全息立体影像投射装置及其在电子产品的应用和使用方法

专利名称：全息立体影像投射装置及其在电子产品的应用和使用方法
技术领域：
本发明涉及影像投射装置，尤其是涉及全息立体影像投射装置及应用该装置的电子产品、触控输入装置、输入方法以及安装触控输入装置的电子设备。
背景技术：
众所周知，全息术是利用光的干涉和衍射原理记录并再现物体光波波前的一种技术，全息术经过不断的完善和发展，人们研究出可以用普通光源来投射立体影像的复合全息术，该复合全息术结合了彩虹原理和一般的摄影方法。复合全息术是用激光光源拍摄物体的三维立体空间的影像技术，在同一张底片上做多次重复曝光记录物体多个不同角度的图像，底片经过显影、定影等处理程序后便成为一张复合全息像片。现有复合全息像片主要是圆锥式、圆柱式两种。其中圆锥式复合全息像片是先将圆锥面展开成平面，底片在拍摄系统中成像后，再卷曲成圆锥状；圆柱式复合全息像片是先将圆柱面打开成平面，底片在拍摄系统中成像后，再卷曲成圆柱状。如图1、图2所示影像投射时在圆锥式复合全息像片45、 圆柱式复合全息像片46下方参考光束方向放置投射光源13，一般采用普通的白光荧光灯， 光线透过圆锥式复合全息像片45在其上方形成实像31、光线透过圆柱式复合全息像片46 在其空腔中形成虚像32。由于人们双眼的视差，左眼看到的是偏右的像，右眼看到的是偏左的像，这组有视差影响的像被送到大脑之后，会被解析成一个三维立体影像。根据全息像片或复合的全息像片的影像投射原理制成的现有的全息立体影像投射装置主要包括全息像片或复合的全息像片，激光投射光源，但是这种的全息立体影像投射装置存在以下缺陷第一、激光作为投射光源所形成的立体影像的视角较小，通常需要借助喷雾的方法来增加视角，而喷雾亦会干扰观赏者观赏立体影像。第二、激光作为投射光源实际需要配以若干个分束器及光调制器来构建影像投射系统，有些甚至需要多个影像投射系统，才能完成立体影像的成像过程。这样一来，全息立体影像投射装置不仅体积大，结构复杂，不便于携带，亦不便于集成在小体积的电子产品中。第三、复合全息像片采用圆锥式、圆柱式复合全息像片，影像投射时圆锥式、圆柱式复合全息像片必须直立放置，从而易致全息立体影像投射装置体积较大。第四、复合全息像片采用圆锥式、圆柱式复合全息像片，观察角度还受到影响，人们处在圆锥式复合全息照片的像的下方时或处在圆柱式复合全息照片的上方、下方时，观看不到投射的影像。有鉴于此，本发明人专门对现有的复合全息像片的形状、复合全息像片的成像原理、复合全息像片的立体影像投射原理进行研究，发明出一种新的全息立体影像投射装置， 该装置投射的全息立体影像清晰、体积小、结构简单，适合植入各种产品中进行全息影像显示、并将该装置应用在现有产品的信息或数据输入装置中，借以改变现有产品依靠各种键盘、按键、按钮或触控屏等输入装置进行信息或数据输入方式。

发明内容
本发明主要目的提供一种全息立体影像投射装置，该投射装置体积小、结构简单、 投射的全息立体影像清晰，既单独适用于各种产品中用于投射全息立体影像，又适用于进行数据或信息输入的输入装置中。本发明的另一目的在于提供一种能够投射全息影像的电子产品，该电子产品不仅体积小、重量轻，而且能够单独在空间中呈现逼真的立体影像、观看影像方便。本发明的另一目的提供一种全息立体影像触控输入装置，该装置可在三维空间中投射出输入设备的立体影像并用以感知触碰动作，达到数据输入的目的，可节约空间，实现小型化。本发明的另一目的提供一种采用上述全息立体影像触控输入装置作为信息数据输入端的电子设备。本发明的另一目的提供一种实现上述全息立体影像触控输入装置的数据或信息输入的输入方法。一种全息立体影像投射装置，包括一复合全息像片、一投射光源、一像片座，所述的复合全息像片呈平面状放置在所述的像片座上，所述的投射光源设置在所述复合全息像片下方，所述的复合全息像片在所述投射光源照射下，在所述的复合全息像片上方投射出全息立体影像。所述的投射光源为发光二极管(LED)投射光源。所述的发光二极管(LED)投射光源由白光光源或单一颜色光源组成。所述的发光二极管(LED)投射光源由不同颜色的光源组成，由一程序控制器控制颜色的变化及组合。所述的全息立体影像投射装置还包括一本体，像片座与本体为一体成型。所述的全息立体影像投射装置还包括一本体及一驱动机构，所述的像片座与本体分体成型，像片座安装在本体上，并由驱动机构带动像片座转动从而带动复合全息像片旋转。所述的驱动机构还包括一马达和一减速齿轮组，所述的减速齿轮组包括一小齿轮及一大齿轮，小齿轮与马达联接，大齿轮设在像片座的周边，马达转动通过减速齿轮组带动像片座转动。所述的驱动机构由一马达和一带轮组构成或由马达和一链轮组构成。所述复合全息像片采用复合成像装置拍摄而成，所述复合成像装置包括激光光源、照相机、置物台及底片台；底片放置于所述底片台上，物体放置于所述置物台上，所述底片与所述物体在每次拍摄中有一旋转角度δ ；所述照相机置于所述置物台上方，并与所述物体形成一拍摄夹角θ ；所述激光光源经过分光镜分成物光束和参考光束，所述物光束与所述底片形成一物光入射夹角Φ，所述参考光束与所述底片形成一参考光入射夹角α ；所述物光束的汇聚点与所述底片之间的距离为D ；所述底片经显影、定影即形成复合全息像片。
所述的复合全息像片的前后相邻两次曝光的区域产生部分重叠。所述的复合全息像片是以复合成像装置中所述的参考光束中心与所述的底片的转轴共轴情形下拍摄成像，此时拍摄参数是所述的照相机与所述的物体转动中心轴的拍摄夹角θ为30° 40°，所述的底片与所述的物体在每次拍摄中旋转角度δ为0.1° 1°，所述的物光束与所述的底片转轴的入射夹角Φ为30° 45°，所述的物光束的汇聚点与所述的底片之间的距离D为10 20cm。所述的复合全息像片是以复合成像装置中所述的参考光束中心与所述的底片的转轴共轴情形下拍摄成像，所述的投射光源设置在像片座的正下方的一基板上，位于所述的复合全息像片的轴线上。所述的复合全息像片是以复合成像装置中所述的物光束与所述的底片的转轴共轴情形下拍摄成像，此时拍摄参数是所述的照相机与所述的物体转动中心轴的拍摄夹角θ 为30° 40°，所述的底片与所述的物体在每次拍摄时旋转角度δ为0.1° 1°，所述的参考光束与所述的底片转轴的入射夹角α为30° 90°，所述的物光束的汇聚点与所述的底片之间的距离D为10 20cm所述的复合全息像片是以复合成像装置中所述的物光束与所述的底片的转轴共轴情形下拍摄成像，所述的投射光源设置在像片座下方的基板上，并且偏离该复合全息像片的轴线。所述的全息立体影像投射装置进一步包含一透明材料制成的保护层，所述保护层覆盖于所述的复合全息像片，其中所述的保护层选择玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚甲基丙烯酸甲酯材质，并且该保护层通过一胶黏剂与所述复合全息像片贴合。一种能够投射全息立体影像的电子产品，包括一壳体，所述的壳体上开有视窗；及一如上所述的全息立体影像投射装置，安装于所述的视窗内。所述的电子产品为手机、笔记本电脑、个人数字助理、照相机、全球定位系统导航仪、投影设备或键盘。一种全息立体影像触控输入装置，包括至少一如上所述的全息立体影像投射装置，投射出一虚拟输入器的一全息立体影像，供触摸使用；至少一影像撷取装置，侦测该虚拟输入器的全息立体影像，以获取虚拟输入器未被触摸时的静态影像信息和被触摸时含有触摸位置的动态影像信息；至少一数据处理装置，电性连接所述的影像撷取装置，对所述的虚拟输入器的静态影像信息、动态影像信息执行一模数转换程序。所述虚拟输入器为触控板、键盘、鼠标、按钮、或按键。所述的影像撷取装置为位置侦测传感器。所述位置侦测传感器为电荷耦合器(CCD)传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS) 传感器或位置敏感探测器(PSD)传感器。所述的全息立体影像触控输入装置还外接于一电子装置，并且与电子装置之间通过数据线连接或无线数据连接。一种电子设备，包括一壳体和一如以所述的全息立体影像触控输入装置，所述的壳体上分别开有一第一视窗和一第二视窗，所述的全息立体影像投射装置安装在第一视窗内，所述的影像撷取装置安装在第二视窗内，所述的数据处理装置安装在壳体内。所述的电子设备为手机、笔记本电脑、桌上型电脑、全球定位系统导航仪、汽车电子设备、自动贩卖机、电视或投射仪。—种利用如上所述的全息立体影像投射装置实现信息数据输入的输入方法，其特征在于包括以下步骤由该全息立体影像投射装置投射出一虚拟输入器的一全息立体影像，供触摸使用；获取虚拟输入器未被触摸时的静态影像信息和被触摸时含有被触摸位置的动态影像信息；以及对所述的虚拟输入器的静态影像信息、动态影像信息执行一模数转换程序并传输
给一后续装置。所述的虚拟输入器的全息立体影像为触控板、键盘、鼠标、按钮、或按键的全息立体影像。所述的模数转换程序为将静态影像信息和动态影像信息进行解析对比，判断出虚拟输入器上的一被触摸位置信息，再将被触摸位置信息进行数字信号转换。本发明首先是对复合全息像片进行改进，采用平面圆盘式复合全息像片，投射时复合全息像片平面放置，不仅所占空间小，而且投射的影像在复合全息像片的上方，观看角度不受影响，观看方便；其次，投射光源采用高亮度的LED光源，使之本发明的立体影像投射装置与传统的影像投射装置相比具有小型化、扁平化、结构简单等特点，另外，对复合全息像片在拍摄时的各种参数进行选择，使得投射的全息影像清晰。本发明既适合单独植入各种产品中用于投射全息立体影像，如手机、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、照相机、全球定位系统导航仪(GPS导航仪)、投影设备或键盘等，使得这些产品能够在空间呈现形态逼真的影像，形成强烈的视觉冲击效果增加新娱乐功能；又适合安装在一种新的输入装置中用于投射虚拟输入器的立体全息影像，使之利用全息影像进行信息数据输入的输入装置与传统的实体输入装置相比，无需配置实体输入器，如触控板、键盘、鼠标、按钮、或按键等， 即可进行数据输入，从而使造型更简易美观，更小型化；与传统的VKB虚拟输入技术相比， 只需在三维空间中投射出输入器的全息立体影像，无需一特定平面来投射所述输入器影像，对周围环境具有很强的适应性，不会存在因表面不平整或有抖动而影响数据输入的准确性。另外，平面圆盘式复合全息像片可以像光盘一样大量复印生产，生产效率高、成本低。


图1-1是现有全息像片拍摄原理图1-2是现有全息像片分别成实像、虚像原理图； 图1是现有圆锥式复合全息像片的影像投射图；图2是现有圆柱式复合全息像片的影像投射图；图3是本发明的全息立体影像投射装置第一实施方式剖视图；图4是本发明的全息立体影像投射装置第二实施方式剖视图；图5是本发明的全息立体影像投射装置的复合全息像片的拍摄原理图一； 图6是本发明的全息立体影像投射装置的复合全息像片的拍摄原理图二； 图7是本发明的全息立体影像投射装置的复合全息像片的曝光区域部分相互重叠且呈方形的示意图8是本发明的全息立体影像投射装置的复合全息像片的曝光区域部分相互重叠且呈圆形的示意图9是本发明的全息立体影像投射装置的复合全息像片的影像投射示意图一； 图10是本发明的全息立体影像投射装置的复合全息像片的影像投射示意图二 ； 图11是本发明的全息立体影像投射装置应用在手机上的投射立体影像示意图； 图12是本发明的全息立体影像投射装置应用在笔记本电脑上的立投射立体影像全息立体影像触控输入装置80
虚拟输入器82立体键盘影像83影像撷取装置84
数据处理装置85触摸物89被触摸位置81
主机部22操控面板^第一数据接口 M
第二数据接口 25显示屏沈第一视窗27
第二视窗观壳体W
手机62笔记本电脑63桌上型电脑64
汽车电子设备65电视66自动贩卖机67
电子装置68
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述如图3、图4所示一种全息立体影像投射装置90，包括复合全息像片99、像片座 91、投射光源13。所述的复合全息像片99放置在所述像片座91上，所述的投射光源13设置在所述像片座91的下方，所述的复合全息像片99在所述投射光源13照射下，在所述的复合全息像片99上方投射呈现出全息立体影像。其中，所述的复合全息像片99是圆盘式复合全息像片，圆盘式复合全息像片是由底片4通过复合全息成像装置拍摄而成。如图5、图6所示，所述的复合成像装置主要包括激光光源17、反光镜70、分光镜77、照相机75、液晶显示器76、置物台33、底片台41 ；照相机75以一定角度置于置物台33的上方并绕置物台33转动，或照相机75不动而置物台33 旋转，照相机75与液晶显示器76相连，照相机75将三维图像信息传送到液晶显示器76上进行显示；激光光源17发出一束光进入分光镜77，分光镜77将入射光分成物光束18和参考光束19，物光束18经过反光镜70反射依次进入空间滤波器71、聚光镜72、液晶显示面板 76，从液晶显示面板76透射出物光束18将携带物体3的三维图像信息再通过第一透镜73 与参考光束19相干涉，最后物光束18与参考光束19的干涉光透过第二透镜74照射放置在底片台41上的底片4上，底片台41带动底片4与置物台33同步转动，在底片4上曝光形成一系列干涉条纹，底片4经过显影、定影等处理程序后即形成圆盘式复合全息像片。如果复合全息像片99的曝光区域相互间隔，会在投射时发生光栅效应，为了克服投射时的光栅效应，在透镜74与底片4之间放置有一方形的遮光板78，最后物光束18与参考光束19相干涉照射放置在底片转动台41上的底片4上形成部分曝光区域重叠；即本次曝光的区域与上一次曝光的区域有部分重叠。如图7所示，复合全息像片99的重叠曝光区域呈方形。如果遮光板78呈圆形，则复合全息像片99的重叠曝光区域呈圆形，如图8所示。复合全息像片99也可以呈其他形状，这取决于遮光板78的通孔形状。虽然在复合全息像片99的曝光区域部分重叠可以克服投射时的光栅效应，但是也会降低光衍射效率。如果在拍摄过程中对照相机75与物体转动中心轴30的拍摄夹角 θ、底片4与物体3的旋转角度δ、物光束18与底片转轴40的物光入射夹角Φ或参考光束19与底片转轴40的参考光入射夹角α、物光束18的汇聚点与底片4之间的距离D、曝光区域的大小等参数进行优化，可以将衍射效率维持在一定水平，如图5所示，将照相机75 的拍摄夹角θ控制在30° 40°范围，底片4与物体3每拍摄一次需旋转角度δ控制在0.1° 1°范围，参考光束19的参考光入射夹角α控制在30° 90°范围(此时物光束 18与底片转轴40共轴，即物光束18的物光入射角度Φ = 0)，物光束18的汇聚点与底片 4之间的距离D保持在10 20cm范围，或如图6所示，物光束18的物光入射夹角Φ控制在30° 45°范围(此时参考光束19与底片转轴40共轴，即参考光束19的参考光入射角度α =0)，物光束18的汇聚点与底片4之间的距离D仍保持在10 20cm范围，用以上参数拍摄的复合全息像片99，可以克服光栅效应，从而能够投射出清晰的全息立体影像。如图3、图4所示，为了保护复合全息像片99在使用过程中与外界接触时不被刮花或损坏，影响到复合全息像片99的成像，在复合全息像片99与外界接触的曝光的那一面或非曝光的那一面上覆盖有用透明材料制成的保护层95，或者在复合全息像片99的上下两面覆盖都覆盖有用透明材料制成的保护层95。所述的保护层95可以是玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质，并且保护层95与复合全息像片99之间通过胶黏剂96贴合在一起，所述胶黏剂96采用透明光学胶。此外，保护层95和复合全息像片99外沿套有一外框97，用以防止保护层95和复合全息像片99在放入或取出像片座91过程中，与像片座91之间摩擦或碰撞而损坏。如图3所示，所述的像片座91主要用来放置复合全息像片99，像片座91本身与全息立体影像投射装置90的本体98 —体成型。如图4所示，全息立体影像投射装置90的像片座91本身也可以是与本体98分体成型，像片座91与本体98之间安装有轴承911，像片座91与一个驱动机构92相联，该驱动机构92可由马达922和减速齿轮组(包含一大齿轮923及一小齿轮921)构成，马达922与小齿轮921联接，大齿轮923设在像片座91的周边，驱动机构92可以带动像片座91转动，驱动机构92也可以采用马达922搭配其他能够使像片座91转动的传动机构如带轮组、链轮组等。如果像片座91并不转动，则从复合全息像片99投射出静态影像。如果像片座91 在驱动机构92带动下转动，从复合全息像片99上投射出旋转动态的影像，为了保持投射动态影像清晰、失真小，复合全息像片99旋转速度应与拍摄时的转动速度保持一致。如图3所示所述投射光源13为LED投射光源，位于复合全息像片99下方与拍摄时参考光束19的同侧，并置于一基板93上或者其他可能用来固定LED的结构。该基板93 安装在本体98的底部。如果复合全息像片99是偏轴式成像(如图5所示)，即拍摄时参考光束19与底片4的转轴交叉，形成的复合全息像片99是偏轴式成像，则投射光源13设置在像片座91下方偏离复合全息像片99的轴线，位于拍摄时参考光束19的位置，这样可以在复合全息像片99上方得到偏离的轴线清晰的投射影像(如图9所示)，由于人们双眼的视差，左眼看到的是偏右的像，右眼看到的是偏左的像，这组有视差影响的像被送到大脑之后，会被解析成一个三维立体影像。如果复合全息像片99是共轴式成像(如图6所示)， 即拍摄时参考光束19与底片4的转轴共轴，形成的复合全息像片99则是共轴式成像，则投射光源13设置在像片座91正下方，位于复合全息像片99的轴线上，也就是位于拍摄时参考光束19的入射位置，如此一来可以在复合全息像片99正上方位于轴线处得到清晰的投射影像(如图10所示)。LED投射光源可以采用单一白光或单色LED光源、也可以是变换颜色的LED光源或不同颜色的LED光源组合组成，当LED投射光源由变换颜色的LED光源或不同颜色的LED光源组成时，LED投射光源由一程序控制器(图未示)控制颜色的变化及组合，籍此投射影像因光源颜色变化而呈现出色彩丰富，变幻莫测的奇异效果。
通过上述实施例不难看出，本技术方案首先是对复合全息像片99的底片进行改进，采用平面圆盘式复合全息像片，投射时复合全息像片99平面放置，所占空间小，从而使得全息立体影像投射装置90的体积变小。其次，对投射光源13进行改进，因为采用复合全息像片99，使用非相干的普通光源也能投射影像，所以本发明进一步采用LED光源作为投射光源13。LED光源的白光是由红、绿、蓝三基色光混成，光组成简单、带宽窄，投射的影像清晰。如果采用变换颜色的LED 光源或不同颜色的光源组合，则可以通过程序控制器来变色，实现红黄绿兰橙多色发光，可以让投射的影像呈现出全彩或特定颜色，使得投射的影像绚丽斑斓。综上所述，由于圆盘式复合全息像片与LED两部件本身所占体积小，从而使得本技术方案的全息立体影像投射装置90可以扁平化，小型化，不仅容易植入各种便携式电子产品中用于呈现全息立体影像，增加娱乐，也可以代替现在手机、笔记本电脑、照相机、PDA、 GPS导航仪等依靠显示屏来呈像，而且利用本技术方案的全息立体影像投射装置90研发出一种新的全息影像触控输入装置，可以将该全息影像触控输入装置容易植入各种电子设备中用于呈现一个虚拟输入器全息立体影像，改变现有手机、笔记本电脑、照相机、个人数字助理(PDA)、照相机、全球定位系统导航仪(GPS导航仪)、投射仪等需要依靠实体输入器 (触控板、键盘、鼠标、按钮、或按键等)进行信息或数据输入的方式，见以下实施例。如图11所示一种能够投射全息立体影像的手机，手机壳体上开有视窗94，在视窗94内设有LED投射光源、像片座、驱动机构、复合全息像片；LED投射光源和驱动机构与手机的电源电性联接，并且如前述图3或图4的实施例所示，像片座设置在LED投射光源的前方与驱动机构相联接，复合全息像片放置在像片座上。如果复合全息像片记录了是一个静态的物像信息，如图11所示的卡通人物立体像，则驱动机构并不做动作，这时在LED投射光源的照射下在手机壳体的视窗94的前方呈现出一个静态的卡通人物像。如果复合全息像片记录了是一个动态的卡通人物立体像，则像片座由驱动机构带动旋转，从而带动复合全息像片旋转，这时在LED投射光源的照射下在手机壳体的视窗94的前方呈现出一个动态的旋转的卡通人物像。如图12所示一种能够投射全息立体影像的笔记本电脑，电脑壳体上开有视窗 94，同理，在视窗94内设有LED投射光源、像片座、驱动机构、复合全息像片；LED投射光源和驱动机构与电脑的电源电性联接，像片座设置在LED投射光源的前方与驱动机构相联接，复合全息像片放置在像片座上。如果复合全息像片记录了是一个静态的物像信息，如图 12所示的卡通人物立体像，则驱动机构并不做动作，这时在LED投射光源的照射下在电脑壳体的视窗94的前方呈现出一个静态的卡通人物像。如果复合全息像片记录了是一个动态的卡通人物立体像，则像片座由驱动机构带动旋转，从而带动复合全息像片旋转，这时在 LED投射光源的照射下在电脑壳体的视窗94的前方呈现出一个动态的旋转的卡通人物像。如图13所示一种能够投射全息立体影像的展示器，展示器壳体上开有视窗94， 同理，在视窗94内设有LED投射光源、像片座、驱动机构、复合全息像片；LED投射光源和驱动机构与展示器的电源电性联接，像片座设置在LED投射光源的前方与驱动机构相联接， 复合全息像片放置在像片座上。如果复合全息像片记录了是一个静态的物像信息，如图13 所示的小汽车立体像，则驱动机构并不做动作，这时在LED投射光源的照射下在展示器壳体的视窗94的前方呈现出一个静态的小汽车立体影像。如果复合全息像片记录了是一个动态的小汽车立体影像，则像片座由驱动机构带动旋转，从而带动复合全息像片旋转，这时在LED投射光源的照射下在展示器壳体的视窗94的前方呈现出一个动态的旋转的小汽车立体影像。上述图11、12、13所示的电子产品只是本发明的全息立体影像投射装置90部分应用实施，本发明的全息立体影像投射装置90还可以应用在其他的电子产品中、如照相机、 全球定位系统导航仪(GPS导航仪)、投影设备及键盘等。如图14所示，一种利用全息立体影像进行信息数据输入的全息立体影像触控输入装置80，至少包括全息立体影像投射装置90，影像撷取装置84，数据处理装置85。所述全息立体影像投射装置90至少包括复合全息像片99、像片座91、投射光源 13(如图3-4所示)，所述的复合全息像片99存储有虚拟输入器82的全息立体影像；所述的投射光源13可以采用普通白光光源、LED光源，优选LED光源；所述的复合全息像片99 放置在像片座91上，所述的投射光源13设置在像片座91的下方。投射光源13照射复合全息像片99在三维空间中投射出虚拟输入器82的全息立体影像，如触控板、键盘、鼠标、按钮、或按键等的全息立体影像，供触摸、按压使用；所述的影像撷取装置84用来侦测虚拟输入器82的全息立体影像，以获取虚拟输入器82未被触摸时的静态影像信息和被触摸时含有触摸位置的动态影像信息；所述的数据处理装置85为数据处理芯片CPU，电性连接影像撷取装置84 ；所述的数据处理装置85将所述的虚拟输入器82的静态影像信息、动态影像信息并转换成数字信号传送给后续其它的装置；更具体而言，数据处理装置85是先将所述的虚拟输入器82的静态影像信息、动态影像信息进行解析比对，判断出虚拟输入器82具体被触摸时位置信息， 再将被触摸时位置信息转换成数字信号传送给后续其它的装置。如图15、16、17所示，采用上述全息立体影像触控输入装置80作为数据输入端或操作端的手机62，包括全息立体影像触控输入装置80和显示屏沈、壳体四，所述的壳体四上开有第一视窗27和第二视窗观；所述的全息立体影像触控输入装置80包括全息立体影像投射装置90、影像撷取装置84、数据处理装置(图未示)。其中，全息立体影像投射装置90至少包括投射光源13、像片座91及复合全息像片 99 ；所述的投射光源13、像片座91内置于壳体四的第一视窗27中，例如可置于显示屏沈下方，所述的投射光源13优选发光二级管(LED)，可采用单一白光或单色LED光源，如红、绿或蓝的LED光源；所述的复合全息像片99放置在像片座91上位于投射光源13的上方，并与显示屏沈保持在同一平面上，所述的复合全息像片99存储是一个立体键盘影像83的信息，所述的立体键盘影像83可以是数字键盘或字母键盘或字符键盘，亦可为其他功能形式的键盘，如钢琴键盘。上述的影像撷取装置84为位置侦测传感器，内置于壳体四的第二视窗28中，例如可置于显示屏沈的上方，用于获取立体键盘影像83未被触摸时的静态影像信息及被触摸时含有触摸位置80的动态影像信息并传送给数据处理装置。实践中，影像撷取装置84可采用CCD (Charge-coupled Device,电荷耦合器)、电子显微摄影机或CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)数码摄影机或PSD (Position Sensitive Device，位置敏感探测器)等来实现。上述数据处理装置(图未示出)为CPU中央处理器，内置于壳体四中，用于将接收到的立体键盘影像83未被触摸时的静态影像信息及被触摸时含有触摸位置80的动态影像信息进行解析比对并转换成数字信号。所述数字信号将被传送给其它后续处理电路，以便在显示屏沈上显示出使用者输入的信息。所述的手机62进行数据输入或操作的方式如下开启投射光源13后，其投射出的光透过复合全息像片99，在复合全息像片99的上方浮现出一立体键盘影像83 ；影像撷取装置84首先将获取立体键盘影像83未被触摸时的静态影像信息；当触摸物89 (用户手指、笔尖、或其他工具)触碰该立体键盘影像83时，影像撷取装置84又将获取含有被触摸位置81 的立体键盘83的动态影像信息，并传送给数据处理装置(如CPU)；数据处理装置将接收到的立体键盘影像83的静态影像信息及含有被触摸位置81的动态影像信息进行解析比对， 并将前两者信息(静态影像信息、动态影像信息)转换成数字信号传送给其它后续处理电路，手机62根据该数字信号进行相应的运算处理，在显示屏沈上显示出使用者输入的信息或启动某动作。如图18所示，采用全息立体影像进行数据输入或操作的笔记本电脑63，包括全息立体影像触控输入装置80、壳体四及显示屏沈，所述的壳体四上开有第一视窗27和第二视窗观；所述的全息立体影像触控输入装置80包括全息立体影像投射装置90、影像撷取装置84、数据处理装置(图未示)，所述的全息立体影像投射装置90至少包括投射光源(图未示)、像片座(图未示)以及复合全息像片(图未示)，所述的复合全息像片存储是一个立体键盘影像83的信息，所述的全息立体影像投射装置90内置于壳体四的第一视窗27 中；所述的影像撷取装置84内置于壳体四的第二视窗观中，例如在显示屏沈的上方；所述的数据处理装置(图未示)内置于笔记本电脑63的壳体四中。当开启投射光源，全息立体影像投射装置90投射出一立体键盘影像83于三维空间中，用户可通过操作该立体键盘影像83向笔记本电脑63输入信息，其工作原理与前述实施例之全息立体影像触控输入装置80作为数据输入端或操作端在手机62上的应用是类似的，这里不再累述。如图19所示，采用全息立体影像进行数据输入或操作的桌上型电脑64，包括全息立体影像触控输入装置80、显示屏沈、壳体四、主机部22 ；所述的壳体四设有第一视窗27 和第二视窗观；所述的全息立体影像触控输入装置80包括全息立体影像投射装置90、影像撷取装置84、数据处理装置(图未示)，所述的全息立体影像投射装置90至少包括投射光源(图未示)、像片座(图未示)以及复合全息像片(图未示)，所述的复合全息像片存储是一个立体键盘影像83的信息，所述的全息立体影像投射装置90内置于壳体四的第一视窗27中；所述的影像撷取装置84内置于壳体四的第二视窗28中，例如在显示屏沈的上方；所述的数据处理装置(图未示)内置于桌上型电脑64的壳体四中。当开启投射光源，全息立体影像投射装置90投射出一立体键盘影像83于三维空间中，用户可通过操作该立体键盘影像83向桌上型电脑64输入信息，其工作原理与前述实施例之全息立体影像触控输入装置80作为数据输入端或操作端在手机62上的应用是类似的，这里不再累述。如图20所示，采用全息立体影像进行数据输入或操作的汽车电子设备65，包括全息立体影像触控输入装置80和操控面板23 (即壳体)；所述的操控面板23上开有第一视窗 27和第二视窗观；所述的全息立体影像触控输入装置80包括全息立体影像投射装置90、 影像撷取装置84、数据处理装置(图未示)，所述的全息立体影像投射装置90至少包括投射光源(图未示)、像片座(图未示)以及复合全息像片(图未示)，所述的复合全息像片
14存储是一个立体键盘影像83的信息，所述的全息立体影像投射装置90内置于操控面板23 的第一视窗27中，例如在操控面板23的周围；所述的影像撷取装置84内置于操控面板23 的第二视窗观中，例如在操控面板23的周围；所述的数据处理装置(图未示)内置于操控面板23中。当开启投射光源，全息立体影像投射装置90投射出一立体键盘影像83于三维空间中，用户可通过操作该立体键盘影像83向汽车电子设备65输入信息，其工作原理与前述实施例之全息立体影像触控输入装置80作为数据输入端或操作端在手机62上的应用是类似的，这里不再累述。如图21所示，采用全息立体影像进行数据输入或操作的电视66，包括全息立体影像触控输入装置80、显示屏沈及壳体四；所述的壳体四上设有第一视窗27和第二视窗 28 ；所述的全息立体影像触控输入装置80包括全息立体影像投射装置90、影像撷取装置 84、数据处理装置(图未示)，所述的全息立体影像投射装置90至少包括投射光源(图未示)、像片座(图未示)以及复合全息像片(图未示)，所述的复合全息像片存储是一个立体键盘影像83的信息，所述的全息立体影像投射装置90内置于壳体四的第一视窗27中， 例如在显示屏沈的周围；所述的影像撷取装置84，内置于壳体四的第二视窗观中，例如在显示屏沈的周围；所述的数据处理装置(图未示)内置于电视66的壳体四中。当开启投射光源，全息立体影像投射装置90投射出一立体键盘影像83于三维空间中，用户可通过操作该立体键盘影像83向电视66输入信息，其工作原理与前述实施例之全息立体影像触控输入装置80作为数据输入端或操作端在手机62上的应用是类似的，这里不再累述。如图22所示，采用全息立体影像进行数据输入或操作的自动贩卖机67，包括全息立体影像触控输入装置80和壳体四；所述的壳体四上设有第一视窗27和第二视窗观；所述的全息立体影像触控输入装置80包括全息立体影像投射装置90、影像撷取装置84、数据处理装置(图未示)，所述的全息立体影像投射装置90至少包括投射光源(图未示)、像片座(图未示)以及复合全息像片(图未示)，所述的复合全息像片存储是一个立体键盘影像83的信息，所述的全息立体影像投射装置90内置于壳体四的第一视窗27中，例如在壳体四的正面；所述的影像撷取装置84内置于壳体四的第二视窗观中，例如在壳体四的正面；所述的数据处理装置(图未示)内置于自动贩卖机67的壳体四中。当开启投射光源，全息立体影像投射装置90投射出一立体键盘影像83于三维空间中，用户可通过操作该立体键盘影像83向自动贩卖机67输入信息，其工作原理与前述实施例之全息立体影像触控输入装置80作为数据输入端或操作端在手机62上的应用是类似的，这里不再累述。如图23所示，采用全息立体影像触控输入装置80作为数据输入端外接于电子装置68，所述的全息立体影像触控输入装置80包括全息立体影像投射装置90、影像撷取装置 84、数据处理装置85和第一数据接口 M ；所述的电子装置68设有第二数据接口 25，所述的第一数据接口 M与第二数据接口 25通过之间通过数据线进行传输，当然也可以采用其他方式的进行数据信息传输，如红外线、蓝牙、CDMA等无线形式传输。当开启投射光源，全息立体影像投射装置90投射出一虚拟输入器(图未示)于三维空间中，用户可通过操作该虚拟输入器(图未示)向电子装置68输入信息。所述虚拟输入器可以是触控板、键盘、鼠标、 按钮、或按键等。其工作原理与前述实施例之全息立体影像触控输入装置80作为数据输入端或操作端内置于手机62上的应用是类似的，这里不再累述。本全息立体影像触控输入装置80改变了现有的电子设备(如手机、笔记本电脑、桌上型电脑、GPS导航仪、汽车电子设备、自动贩卖机、电视、投射仪等)主要依靠实体键盘进行信息或数据输入的方式，不仅克服了现有实体键盘中的机械式键盘手感较差、噪声大、 易磨损、故障率高的缺陷，而且制造工艺相比现有实体键盘中的电容式键盘较为简单。本全息立体影像触控输入装置80也改变了现有的一种光学式投影键盘(虚拟键盘)进行信息或数据输入的方式，即采用的是VKB虚拟键盘技术，该技术采用内置的红色激光发射器在任何媒介表面投影出标准键盘的轮廓，然后通过红外线技术跟踪手指的动作， 最后完成输入信息的获取。但是，该技术需要将键盘图案投射在一个平面物体上，例如桌面或墙面等，系统才能够判断使用者触碰的位置，来达到输入信息的目的。如果平面是不平整的抑或是抖动的平面，则系统对触碰位置将会判断错误或无法侦测，从而导致输入错误或完全无法工作的状况发生，然而本全息立体影像触控输入装置80无需一特定平面来投射所述虚拟输入器影像，对周围环境具有很强的适应性，不会存在因表面不平整或有抖动而影响数据输入的准确性。综合上述图15、18、19、20、21、22、23所示的各种电子设备中，全息立体影像触控
输入装置80作为数据输入端或操作端的使用方法，本发明还提供一种利用全息立体影像进行信息数据输入的方法，包括以下步骤实现第一步，在三维空间中投射出虚拟输入器的全息立体影像，诸如触控板、键盘、鼠标、按钮、或按键等虚拟输入器的全息立体影像，供触摸使用；第二步，获取虚拟输入器未被触摸时的静态影像信息和被触摸时含有被触摸位置的动态影像信息；第三步，以及将所述的虚拟输入器的静态影像信息、动态影像信息进行数字信号转换并传输给后续装置，当然也可以先将静态影像信息和被触摸位置的动态影像信息进行解析对比，判断出虚拟输入器被触摸的具体位置，再将被触摸具体位置信息的数据进行数字信号转换并传输给后续装置。上述所举的实施例仅用来列举本发明的优选实施方式，以及阐述本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范围，任何本领域普通技术人员可以轻易完成对本方案的特征等同替换均属本发明所主张的保护范围，本发明的权利保护范围应以权利要求书为准。
权利要求
1.一种全息立体影像投射装置，其特征在于包括一复合全息像片、一投射光源、一像片座，所述的复合全息像片呈平面状放置在所述的像片座上，所述的投射光源设置在所述复合全息像片下方，所述的复合全息像片在所述投射光源照射下，在所述的复合全息像片上方投射出全息立体影像。
2.根据权利要求1所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述的投射光源为发光二极管(LED)投射光源。
3.根据权利要求2所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述的发光二极管 (LED)投射光源由白光光源组成。
4.根据权利要求2所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述的发光二极管 (LED)投射光源由单一颜色光源组成。
5.根据权利要求2所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述的发光二极管 (LED)投射光源由不同颜色的光源组成，由一程序控制器控制颜色的变化及组合。
6.根据权利要求1所述的全息立体影像投射装置，其特征在于还包括一本体，像片座与本体为一体成型。
7.根据权利要求1所述的全息立体影像投射装置，其特征在于还包括一本体及一驱动机构，所述的像片座与本体分体成型，像片座安装在本体上，并由驱动机构带动像片座转动从而带动复合全息像片旋转。
8.根据权利要求7所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述的驱动机构还包括一马达和一减速齿轮组，所述的减速齿轮组包括一小齿轮及一大齿轮，小齿轮与马达联接，大齿轮设在像片座的周边，马达转动通过减速齿轮组带动像片座转动。
9.根据权利要求7所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述的驱动机构由一马达和一带轮组构成或由马达和一链轮组构成。
10.根据权利要求1所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述复合全息像片采用复合成像装置对底片进行连续拍摄而成，被拍摄物体在相邻两次拍摄中有一旋转角度δ。
11.根据权利要求10所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述复合成像装置包括激光光源、照相机、置物台及底片台，所述复合成像装置采用以下步骤进行拍摄底片放置于所述底片台上，物体放置于所述置物台上；所述照相机置于所述置物台上方，以提取三维图像信息；所述激光光源发射出的激光束被分成物光束和参考光束；所述物光束被加入所述三维图像信息；所述物光束和参考光束在所述底片上形成干涉条纹，并被制成复合全息像片。
12.根据权利要求11所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述照相机与所述物体形成一拍摄夹角θ ；所述物光束与所述底片形成一物光入射夹角Φ ；所述参考光束与所述底片形成一参考光入射夹角α ；所述物光束的汇聚点与所述底片之间的距离为D。
13.根据权利要求10所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述的复合全息像片的前后相邻两次曝光的区域产生部分重叠。
14.根据权利要求12所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述的复合全息像片是以复合成像装置中所述的参考光束中心与所述的底片的转轴共轴情形下拍摄成像， 此时拍摄参数是所述的照相机与所述的物体转动中心轴的拍摄夹角θ为30° 40°，所述的底片与所述的物体在每次拍摄中旋转角度δ为0.1° 1°，所述的物光束与所述的底片转轴的物光入射夹角Φ为30° 45°，所述的物光束的汇聚点与所述的底片之间的距离D为10 20cm。
15.根据权利要求14所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述的投射光源设置在像片座的正下方的一基板上，位于所述的复合全息像片的轴线上。
16.根据权利要求12所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述的复合全息像片是以复合成像装置中所述的物光束与所述的底片的转轴共轴情形下拍摄成像，此时拍摄参数是所述的照相机与所述的物体转动中心轴的拍摄夹角θ为30° 40°，所述的底片与所述的物体在每次拍摄时旋转角度δ为0.1° 1°，所述的参考光束与所述的底片转轴的的参考光入射夹角α为30° 90°，所述的物光束的汇聚点与所述的底片之间的距离D为10 20cm。
17.根据权利要求16所述的全息立体影像投射装置，其特征在于所述的投射光源设置在像片座下方的基板上，并且偏离该复合全息像片的轴线。
18.根据权利要求1所述的全息立体影像投射装置，其特征在于进一步包含一透明材料制成的保护层，所述保护层覆盖于所述的复合全息像片，其中所述的保护层选择玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质，并且该保护层通过一胶黏剂与所述复合全息像片贴合。
19.一种能够投射全息立体影像的电子产品，其特征在于包括一壳体，所述的壳体上开有视窗；及一如权利要求1所述的全息立体影像投射装置，安装于所述的壳体内，所述复合全息像片曝露于所述视窗。
20.根据权利要求19所述的电子产品，其特征在于所述的电子产品为手机、笔记本电脑、个人数字助理、照相机、全球定位系统导航仪、投影设备或键盘。
21.一种全息立体影像触控输入装置，其特征在于包括至少一如权利要求1所述的全息立体影像投射装置，投射出一虚拟输入器的一全息立体影像，供触摸使用；至少一影像撷取装置，侦测该虚拟输入器的全息立体影像，以获取虚拟输入器未被触摸时的静态影像信息和被触摸时含有触摸位置的动态影像信息；至少一数据处理装置，与所述影像撷取装置数据连接，并对所述的虚拟输入器的静态影像信息、动态影像信息执行一模数转换程序。
22.根据权利要求21所述的全息立体影像触控输入装置，其特征在于所述虚拟输入器为触控板、键盘、鼠标、按钮、或按键。
23.根据权利要求21所述的全息立体影像触控输入装置，其特征在于所述的影像撷取装置为位置侦测传感器。
24.根据权利要求23所述的全息立体影像触控输入装置，其特征在于所述位置侦测传感器为电荷耦合器(CCD)传感器、互补金属氧化物半导体(CM0Q传感器或位置敏感探测器(PSD)。
25.根据权利要求21所述的全息立体影像触控输入装置，其特征在于所述的全息立体影像触控输入装置还外接于一电子装置，并且与电子装置之间通过数据线连接或无线数据连接。
26.一种电子设备，包括一壳体和一如权利要求21所述的全息立体影像触控输入装置，所述的壳体上分别开有一第一视窗和一第二视窗，所述的全息立体影像投射装置曝露于所述第一视窗，所述的影像撷取装置曝露于所述第二视窗，所述的数据处理装置安装在所述壳体内。
27.根据权利要求沈所述的电子设备，其特征在于所述的电子设备为手机、笔记本电脑、桌上型电脑、全球定位系统导航仪、汽车电子设备、自动贩卖机、电视或投射仪。
28.一种利用权利要求1所述的全息立体影像投射装置实现信息数据输入的输入方法，其特征在于包括以下步骤由该全息立体影像投射装置投射出一虚拟输入器的一全息立体影像，供触摸使用；获取虚拟输入器未被触摸时的静态影像信息和被触摸时含有被触摸位置的动态影像信息；以及对所述的虚拟输入器的静态影像信息、动态影像信息执行一模数转换程序并传输给一后续装置。
29.根据权利要求观所述的实现信息数据输入的输入方法，其特征在于所述的虚拟输入器的全息立体影像为触控板、键盘、鼠标、按钮、或按键的全息立体影像。
30.根据权利要求观所述的实现信息数据输入的输入方法，其特征在于所述的模数转换程序为将静态影像信息和动态影像信息进行解析对比，判断出虚拟输入器上的一被触摸位置信息，再将被触摸位置信息转换成数字信号。
全文摘要
本发明公开一种全息立体影像投射装置及应用该装置的电子产品、触控输入装置、输入方法以及安装触控输入装置的电子设备，该全息立体影像投射装置包括复合全息像片、投射光源、像片座，所述的复合全息像片呈平面圆盘状放置在像片座上，所述的投射光源设置在所述的复合全息像片下方，所述的复合全息像片在投射光源照射下，在所述的复合全息片的上方呈现出全息立体影像。该全息立体影像投射装置具有小型化、扁平化、结构简单等特点，适合单独植入电子产品、触控输入装置、电子设备中。
文档编号G03H1/10GK102262301SQ20101056011
公开日2011年11月30日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者苏圣镔 申请人:宸鸿光电科技股份有限公司