用于触摸和对象敏感显示器的照射器制造技术

一种集成的视觉和显示系统包括：显示图像形成层，其被配置成发送显示图像以便通过显示表面观看；成像检测器，其被配置成对相对于显示表面法线的窄角度范围的且包括来自显示表面上面或附近的一个或多个对象的反射的红外光成像；视觉系统发射器，其被配置成发射红外光以便照射对象；可见光和红外传输光导，其具有相对的上面的面和/或下面的面，被配置成接收来自视觉系统发射器的红外光，经由来自上面的面和下面的面的TIR传导红外光，并且将红外光投射到相对于显示表面法线的窄角度范围之外的对象上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于触摸和对象敏感显示器的照射器
技术介绍
基于视觉的输入系统使得人们与计算机交互更加容易。特别地，计算机辨别触摸和标识对象的能力允许实现大量的自然直观的输入机制。因此，基于视觉的输入技术的进一步的发展可以提供基于键盘和鼠标的输入机制的实用的替代方案。为了实现更大的功能、紧凑性和设计灵活性，基于视觉的输入系统可以与诸如平板显示系统之类的显示系统共享空间。
技术实现思路
提供了一种集成的视觉和显示系统。该系统包括显示图像形成层，该显示图像形成层被配置成发送显示图像以便通过显示表面观看。该系统也包括成像检测器，该成像检测器被配置成对相对于显示表面法线的窄角度范围的红外光成像。在这里，成像的红外光包括来自设置在显示表面上面或附近的一个或多个对象的反射。该系统也包括视觉系统照射器，其包括视觉系统发射器以及可见光和红外传输光导。视觉系统发射器被配置成发射红外光以便照射所述一个或多个对象。光导被配置成接收来自视觉系统发射器的红外光。 光导经由全内反射传导红外光，并且将红外光投射到相对于显示表面法线的窄角度范围之外的所述一个或多个对象上。应当理解的是，上面的概述被提供以便以简化的形式引入概念的选择，这些概念在下面的具体实施方式中进一步加以描述。其并非意在标识要求保护的主题的关键或基本特征，所述主题的范围由具体实施方式之后的权利要求限定。此外，要求保护的主题并不限于解决上面指出的任何缺陷或者处于本公开的任何部分的实现方式。附图说明图1示出了依照本公开的一个实施例的工作台的方面。图2为示出依照本公开的一个实施例的光学系统的方面的示意性截面图。图3-10为示出依照本公开的不同实施例的耦合结构的方面的示意性截面图。图11为示出本公开的另一个实施例中的光学系统的方面的示意性截面图。图12示出了依照本公开的一个实施例的辐照度与跨光导的距离的关系的曲线图。图13示出了依照本公开的一个实施例的针对两个入射角范围的滤光层反射比/P 与波长的函数关系的曲线图。图14为示出本公开的另一个实施例中的光学系统的方面的示意性截面图。 具体实施例方式现在通过实例的方式并且参照特定示出的实施例描述本公开的主题。在两个或更多实施例中可能基本上相同的部件协调地标识并且以最少的重复进行描述。然而，应当指出的是，在不同实施例中协调地标识的部件可以至少部分地不同。应当进一步指出的是，本公开中包括的附图是示意性的。所示实施例的视图通常未按比例绘制；纵横比、特征尺寸和特征数量可能故意失真以便使得选择的特征或关系更加容易看到。图1示出了一个示例性实施例中的工作台10的方面。工作台包括大幅面的触摸和对象敏感显示表面12，该显示表面可以水平地取向。在该取向下，一个或多个人可以挨着工作台站立或就座以便从上面观看显示表面以及与显示表面交互。光学系统14位于显示表面之下。光学系统可以被配置成为工作台提供显示功能以及基于视觉的输入功能。因此，光学系统可以包括集成的显示和视觉系统。为了提供显示功能，光学系统14可以被配置成通过显示表面12投射可见图像。为了提供基于视觉的输入功能，光学系统可以被配置成捕获置于显示表面上面或附近的一个或多个对象16 (例如手指、棋子、电子设备、纸卡、食品或饮料)的至少部分图像。因此，光学系统可以被配置成照射对象并且检测从对象反射的光。通过这种方式，光学系统可以记录置于显示表面上面或附近的对象的位置、足迹或者其他属性。图1示出了隐藏在工作台10内且操作耦合到光学系统14的计算机18。在其他实施例中，计算机可以远程地定位和/或分布，并且经由有线或无线通信链接耦合到光学系统。不管其位置如何，计算机可以被配置成向光学系统提供显示数据以及从光学系统接收输入数据。此外，计算机可以被配置成处理输入数据以便得到不同种类的信息。图2为示出一个示例性实施例中的光学系统14的方面的示意性截面图。该光学系统包括液晶显示器(IXD)背光源20，该背光源被设置成将可见光投射到IXD控制层22上以及部分地通过LCD控制层22投射可见光。LCD背光源和LCD控制层一起被设置成形成可通过显示表面12观看的显示图像。IXD背光源20可以包括适当地被配置用于在IXD显示系统中使用的任何光源；它可以包括适当的亮度增强膜、角度限制膜或其他结构以及一个或多个光照成形 (profiling)层。在一个实施例中，IXD背光源可以包括一个或多个紧凑圆柱荧光(CCFL) 光源。在另一个实施例中，IXD背光源可以包括一个或多个发光二极管(LED)，例如红色、绿色和蓝色LED或者集成的白色LED。IXD控制层22为显示图像形成层，其被配置成发送显示图像以便通过显示表面12 观看；它包括二维光门控元件阵列，该阵列被配置成在空间上和时间上调制来自LCD背光源20的光的强度。在一个实施例中，光门控元件可以是耦合到红色、绿色和蓝色透射窗口的偏振LCD元件。在一个实施例中，LCD控制层和LCD背光源可以操作耦合到计算机18并且被配置成从中接收显示数据。继续图2，光学系统14包括成像光学器件M和成像检测器沈。成像光学器件可以为楔状，具有基本上平坦且相对的上面的面和下面的面，这些面限定了一度或更小的楔角。 成像光学器件的上面的面可以被配置成接纳从设置在显示表面12上面或附近的一个或多个对象16反射的光。下面的面可以包括转向膜(turning film)，该转向膜被配置成将反射的光朝成像光学器件的弯曲边缘面转向。弯曲边缘面可以支撑被配置成朝成像检测器26 聚焦和反射光的反射菲涅耳结构。在一个实施例中，从显示表面上的对象反射的光可以经由来自成像光学器件的上面的面和下面的面的全内反射(TIR)往返于弯曲边缘面地传播。成像检测器沈可以被配置成对来自设置在显示表面12上面或附近的一个或多个对象16的反射成像。成像检测器可以被配置成捕获对象的至少部分图像，并且将相应的图像数据提供给计算机18。因此，计算机可以被配置成接收和处理来自成像检测器的图像数据，并且从而响应对象的位置。在一个实施例中，成像检测器可以包括数码相机。成像检测器沈可以对来自对象16的一些反射成像并且排除其他反射。特别地，由成像检测器成像的反射可以被限制为相对于显示表面法线(即垂直于显示表面12的方向) 的窄角度范围(例如士 10度)。鉴于所示配置的至少三个设计特征，这样的限制可以被允许。 首先，成像检测器可以包括被配置成接纳来自成像检测器的角度受限“视场”内的光并且拒绝来自该视场外的光的孔径。第二，成像光学器件M的楔形形状可以内在地将从上面的面耦合进来的光的接受锥限制为相对较窄的角度范围(例如2-3度)。由于就接受锥的指向角与跨成像光学器件的位置的关系而言，成像光学器件基本上是远心的，因而指向角的变化在跨上表面的任何位置处都可以处于表面法线的10度内。第三，成像光学器件可以被配置成将接受窗处的位置空间映射到出射窗处的角度空间，在出射窗处可以放置成像检测器的透镜。由于成像光学器件展现的位置-角度映射和透镜(其将出射窗处的角度内容向后转换成成像检测器处的空间内容)的原因，可以将显示表面成像到成像检测器上；因此，成像检测器成像的视场包括显示表面的图像。由于来自显示表面12上面或附近的对象16的反射可以基本上是漫射的，具有大的(例如朗伯型)对向角(angular 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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K鲍威尔，P马萨尔卡，T拉奇，S贝蒂彻，
申请(专利权)人：K鲍威尔，P马萨尔卡，T拉奇，S贝蒂彻，
类型：发明
国别省市：