专利名称：具有光学传感器的显示器的制作方法
具有光学传感器的显示器
背景技术：
电阻式触摸屏面板由两个薄金属导电层构成，所述两个层由窄缝隙隔开。在诸如手指之类的对象在面板外表面上的一点按下时，所述两个金属层在该点处变为连接，并且从而所述面板表现为一对具有已连接的输出的分压器。这将引起电流的变化，该电流的变化被记录为触摸事件，并被发送给控制器以供处理。电容式触摸屏面板是一种作为电容器的传感器，电容器中，极板包括网格图案中的横轴和纵轴之间的重叠区域。人体也导电，并且对所述传感器表面上的触摸将影响电场，并使所述装置的电容产生可测量的变化。
将参考以下附图描述本发明的一些实施例
图Ia是根据本发明的示范性实施例的显示器；
图Ib是根据本发明的示范性实施例的显示器；
图2是根据本发明的示范性实施例的显示器的一部分；
图3是根据本发明的示范性实施例的三维光学传感器；
图4是根据本发明的示范性实施例的显示器；
图5是根据本发明的示范性实施例的显示器；
图6是根据本发明的示范性实施例的方框图；以及 图7是根据本发明的方法的示范性实施例的流程图。
具体实施例方式图形用户接口(⑶I)能够采用诸如鼠标之类的点击装置将光标移动到显示器上的对象上。在一个实施例中，所述显不器包括三维光学传感器，以确定被光学传感器捕获(capture)的对象距光学传感器的深度。可以根据所述对象与光学传感器的距离来计算所述对象与显示器的距离。电阻式触摸屏面板包括以导电电阻金属层覆盖的玻璃面板。通过隔离物使这两层保持分离，并在上面设置防划层。当显示器操作时，电流流过这两个层。当用户触摸屏幕时，这两个层在该确切的点发生接触。记录电场的变化，并通过计算机来计算接触点的坐标。在电容式系统中，在显示器的玻璃面板上放置存储电荷的层。当用户用其手指触摸显示器时，一些电荷被转移至用户，因而电容层上的电荷减少。在位于显示器的每一角的电路中测量这一减少。所述覆盖玻璃面板的层减少了从显示面板通过所述玻璃层行进到用户的光的量，并且降低了图像的光学透明度。可以采用二维光学触摸系统来确定在屏幕上的何处发生了触摸。所述二维光学触摸系统可以包括跨越显示器的表面行进，并在显示器的相对侧被接收的光源。如果对象阻断了所述光，那么接收器将接收不到所述光，并且在来自两个被阻断的源的光相交的位置处记录触摸。将所述光学触摸系统内的光源和接收器安装在透明层的前面，从而允许射束沿所述透明层的表面行进。一些光学传感器是作为围绕显示器的周界的小壁出现的。将光源和接收器安装在玻璃的前面使得污染物对在所述源和接收器之间传输的光造成干扰。例如，所述污染物可以是灰尘或污垢。在一个实施例中，显示系统可以包括透明层。所述透明层可以包括正面和背面。倾斜区域(bevel region)可以从透明层延伸出来。面板可以在透明层的背面上。面板可以在其正面显示图像。三维光学传感器可以在所述倾斜区域的背面上。所述倾斜区域可以允许所述三维光学传感器具有跨越所述透明层的表面行进的视场。所述倾斜区域还可以通过改变光被所述三维光学传感器捕获的角度而减少所使用的光的量。参考附图，图Ia是根据本发明的示范性实施例的显示系统100。显示系统100包括面板110和处于面板110的用于显示图像的表面116的前面的透明层105。面板110的正面是显示图像的表面116，并且面板1 10的背面与所述正面相对。透明层105可以是玻璃、塑料或者另一种透明材料。例如，面板110可以是液晶显示器(IXD)面板、等离子显示器、阴极射线管(CRT)、0LED或者诸如数字光处理(DLP)的投影显示器。将三维光学传感器安装在显示系统100的处于面板110的表面116的周界117之外的区域中提供了 透明层的透明度不会因三维光学传感器而降低。倾斜区域107可以从透明层延伸出来。所述倾斜区域107是具有不与透明层105的表面平行的至少一个表面的区域。在一个实施例中，倾斜区域107的正面109和背面111都不与透明层105的正表面106和背表面108平行。在一个实施例中，倾斜区域107对可见光不透明，并且对不可见光频率范围透明。例如，所述倾斜区域可能不允许用户看到倾斜区域后面有什么，但是红外光能够穿过所述倾斜区域并被三维光学传感器115捕获。在一个实施例中，所述倾斜区域107与所述透明层105 —体，或者所述倾斜区域与所述透明层105分离并附着至所述透明层105。所述倾斜区域107可以处于面板110的周界117之外。在一个实施例中，所述倾斜区域能够允许所述三维光学传感器具有与所述透明层的表面平行的视场，以捕获穿过倾斜区域107的光源的反射。如果所述倾斜区域不发生倾斜，而是平行于所述透明层，那么由三维光学传感器115捕获的光可能必须从面板110的第一端通过透明层105行进至面板110的第二端。如果所述光将进入透明层105，那么一部分所述光可能被折射，且一部分所述光可能被反射，这取决于所述光进入透明层105的表面的角度。所述光进入所述表面的角度为入射角。入射角是垂直于所述倾斜区域或透明层的表面的法向角与进入倾斜区域或透明层的表面的光之间的角。所述倾斜区域相对于所述透明层的表面的角度能够影响进入倾斜区域的表面的光的入射角和透射至三维光学传感器的光。例如，在三维光学传感器捕获的被对象反射的光大约平行于透明层的表面行进时，在对象接触透明层的表面的位置从对象120反射离开的光相对于透明层105的入射角可以是大约90度，但是在对象接触透明层的表面的位置从对象120反射离开的光可以小于90度，与90度相差的度数为倾斜区域107相对于透明层105倾斜的度数。随着入射角靠近法线，更少的光被反射，并且更多的光被所述倾斜区域折射，且折射光由所述三维光学传感器115捕获。如果由于所述倾斜区域107的角度的原因使传感器捕获更多的光，那么出于效率的考虑可以对光源的输出加以调整。所述三维光学传感器115能够确定位于三维光学传感器115的视场135内的对象距三维光学传感器的深度。在一个实施例中可以使用所述对象的深度来确定所述对象是否与显示器接触。在一个实施例中可以使用所述对象的深度来确定所述对象是否处于显示器的编程(programmed)距离130内但未与显示器接触。例如，对象120可以是接近透明层105的用户的手和手指。如果对象120处于三维光学传感器115的视场135内，那么来自光源125的光能够从对象反射，并被三维光学传感器115捕获。可以使用对象120与三维光学传感器115的距离来确定所述对象与显示系统100的距离。图Ib是根据本发明的示范性实施例的显示器100。显示器100可以包括从透明层105延伸出来的倾斜区域107。在一个实施例中，所述倾斜区域是从透明层延伸出来的穹(dome)。在另一实施例中，所述斜面是穹，并附着至围绕透明层105的边框(bezel)。所述边框可以是所述透明层处于面板110的周界117之外的区域，或者其可以与透明层105分离。图2是根据本发明的示范性实施例的显示器200的一部分。显示器200的该部分包括安装在倾斜区域207的后面的三维光学传感器215。所述倾斜区域207可以从透明层205延伸出来。确定三维光学传感器的角度，从而使三维光学传感器215的视场包括透明层205的与显示面板210的周界217相对应的部分。所述视场可以由三维光学传感器215上的透镜确定。可以以度来测量所述视场，例如，具有100度的视场的三维光学传感器可以捕获到具有50度的视场的三维光学传感器捕获不到的图像。在这一实施例中，倾斜区域从透明层105的角落延伸出来，但是所述倾斜区域可以是透明层205的处于显示面板210的周界217之外的包括超过显示器I的周界217的任何区域的延伸部分。图3是根据本发明的示范性实施例的三维光学传感器315。所述三维光学传感器315可以接收来自源325的从对象320反射的光。光源325例如可以是发射对于用户而言不可见的光的红外光或激光光源。光源325可以相对于三维光学传感器315处于任何允许光从对象320反射离开并被三维光学传感器315捕获的位置。红外光能够从对象320反射离开，并由三维光学传感器315捕获，在一个实施例中，所述对象可以是用户的手。将三维图像中的对象映射至给出了每一对象的Z序(Z-order),即距离序(order in distance)的不同平面。所述Z序能够使计算机程序将前景对象与背景区分开，并且能够使计算机程序确定对象与显示器的距离。采用诸如体视技术(stereo)之类的基于三角测量的方法的二维传感器可能涉及密集图像处理，以近似对象的深度。所述二维图像处理使用来自传感器的数据，并对所述数据进行处理，从而生成通常无法从二维传感器得到的数据。对于三维传感器可以不采用密集图像处理，因为来自三维传感器的数据包括深度数据。例如，对于飞行时间三维光学传感器的图像处理可以涉及简单的表查找，从而将传感器读数映射至对象与显示器的距离。所述飞行时间传感器根据光从已知源行进，从对象反射并返回所述三维光学传感器所花费的时间来确定对象距所述传感器的深度。可以由所述三维光学传感器确定对象在图像中的深度，所述三维光学传感器未采用第二三维光学传感器来确定对象在图像中的距离。在替代实施例中，光源能够发射结构光，即，诸如平面、网格或者更为复杂的形状之类的光图案按照已知角度向对象上的投影。光图案在到达表面上时发生形变的方式允许 视觉系统计算出对象在景物中的深度和表面信息。积分成像是一种提供全视差立体视图的技术。为了记录对象的信息，采用微透镜阵列连同高分辨率光学传感器。由于每一微透镜相对于被成像的对象具有不同的位置，因而能够将所述对象的多种透视成像到光学传感器上。可以对所记录的含有来自每一微透镜的基本图像的图像进行电子转移，然后在图像处理中对其进行重构。在一些实施例中，积分成像透镜可以具有不同的焦距，并且在对象焦点对准的情况下基于聚焦传感器，在对象焦点没对准的情况下基于散焦传感器来确定对象深度。本发明的实施例不限于已经描述的三维光学传感器的类型，而是可以采用任何类型的三维传感器。
图4是根据本发明的示范性实施例的显示器。在一些⑶I中，能够感测不只一个对象420的显示系统400可以能够执行无法通过单一接触识别的程序内的任务。例如，移动两个手指使其分开可以对项目放大，且使两个手指一起移动可以使项目缩小。在一个实施例中，存在第一三维光学传感器415和第二三维光学传感器417。所述第一三维光学传感器415可以处于第一倾斜区域407a的后面，并且第二三维光学传感器417可以处于第二倾斜区域407b的后面。所述倾斜区域407a和407b可以处于透明层405的角落内，或者可以从透明层405的任何部分延伸出来。所述第一三维光学传感器415可以具有视场460。在视场460内捕获对象420的图像。由于第一对象420处于第一三维光学传感器415和第二对象422之间，因而第一三维光学传感器415无法看到第二对象422。所述视场可以包括沿所述视场的超过第一对象420的部分455受到第一对象420阻挡的视野(view)455。所述第二三维光学传感器417能够在其视场内捕获包括第一对象420和第二对象422 二者的深度的图像。例如，第一三维光学传感器415能够确定诸如用户手指之类的第一对象420的距离。如果第一三维光学传感器415对第二对象422的视野受到第一对象420的阻挡，那么第一三维光学传感器415可能无法捕获第二对象422，例如，所述第二对象为用户的另一只手上的手指。所述第一三维光学传感器415和第二三维光学传感器417可以处于显示系统400的角落内，或者所述光学传感器可以位于所述显示器之内或之上的任何位置，例如，顶部、底部或侧面。由于距三维光学传感器的深度是已知的，因而可以使用所述光学传感器来确定对象的尺寸。如果距光学传感器的深度未知，那么对象420的图像可能看起来与距离光学传感器415更远的更大对象422 —样。计算系统可以使用对象的尺寸确定对象的类型，例如，手、手指、笔或另一对象。图5是根据本发明的示范性实施例的显示器。所述三维光学传感器具有延伸到显示面板510的周界517之外的可视区域。对象在周界517之外的移动能够激活计算机系统的功能。倾斜区域507a可以允许处于倾斜区域507a的后面的三维光学传感器具有包含超过显示系统500的侧边575的视场。在一个实施例中，所述倾斜区域是从面板510前面的透明层延伸出来的穹507b。所述三维光学传感器位于倾斜区域507a和507b的后面。图6是根据本发明的示范性实施例的方框图。所述光学传感器模块600包括光源625和光学传感器615。所述光学传感器模块600能够捕获可以包括图像中对象的高度、宽度和深度的数据。所述光学传感器模块600可以连接至通信端口 670，从而将所捕获的数据传输至计算装置。所述通信端口 670可以是计算装置上的通信端口 670。例如，通信端口670可以是通用串行总线(USB)端口或IEEE 1394端口。在一个实施例中，通信端口 670可以是计算装置的输入输出控制器675的部分。可以将输入输出控制器675连接至计算机可读介质685。计算装置的输入输出控制器675可以连接至控制器680。控制器680能够通过输入输出控制器675的通信端口 670接收三维光学传感器模块625所捕获的数据。控制器680能够根据三维光学传感器模块600所捕获的数据来确定对象与光学传感器模块600的距离。控制器680能够基于对象与三维光学传感器模块600的距离来确定对象与显示器的距离。在一个实施例中，控制器680是处理器或专用集成电路(ASIC)。图7是根据本发明的方法的示范性实施例的流程图。所述方法开始于创建从透明层延伸出来的倾斜区域(在710)。可以将三维光学传感器附着在所述倾斜区域的后面(在720)。可以将面板附着在所述透明层的后面(在730)。所述面板可以包括显示图像的表面，并且所显示的图像通过所述透明层能够是可见的。在一个实施例中，所述倾 斜区域对红外波长是透明的，并且对可见波长是不透明的。所述可见波长可以是大约从380nm到750nm。如果所述倾斜区域对红外波长是透明的，并且对可见波长是不透明的，那么用户除了倾斜区域之外将无法看到所述倾斜区域后面的任何部件，而且所述三维光学传感器仍然能够接收到从对象反射离开的红外光。在一个实施例中，将所述光源附着在所述倾斜区域的后面。在一个实施例中，所述倾斜区域包括相对于所述透明层背表面的倾斜背表面，而所述倾斜区域的正表面平行于所述透明层的正表面。在一个实施例中，所述倾斜区域可以包括相对于所述透明层正表面的倾斜正表面。如果所述倾斜区域的正表面相对于所述透明层的正表面是倾斜的，那么所述三维光学传感器的视场可以与所述透明层的正表面对准。在以上描述中阐述了很多细节，以提供对本发明的理解。但是，本领域技术人员应当理解，可以在没有这些细节的情况下实践本发明。尽管已经相对于有限数量的实施例公开了本发明，但是本领域技术人员将认识到由其得到的很多修改和变化。所附权利要求旨在涵盖落在本发明的实际精神和范围内的此类修改和变化。
权利要求
1.一种显不系统100,包括 包括正面和背面的透明层105以及从所述透明层延伸出来的倾斜区域107，其中，所述倾斜区域包括正面和背面； 所述透明层的背面上的面板110 ;以及 所述倾斜区域的背面上的三维光学传感器115。
2.根据权利要求I所述的系统，还包括第二三维光学传感器417，用于确定位于所述第二三维光学传感器的视场内的对象距所述第二三维光学传感器的深度。
3.根据权利要求I所述的系统，其中，所述倾斜区域是穹形的。
4.根据上述权利要求中任何一项所述的系统，其中，将所述三维光学传感器115附着在所述面板的周界之外。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述倾斜层处于所述面板的周界117之外。
6.根据上述权利要求中任何一项所述的系统，其中，所述三维光学传感器115选自由飞行时间传感器、结构光传感器、聚焦传感器和散焦传感器构成的集合。
7.一种方法，包括 创建从透明层105延伸出来的倾斜区域107 ； 将三维光学传感器115附着在所述倾斜区域的后面；以及 将面板110附着在所述透明层的后面。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述倾斜区域对红外波长是透明的。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述倾斜层对可见波长是不透明的。
10.根据权利要求7所述的方法，还包括从由飞行时间信息、结构光信息、聚焦深度信息和散焦深度信息构成的集合生成深度信息。
11.根据权利要求7-10中任何一项所述的方法，其中，所述倾斜区域包括相对于所述透明层背表面108的倾斜背表面。
12.根据权利要求7-11中任何一项所述的方法，其中，所述倾斜区域包括相对于所述透明层正表面106的倾斜正表面。
13.根据权利要求7-12中任何一项所述的方法，还包括使所述三维光学传感器的视场135与透明层的正表面对准。
14.根据权利要求7-13中任何一项所述的方法，还包括将光源125附着在所述倾斜区域的后面。
15.—种显不系统,包括 在正面显示图像的面板110 ； 三维光学传感器115，用于确定位于所述三维光学传感器的视场内的对象距所述三维光学传感器的深度； 透明层105，其包括正面、处于所述面板的正面的前面的背面、和侧面；以及 在所述三维光学传感器的前面的从所述透明层延伸出来的倾斜区域。
全文摘要
一种显示系统可以包括透明层。所述透明层可以包括正面和背面。倾斜区域可以从所述透明层延伸出来。面板可以处于所述透明层的背面上。三维光学传感器可以处于所述倾斜区域的背面上。
文档编号G06F3/042GK102648444SQ200980162812
公开日2012年8月22日 申请日期2009年10月12日 优先权日2009年10月12日
发明者B.阿什克拉夫特, J.列弗, M.特蕾西 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业