TW200521950A - Projector device with virtual input element image - Google Patents

Description

200521950 五、發明說明（1)

【發明所屬之技術領域】 像之裝置，特別是 本發明是關於一種產生虛擬元件影 關於一種虛擬輸入元件影像之投射裝置 【先前技術】 輕、薄、短、小、低噪音且易於攜帶一直是電子產口 2發展趨勢’丨-般常搭配的鍵盤式之輪入元件，礙於視 制以i人體工學尺寸上之考*，所能夠縮減的空 特別是在使用習訂，多數使用者較傾向於 ，用、較大之鍵盤式輸入元件，雖然可替代的輸入元件亦不 电如手寫板、語音、{筆等，然對於習慣使用鍵盤 剧入白、貝大使用群而言，利用鍵盤的輸入的習慣仍難以由 其他方式所取代。 因此有所謂虛擬鍵盤（Virtual keyb〇ard)的產品出 現’其針對慣用鍵盤的族群，並兼具無噪音、不佔空間及 可攜帶的優點，其顯示方式一般係採用數位微平面鏡顯示 digital micro mirr〇]： Display)技術來達成投射鍵盤影 像的目的’如美國第6 2 6 6 0 4 8號專利所述，透過面投射方 式顯示鍵盤和螢幕的圖案，利用電子裝置發出之兩束雷射 $亚於其底層搭配兩個光感應器，以偵測手指於進行輸入 日寸所反射之光線的反射角度，然後綜合兩光感應器之偵測 角度研判手指輸入於鍵盤之位置，但是此專利需以複雜的 g號來控制雷射光做二維的快速掃描，將其應用至消費性 電子產品的輪入裝置，在成本上會偏高而不符合現今之市 場需求。

200521950 五、發明說明（2) 另一種方法係應用繞射式光學元件（Di f f ract丨Μ Optical Elements; DOE)於虛擬鍵盤影像之投射裝置，如 美國第66 1 4422號專利所述，其中係提以利用含有至少一 個繞射式光學元件之繞射投影系統來投影虛擬鍵盤影像。 基於繞射原理，繞射式光學元件所產生之虛擬鍵盤影像的 發射角度係取決於繞射光學元件之製作線寬，並線寬尺寸 越小，鍵盤影像發散角度越大，即可以在較短的距離之内 產生大角度的發散鍵盤影像。但是受限於半導體製程技術 的限制，其線寬越細製程難度越高，且繞射式光學元件為 多階結構，在製程上所需之精準度要求相對更高。再加上 繞射式光學元件於細線寬的情形之下，繞射效率奋降低。 基於上述原因，使用繞射式光學元件作為投射裝^所產生 的虛擬鍵盤影像，其發散角無法提高。 【發明内容】 件術的問題，本發明提供—種虛擬輸入元 件衫像之杈射ι置，藉由光學元件組合配合適去 :二ii:降低繞射效率的前提之下加大虛^輸：元： :像㈣政角，以縮短產生虛擬輪人元件影像的投影距 子產入元件影像之投射裝£，係應用於電 光學元件與投影鏡頭。光源、係 先射式 元件則用以接收光臾，高4 1右一 ^光束，繞射式光學 影像光束.浐旦/户 /、有叙散角之虛擬輸入元件 ，、像先束’扠衫鏡頭則用來增加虛擬輸入元件影像光束之

第6頁 200521950 五、發明說明（3) 發散角’光源所發出的光束通過繞射式光學元件形成的虛 擬輸入元件影像光束，通過投影鏡頭形成虛擬輸入元件影 像。本發明特別可應用於需要較大之投影和偵測面積之虛 擬輸入元件，如虛擬鍵盤，有效縮短其投影距離。 此外，亦可藉由組合虛擬輸入元件影像的方式來減少 產生虛擬輸入元件影像的投影距離。虛擬輸入元件影像之 投射裝置可包含複數個影像投射組合，每一影像投射組合 包含光源與繞射式光學元件，光源用以提供光束，繞射式 光學=件則用以接收光束，產生一部分虛擬輸入元件影 像’每一部分虛擬輸入元件影像組合成完整之虛擬輸入 件影像。 另一種組合方式係利用單一的光源，其所發出的光束 通過分光元件之後即形成第一光束與第二光束，再搭配第 了繞射式光學元件與第二繞射式光學元件，使第一光束和 第二光束分別通過第一繞射式光學元件與第二繞射式光學 2=成第一虛擬輸入元件影像與第二虛擬元件影像了 第一和第二虛擬輸入元件影像組合成完整之虛擬輸入元件 影像。 ”為使對本發明的目的、構造特徵及其功能有進一步的 了解，茲配合圖示詳細說明如下： 【實施方式】 凊苓考第1圖’其為本發明第一實施例之結構示意 圖1虛擬鍵盤影像之投射裝置包含有雷射光源11()、&射 式光予元件1 2 0與投影鏡頭i 3 〇。雷射光源丨丨〇提供之光束

第7頁 200521950 五、發明說明（4) 通過繞射式光學元件1 2 0產生具有一發散角之虛擬鍵盤影 像光束·’再經過投影鏡頭1 3 0增加其虛擬鍵盤影像光束^ 發散角，投影鏡頭由平凸透鏡131與平凹透鏡丨32所組成。 最後，形成虛擬鍵盤影像。由於虛擬鍵盤影像的發散角择 加，縮短了產生虛擬鍵盤影像的投影距離。 曰 其中，投影鏡頭可以為任意之發散型式的鏡片組合， 如任意之凸透鏡和凹透鏡組合。亦可將繞射式光學元件妗 合於投影鏡頭，請參考第2圖，其為投影鏡頭的另一型式 鏡片組合結構示意圖，投影鏡頭14〇係由一平凸透鏡η^盥 一平凹透鏡142所組成，平凸透鏡141係設於較靠近^ ^ 源（圖中未示）之端，其接近雷射光源之面係為一平=，、同 時結合繞射式光學元件1 2 1在此平面上。 另外，藉由組合虛擬鍵盤影像的方式，亦可 巧影像之投射裝置產生虛擬鍵盤影像的投影距離。言:參 第3圖，其為本發明第二實施例之結構示意圖。其月入〃 兩個影像投射組合20 0，各由雷射光源21〇盥繞射式、3一 件220所組成，雷射光源21〇用以提供；： =則於接收雷射光束之後，產生部分』鍵=先 ^2明第二實施例中’組合兩個部分虛擬鍵盤影像二可

組合成完整之虛擬鍵盤影像。 P T

另一種組合方式如第4圖所示，其為本發明第三朵 c示意圖。其包含有雷射光源310、分光元件二' f -么射式光學π件321與第二繞射式光學元件322 早一的雷射光源31〇，其所發出的光束通過 Z

第8頁 200521950 五、發明說明（5) 後形成第一雷射光束與第二雷射光束，再搭配第一繞射式 光學元件321與第二繞射式光學元件322，使第一雷射光束 和第二雷射光束分別通過第一繞射式光學元件3 2 1與第二 繞射式光學元件3 22，形成第一虛擬鍵盤影像與第二虛擬 元件影像，第一虚擬鍵盤影像和第二虛擬鍵盤影像組合成 完整之虛擬鍵盤影像。 本發明所增之元件，如投影鏡頭，可應用塑膠射出製 程來加以製造，有利於實際量產。並且相較於習知以降低 繞射式光學元件線寬來增加影像的發散角的方法，其製程 簡易許多，更可有效降低成本。 雖然本發明之較佳實施例揭露如上所述，然其並非用 以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之 精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之 專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者 為準。

第9頁 200521950 圖式簡單說明 第1圖為本發明第一實施例之結構示意圖； 第2圖為投影鏡頭的另一型式鏡片組合結構示意圖； 第3圖為本發明第二實施例之結構示意圖；及 第4圖為本發明第三實施例之結構示意圖。 【圖式符號說明】 110 雷 射 光 源 120 繞 射 式 光 學 元 件 121 繞 射 式 光 學 元 件 130 投 影 鏡 頭 131 平 凸 透 鏡 132 平 凹 透 鏡 140 投 影 鏡 頭 141 平 凸 透 鏡 142 平 凹 透 鏡 200 影 像 投 射 組 合 210 雷 射 光 源 220 繞 射 式 光 學 元 件 310 雷 射 光 源 320 分 光 元 件 321 第 一 繞 射 式 光 學 元件 322 第 繞 射 式 光 學 元件

第10頁

Claims (1)

1. 200521950 六、申請專利範圍 〜— — 1. 一種虛擬輪入元件影像之投射裝置，係應用； 以提供一虛擬輸入元件影像，其包含有··、電子產品 一光源，係用以提供一光束； 一繞射式光學元件，用以接收該光束， 赉政角之一虛擬輸入元件影像光束；及 ’、 投〜鏡頭’用以增加該虛擬輸入元件今 該發散角並形成該虛擬輸入元件影像，該光= 之 該光束通過該繞射式光學元件形成的該虛鞔輸入^件= 像光束，通過該投影鏡頭形成該虛擬輸入元件影像。衫 2·如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入元件影像之投射 裝置，其中該投影鏡頭係由一凸透鏡與一凹y 又、 ,, M逐鏡所組 成。 3.如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入元件影像之投射 裝置，其中該投影鏡頭係由一平凸透鏡與— x ,t、 十凹透鏡所 組成。 4·如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入元件影像之投射 裝置，其中該繞射元件係結合於該投影鏡頭。 5·如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入元件影像之投射 裝置，其中該光束係為雷射光束。 6 · —種虛擬輸入元件影像之投射裝置，係應用於電子產品 以提供一虛擬輸入元件影像’其包含有： 複數個影像投射組合，每一該影像投射組合包含一 光源及一繞射式光學元件，該光源係提供一光束，該繞 射式光學元件接收該光束’產生一部分虛擬輸入元件影

   第11頁 200521950 六、申請專利範圍 像’每一該部分虛擬輸入元件影像組合成完整之該虛擬 輪入元件影像。 7.如申請專利範圍第6項所述之虚擬輸入元件影像之投射 衣置，其中該光束係為雷射光束。 8 · 一種虛擬輪入元件影像之投射裝置，係應用於電子產品 以提供一虛擬輪入元件影像，其包含有： 一光源’係提供一光束； 一分光元件，該光束係通過該分光元件以形成一第 —光土，一第二光束； 产 、一第一繞射式光學元件，該第一光束通過該第一繞 射式光學元件，形成一第/虚擬輸入影像；及 、、一第二繞射式光學元件，該第二光束通過該第二繞 ^式光學元件，形成一第二虚擬輸入影像，該第二虛擬 ，^影像與該第一虚擬輸入影像組合成完整之該虛擬輪 入7^件影像。 9 · ΐ請專利範^第8項戶斤述之虚擬輸人元件影像之投射 衣’其中該光東係為雷射光束。