互動觸控系統(tǒng)及光源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種互動觸控系統(tǒng)及其光源裝置，且特別涉及一種顯示互動觸控系統(tǒng)及其光源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]互動投影系統(tǒng)是一種可供使用者在投影面進行觸控操作的投影系統(tǒng)。其利用光源裝置發(fā)出的不可見光束(如紅外線)涵蓋投影面，使不可見光束在使用者對投影面進行觸控時被觸控物(如使用者的手指或觸控筆)反射，藉以利用不可見光偵測裝置來偵測觸控位置。為了讓配置于投影面邊緣位置的光源裝置發(fā)出的不可見光束能夠涵蓋整個投影面，一般可將兩個適于發(fā)出發(fā)散角為等于或大于90度的不可見光束的光源裝置結(jié)合，而成為能夠發(fā)出發(fā)散角至少為180度的不可見光束的光源裝置。然而將兩個光源裝置結(jié)合會使其體積較大且成本較高，并增加組裝及調(diào)整的難度。
[0003]另一種方式為將適于發(fā)出發(fā)散角為360度的不可見光束的單一光源裝置配置于投影面邊緣的中間位置，此光源裝置包含發(fā)光元件及導(dǎo)光元件，且導(dǎo)光元件具有圓錐面。發(fā)光元件發(fā)出的不可見光束被所述圓錐面反射后能夠產(chǎn)生發(fā)散角為360度的不可見光束以涵蓋投影面。但是，在此發(fā)散角為360度的不可見光束中，只有一半的不可見光束(即發(fā)散角在180度范圍內(nèi)的不可見光束)往投影面行進而被利用，另一半的不可見光束(即發(fā)散角在另一 180度范圍內(nèi)的不可見光束)則不會往投影面行進而成為無效光，造成光源裝置發(fā)出的不可見光束的利用率過低。
[0004]美國專利第US20130135260號揭露一種互動裝置，其照明裝置投射一光平面并形成一互動表面，且攝影機擷取物體觸控至互動表面的畫面，進而計算出物體觸控于互動表面的觸控點位置，其中照明裝置利用圓錐狀反射元件來反射光線，使光線以圓形方式擴散而形成扇形光幕。中國專利第CN202929344U號揭露一種設(shè)置在屏幕頂端中間位置的激光光幕系統(tǒng)，其發(fā)出的激光穿過透鏡組后被錐面鏡反射而產(chǎn)生張角大于180度且平行于屏幕的激光光幕。中國專利第CN1479079A號揭露一種全反射型的光學透鏡內(nèi)錐形光學擴展器，其激光模塊發(fā)出的光束在錐面產(chǎn)生全反射而成為光平面。中國專利第CN2791601Y號揭露一種圓錐形反射鏡，激光光束的光束中心與其頂角重合，以使激光光束經(jīng)由圓錐形反射鏡的反射而成為水平激光面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種互動觸控系統(tǒng)，其光源裝置發(fā)出的不可見光束的利用率可被提尚O
[0006]本發(fā)明提供一種光源裝置，其發(fā)出的不可見光束的利用率可被提高。
[0007]本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進一步的了解。
[0008]為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發(fā)明的一實施例提供一種互動觸控系統(tǒng)，其包括一顯示裝置、一光源裝置及一不可見光偵測裝置。顯示裝置適于提供一影像光束至一顯示面。光源裝置包括一發(fā)光元件及一導(dǎo)光元件。導(dǎo)光元件具有一圓錐面及一柱狀曲面。柱狀曲面朝向圓錐面，柱狀曲面的至少部分區(qū)段的曲率中心不位于圓錐面的中心軸上。發(fā)光元件適于往圓錐面發(fā)出一不可見光束，不可見光束被圓錐面及柱狀曲面反射而發(fā)散并涵蓋顯示面。當一物件移至顯示面時，不可見光束被物件反射而被不可見光偵測裝置偵測。
[0009]為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發(fā)明的一實施例提供一種光源裝置，其適用于一互動觸控系統(tǒng)?；佑|控系統(tǒng)包括一顯示裝置及一不可見光偵測裝置。顯示裝置適于提供一影像光束至一顯示面。光源裝置包括一發(fā)光元件及一導(dǎo)光元件。導(dǎo)光元件具有一圓錐面及一柱狀曲面。柱狀曲面朝向圓錐面，柱狀曲面的至少部分區(qū)段的曲率中心不位于圓錐面的中心軸上。發(fā)光元件適于往圓錐面發(fā)出一不可見光束，不可見光束被圓錐面及柱狀曲面反射而發(fā)散并涵蓋顯示面。當一物件移至顯示面時，不可見光束被物件反射而被不可見光偵測裝置偵測。
[0010]基于上述，本發(fā)明的實施例至少具有以下其中一個優(yōu)點，在本發(fā)明的上述實施例中，導(dǎo)光元件具有朝向圓錐面的柱狀曲面，且柱狀曲面的至少部分區(qū)段的曲率中心被設(shè)計為不位于圓錐面的中心軸上，如此則當不可見光束被圓錐面反射至柱狀曲面并被柱狀曲面反射時，至少部分被柱狀曲面反射的不可見光束將不會往圓錐面的中心軸及過于接近此中心軸的位置行進而不會被圓錐面再次反射或折射。據(jù)此，當發(fā)光元件發(fā)出的不可見光束被圓錐面反射而成為發(fā)散角為360度的不可見光束時，除了其中一部分往顯示面?zhèn)鬟f的不可見光束(即發(fā)散角在180度范圍內(nèi)的不可見光束)可被互動觸控系統(tǒng)利用之外，另一部分的不可見光束(即發(fā)散角在另一 180度范圍內(nèi)的不可見光束)會至少部分地被柱狀曲面反射而不被圓錐面再次反射或折射并往顯示面?zhèn)鬟f，使其也能夠被互動觸控系統(tǒng)利用，藉以提升光源裝置發(fā)出的不可見光束的利用率。
[0011]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉多個實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明一實施例的互動觸控系統(tǒng)的示意圖。
[0013]圖2是圖1的光源裝置的立體圖。
[0014]圖3是圖2的光源裝置的部分結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0015]圖4是圖2的光源裝置的部分結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0016]圖5是不可見光束被圓錐面反射的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考圖式的多個實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現(xiàn)。以下實施例中所提到的方向用語，例如上、下、前、后、左、右等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發(fā)明。
[0018]圖1是本發(fā)明一實施例的互動觸控系統(tǒng)的示意圖。請參考圖1，互動觸控系統(tǒng)100包括一顯示裝置110、一光源裝置120及一不可見光偵測裝置130，其中顯示裝置110適于提供一影像光束PL至一顯示面50a。于圖1所示的實施例中，互動觸控系統(tǒng)100為一投影互動觸控系統(tǒng)，顯示裝置110為一投影裝置，于其他實施例中，顯示裝置也可為液晶顯示裝置、OLED顯示裝置或陰極射線管(CRT)顯示裝置等，本發(fā)明不限于此。本實施例中，顯示面50a為一投影面例如為固定于墻面60的白板50的局部表面，或為一適合接收影像光束PL的平面。
[0019]光源裝置120配置于顯示面50a的邊緣52的中間位置，且用以發(fā)出不可見光束IL (如紅外線)，使不可見光束IL的發(fā)散角D涵蓋整個顯示面50a，本實施例的不可見光束IL的發(fā)散角D為大于或等于180度，其他實施例可依據(jù)光源裝置和顯示面的設(shè)置距離，讓不可見光束IL的發(fā)散角D也可以小于180度，本發(fā)明不限于此。而不可見光偵測裝置130例如為攝影機。當使用者對顯示面50a觸控而使物件70 (如使用者的手指或其它物件)移近顯示面50a時，不可見光束IL被所述物件反射而被不可見光偵測裝置130偵測，藉以判斷所述物件于顯示面50a的觸控位置，進而可達到顯示的影像與使用者產(chǎn)生互動的功能。此夕卜，當顯示裝置為液晶顯示裝置、OLED顯示裝置或陰極射線管(CRT)顯示裝置等，不可見光偵測裝置的設(shè)置可在顯示面50a的四周，但不限于此，不可見光偵測裝置設(shè)置的位置以達到偵測到被所述物件反射的不可見光束IL即可。
[0020]以下具體說明光源裝置120的配置及作用方式。圖2是圖1的光源裝置的立體圖。圖3是圖2的光源裝置的部分結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。圖4是圖2的光源裝置的部分結(jié)構(gòu)俯視圖。為使圖式較為清楚，圖3未示出圖2中的反射層RL。請參考圖2至圖4，光源裝置120包括一發(fā)光元件122及一導(dǎo)光元件124。導(dǎo)光元件124例如為藉由射出成型制程所形成的一柱狀體為透明塑膠件且具有一圓錐面124a及一柱狀曲面124b，圓錐面124a位于所述柱狀體的側(cè)面SI，由側(cè)面SI外側(cè)向內(nèi)凹入，柱狀曲面124b位于所述柱狀體的柱狀表面S2上并朝向圓錐面124a，且顯示面50a所在區(qū)域(即圖1所示的影像光束PL涵蓋范圍)與柱狀曲面124b分別位于圓錐面124a的相對兩側(cè)。
[0021]圖5是不可見光束被圓錐面反射的不意圖。圖3所不的發(fā)光元件122配置于導(dǎo)光元件124側(cè)面SI的相對另一側(cè)面并位于圓錐面124a的中心軸A上，適于往圓錐面124a發(fā)出不可見光束IL，以使不可見光束IL如圖5所示被圓錐面124a全反射而成為發(fā)散角為360度的不可見光束。需說明的是，為使圖式較為清楚，圖4僅示出不可見光束IL的部分光線，不可見光束IL的發(fā)散角實際上涵蓋范圍Rl及范圍R2而為360度的發(fā)散角。
[0022]詳細而言，本實施例的導(dǎo)光元件124具有另一曲面124c，曲面124c例如為半圓柱凹面且其曲率中心(未標示)位于圓錐面124a的中心軸A上，以使不可見光束IL被圓錐面124a反射后能夠順利地通過曲面124c而往顯示面50a所在區(qū)域傳遞。若柱狀曲面124b重合于圖4所示的虛線V而使柱狀曲面124b及曲面124c構(gòu)成一完整的圓柱凹面，則柱狀曲面124b的曲率中心亦會位于圓錐面124a的中心軸A上，如此一來當不可見光束IL被圓錐面124a反射至柱狀曲面124b并被柱狀曲面124b反射時，此不可見光束IL會往圓錐面124a的中心軸A行進而被圓錐面124a再次反射或折射，形成干擾觸控精準度的雜散光束。為了避免此情況發(fā)生，本實施例的柱狀曲面124b被設(shè)計為偏離虛線V而使柱狀曲面124b的至少部分區(qū)段的曲率中心(圖4，5示為柱狀曲面124b的全區(qū)段的曲率中心C)不位于圓錐面124a的中心軸A上，如此則當不可見光束IL被圓錐面124a反射至柱狀曲面124b并被柱狀曲面124b反射時，至少部分被柱狀曲面124b反射的不可見光束IL將不會往圓錐面124a的中心軸A及過于接近中心軸A的位置行進而不致被圓錐面124a再次反射或折射。
[0023]據(jù)此，在發(fā)光元件122發(fā)出的不可見光束IL被圓錐面124a反射而如圖5所示成為發(fā)散角為360度的不可見光束后，除了其中一部分往顯示面50a所在區(qū)域傳遞的不可見光束(即發(fā)散角在圖4所示的180度范圍Rl內(nèi)的不可見光束IL，標示為ILl)可被互動觸控系統(tǒng)100利用之外，另一部分的不可見光束(即發(fā)散角在圖4所示的另一 180度范圍R2內(nèi)的不可見光束IL，標示為IL2)會往柱狀曲面124b傳遞并至少部分地被柱狀曲面124b反射而不被圓錐面124a再次反射或折射，并往顯示面50a所在區(qū)域傳遞，使其也能夠被互動觸控系統(tǒng)100利用，藉以提升光源裝置120發(fā)出的不可見光束的利用率。
[0024]在本實施例中，圓錐面124a的中心軸A垂直于顯示面50a，圓錐面124a的頂角α為90度，發(fā)光元件122的出光方向平行于圓錐面124a的中心軸A，且柱狀曲面124b的所