TWI478026B - 調校輔助工具及投影系統 - Google Patents

Description

調校輔助工具及投影系統

本發明關於一種投影系統及其校正工具，尤指一種使用光幕、具有觸控功能之投影系統及校正光幕設置之校正工具。

在觸控系統日趨成熟之下，擁有大尺寸與多點觸控技術的電子裝置將成為未來的主流。目前，光學式觸控系統相較其他方式，如電阻式、電容式、超音波式等，有更低成本與更易達成的優勢。隨著科技的進步與發展，具有觸控功能之投影系統也愈來愈普及。一般而言，具有觸控功能之投影系統係利用雷射所形成的光幕作為觸控感測光源。欲使投影機之鏡頭精確地感測到顯示平面上任一觸控點，光幕便需與顯示平面保持一定的平行度。當光幕相對顯示平面產生歪斜時，觸控操作將顯得不穩定，故於使用觸控功能前，需進行光幕平行度的調整。目前必須經由受過訓練的人員使用不可見光探測器來校正。此對於一般的使用者而言，不僅不方便且浪費時間。

鑑於先前技術中的問題，本發明的目的之一在於提供一種調校輔助工具，用於光幕之調校操作。該調校輔助工具可提供對該光幕設置直覺式的觀察，使得未經特別訓練之一般使用者即可利用該調校輔助工具調整該光幕的設置。

本發明之調校輔助工具用於投影於一平面之上的光幕之調校操作。該調校輔助工具包含一定位柱。該定位柱設置於該平面之一位置上，且具有一表面及設置於該表面上之一指示標記。該光幕可於該表面上形成一投影影像。於實作上，使用者即可目視並根據該投影影像與該指示標記之關係進行該調校操作，使得該光幕能實質平行於該平面設影，進而提昇後續觸控操作的穩定度並避免該光幕歪斜設置造成觸控操作不穩定的問題。

本發明之另一目的在於提供一種投影系統，具有本發明之調校輔助工具。該投影系統使用光幕實現觸控功能。因此，未經特別訓練之一般使用者可利用該調校輔助工具提供對該光幕設置直覺式的觀察，調整該光幕的設置。

本發明之投影系統包含一投影機、一光幕產生裝置、一調整機構及一定位柱。該投影機用以於一平面上投影影像；於一實施例中，該投影機之投影方向實質垂直該平面，但本發明不以此為限。該光幕產生裝置用以投影一光幕於一平面之上，該光幕實質平行該平面，一使用者可觸碰該光幕以產生一觸控訊號，可回饋至該投影系統。該調整機構連接該光幕產生裝置。該定位柱具有一表面及設置於該表面上之一指示標記。該定位柱設置於該平面之一位置上，使得該光幕可於該表面上形成一投影影像。同樣地，於實作上，使用者即可目視並根據該投影影像與該指示標記之關係，利用該調整機 構調整該光幕相對於該平面之設置，使得該光幕能實質平行於該平面設影，進而提昇後續觸控操作的穩定度並避免該光幕歪斜設置造成觸控操作不穩定的問題。

相較於習知技術，本發明提供之調校輔助工具提供直接的視覺觀測，其使用方法簡單，使得未經特別訓練之一般使用者亦能輕鬆、迅速地利用該調校輔助工具調整該光幕的設置。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱第1圖，其為根據本發明之一較佳實施例之投影系統1之示意圖。投影系統1包含一投影機10、一光幕產生裝置12、一調整機構14、一支架16及一調校輔助工具18。支架16用於支撐投影機10，使得投影機10相對於一平面20(例如牆面)設置以能於平面20上投影影像；於本實施例中，支架16直接固定於平面20上，但本發明不以此為限。另外，於本實施例中，投影機10係利用反射投影的方式，但本發明不以此為限，例如投影機10直接投影於平面20上，且其投影方向實質上直於平面20。光幕產生裝置12用以投影一光幕22於平面20之上，例如以雷射光源打出雷射後，經由鏡片分光及線性擴散器的作用，將光路擴散展開為平面光幕22，此光幕22實質平行平面20且位於該影像之上，藉此，使用者可根據該 影像之指示觸碰光幕22以產生一觸控訊號，進而實現觸控功能。於實作上，該觸控訊號可為使用者(例如手指)反射光幕22之光線，投影系統1可包含一感測器(未繪示於圖中)，例如直接與投影機10結構整合，以接受此反射光線並傳送至系統主機分析觸控位置，此系統主機可再據以控制投影機10之投影；此投影觸控機制為習知技藝者所熟知，不另贅述。調整機構14連接光幕產生裝置12，用以調整光幕產生裝置12之設置，使得光幕22能正確投影於平面20之上。於本實施例中，調整機構14亦設置於支架16上，但本發明不以此為限。

請併參閱第2圖，其為調校輔助工具18之示意圖。調校輔助工具18包含一抓持件182、一第一定位柱184、一第二定位柱186及一第三定位柱188。抓持件182包含一平板部1822及與平板部1822連接之一抓持部1824，其中抓持部1824僅為便於使用者抓持，實作上抓持件182亦得以其他結構形態實作，或是僅以單一形態結構(例如僅平板部1822)實作。平板部1822連接第一定位柱184、第二定位柱186及第三定位柱188。第一定位柱184具有一第一表面1842及設置於第一表面1842上之一第一指示標記1844，第二定位柱186具有一第二表面1862及設置於第二表面1862上之一第二指示標記1864，第三定位柱188具有一第三表面1882及設置於第三表面1882上之一第三指示標記1884。由於光幕22需實質平行於平面20設置，觸控位置始能被精確地判斷出來，故投影系統1正式使用前，需先確認光幕22的設置。於本實施例中，可使用調校輔助工具18 及調整機構14實施光幕22的調校操作。

於實作上，使用者得以手抓持抓持件182的抓持部1824，使得第一定位柱184、第二定位柱186及第三定位柱188同時接觸平面20。此時，第一定位柱184、第二定位柱186及第三定位柱188分別設置於平面20上之一第一位置P11、一第二位置P12及一第三位置P13(於第1圖中，以箭頭指示其位置)光幕22將同時第一表面1842、第二表面1862及第三表面1882上分別形成一第一投影影像1846、一第二投影影像1866及一第三投影影像1886。由於第一定位柱184、第二定位柱186及第三定位柱188非共線設置，因此第一投影影像1846、一第二投影影像1866及一第三投影影像1886即可反映光幕22的設置。第一投影影像1846、一第二投影影像1866及一第三投影影像1886與第一指示標記1844、第二指示標記1864及第三指示標記1884之對應關係，即可反映出光幕22相對於平面20的平行度。因此，使用者即可根據第一投影影像1846與第一指示標記1844之關係、第二投影影像1866與第二指示標記1864之關係及第三投影影像1886與第三指示標記1884之關係，利用調整機構14調整光幕22的設置。

進一步來說，於本實施例中，第一指示標記1844、第二指示標記1864及第三指示標記1884均分別以一刻度尺實作，其包含多個刻度。第一投影影像1846、一第二投影影像1866及一第三投影影像1886分別形成於第一指示標記1844、第二指示標記1864及第三 指示標記1884，利用其上的刻度即可精確判斷出第一投影影像1846、一第二投影影像1866及一第三投影影像1886相對平面20的距離，亦即可輕易地判斷出光幕22是否平行於平面20。雖然以刻度尺有助於量化光幕22相對於平面20之設置觀察，但本發明不以此為限。例如，第一指示標記1844、第二指示標記1864及第三指示標記1884均分別以單一刻度實作，使用者可操作調整機構14以使第一投影影像1846、一第二投影影像1866及一第三投影影像1886分別與第一指示標記1844、第二指示標記1864及第三指示標記1884重疊，作為調校操作之停止條件。此單一刻度可設定為光幕22的最佳設置位置(相對於平面20)。於實作上，第一指示標記1844、第二指示標記1864及第三指示標記1884不以相同型式實作，亦得以上述實施方式，混合應用。

補充說明的是，一般而言，為避免光幕22於空氣中的散射現象影響投影機10的影像投影效果，故光幕22通常使用不可見光投影形成。於此情形，於實作上，第一定位柱184於第一表面1842上具有一第一螢光層1848，第二定位柱186於第二表面1862上具有一第二螢光層1868，第三定位柱188於第三表面1882上具有一第三螢光層1888，螢光層1848、1868、1888可為螢光粉末塗層，其塗佈區域(以影線表示於第2圖中)不以部分的表面1842、1862、1882為限，於實作上，亦得整個表面1842、1862、1882均塗佈螢光粉末。另外，於實作上，定位柱184、186、188整體亦得直接以相同或不同的螢光材料製作。於本實施例中，第一投影影像1846係第一螢光 層1848經光幕22照射激發而形成，第二投影影像1866係第二螢光層1868經光幕22照射激發而形成，第三投影影像1886係第三螢光層1888經光幕22照射激發而形成。

請參閱第1圖及第3圖，第3圖為光幕產生裝置12及調整機構14於另一視角之示意圖。如第1圖所示，光幕22相對於平面20的設置包含相對於平面20的平行度及與平面20之距離；換言之，光幕22除需於X-Y平面上平行於平面20，亦需於Z軸上與平面20保持相當距離。於本實施例中，調整機構14主要利用兩個樞軸關節142、144及一個滑動關節146，其中樞軸關節142可使光幕22相對於X軸旋轉，樞軸關節144可使光幕22相對於Z軸旋轉，滑動關節146可使調整機構14相對於支架16移動，進而使光幕22沿Z軸平行於平面20移動。調整機構14之操作為習知技藝者所熟知，進而能輕易完成光幕22的調校操作，不另贅述。另外，調整機構14亦包含一伸縮關節148，用以使光幕22於X-Y平面上沿Y軸移動，以進一步調整光幕22相對於投影機10(或平面20)之相對位置。於實作上，本發明之調整機構不限前述實施例，例如直接以一萬向關節取代前述樞軸關節142、144，又例如可另包含一樞軸關節，用以使光幕22能相對於Y軸旋轉。於調校完成後，光幕22即如預設設置，投影系統1之觸控功能即可正常運作。

另外，調校輔助工具18於調校操作中，原則上可設置於平面20上任何位置，僅需為光幕22可及之處即可。然於實作上，可將 調校輔助工具18設置於光幕產生裝置12下方，使得第一定位柱184及第二定位柱186位於光幕產生裝置12之兩側(亦即第一位置P11及第二位置P12位於光幕產生裝置12之兩側)，第三定位柱184則大致位於光幕產生裝置12之正下方(亦即第三位置P13位於光幕產生裝置12之正下方，即位於光幕產生裝置12投影光幕22的方向上)，如此可使投影影像1846、1866、1886於定位柱184、186、188上的投影位置於調校過程中變化較小，為便於觀察、調校操作。此外，調校輔助工具18靠近光幕產生裝置12設置，可使使用者易於觀察到當光幕22嚴重偏離預定設置位置的情形(例如光幕22初始時嚴重歪斜設置)，亦有助於調校操作。但本發明均不以此為限。

於前述實施例中，調校輔助工具18係單一可移動物件，於調校後可移離光幕22，但本發明不以此為限。請參閱第4圖，其為根據另一實施例之投影系統3之示意圖。投影系統3與投影系統1結構配置大致相同，故投影系統3仍沿用投影系統1之元件符號，關於投影系統1之相關說明於此可適用者，亦有適用，不另贅述。投影系統3與投影系統1主要不同之處在於投影系統3之調校輔助工具38非單一物件，而是分開的定位柱382、384、386、388，固定設置於平面20之邊緣區域20a，亦即定位柱382、384、386、388設置於平面20上之位置P31、P32、P33、P34(於第4圖中，以箭頭指示其位置)位於邊緣區域20a內；於本實施例中，大致位於光幕22的角落處。光幕22原則上係無限延伸，在不考慮強度衰減的問題，前述角落係指投影系統3有效觸控感測範圍的角落，一般而言，此觸 控感測範圍大致與投影機10於平面20的投影範圍相當，多為矩形；但本發明不以此為限。於本實施例中，定位柱382、384、386、388固定於設置在平面20上之複數個連接結構392、394、396、398以達到固定於平面20上的目的。於實作上，定位柱382、384、386、388亦得以鎖入、插入、黏著、磁吸(如平面20為磁性白板的表面)或其他固定的方式固定於平面20(如牆面)上。同樣的，光幕22將於定位柱382、384、386、388上形成投影影像，使用者即可根據該等投影影像，利用調整機構14調校光幕22相對於平面20之設置。關於定位柱382、384、386、388之其他說明，可參閱前述關於定位柱184、186、188之相關說明，不另贅述。

於前述實施例中，由於定位柱382、384、386、388為固定設置，故為避免影響投影系統3的正常運作(影像投影、觸控功能)，定位柱382、384、386、388需設置於平面20之邊緣區域20a；但本發明不以固定設置為限。請參閱第5圖，其為根據另一實施例之投影系統5之示意圖。投影系統5與投影系統3結構配置大致相同，故投影系統5仍沿用投影系統3之元件符號，關於投影系統3之相關說明於此可適用者，亦有適用，不另贅述。投影系統5與投影系統3主要不同之處在於投影系統5之調校輔助工具58之定位柱582、584、586得以可活動的方式設置於平面20上，因此於光幕22調校操作中，定位柱582、584、586得與調校輔助工具18一樣，可設置於平面20內側(即投影機10於平面20上的投影範圍)。定位柱582、584、586可採用磁吸的方式(如平面20為磁性白板的表面)暫時性地 設置於平面20(如牆面)上，此時定位柱582、584、586設置於平面20上之位置P51、P52、P53(於第5圖中，以箭頭指示其位置)之設定即為任意。同樣的，光幕22將於定位柱382、384、386、388上形成投影影像，使用者即可根據該等投影影像，利用調整機構14調校光幕22相對於平面20之設置。補充說明的是，由於定位柱582、584、586採分離、可活動的方式設置於平面20上，因此相較於調校輔助工具18，定位柱582、584、586於光幕22的調校操作中的設置更具彈性。關於定位柱582、584、586之其他說明，可參閱前述關於定位柱382、384、386、388之相關說明，不另贅述。

如前述各實施例說明，本發明之調校輔助工具均利用可視覺觀測的投影影像，使得使用者可直接觀測，無需額外觀測工具(例如不可見光探測器)，故相較於習知技術，本發明之調校輔助工具使用方法簡單，使得未經特別訓練之一般使用者亦能使用，進而輕鬆、迅速地進行光幕的調校操作。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1、3、5‧‧‧投影系統

10‧‧‧投影機

12‧‧‧光幕產生裝置

14‧‧‧調整機構

16‧‧‧支架

18、38、58‧‧‧調校輔助工具

20‧‧‧平面

20a‧‧‧邊緣區域

22‧‧‧光幕

142、144‧‧‧樞軸關節

146‧‧‧滑動關節

148‧‧‧伸縮關節

182‧‧‧抓持件

184、186、188、382、384、386、388、582、584、586‧‧‧定位柱

392、394、396、398‧‧‧連接結構

1822‧‧‧平板部

1824‧‧‧抓持部

1842、1862、1882‧‧‧表面

1844、1864、1884‧‧‧指示標記

1846、1866、1886‧‧‧投影影像

1848、1868、1888‧‧‧螢光層

P11、P12、P13、P31、P32、P33、P34、P51、P52、P53‧‧‧位置

第1圖為根據本發明之一較佳實施例之投影系統之示意圖。

第2圖為第1圖中調校輔助工具之示意圖。

第3圖為第1圖中光幕產生裝置及調整機構於另一視角之示意圖。

第4圖為根據另一實施例之投影系統之示意圖。

第5圖為根據另一實施例之投影系統之示意圖。

1‧‧‧投影系統

10‧‧‧投影機

12‧‧‧光幕產生裝置

14‧‧‧調整機構

16‧‧‧支架

18‧‧‧調校輔助工具

20‧‧‧平面

22‧‧‧光幕

182‧‧‧抓持件

184、186、188‧‧‧定位柱

1822‧‧‧平板部

1824‧‧‧抓持部

P11、P12、P13‧‧‧位置

Claims (15)

1. 一種調校輔助工具，用於一光幕之調校操作，該光幕係由光線平行於一平面投影而形成於該平面之上之一平面光幕，該調校輔助工具包含：一第一定位柱，設置於該平面之一第一位置上，且具有一第一表面及設置於該第一表面上之一第一指示標記，該光幕可於該第一表面形成一第一投影影像，該調校操作根據該第一投影影像與該第一指示標記之關係。
2. 如請求項1所述之調校輔助工具，更包含一第二定位柱，設置於該平面之一第二位置上，且具有一第二表面及設置於該第二表面上之一第二指示標記，其中該光幕可同時於該第一表面及該第二表面上分別形成該第一投影影像及一第二投影影像，該調校操作根據該第一投影影像與該第一指示標記之關係及該第二投影影像與該第二指示標記之關係。
3. 如請求項2所述之調校輔助工具，更包含一第三定位柱，設置於該平面之一第三位置上，且具有一第三表面及設置於該第三表面上之一第三指示標記，其中該光幕可同時於該第一表面、該第二表面及該第三表面上分別形成該第一投影影像、該第二投影影像及一第三投影影像，該調校操作根據該第一投影影像與該第一指示標記之關係、該第二投影影像與該第二指示標記之關係及該第三投影影像與該第三指示標記之關係。
4. 如請求項3所述之調校輔助工具，更包含一抓持件，該抓持件包含一平板部及一抓持部，該平板部連接該第一定位柱、該第二定位柱及該第三定位柱，其中該第一定位柱、該第二定位柱及該第三定位柱非共線設置。
5. 如請求項3所述之調校輔助工具，其中該第一定位柱、該第二定位柱及該第三定位柱固定設置於該平面之邊緣區域。
6. 如請求項2所述之調校輔助工具，該光幕透過一光幕產生裝置產生，其中該第一定位柱及該第二定位柱設置於該光幕產生裝置之兩側。
7. 如請求項2所述之調校輔助工具，該光幕係以一不可見光投影形成，其中該第一定位柱於該第一表面上具有一第一螢光層，該第一投影影像係該第一螢光層經該光幕照射激發而形成，該第一指示標記設置該第一螢光層上，該第二定位柱於該第二表面上具有一第二螢光層，該第二投影影像係該第二螢光層經該光幕照射激發而形成，該第二指示標記設置該第二螢光層上。
8. 如請求項2所述之調校輔助工具，其中該第一指示標記係一刻度尺。
9. 如請求項2所述之調校輔助工具，更包含一抓持件，連接該第一定位柱及該第二定位柱。
10. 如請求項2所述之調校輔助工具，複數個連接結構設置於該平面，其中該第一定位柱及該第二定位柱固定於該複數個連接結構。
11. 如請求項1所述之調校輔助工具，其中該第一位置位於該光幕的投影方向上。
12. 一種投影系統，包含：一投影機，用以於一平面上投影影像；一光幕產生裝置，用以投影一光幕於該平面之上，該光幕係一平面光幕且實質平行該平面，一使用者可觸碰該光幕以產生一觸控訊號；一調整機構，連接該光幕產生裝置；以及一第一定位柱，具有一第一表面及設置於該第一表面上之一第一指示標記；其中，該第一定位柱設置於該平面之一第一位置上，使得該光幕可於該第一表面上形成一第一投影影像，該調整機構用以根據該第一投影影像與該第一指示標記之關係調整該光幕相對於該平面之設置。
13. 如請求項12所述之投影系統，更包含一第二定位柱，設置於該平面之一第二位置上，且具有一第二表面及設置於該第二表面上之一第二指示標記，其中該光幕可同時於該第一表面及該第二表面上分別形成該第一投影影像及一第二投影影像，該調整機構根據該第一投影影像與該第一指示標記之關係及該第二投影影像與該第二指示標記之關係調整該光幕相對於該平面之設置。
14. 如請求項13所述之投影系統，更包含一第三定位柱，該第三定位柱具有一第三表面及設置於該第三表面上之一第三指示標記，其中該第一定位柱、該第二定位柱及該第三定位柱可同時分別設置於該平面之該第一位置、該第二位置及一第三位置上，使得該光幕可同時於該第一表面、該第二表面及該第三表面上分別形成該第一投影影像、該第二投影影像及一第三投影影像，該調整機構根據該第一投影影像與該第一指示標記之關係、該第二投影影像與該第二指示標記之關係及該第三投影影像與該第三指示標記之關係調整該光幕相對於該平面之設置。
15. 如請求項12所述之投影系統，其中該第一位置位於該光幕產生裝置投影該光幕的方向上。