[发明专利]光学显示和控制元件以及光学地确定位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学显示和控制元件，该光学显示和控制元件包括至少部分透明的显示屏、用于照射该显示屏的背侧的至少一个光源、以及用于检测在该显示屏上被散射的光的时间信号（temporal signal）的至少一个光传感器。此外，本发明涉及一种用于光学地确定位于光学显示和控制元件的至少部分透明的显示屏上的对象的位置的方法。

背景技术

从US 2010/0182137A1获知一般的光学显示和控制元件。透明显示屏在其背侧被投射仪（projector）照射。设置指向显示屏的背侧并且能够捕捉显示屏的背侧的图像的摄像机。通过分析二维图像数据，可以确定例如显示屏上的手指或定点装置（pointing device）的位置以便辅助触摸屏功能。检测和分析二维图像数据是精细的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够以简单的方式制造从而成本较低并且允许确定位于显示屏上的对象的位置的光学显示和控制元件。

本发明的目的还在于提供一种光学地确定位置的有利方法。

此目的由一般的光学显示和控制元件实现，其中光源被设计为能够在照射显示屏的背侧的同时产生时变光图案，并且设置控制和处理单元，该控制和处理单元被设计为：能够结合时变光图案来评估由光传感器检测到的时间信号，并且，能够根据此评估来确定位于显示屏上的至少一个对象的位置。这允许归因于时间信息的位置确定，从而不需要精细的图像检测和识别。

作为示例，可以设置偏转单元（deflection unit），其允许用光源的光束扫描显示屏以便产生时变光图案。

还有可能的是，光源被设计为能够利用不同的区域光图案，特别是亮度图案，的时间序列来照射显示屏，以便产生时变光图案。

区域光图案的时间序列有利地包括至少一个光图案集合，该光图案集合包括允许对位置的迭代确定的时间上连续的光图案。

由于再现效果，区域光图案的时间序列可以，优选以连续的补充光图案，如此快地行进，特别是每秒至少16个光图案地行进，以至于用裸眼无法感知各个光图案。

优选地，光源被设计用于利用显示图像照射所述显示屏，所述显示图像是利用区域光图案或时变光图案调制过的。

如果光源是红外光源，则可以独立于可见显示背投而产生时变光图案。

可替代地，光源能够产生可见光，允许可见显示背投并用公共光源产生时变光图案。

通过作为触摸屏的光学显示和控制元件，使得光学显示和控制元件的特别灵活的操作是可能的。在此情况下，显示屏上所要确定的对象是手指或定点装置。

还有可能的是，设置激励元件，该激励元件附接到显示屏，该激励元件的面向光源的一侧设有光学编码，该光学编码对激励元件的位置进行编码。这允许例如对开关的位置的光学识别。

激励元件可以包括能够被光源照射的集成光导体。这允许以简单的方式照射激励元件。

例如，布置至少一个光传感器来接收被显示屏散射回一次的光。

还有可能的是，布置至少一个光传感器来接收已经在显示屏中被反射若干次的光。这允许其中显示屏充当光导体的紧致的实施例（compact embodiment）。

因为至少一个光传感器可以是单通道光传感器，所以使得简单的低成本的配置成为可能。

根据本发明的一种光学地确定位于光学显示和控制元件的至少部分透明的显示屏上的对象的位置的方法包括如下步骤。利用时变光图案来照射显示屏的背侧。检测在显示屏上和在对象上被散射的光的时间信号，并且通过将检测到的时间信号与所述时变光图案进行时间相关来确定对象的位置。这允许归因于时间信息的对对象的位置的检测，从而可以免除精细的二维图像识别和图像分析。

通过利用光束扫描显示屏的背侧来产生时变光图案是特别简单的。

可替代地，通过不同的区域光图案的时间序列来产生时变光图案是可能的。

为了给出示例，不同的区域光图案的时间序列可以包括允许对位置的迭代确定的连续光图案。

区域光图案的时间序列优选地如此快地行进，特别是每秒至少16个光图案地行进，以至于用裸眼无法感知各个光图案。

特别地，不同的区域光图案的时间序列可以包括连续的补充光图案。

有可能的是，显示屏的背侧被照射以便产生显示图像，优选地用于信息的可变再现。以这种方式，光学显示和控制元件可以针对各种不同功能被单独地调整（adapt）和/或使用。

有可能的是，通过对显示图像的时变或区域调制，优选是振幅调制，来产生时变光图案。