光标。棱镜用来将第一与第二图像投影至一屏幕上。此外，图像拾取器用来拾取屏幕上第一图像的一部分。图像拾取器包括一输出单元，用来输出图像拾取器所得的第一图像，该输出单元于一第一时间T1输出第一图像的一第一部分图像，于一第二时间T2输出第一图像的一第二部分图像。数据处理器用来接收输出单元传送的数据，以及根据第一部分图像与第二部分图像来改变光标的位置。

附图说明

图1为本发明投影系统的示意图。

图2以及图3为图1图像拾取器内部结构的示意图。

图4为图1投影机内部结构的示意图。

图5为本发明光标的移动方向与移动量的示意图。

附图零部件符号说明：

10  投影系统                12  投影机

14  图像拾取器              16  数据处理器

18  屏幕                    20、40  镜头

22  感光组件                24  输出单元

26  处理单元                28  数据传输装置

30  光源                    32  分光镜

34  第一成像组件            36  第二成像组件

38  棱镜

具体实施方式

参考图1至图3，图1为本发明投影系统10的示意图，图2以及图3为图1图像拾取器14内部结构的示意图。如图1所示，投影系统10包括一投影机12、一图像拾取器14以及一数据处理器16。投影机12以一传输线或无线通讯如超声波、红外线以及无线电频率等方式连接于数据处理器16。数据处理器16可为桌上型计算机、笔记型计算机或个人数字助理(PDA)等，如此数据处理器16上的画面便可透过投影机12投射至一屏幕18上。图像拾取器14亦以传输线或无线通讯的方式与数据处理器16相连接，用来控制屏幕画面上的一光标的移动以及数据处理器16的运作。

图像拾取器14包括二种实施方式，在第一实施例中，如图2所示，图像拾取器14中包括一镜头20、一感光组件22，如电荷藕合装置(CCD)或互补金属氧化半导体(CMOS)以及一输出单元24。图像拾取器14透过镜头20连续地拾取投影机12投射至屏幕18上的一特殊图形(未图示)。感光组件22将镜头20拾取到的图形分别的转换为图形数据，再由输出单元24将图形数据传送至数据处理器16。在第二实施例中，如图3所示，图像拾取器14中另包括一处理单元26以及一数据传输装置28。处理单元26连接于输出单元24，数据传输装置28连接于处理单元26。此时输出单元24会将镜头20拾取连续的二张图形数据先传送至处理单元26作计算后，再由数据传输装置28输出至数据处理器16。换句话说，镜头20在一第一时间T1拾取屏幕18上的特殊图形的一第一部分图像，接着在一第二时间T2拾取屏幕18上的特殊图形的一第二部分图像，输出单元24将第一部分图像以及第二部分图像输出至处理单元26，处理单元26依据第一时间T1以及第二时间T2所拾取的图形数据来计算光标的移动方向以及移动量，再由数据传输装置28将光标的移动数据传送至数据处理器16。

参考图4，图4为投影机12内部结构的示意图。投影机12包括一光源30、一分光镜32、一第一成像组件34、一第二成像组件36、一棱镜38以及一镜头40。投影机12的光源30所发出的光线包括可见光以及不可见光，数据处理器16所输出的画面仅会用到可见光的部分，所以在本发明中，利用不可见光的部分来形成特殊图形。首先，将光源30所发射出来的光束以分光镜32分成可见光与不可见二个部分。可见光的部分经由第二成像组件36调变后产生数据处理器16的画面图像，而不可见光的部分经由第一成像组件34调变后产生特殊图形。最后，经过调变的可见光及不可见光由棱镜38汇集成一光束透过镜头40投影至屏幕18上。第一成像组件34及第二成像组件36是为液晶显示面板(LCD)或数字微镜装置(DMD)，而图像拾取器14的感光组件22则是专用来感应不可见光。第一成像组件34所形成的特殊图形是为了提供图像拾取器14在不同的时间点拾取到有差异的图形，作为计算光标的移动方向以及移动量的依据，以下以方格图形为例来说明图像拾取器14所拾取的图形，以及光标的移动方向以及移动量的计算方式。

参考图5，图5为光标的移动方向与移动量的示意图。投影机12的光源经由分光镜32分为可见光以及不可见光二部分，可见光的部分由第二成像组件36调变为数据处理器16的画面图像，而不可见光的部分则由第一成像元34像调变为矩形方格布满整个屏幕18。矩形方格的大小可配合图像拾取器14拾取图像的速度而定，矩形方格愈小，则光标移动的精准度愈高，但是数据处理器16的计算量则愈大。在本实施例中，控制光标的移动是采用相对的方式，也就是光标的移动和屏幕18上矩形方格的位置坐标无关。光标每次移动的起始点就是光标在屏幕18上的位置，而光标移动的方向及移动量则根据图像拾取器14所拾取连续二张的图形数据来作计算。举例来说，使用者以图像拾取器14直接对着屏幕18移动来控制光标的移动，图像拾取器14在分别一第一时间T1以及一第二时间T2拾取到不同的图像。如图5所示，实线的部分为图像拾取器14在第一时间T1所拾取画面的第一部分图像，而虚线的部分为图像拾取器14在第二时间T2所拾取画面的第二部分图像，将第一部分图像以及第二部分图像重迭，即可得到方格在垂直方向的偏移量dx及水平方向的偏移量dy，假设dx为8像素(pixel)，dy为2像素，则光标会由出现的位置向左移动8像素的距离，向下移动2像素的距离。

由上述可知，投影机12上利用分光镜32将光源30的可见光以及不可见光分开，可见光由第二成像组件36调变为数据处理器的画面，不可见光的部分则由第一成像组件34调变为特殊图形，最后用棱镜38将这二束光组合成一束光透过镜头40投影至屏幕上。图像拾取器14的感光组件22用来接收不可见光，将感应至的图形传送至数据处理器16作运算，使用者以图像拾取器14扫描屏幕18上的任意相邻区域的图形变化，就可以决定屏幕18上光标移动的方向以及移动量。在本发明的实施例中，提供简易的二维矩形方格图形，利用检测方格的变化量以得到光标移动的方向以及移动量，首先感光组件22在一第一时间接收到一第一图像，当图像拾取器14移动时，感光组件在一第二时间接收到一第二图像，经由第一图像以及第二图像的图形就可决定光标移动的方向以及移动量，最后由输出单元24将图形数据以传输线或无线通讯的方式传送至数据处理器16。

与公知技术相比，本发明投影系统提供使用者一种直觉地操作光标的方式，投影机利用不可见光在屏幕上投影出特殊图形，图像拾取器中的感光组件用来检测不可见光，使用者只要以图像拾取器直接对着屏幕移动，数据处理器就可以依据图像拾取器在不同时间点所拾取图形的差异来控制光标的移动。公知投影系统中的控制器，如鼠标、轨迹球以及摇杆等，虽然都是使用者熟悉的控制器，但都需要在一个固定的位置上操作，机动性较小，而激光光笔虽然有较高的机动性，但是激光光却有伤害眼睛的担心，故本发明提供一种容易操作、机动性强而且安全的投影系统。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明申请权利要求书范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求书图像拾取器的涵盖范围。

Claims (13)

1.一种投影系统，可将一图像投影至一屏幕，包括：

一投影机，该投影机包括：

一光源；

一分光镜，该分光镜安装于该光源的一侧，用来将该光源投射出来的光束分为一可见光束与一不可见光束；

一第一成像组件，该第一成像组件用来调变该不可见光束，以形成一第一图像；

一第二成像组件，该第二成像组件用来调变该可见光束，以形成一第二图像，该第二图像至少包括一光标；以及

一棱镜，该棱镜用来将该第一与该第二图像投影至一屏幕上；

一图像拾取器，该图像拾取器用来拾取该屏幕上该第一图像的一部分，该图像拾取器包括：

镜头，连续拾取该投影机投射的图像；

感光组件，将镜头拾取的图像转换为图像数据；

一输出单元，该输出单元用来输出该图像拾取器所得的该第一图像，该输出单元于一第一时间T1输出该第一图像的一第一部分图像，于一第二时间T2输出该第一图像的一第二部分图像；以及

一数据处理器，该数据处理器用来接收该输出单元传送的数据，以及根据该第一部分图像与该第二部分图像来改变该光标的位置。

2.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于：该第一图像是为一方格矩阵。

3.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于：该数据处理器是藉由一传输线连接于该投影机。

4.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于：该数据处理器是通过一无线传输装置连接于该投影机。

5.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于：该数据处理器计算该第一部分图像与该第二部分图像的一差异，利用该差异计算出使用者欲移动该光标的一距离。

6.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于：该图像拾取器另包括一处理单元，用来计算该第一部分图像与该第二部分图像的一差异。

7.如权利要求6所述的投影系统，其特征在于：该投影系统是配合一计算机主机使用，该图像拾取器还包括一数据传输装置，用以将该处理单元计算的该光标欲移动的距离，传送至该计算机主机，使该光标移动。

8.如权利要求5所述的投影系统，其特征在于：该投影系统另包括一计算机主机，该数据处理器是设置于该计算机主机内，用以计算该光标欲移动的距离，使该光标移动。

9.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于：该输出单元是通过一电线将该第一部分图像与该第二部分图像传送至该数据处理器。

10.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于：该输出单元是通过一无线传输装置将该第一部分图像与该第二部分图像传送至该数据处理器。

11.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于：该第一成像组件及该第二成像组件是为液晶显示面板。

12.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于：该第一成像组件及该第二成像组件是为数字微镜装置。

13.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于：该感光组件是为电荷耦合装置。

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