专利名称：具有光导层的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设备，还涉及一种显示器、一种扩展部分、一种方法和一种处理器程序产品。
这种设备的实例是电视机、监视器、PC和膝上型电脑以及其它消费设备。这种监视器的实例是电子油墨显示器、等离子显示器、液晶显示器或者发光二极管显示器。
背景技术：
欧洲专利EP0572182B1公开了一种具有集成光学输入装置的显示单元。该显示单元具有液晶显示板，其包括设置在该显示板的一个衬底上沿X轴和Y轴方向的导体。这些导体是用于引导平行于衬底表面的光的光波导。用于检测光学信号的光接收元件设置在每个光波导的端部。
当光笔发出的光与衬底相接触时，诸如光传感器形式的光接收元件确定所发射的光的接触部分的X和Y坐标。EP0572182B1的设备的问题在于该光波导形成在显示板的一个或多个衬底内。因为用于在衬底中形成波导的过程相当复杂，所以使得该显示单元难以制造并且成本高。此外，因为波导实际上必需在制造时形成在衬底中，并且因此不能在制造显示单元之后添加到该显示单元中，所以波导形成在衬底中的情况损害了制造该显示单元的灵活性。
为了解决这个问题，在此作为参考引用的在2003年9月22日提交的未预先公布的名称为“显示设备的协调检测系统(COORDINATEDETECTION SYSTEM FOR A DISPLAY DEVICE)”的欧洲专利申请第03103492.9号(代理记录NL031105)公开了引入一种光导层，该光导层具有设置为限制光导层中来自显示设备外部的入射光比例的光学结构。入射光是由与该显示器交互的用户可操作的遥控输入设备生成的。受限制的光透过该光导层朝向光检测装置，该装置用于检测受限制的光并且将对受限制的光的检测与输入位置联系起来。该显示设备检测显示设备屏幕上的输入位置，该显示设备易于制造并且该显示器的图像质量仅受到轻微影响(如果存在影响的话)。在该申请中，词组“输入位置”应理解为表示发生用户交互的屏幕坐标，例如光笔发射的光进入屏幕的位置的屏幕坐标。
发明概述本发明的目的特别是提供一种比较先进的设备。本发明的其他目的特别是提供一种比较先进的显示器、一种比较先进的扩展部分、一种比较先进的方法和一种比较先进的处理器程序产品。
根据本发明的设备包括光检测器装置，用于检测光并且响应生成检测信息；光导层，其包括外侧，用于将到达该外侧并且由输入设备产生的入射光朝该光检测器装置引导；以及转换器，用于因考虑到入射光与相对于该层的预定方向之间的夹角而将检测信息转变为其它信息，该预定方向例如基本上垂直于光导层的轴。
与上面提到的未预先公布的欧洲专利申请第03103492.9号中的系统相比，增加了转换器。这种转换器构成了例如处理器系统的一部分，并且采取例如硬件或者软件部分的形式或这两种部分组合的形式。该光导层通过光导层内的内部反射将入射光朝光检测器装置引导。该入射光能够垂直或者以不等于零的倾斜角入射到光导层。因为光导层内的引导基于内部反射，所以以不同入射角射到光导层的入射光将产生由光检测器装置生成的不同检测信息。该转换器因考虑到入射光与预定方向之间的第一(第二)夹角，将第一(第二)检测信息转变为第一(第二)其它信息，该预定方向例如垂直于光导层的轴。该轴对应于光导层的法线。因此，根据本发明的设备比较先进。
光检测器装置限定了根据本发明的设备的一个实施例，该装置包括位于光导层第一侧的用于生成第一检测信号x1的第一检测器，和位于光导层第二侧的用于生成第二检测信号x2的第二检测器，该第一和第二侧构成了相对的两侧。如果光导层位于垂直位置上，则第一检测器检测经由光导层到达光导层下水平侧的第一光，第二检测器检测经由光导层到达光导层上水平侧的第二光。另外，第一和第二检测器各自可以包括两个或多个子检测器。第一检测器生成第一检测信号x1，第二检测器生成第二检测信号x2，并且该第一检测信号x1和第二检测信号x2例如表示到诸如光导层左垂直侧的距离。如果入射光经由水平面入射，该水平面垂直于光导层，并且该入射光未垂直于光导层入射，则第一检测信号x1和第二检测信号x2通常彼此不同。
光检测器限定了根据本发明的设备的一个实施例，该光检测器还包括位于光导层第三侧的用于生成第三检测信号y的第三检测器。如果光导层位于垂直位置，则第三检测器检测经由光导层到达光导层的左或右垂直侧的第三光。另外，该第三检测器可以包括两个或多个子检测器。第三检测器生成第三检测信号y，并且该第三检测信号y例如表示到诸如光导层的上水平侧的距离。
其它信息限定了根据本发明的设备的一个实施例，该其它信息包括入射位置x、y，其中x是x1、x2和y的函数。该函数例如限定了x＝[yx1+(y-H)x2]/(2y-H)，其中H等于光导层的高度。因此，测量x1、x2和y，继而能够计算x。本实施例允许对入射位置进行一维校正，由于入射光与垂直于光导层的轴之间存在夹角，因此该校正是必要的。能够在不背离本发明范围的情况下写出可选的等式。
其它信息限定了根据本发明的设备的一个实施例，该其它信息包括入射角，该入射角线性取决于α，其中tanα是x1、x2和y的函数。例如，该函数限定了tanα＝(x2-x1)/(2y-H)，其中H等于光导层的高度。因此，测量x1、x2和y，继而能够计算α。本实施例允许对用户位置的方向进行一维评估，该方向是由于在入射光与垂直于光导层的轴之间存在夹角的情况而产生的。能够在不背离本发明范围的情况下写出可选的等式。
光检测器限定了根据本发明的设备的一个实施例，该光检测器包括位于光导层第三侧的用于生成第三检测信号y1的第三检测器，和位于光导层第四侧的用于生成第四检测信号y2的第四检测器，该第三和第四侧是相对的两侧。如果光导层位于垂直位置，则第三检测器检测经由光导层到达光导层左垂直侧的第三光，第四检测器检测经由光导层到达光导层右垂直侧的第四光。另外，第三和第四检测器分别可以包括两个或多个子检测器。第三检测器生成第三检测信号y1，第四检测器生成第四检测信号y2，并且第三检测信号y1和第四检测信号y2例如表示到诸如光导层的上水平侧的距离。如果入射光经由垂直面到达，该垂直面垂直于光导层，并且该入射光未垂直于光导层到达，则第三检测信号y1和第四检测信号y2通常彼此不同。
其它信息限定了根据本发明的设备的实施例，该其它信息包括入射位置x、y，其中x和y都是x1、x2、y1和y2的函数。这些函数例如限定了x＝[yx1+(y-H)x2]/(2y-H)，其中H等于光导层的高度，并且y＝[(x-B)y1+xy2]/(2x-B)，其中B等于光导层的宽度。因此，测量x1、x2、y1和y2，继而能够计算x和y。因为x还取决于y，反之亦然，所以需要附加信息来解这两个等式。该附加信息例如能够根据历史信息和/或给定的限制获得，例如x和y应当在光导层的尺寸内的情况。本实施例允许对入射位置进行二维校正，由于在入射光与垂直于光导层的轴之间存在夹角的情况，因此该校正是必需的。能够在不背离本发明范围的情况下使用可选的等式。
其它信息限定了根据本发明的设备的实施例，该其它信息包括第一和第二入射角，其中第一入射角线性取决于α，第二入射角线性取决于β，tanα和tanβ都是x1、x2、y1、y2的函数。这些函数规定了例如tanα＝(x2-x1)/(2y-H)，其中H等于光导层的高度，以及tanβ＝(y2-y1)/(2x-B)，其中B等于光导层的宽度。因此，测量x1、x2、y1、y2、继而能够计算α和β。因为α还取决于y，β还取决于x，所以需要附加的信息来解这两个等式。该附加信息例如能够根据历史信息和/或根据给定的限制获得，例如α、β的大小应当在某些限制之内的情况。本实施例允许对用户位置的方向进行二维评估。该方向是由在入射光与垂直于光导层的轴之间存在夹角的情况而产生的。能够在不背离本发明范围的情况下使用可选的等式。
通过还包括显示器限定了根据本发明的设备的一个实施例，并且光导层包括内侧，用于将到达内侧并且由显示器产生的光引导到外侧。该显示器向用户提供图像，该用户操作遥控输入设备，从而与(部分)图像交互。
通过还包括用于响应该其它信息改变设备参数的适配器限定了根据本发明的设备的一个实施例。该适配器允许根据入射光与垂直于光导层的轴之间的(多个)夹角对音频和/或视频参数进行(自动)调整。
设备参数限定了根据本发明的设备的一个实施例，该设备参数包括限定显示器上显示的3D物体的旋转的旋转参数或者变焦参数、滚动参数、音量参数、对比度参数、亮度参数或者声音优化参数。优选自动调整这些音频和/或视频参数。
通过还包括选择器限定了根据本发明的设备的一个实施例，该选择器响应于该其它信息，从每个各自操作他/她自己的输入设备的多个用户中选择一个用户。该选择器允许根据入射光与垂直于光导层的轴之间的(多个)夹角对用户进行(自动)选择，从而例如通过显示设备控制所玩的游戏，或者例如分别处理用户设置。
根据本发明的显示器、根据本发明的扩展部分、根据本发明的方法、根据本发明的处理器、根据本发明的处理器程序产品的实施例对应于根据本发明的设备的实施例。关于本发明中的处理器程序产品，这种程序产品用于数据处理系统上，该系统例如家用网络或者PC或者交互式电视。该系统包括用于检测光并且响应生成检测信息的光检测器装置，以及具有外侧的光导层，用于将到达该外侧并且由输入设备产生的入射光朝光检测器引导。该处理器程序产品包括转换器装置，从而因考虑到入射光与相对于光导层的预定方向之间的夹角将检测信息转变为其它信息，该预定方向例如基本上垂直于光导层的轴。为了清楚起见，词组“处理器程序产品”表示覆盖了在数据处理器上运行以便实现所述功能的控制软件，例如物理载体上的控制软件或者通过数据网络可以获得的控制软件。这种产品可以是以上详细说明的设备的制造商提供的售后附加产品。
本发明主要基于以下理解，即光导层内的引导基于内部反射，由此以不同入射角射到光导层的入射光使得光检测器生成不同的检测信息，本发明还主要基于以下基本思想，即转换器应当因考虑到入射光与垂直于光导层的轴之间的第一(第二)夹角而将第一(第二)检测信息转变为第一(第二)其它信息。
本发明解决了这些问题，尤其提供了一种比较先进的设备，并且有利之处尤其在于能够对入射位置进行一维/二维校正，和/或对用户位置的方向进行一维/二维评估。
参照下文中描述的实施例说明本发明的这些及其它方面，使它们显而易见。
通过举例的方式并且参照附图进一步说明本发明，在附图中图1是包括根据本发明的显示器或者根据本发明的扩展部分的设备的图；图2是经由水平面接收入射光的垂直光导层的图，该入射光以一角度偏离光导层的法线；
图3是经由非水平面接收入射光的垂直光导层的图，该入射光以两个角度偏离光导层的法线；图4是以横截面示出的具有光导层的本发明的设备的图；图5表示了作为入射角的函数的角偏移。
具体实施例方式
图1所示的根据本发明的设备1包括与显示驱动器3耦合的显示器2。该显示驱动器3与处理系统4耦合，该处理系统包括例如用于接收将要显示的信号的输入界面(未示出)和/或用于生成/操纵将要显示的信号的人机界面或者MMI(未示出)，和/或用于存储将要显示的信号的存储界面(未示出)等。该设备1还包括显示扩展部分11-16，其包括光检测器11-14。光检测器11-14的光接收侧与光导层15耦合，或者接近该光导层放置。光检测器11-14的电信号生成侧与转换器16耦合。光检测器11-14包括位于光导层15下水平侧的第一检测器11、位于光导层15上水平侧的第二检测器12、位于光导层15的左垂直侧的第三检测器13以及位于光导层15的右垂直侧的第四检测器14。该转换器16还与处理系统4、适配器17和选择器18耦合。适配器17和选择器18还与处理系统4耦合。显示扩展部分11-16可以构成“根据本发明的显示器2”的一部分，或者可以连同“现有技术的显示器2”构成“根据本发明的设备1”的一部分。
在以上涉及的未预先公布的欧洲专利申请No.03103492.9(代理记录NL031105)中，更详细地描述了光导层15，在此引入作为参考。通常，该光导层15包括外侧和内侧，用以将到达外侧并且来自输入设备的入射光朝光检测器11-14引导，并且将到达内侧并且来自显示器2的光引导到外侧，从而允许用户观看显示器2上的图像。
图2中的垂直光导层15接收经由水平面入射的光21。该入射光21以单一角度偏离光导层的法线。因此，各个光检测器11、12和13生成各个检测信号x1、x2和y，而不是各个检测信号x、x和y。第一检测信号x1和第二检测信号x2表示例如到诸如光导层15左垂直侧的距离。如果入射光21经由垂直于光导层15的水平面入射，并且如果入射光21未垂直于光导层15到达，则第一检测信号x1和第二检测信号x2通常彼此不同。第三检测信号y表示例如到诸如光导层15的上水平侧的距离。
图1中的转换器16接收该检测信息x1、x2和y，并且因考虑到入射光21与垂直于光导层15的轴之间的夹角而将该检测信息转变为其它信息。该其它信息可以例如包括入射位置的坐标x和y，其中x取决于x1、x2和y。这种相关性将x规定为例如x＝[yx1+(y-H)x2]/(2y-H)，其中H等于光导层15的高度。因此，测量x1、x2和y，继而能够计算x。本实施例允许对入射位置进行一维校正。由于在入射光21与垂直于光导层15的轴之间存在夹角的情况，这种校正是必需的。能够在不背离本发明范围的情况下使用可选的相关性。然后将精度提高的入射位置从转换器16提供到处理系统4等。
可选择的是，其它信息可以包括入射角。该入射角线性取决于夹角α，其中tanα是x1、x2和y的函数。例如，该函数限定了tanα＝(x2-x1)/(2y-H)，其中H等于光导层的高度。因此，测量x1、x2和y，继而能够计算α。本实施例允许对用户位置的方向进行一维评估。该方向是由于在入射光21与垂直于光导层15的轴之间存在夹角的情况而产生的。能够在不背离本发明范围的情况下使用可选的函数。然后将该入射角从转换器16提供给适配器17和/或选择器18，这将在以下进行进一步讨论。
图3中的垂直光导层15接收经由非水平面的入射光21。该入射光21以第一和第二夹角偏离该光导层的法线。第一夹角位于水平面中，第二夹角由该水平面与非水平面之间的夹角构成。因此，各个光检测器11、12、13、14生成各个检测信号x1、x2、y1和y2，而不是各个检测信号x、x、y和y。第三检测信号y1和第四检测信号y2表示例如到光导层15的上水平侧的距离。如果入射光21经由垂直于光导层15的垂直面到达，并且如果入射光21未垂直于光导层15到达，则第三检测信号y1和第四检测信号y2通常将彼此不同。
图1中的转换器16接收该检测信号x1、x2、y1和y2，并且因考虑到入射光21与垂直于光导层15的轴之间的夹角将其转变为其它信息。该其它信息可以例如包括入射位置的坐标x和y，其中x和y都是x1、x2、y1和y2的函数。这些函数例如是x＝[yx1+(y-H)x2]/(2y-H)，其中H等于光导层的高度，并且y＝[(x-B)y1+xy2]/(2x-B)，其中B等于光导层的宽度。因此，测量x1、x2、y1和y2，继而能够计算x和y。因为x还取决于y，反之亦然，所以需要附加信息来解这两个等式。该附加信息例如能够根据历史信息和/或给定的限制获得，例如x和y应当在光导层的尺寸内的情况。本实施例允许对入射位置进行二维校正。由于在入射光与垂直于光导层的轴之间存在夹角的情况，因此该校正是必需的。能够在不背离本发明范围的情况下使用可选的等式。继而将精度提高的入射位置从转换器16提供给处理系统4等。
可选的是，该其它信息可以包括第一和第二入射角。第一入射角线性取决于夹角α，第二入射角线性取决于夹角β，其中tanα和tanβ都是x1、x2、y1、y2的函数。这些函数例如是tanα＝(x2-x1)/(2y-H)，其中H等于光导层的高度，tanβ＝(y2-y1)/(2x-B)，其中B等于光导层的宽度。因此，测量x1、x2、y1、y2，继而能够计算α和β。因为α还取决于y，β还取决于x，所以附加信息是解这两个等式所必需的。该附加信息例如能够根据历史信息和/或根据给定的限制获得，例如α、β应当在某些限制之内的情况。本实施例允许对用户位置的方向进行二维评估。该方向是由在入射光与垂直于光导层的轴之间存在夹角的情况而产生的。能够在不背离本发明范围的情况下使用可选的等式。继而将这些入射角从转换器16提供给适配器17和/或选择器18，在下面进一步讨论。
适配器17响应于包括一个或多个入射角的其它信息来改变设备参数。这允许根据入射光21与垂直于光导层15的轴之间的(多个)夹角对音频和/或视频参数进行(自动)调整。该设备参数可以包括限定显示器上显示的3D物体的旋转的旋转参数或者变焦参数、滚动参数、音量参数、对比度参数、亮度参数或者声音优化参数等。因此，用户以一个或多个入射角观看该显示器并且操作输入设备自动得到在他/她的方向上旋转的3D物体，和/或自动获得程度不同的变焦、程度不同的滚动、程度不同的音量、程度不同的对比度、程度不同的亮度，和/或适合的声音等。
响应于包括一个或多个入射角的其它信息，选择器18从每个各自操作他/她自己的输入设备的多个用户中选择一个用户。这允许根据入射光21与垂直于光导层15的轴之间的(多个)夹角对用户进行(自动)选择，从而例如通过设备1控制所玩的游戏，或者分别处理用户设置。
可选的是，转换器16可以构成处理系统4的一部分，该转换器例如为硬件或软件或两者组合的形式；该适配器17和/或选择器18可以构成处理系统4的一部分，该适配器和/或选择器例如为硬件或软件或两者组合的形式。该适配器17和/或选择器18可以构成转换器16的一部分，该适配器和/或选择器例如为硬件或软件或两者组合的形式。
图4中的本发明的设备1还包括用于生成入射光21的输入设备20，图4中还表示了光导层15的横截面。第一检测器11和第三检测器13与转换器16耦合。
图5表示了作为入射角的函数的角偏移α、β。显然，存在线性关系。
不排除具有或不具有显示器的其它(遥控)设备，例如能够单独控制的音频调谐器、音频放大器、音频/视频播放器/记录器，以及音频扬声器。
应当注意，上述实施例说明了本发明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不背离所附权利要求的范围的情况下设计许多可选实施例。在权利要求书中，置于括号中的任何附图标记不应构成对权利要求的限制。使用动词“包括”及其动词变形不排除不同于权利要求所述的元件或步骤的存在。元件之前的冠词“一”或“一个”不排除多个这种元件的存在。利用包括几个不同元件的硬件以及利用适当编程的计算机可以实现本发明。在列举了几种装置的设备权利要求中，这些装置中的几个装置可以由一个且同一个硬件实现。起码的情况是相互不同的从属权利要求中引用的某些措施不表示这些措施的组合不能有效使用。
权利要求
1.一种设备(1)，包括光检测器装置(11-14)，用于检测光并且响应生成检测信息；光导层(15)，其包括外侧，用于将到达该外侧并且由输入设备(20)产生的入射光(21)朝光检测器装置(11-14)引导；以及转换器(16)，用于因考虑到入射光(21)与相对于该光导层(15)的预定方向之间的夹角而将检测信息转变为其它信息。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中该光检测器装置(11-14)包括位于光导层(15)第一侧的用于生成第一检测信号x1的第一检测器(11)，和位于光导层(15)第二侧的用于生成第二检测信号x2的第二检测器(12)，并且其中该第一和第二侧为该光导层的相对两侧。
3.根据权利要求2所述的设备(1)，该光检测器(11-14)还包括位于光导层(15)第三侧的用于生成第三检测信号y的第三检测器(13)。
4.根据权利要求3所述的设备(1)，该其它信息包括入射位置的坐标x、y的至少一个，其中x是x1、x2和y的函数。
5.根据权利要求3所述的设备(1)，该其它信息包括入射角，该入射角线性取决于α，其中tanα是x1、x2和y的函数。
6.根据权利要求2所述的设备(1)，其中该光检测器(11-14)包括位于光导层(15)第三侧的用于生成第三检测信号y1的第三检测器(13)，和位于光导层(15)第四侧的用于生成第四检测信号y2的第四检测器(14)，该第三和第四侧是相对的两侧。
7.根据权利要求6所述的设备(1)，其中该其它信息包括入射位置的坐标x、y的至少一个，其中x和y都是x1、x2、y1和y2的函数。
8.根据权利要求6所述的设备(1)，其中该其它信息包括第一入射角和第二入射角中的至少一个，第一入射角线性取决于α，第二入射角线性取决于β，其中tanα和tanβ都是x1、x2、y1、y2的函数。
9.根据权利要求1所述的设备(1)，还包括监视器(2)，并且其中该光导层(15)包括内侧，用于将到达该内侧并且由该监视器(2)产生的光引导到外侧。
10.根据权利要求1所述的设备(1)，还包括用于响应该其它信息来改变设备参数的适配器(17)。
11.根据权利要求10所述的设备(1)，其中该设备参数包括以下参数中的至少一个限定监视器(2)上显示的3D物体的旋转的旋转参数；变焦参数；滚动参数；音量参数；图像对比度参数；图像亮度参数；声音优化参数。
12.根据权利要求1所述的设备(1)，还包括选择器(18)，该选择器响应于该其它信息，从每个各自操作他/她自己的输入设备(20)的多个用户中选择一个用户。
13.一种监视器(2)，包括光检测器装置(11-14)，用于检测光并且响应生成检测信息；光导层(15)，包括外侧和内侧，用于将到达该外侧并且由输入设备(20)产生的入射光(21)朝光检测器装置(11-14)引导，以及将到达该内侧并且由监视器(2)产生的光引导到外侧；以及转换器(16)，因考虑到入射光(21)与基本上垂直于光导层(15)的轴之间的夹角而将检测信息转变为其它信息。
14.一种扩展部分(11-16)，包括光检测器装置(11-14)，用于检测光并且响应生成检测信息；光导层(15)，包括外侧，用于将到达该外侧并且由输入设备(20)产生的入射光(21)朝光检测器装置(11-14)引导；以及转换器(16)，因考虑到入射光(21)与相对于光导层(15)的预定方向之间的夹角而将检测信息转变为其它信息。
15.一种方法，用于光检测器装置(11-14)和光导层(15)，该光检测器装置用于检测光并且响应生成检测信息，该光导层包括外侧，用于将到达该外侧并且由输入设备(20)产生的入射光(21)朝光检测器(11-14)引导，该方法包括因考虑到入射光(21)与相对于光导层(15)的预定方向之间的夹角而将检测信息转变为其它信息。
16.一种处理器程序产品，用于数据处理系统上，该系统包括光检测器装置(11-14)，用于检测光并且响应生成检测信息；光导层(15)，具有外侧，用于将到达该外侧并且由输入设备(20)产生的入射光(21)朝光检测器(11-14)引导，其中该处理器程序产品包括转换装置，因考虑到入射光(21)与相对于光导层(15)的预定方向之间的夹角而将检测信息转变为其它信息。
全文摘要
一种设备(1)，包括光检测器(11－14)，用于检测光并且响应生成检测信息；光导层(15)，其包括外侧，用于将到达该外侧并且由输入设备(20)产生的入射光(21)朝光检测器(11－14)引导，该设备设有转换器(16)，用于因考虑到入射光(21)与垂直于光导层(15)的轴之间的一个或多个夹角而将检测信息转变为其它信息。因此，能够对入射位置进行一维/二维校正，并且对用户位置的方向进行一维/二维评估，从而改变设备参数，例如旋转、变焦、滚动、音量、对比度、亮度或者声音优化参数，或者从操纵其自己的输入设备(20)的多个用户中选择用户。该设备(1)还可以包括显示器(2)，光导层(15)包括内侧，用于将到达该内侧并且由显示器(2)产生的光引导到外侧。
文档编号G06F3/038GK1856767SQ200480027305
公开日2006年11月1日 申请日期2004年9月21日 优先权日2003年9月22日
发明者D·帕斯奎里洛, G·J·A·德斯图拉, H·J·科尼利森, A·吉拉多, M·C·J·M·维森伯格, M·J·J·贾克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司