具有圖像拾取器的投影系統的製作方法
2023-05-11 03:44:51 1
專利名稱：具有圖像拾取器的投影系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種投影系統，特別是涉及一種具有用來控制光標移動的圖像拾取器的投影系統。
背景技術：
一般使用者在進行簡報時，會連接計算機與投影機將計算機的畫面投影至屏幕上，而使用者往往需要使用一些控制裝置來操作計算機上的光標。這些裝置包括滑鼠、軌跡球、以及搖杆。一般而言，滑鼠內部具有一滾球，當滑鼠滑過一表面時，滾球的滾動量就會被檢測並用來決定光標的移動量，使光標從屏幕上原來的位置移動至使用者想要的位置。為了使滾球適用於不同的表面，通常滾球移動的起始位置與屏幕上的任何位置都沒有固定的關係，使用者需要先熟悉這樣的操作方式。軌跡球的原理與滑鼠相類似，但軌跡球是將一個滾球固定在一個點上，使用者滾動這個滾球產生滾動量，用來決定光標的移動量。搖杆是一種柱狀的控制器，可以向兩個坐標軸的方向傾斜，雖然搖杆的傾斜的方向通常直接對應到坐標的方向，但是要準確的操作卻不容易。此外，有些搖杆的在不同的傾斜角度時，屏幕上的光標會有不同的移動速度，所以使用者要有熟練的技巧才能準確的控制光標。
許多遠程控制計算機的系統已發展出符合使用者的喜好以及習慣的控制裝置。隨著通訊技術的進步，如超聲波、紅外線以及無線電頻率等無線通訊方式，可以讓使用者建立控制器與計算機之間的溝通信號，提供使用者在作簡報時，有更高的機動性來使用控制裝置操作計算機以及屏幕上的光標。遠程控制系統通常會將感應器安裝於控制器、計算機或屏幕上來檢測使用者移動光標的相對位置，然而在實際應用上，這些技術往往會受到空間的長度、寬度以及範圍的影響，例如需要複雜以及昂貴設備的系統就不適合應用空間較小的場合。除計算機屏幕外，大型的顯示裝置，如投影機，也常是提供視覺互動的工具，在許多簡報中仍需要簡單的控制器來控制計算機的運作。如播映幻燈片時，就會用到一個控制器來控制幻燈片的下一張、上一張、第一張或最後一張等，而一些比較專業的簡報，如軟體的使用或使用者的訓練，就希望控制器能夠讓使用者直覺地操作計算機屏幕或大型顯示裝置上的光標。
某種投影機中裝設有電荷藕合裝置可用來感測屏幕上特殊的光線。例如，使用者以雷射光筆指向屏幕上的某個位置時，雷射光經由屏幕反射回到投影機，由電荷藕合裝置感測，如此，投影機便可決定光標移動的方向。使用雷射光筆最大的好處就是使用者很直覺地就可以操作屏幕上的光標。然而，當使用具有電荷藕合裝置作為感光組件的投影機時，雷射光的方向必須延伸到整個屏幕，所以投影機需要處理更多的資料。此外，使用雷射光筆照射屏幕時必須注意安全，因為雷射光照射到眼睛時會產生很大的傷害。
由上述可知，使用者在作簡報時常會以計算機連接投影機，而為了與聽眾有更好的互動，使用者需要一個控制器來控制計算機上的光標。常見的控制器，如滑鼠、軌跡球、搖杆以及雷射光筆等，雖然使用者不需要太多額外的訓練，就可以很容易的操作，但是滑鼠、軌跡球以及搖杆等控制器，需要在一個固定的位置上操作，機動性較小，而雷射光筆雖然有較高的機動性，但是雷射光容易傷害眼睛，使用時需注意安全。
發明內容
因此本發明的主要目的在於提供一種投影系統，以解決上述問題。
本發明的優選實施例中提供一種投影系統，可將一圖像投影至一屏幕，該投影系統包括一投影機、一圖像拾取器以及一數據處理器。投影機包括一光源；一分光鏡；一第一成像組件；一第二成像組件以及一稜鏡。分光鏡安裝於光源的一側，用來將光源投射出來的光束分為一可見光束與一不可見光束。第一成像組件用來調變不可見光束，以形成一第一圖像；第二成像組件，用來調變可見光束，以形成一第二圖像，第二圖像至少包括一光標。稜鏡用來將第一與第二圖像投影至一屏幕上。此外，圖像拾取器用來拾取屏幕上第一圖像的一部分。圖像拾取器包括一輸出單元，用來輸出圖像拾取器所得的第一圖像，該輸出單元於一第一時間T1輸出第一圖像的一第一部分圖像，於一第二時間T2輸出第一圖像的一第二部分圖像。數據處理器用來接收輸出單元傳送的數據，以及根據第一部分圖像與第二部分圖像來改變光標的位置。
圖1為本發明投影系統的示意圖。
圖2以及圖3為圖1圖像拾取器內部結構的示意圖。
圖4為圖1投影機內部結構的示意圖。
圖5為本發明光標的移動方向與移動量的示意圖。
附圖零部件符號說明10 投影系統12 投影機14 圖像拾取器 16 數據處理器18 屏幕20、40 鏡頭22 感光組件24 輸出單元26 處理單元28 數據傳輸裝置30 光源32 分光鏡34 第一成像組件36 第二成像組件38 稜鏡具體實施方式
參考圖1至圖3，圖1為本發明投影系統10的示意圖，圖2以及圖3為圖1圖像拾取器14內部結構的示意圖。如圖1所示，投影系統10包括一投影機12、一圖像拾取器14以及一數據處理器16。投影機12以一傳輸線或無線通訊如超聲波、紅外線以及無線電頻率等方式連接於數據處理器16。數據處理器16可為桌上型計算機、筆記型計算機或個人數字助理(PDA)等，如此數據處理器16上的畫面便可透過投影機12投射至一屏幕18上。圖像拾取器14亦以傳輸線或無線通訊的方式與數據處理器16相連接，用來控制屏幕畫面上的一光標的移動以及數據處理器16的運作。
圖像拾取器14包括二種實施方式，在第一實施例中，如圖2所示，圖像拾取器14中包括一鏡頭20、一感光組件22，如電荷藕合裝置(CCD)或互補金屬氧化半導體(CMOS)以及一輸出單元24。圖像拾取器14透過鏡頭20連續地拾取投影機12投射至屏幕18上的一特殊圖形(未圖示)。感光組件22將鏡頭20拾取到的圖形分別的轉換為圖形數據，再由輸出單元24將圖形數據傳送至數據處理器16。在第二實施例中，如圖3所示，圖像拾取器14中另包括一處理單元26以及一數據傳輸裝置28。處理單元26連接於輸出單元24，數據傳輸裝置28連接於處理單元26。此時輸出單元24會將鏡頭20拾取連續的二張圖形數據先傳送至處理單元26作計算後，再由數據傳輸裝置28輸出至數據處理器16。換句話說，鏡頭20在一第一時間T1拾取屏幕18上的特殊圖形的一第一部分圖像，接著在一第二時間T2拾取屏幕18上的特殊圖形的一第二部分圖像，輸出單元24將第一部分圖像以及第二部分圖像輸出至處理單元26，處理單元26依據第一時間T1以及第二時間T2所拾取的圖形數據來計算光標的移動方向以及移動量，再由數據傳輸裝置28將光標的移動數據傳送至數據處理器16。
參考圖4，圖4為投影機12內部結構的示意圖。投影機12包括一光源30、一分光鏡32、一第一成像組件34、一第二成像組件36、一稜鏡38以及一鏡頭40。投影機12的光源30所發出的光線包括可見光以及不可見光，數據處理器16所輸出的畫面僅會用到可見光的部分，所以在本發明中，利用不可見光的部分來形成特殊圖形。首先，將光源30所發射出來的光束以分光鏡32分成可見光與不可見二個部分。可見光的部分經由第二成像組件36調變後產生數據處理器16的畫面圖像，而不可見光的部分經由第一成像組件34調變後產生特殊圖形。最後，經過調變的可見光及不可見光由稜鏡38匯集成一光束透過鏡頭40投影至屏幕18上。第一成像組件34及第二成像組件36是為液晶顯示面板(LCD)或數字微鏡裝置(DMD)，而圖像拾取器1 4的感光組件22則是專用來感應不可見光。第一成像組件34所形成的特殊圖形是為了提供圖像拾取器14在不同的時間點拾取到有差異的圖形，作為計算光標的移動方向以及移動量的依據，以下以方格圖形為例來說明圖像拾取器14所拾取的圖形，以及光標的移動方向以及移動量的計算方式。
參考圖5，圖5為光標的移動方向與移動量的示意圖。投影機12的光源經由分光鏡32分為可見光以及不可見光二部分，可見光的部分由第二成像組件36調變為數據處理器16的畫面圖像，而不可見光的部分則由第一成像元34像調變為矩形方格布滿整個屏幕18。矩形方格的大小可配合圖像拾取器14拾取圖像的速度而定，矩形方格愈小，則光標移動的精準度愈高，但是數據處理器16的計算量則愈大。在本實施例中，控制光標的移動是採用相對的方式，也就是光標的移動和屏幕18上矩形方格的位置坐標無關。光標每次移動的起始點就是光標在屏幕18上的位置，而光標移動的方向及移動量則根據圖像拾取器14所拾取連續二張的圖形數據來作計算。舉例來說，使用者以圖像拾取器14直接對著屏幕18移動來控制光標的移動，圖像拾取器14在分別一第一時間T1以及一第二時間T2拾取到不同的圖像。如圖4所示，實線的部分為圖像拾取器14在第一時間T1所拾取畫面的第一部分圖像，而虛線的部分為圖像拾取器14在第二時間T2所拾取畫面的第二部分圖像，將第一部分圖像以及第二部分圖像重迭，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，假設dx為8像素(pixel)，dy為2像素，則光標會由出現的位置向左移動8像素的距離，向下移動2像素的距離。
由上述可知，投影機12上利用分光鏡32將光源30的可見光以及不可見光分開，可見光由第二成像組件36調變為數據處理器的畫面，不可見光的部分則由第一成像組件34調變為特殊圖形，最後用稜鏡38將這二束光組合成一束光透過鏡頭40投影至屏幕上。圖像拾取器14的感光組件22用來接收不可見光，將感應至的圖形傳送至數據處理器16作運算，使用者以圖像拾取器14掃描屏幕18上的任意相鄰區域的圖形變化，就可以決定屏幕18上光標移動的方向以及移動量。在本發明的實施例中，提供簡易的二維矩形方格圖形，利用檢測方格的變化量以得到光標移動的方向以及移動量，首先感光組件22在一第一時間接收到一第一圖像，當圖像拾取器14移動時，感光組件在一第二時間接收到一第二圖像，經由第一圖像以及第二圖像的圖形就可決定光標移動的方向以及移動量，最後由輸出單元24將圖形數據以傳輸線或無線通訊的方式傳送至數據處理器16。
與公知技術相比，本發明投影系統提供使用者一種直覺地操作光標的方式，投影機利用不可見光在屏幕上投影出特殊圖形，圖像拾取器中的感光組件用來檢測不可見光，使用者只要以圖像拾取器直接對著屏幕移動，數據處理器就可以依據圖像拾取器在不同時間點所拾取圖形的差異來控制光標的移動。公知投影系統中的控制器，如滑鼠、軌跡球以及搖杆等，雖然都是使用者熟悉的控制器，但都需要在一個固定的位置上操作，機動性較小，而雷射光筆雖然有較高的機動性，但是雷射光卻有傷害眼睛的擔心，故本發明提供一種容易操作、機動性強而且安全的投影系統。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明申請權利要求書範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明權利要求書圖像拾取器的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種投影系統，可將一圖像投影至一屏幕，包括一投影機，該投影機包括一光源；一分光鏡，該分光鏡安裝於該光源的一側，用來將該光源投射出來的光束分為一可見光束與一不可見光束；一第一成像組件，該第一成像組件用來調變該不可見光束，以形成一第一圖像；一第二成像組件，該第二成像組件用來調變該可見光束，以形成一第二圖像，該第二圖像至少包括一光標；以及一稜鏡，該稜鏡用來將該第一與該第二圖像投影至一屏幕上；一圖像拾取器，該圖像拾取器用來拾取該屏幕上該第一圖像的一部分，該圖像拾取器包括一輸出單元，該輸出單元用來輸出該圖像拾取器所得的該第一圖像，該輸出單元於一第一時間T1輸出該第一圖像的一第一部分圖像，於一第二時間T2輸出該第一圖像的一第二部分圖像；以及一數據處理器，該數據處理器用來接收該輸出單元傳送的數據，以及根據該第一部分圖像與該第二部分圖像來改變該光標的位置。
2.如權利要求1所述的投影系統，其特徵在於該第一圖像是為一方格矩陣。
3.如權利要求1所述的投影系統，其特徵在於該數據處理器是藉由一傳輸線連接於該投影機。
4.如權利要求1所述的投影系統，其特徵在於該數據處理器是通過一無線傳輸裝置連接於該投影機。
5.如權利要求1所述的投影系統，其特徵在於該數據處理器計算該第一部分圖像與該第二部分圖像的一差異，利用該差異計算出使用者欲移動該光標的一距離。
6.如權利要求5所述的投影系統，其特徵在於該圖像拾取器另包括一處理單元，用來計算該第一部分圖像與該第二部分圖像的一差異。
7.如權利要求6所述的投影系統，其特徵在於該投影系統是配合一計算機主機使用，該圖像拾取器還包括一數據傳輸裝置，用以將該處理單元計算的該光標欲移動的距離，傳送至該計算機主機，使該光標移動。
8.如權利要求5所述的投影系統，其特徵在於該投影系統另包括一計算機主機，該數據處理器是設置於該計算機主機內，用以計算該光標欲移動的距離，使該光標移動。
9.如權利要求1所述的投影系統，其特徵在於該輸出單元是通過一電線將該第一部分圖像與該第二部分圖像傳送至該數據處理器。
10.如權利要求1所述的投影系統，其特徵在於該輸出單元是通過一無線傳輸裝置將該第一部分圖像與該第二部分圖像傳送至該數據處理器。
11.如權利要求1所述的投影系統，其特徵在於該第一成像組件及該第二成像組件是為液晶顯示面板。
12.如權利要求1所述的投影系統，其特徵在於該第一成像組件及該第二成像組件是為數字微鏡裝置。
13.如權利要求1所述的投影系統，其特徵在於該感光組件是為電荷耦合裝置。
全文摘要
一種投影系統包括一投影機、一圖像拾取器及一數據處理器。該投影機可分別將不可見光調變為一第一圖像，及將可見光調變為一具有一光標的第二圖像，並將該第一圖像與該第二圖像同時投影至一屏幕。圖像拾取器包括一輸出單元，該輸出單元用來輸出圖像拾取器所得的第一圖像。輸出單元於一第一時間T1輸出第一圖像的一第一部分圖像，於一第二時間T2輸出第一圖像的一第二部分圖像。數據處理器用來接收輸出單元傳送的數據，以及根據第一部分圖像與第二部分圖像來改變光標的位置。
文檔編號G06F3/033GK1570707SQ03147638
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月15日 優先權日2003年7月15日
發明者曾達琳 申請人:明基電通股份有限公司