光学机构和方法技术

本发明专利技术涉及一种光学机构，包括至少一个用于光的空间调制器、至少一个光源、和至少一个投影区域，其中空间调制器能够被光源的光照射，并且投影区域在光的光路中连接在空间调制器的下游，其特征在于，光源至少能够被暂时地调制，并且调制器可以被操控为，投影区域的至少一个局部区域能够通过调制的光照射，并且光学机构还包括至少一个传感器，通过该传感器能够检测经调制的光由于物体相对于局部区域的接近和/或离开和/或在局部区域中的布置所引起的变化。本发明专利技术还涉及一种使用光学装置的方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学机构和方法


[0001]本专利技术涉及一种光学机构，其包括至少一个用于光的空间调制器、至少一个光源和至少一个投影区域。此外，本专利技术还涉及一种车辆、一种用于车辆的窗玻璃(Scheibe)和一种使用该光学机构的方法。

技术介绍

[0002]许多的投影应用需要或者期望用户能够与投影仪(例如DMD(数字微镜装置)投影仪)投影的图像交互。例如当投影仪投影到玻璃时，例如投影到车辆的侧窗玻璃或购物中心的观察窗时，期望能够识别移动和/或反应，例如用户从内部以及外部在投影到玻璃的投影上的手势和/或按压移动和/或接触。例如，可以投影键盘和/或数字字段和/或符号字段，并且用户可以优选在被投影于其上的玻璃的两侧进行输入。换句话说，其上被投影的区域(例如智能手机或平板电脑)将用作图像，并且将识别该图像区域上的手势和接触。
[0003]对于手势和/或接触的识别，已知的是激光扫描仪和/或ToF(飞行时间)传感器(具有传播时间规程的3D相机)、和/或投影仪和附加的相机和/或红外或超声传感器的组合。例如，在ToF传感器中是利用附加的照明单元的光照射投影，并且ToF传感器针对投影的每个像素(Bildpunkt)测量光的传播时间(Laufzeit)。如果传播时间改变，则可以假定已接触像素。照明单元通常是非常复杂的。例如，需要脉冲激光束，其只能由昂贵的照明单元发射。相机可以识别例如一区域上的投影以及手势和/或接触，然后提取用户移动，例如手移动。在利用红外和/或超声传感器的检测中，例如可以识别物体的距离和/或手势。所有系统的共同之处在于，除了投影仪之外，系统中还集成了附加的传感器模块，该传感器模块通常必须与投影仪空间上分开地安装。这增加了复杂性，例如信号和/或信号传播时间的定时，在投影于玻璃时可能会发生不期望的反射，并且系统也非常昂贵。此外，该附加的传感器模块不允许被紧凑的设计。另外，通常不可能同时检测在玻璃两侧的交互。如果使用相机来识别反应和/或移动，则在投影仪与相机镜头之间会产生额外的角度偏移，这是系统必须要考虑的。这里不仅存在角度偏移的困难，而且还可能由于环境影响(例如不利的太阳情况)而出现不期望的反射。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种设备技术简单且成本低廉的光学机构，其允许用户与投影交互。本专利技术的另一目的是提供一种包括该光学机构并且设备技术简单、成本低廉的车辆。此外，本专利技术还提供了一种包括该光学机构并且设备技术简单且成本低廉的窗玻璃，以及一种使用该光学机构的简单的方法。
[0005]关于光学机构的目的通过权利要求1的特征来实现。关于车辆的目的通过权利要求12的特征来实现，关于窗玻璃的目的通过权利要求13的特征来实现，并且关于方法的目的通过权利要求14的特征来实现。
[0006]特别优选的设计方案由从属权利要求给出。
[0007]根据本专利技术提供一种光学机构，其包括至少一个用于光的空间调制器(SLM(Spatial Light Modulator，空间光调制器))。该调制器可以是例如空间微镜执行器(DMD(数字微镜装置))、或液晶显示器(LCD)、或一个或多个微机电系统(MEMS)、或硅上液晶(LCOS)、或单一材料。此外，该光学机构包括至少一个光源和至少一个投影区域。该空间调制器被来自光源的光照射，并且投影区域在光的光路中是连接该空间调制器的下游。也就是说，光源的光至少部分或完全地通过调制器被引导到投影区域。此外，光源可以至少被暂时调制，并且调制器可以被操控为，以调制光照射投影区域的至少一个局部区域或操作范围。通过光源的调制光，可以至少部分地产生投影，调制光由调制器引导到投影区域。光学机构还具有至少一个传感器。该传感器被构造为能够检测光源所发射的光，特别是投影区域的回射(zur
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ckgestreutes)和/或散射的光。此外，还可以确定调制光的变化，该变化特别是由于物体相对于局部区域的接近和/或离开和/或在局部区域中的布置而引起。换句话说，特别是被设计用于检测投影区域的光的传感器，特别是检测由物体回射和/或散射或反射的光。即，通过调制光在投影区域中生成至少一部分投影。如果物体接触到在投影区域中由调制光产生的投影的局部区域或接近该局部区域，则传感器可以检测到由物体反射和/或回射和/或散射的调制光。
[0008]本专利技术具有以下优点：通过在光学机构中使用价格适宜的附加硬件、即传感器，可以实现与操作者和/或物体的交互，因为传感器能够检测到投影区域的调制光的变化。另一优点在于，该光学机构可以类似于常规投影仪地构造并且可以几乎不变地使用，并且除了传感器的集成之外，只需要执行相应的软件和/或应用适配。这意味着，该光学机构尤其具有成本效益，特别是与用于检测投影区域中的接触的常规系统相比。在传统的交互式视觉系统中是通过对环境的扫描来检测物体，例如用户的手。为此，可以采用例如LIDAR(light detection and ranging，光检测和测距)系统或ToF(Time of Flight，飞行时间)传感器或立体观视(Stereoskopie)。这些系统与本专利技术的光学机构相比需要较高的技术成本，并且除了常规投影仪之外所需的组件非常昂贵，因为这些系统需要例如生成投影区域环境的3D模型。这在本专利技术的光学机构中是不需要的。此外，在本专利技术的光学机构中，在投影区域中投影的图像可以通过调制光进行投影，因此不需要另外的投影仪来产生投影，并且仅设置一个传感器用于在投影系统中检测调制光。因此与常规系统相比，可以额外地节省成本和安装空间，因为不需要有主动传感器模块和额外的照明单元，例如相机或ToF传感器和激光光源。另一个优点在于，传感器能够通过模拟信号，即通过调制光的变化、特别是幅度的变化，来检测物体相对于局部区域的接近和/或离开和/或在局部区域中的布置，并且由此可以特别是识别手势。这是有利的，因为例如使用数字信号不允许检测关于接触类型的信息，而只允许检测“开/关”状态。此外，还可以实现如同距离传感器一样的扩展功能，因为通过由传感器检测到的调制光可以推导出物体相对于局部区域和/或投影区域的距离有多大。此外，该光学机构不像传统的允许交互的投影仪那样复杂。另一个优点在于，传感器能够被放置在空间调制器上和/或被灵活地放置在该光学机构的其他位置上，这可以简化整体应用。
[0009]调制光的幅度变化特别是通过传感器来检测。光源发射调制光，调制光通过调制器被引导到投影区域，并且通过该调制光可以将图像的至少一部分投影到投影区域中。从投影区域反射回来的光通过传感器来检测。如果有物体接触到通过调制光投影在投影区域
中所产生的投影的至少一局部区域或出现在该局部区域附近，则从投影区域反射回来的调制光、特别是幅度将发生变化。例如，当物体接触投影区域的由调制光产生的投影的局部区域时，由传感器检测到的调制光的幅度可以变小。因此，通过该光学机构可以容易地检测物体是否接触投影区域中的由调制光产生的投影的局部区域。例如，通过该光学机构可以在投影区域中投影一图像，该图像具有至少两个由调制光产生的局部区域，其中用于投影生成各个局部区域的调制光的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学机构，包括：至少一个用于光的空间调制器(2)；至少一个光源(4，6，8)；和至少一个投影区域(10，24，38，62)，其中，所述空间调制器(2)能够被所述光源(4，6，8)的光照射，并且所述投影区域(10，24，38，62)沿光的辐射方向看设置在所述空间调制器(2)之后，其特征在于，所述光源(4，6，8)能够至少被暂时地调制，并且所述调制器(2)能够被操控为，所述投影区域(10，24，38，62)的至少一个局部区域(16，26，28，42，44，46，64，66，68)能够被经调制的光照射，并且所述光学机构包括至少一个传感器(20)，所述传感器被配置为，检测来自所述投影区域(10，24，38，62)的由所述光源(4，6，8)发射的光，其中，通过所述传感器至少能够确定所检测到的经调制的光的变化。2.根据权利要求1所述的光学机构，其中，所述光学机构还包括解调器(22)，所述解调器被配置为评估由所述传感器(20)检测到的传感器信号，以便能够检测物体对所述局部区域(16，26，28，42，44，46，64，66，68)的接触。3.根据权利要求1或2所述的光学机构，其中，所述光源(4，6，8)的调制频率高于所述空间调制器(2)的切换频率。4.根据权利要求3所述的光学机构，其中，当确定所检测到的调制光变化时，所述调制频率能够通过计算元件进行设定和/或修改。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学机构，其中，所述解调器(22)被构造为，使用人工智能算法来评估由所述传感器(20)检测到的传感器信号。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学机构，其中，在所述投影区域(10，24，38，62)上，两个局部区域(16，26，28，42，44，46，64，66，68)能够被经调制的光照射，其中，照射相应的局部区域(16，26，28，42，44，46，64，66，68)的光以相应的调制频率被...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普，
申请(专利权)人：大陆汽车有限责任公司，
类型：发明
国别省市：