CN101601002A

CN101601002A - 交互式显示器

Info

Publication number: CN101601002A
Application number: CNA2008800034462A
Authority: CN
Inventors: V·P·布伊尔
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2009-12-09
Also published as: US20090322672A1; EP2115558A2; WO2008093269A3; JP2010519605A; WO2008093269A2

Abstract

向包括用于给用户显示第一信息的显示区(2)的交互式显示器(1)提供边框区(3)，该边框区(3)用于检测源自显示区(2)经由物体(20)的第二信息以确定物体的位置。边框区(3)可以包括用于检测第二信息的传感器(31－50)，所述第二信息可以包括源自显示区(2)的光。边框区(3)还可以包括用于将光会聚到传感器(31－50)上的透镜(51－70)。这些透镜(51－70)可以是微透镜和/或柱面透镜和/或凸透镜。物体(20)包括用于将来自显示区(2)的第二信息反射到边框区(3)的反射器(21)。装置(100)包括交互式显示器(1)和控制器(101)，控制器(101)用于控制交互式显示器(1)以定义第二信息所源自的显示区(2)的一部分和/或用于定义第二信息的频率和/或时间相关性和/或强度。

Description

交互式显示器

技术领域

本发明涉及一种包括用于向用户显示第一信息的显示区的交互式显示器。

这样的交互式显示器的示例是交互式液晶显示器、交互式发光二极管显示器以及其它交互式屏幕和交互式面板。

背景技术

US 2003/0156100 A1在其标题中公开了一种显示系统并且在其图1中公开了一种包括带有像素和光传感器的显示区的交互式显示器。这些像素用于提供与物体相对于显示器有关的信息，而这些光传感器用来检测由显示器产生并经由该物体反射的光。可以通过将来自多个光传感器的检测的光量和与物体有关的信息相互关联，来提供与物体相对于显示器有关的信息。

由于要在显示区中组合像素和传感器的这一事实，所以这个显示系统的构造相对复杂。

发明内容

期望的是提供一种具有相对简单的结构的交互式显示器。

本发明的第一方面提供一种交互式显示器，该交互式显示器包括用于向用户显示第一信息的显示区并且包括用于检测源自所述显示区经由物体的第二信息以确定物体的位置的边框(rim)区。通过将显示区用于显示要呈现给用户的第一信息以及用于生成待检测以确定物体位置的第二信息，并且通过使用边框区来检测第二信息，显示区仍然具有呈现功能以及生成功能，但检测功能已被转移到位于显示区之外的边框区。结果，在现有技术方面，传感器不再位于像素之间，并且交互式显示器不再具有相对复杂的结构。

该物体可以是用户的身体部分或者可以是由用户和/或机器抓持和/或移动的单独的物品。物体可以用于接触显示器或者可以靠近显示器进行使用而没有接触显示器。第一和第二信息可以是相同的信息，或者可以通过让第一(第二)信息形成第二(第一)信息的一部分而是部分不同的信息，或者可以通过例如在时间和/或频率上复用第一和第二信息而是完全不同的信息。

根据一个实施例，交互式显示器由边框区限定，该边框区包括用于检测第二信息的传感器，所述第二信息包括源自所述显示区的光。不排除多于一个的传感器。该传感器可以是光传感器，诸如能够至少检测位于传感器中心或者该中心的左边或右边的光的整个电荷耦合器件芯片或其一部分。优选地，至少两个边框中的每个都将包括一个或多个传感器。

根据一个实施例，交互式显示器由成45度和135度之间角度的传感器的平面与显示区的平面限定。优选地，传感器的平面和显示区的平面之间的角度将在45度和135度之间，更优选地在60度和120度之间，再优选地在80度和100度之间并且理想情况下为90度。

根据一个实施例，交互式显示器由边框区限定，该边框区还包括用于将光会聚到传感器上的透镜。置于传感器前面或部分传感器前面或一组传感器前面的透镜将提高(一个或多个)传感器的性能并且将增大不同检测的数量。

根据一个实施例，交互式显示器由透镜限定，该透镜包括微透镜和/或柱面透镜和/或凸透镜的至少一部分。例如利用凸透镜，可以测量物体处于显示器上方多高。这可能要求在两个方向上对落在(一个或多个)传感器上的光进行处理。

本发明的第二方面提供一种与如上限定的交互式显示器组合使用的物体，该物体包括用于将来自显示区的第二信息反射到边框区的反射器。优选地，反射器的至少一部分将处在一平面中，该平面与显示区的平面和/或与(一个或多个)传感器的平面所成的角度在30度和60度之间，进一步优选地在40度和50度之间并且理想情况下为45度。可替代地，反射器可以例如经由位于圆柱形物体底部的半球而弯曲，从而例如在物体被倾斜的情况下提高来自显示器的至少一些光被引导到(一个或多个)传感器的机会。

本发明的第三方面提供一种包括如上限定的交互式显示器的装置，其带有或不带有物体。

根据本发明，提供一种控制器，用于控制交互式显示器以定义第二信息所源自的显示区的部分和/或定义第二信息的频率和/或时间相关性和/或强度。通过仅从显示区的一部分和/或从显示区的不同部分相继地生成第二信息，能够检查物体的位置。通过定义第二信息的频率和/或时间相关性和/或强度，能够提高检测的可靠性和/或能够引入和/或增大第一和第二信息之间的差别。

本发明的第四方面提供一种经由包括显示区和边框区的交互式显示器确定物体的位置的方法，该方法包括以下步骤：经由显示区向用户显示第一信息，以及经由边框区检测源自显示区经由物体的第二信息。

本发明的第五方面提供一种用于执行如上限定的方法的步骤的计算机程序产品和/或一种用于存储并包括所述计算机程序产品的介质。

装置、方法、计算机程序产品以及介质的实施例对应于交互式显示器的实施例。

也许已经洞察到将像素和传感器定位在同一个显示区中是相对复杂的。基本思想可能在于，显示区将用于显示和生成信息而边框区将用于检测经过物体的信息以确定物体的位置。

要提供具有相对简单结构的交互式显示器的问题得以解决。该交互式显示器的进一步优点可能在于其分辨率不再受像素之间传感器的存在限制。

通过参考下文中描述的实施例，本发明的这些及其他方面将会显而易见并且得到阐述。

附图说明

在附图中：

图1示出了根据本发明的交互式显示器和根据本发明的物体的顶视图，

图2示出了根据本发明的物体相对于根据本发明的交互式显示器的平面的侧视图，

图3示出了根据本发明的交互式显示器的一部分和根据本发明的物体的以及经由该物体反射的光的投射的顶视图，

图4示出了根据本发明的物体相对于根据本发明的交互式显示器的平面以及经由该物体反射的光的反射的3D图，

图5示出了根据本发明的包括根据本发明的交互式显示器和控制器的装置的示意图，以及

图6示出了相对于传感器和透镜在不同高度使用的物体的侧视图。

具体实施方式

在图1中以顶视图示出的交互式显示器1包括显示区2(内区)和边框区(rim area)3(外区)。显示区2例如包括液晶显示器部件或发光二极管，这些全都没有示出。物体20位于显示区2上或靠近显示区2上方。边框区3在第一边框例如包括六个传感器31-36与透镜51-56的组合，在第二边框例如包括四个传感器37-40与透镜57-60的组合，在第三边框例如包括六个传感器41-46与透镜61-66的组合并且在第四边框例如包括四个传感器47-50与透镜67-70的组合。

一般而言，显示区2显示被指定用于用户的第一信息，而边框区3检测源自显示区2经由物体20的第二信息以用于确定物体20的位置。根据一个实施例，边框区3可以包括用于检测第二信息的一个或多个传感器31-50，所述第二信息包括源自显示区2的可见光和/或不可见光。可替代地，边框区可以包括用于检测第二信息的一个或多个检测器，所述第二信息包括源自显示区2的电磁波。而且，根据一个实施例，边框区3可以包括用于将光会聚到传感器31-50上的一个或多个透镜51-70。这些一个或多个透镜51-70可以包括微透镜(lenticularlens)和/或柱面透镜和/或凸透镜中的至少部分。传感器31-50可以是光传感器，诸如能够至少检测位于传感器中心或者该中心的左边或右边的光的电荷耦合器件芯片。可替代地，光传感器的每个子传感器可以视为传感器31-50。优选地，至少两个边框中的每个都将包括一个或多个传感器31-50。

电荷耦合器件芯片例如生成图片。这个图片由数字数据定义或者要被转换成数字数据。这个数字数据例如定义在图片中的哪个位置何时已测量了哪种颜色和/或哪个强度。根据这个数字数据(可能源自处在不同边框的不同芯片)，能够得出物体的位置。

在图2中以侧视图示出的物体20包括用于将第二信息从显示区2反射到边框区3的反射器21。在使用期间，根据一个实施例，反射器21的至少一部分将处在平面6中，平面6与显示区的平面4和/或与传感器的平面5所成的角度在30度和60度之间，进一步优选地在40度和50度之间并且理想情况下为45度。根据进一步的实施例，传感器31-50的平面5和显示区2的平面4要形成的角度在45度和135度之间，优选地在60度和120度之间，进一步优选地在80度和100度之间并且理想情况下为90度。第二信息例如可以包括源自平面4并被反射到平面5的光。

物体20可以是用户的身体部分，在这种情况下反射器21可以是要放置到用户身体部分上的部件，或者可以是要由用户和/或机器抓持和/或移动的单独的物品。物体20可以用于接触显示区2或者可以靠近显示区2被使用而无需接触显示区2。

在图3中以顶视图示出的交互式显示器1和物体20的部分对应于图1中已示出的相应部分，由此另外还示出了经由物体20和其反射器21反射的源自显示区2的光。传感器31-50与透镜51-70的组合导致将光投射到传感器31-50的一部分上，该部分取决于物体20相对于显示区2的位置。可替代地，多于一个传感器可以被透镜覆盖，或者一个传感器可以被多于一个透镜覆盖。

在图4中以3D图示出的物体20包括反射器21，该反射器21将源自平面4的光反射到交互式显示器的平面5。在平面5内检测第二信息可以是在一个方向(诸如x方向或y方向的形成部分平面4和平面5之一的方向)上的检测或者可以包括在两个方向(诸如x方向或y方向的形成部分平面4和平面5之一的第一方向以及诸如z方向的形成部分平面5且与平面4垂直的第二方向)上的检测。

图5所示的装置100包括已在图1中示出的带有显示区2和边框区3的交互式显示器1。这次，边框区3设置有已在图1中示出的传感器37-40和传感器41-46并且还包括行驱动器103和列驱动器104以用于驱动显示区2的行和列。装置100还包括与传感器37-40和41-46以及驱动器103和104耦合的控制器7。控制器7还耦合到存储器102并且还可以耦合到人机接口和网络接口等，所有这些都未示出。存储器102可以是一种用于存储并包括计算机程序产品的介质，不排除具有另一种介质。

控制器101可以控制交互式显示器1以定义显示区2的一部分(第二信息源自该部分)和/或定义第二信息的频率和/或时间相关性和/或强度。通过仅从显示区2的一部分和/或从显示区2的不同部分相继地生成第二信息，能够检查物体20的位置。通过定义第二信息的频率和/或时间相关性和/或强度，能够提高检测的可靠性和/或能够引入和/或增大第一和第二信息之间的差别。第一和第二信息可以是相同的信息，或者可以通过让第一(第二)信息形成第二(第一)信息的一部分而成为部分不同的信息，或者可以通过例如在时间和/或频率上在控制器101的控制下复用第一和第二信息而成为完全不同的信息。

在图6中，相对于传感器38与透镜58的组合在不同高度使用物体20。在不同高度的使用可以导致经由透镜58在传感器38中的不同的投射(在z方向上)，如图所示。另外，例如透镜可以被给予特定形状和/或可以由特定材料制成，和/或例如物体20的反射器21可以被给予特定形状和/或可以由特定材料制成等等。

下面要着眼于物体20可以用于接触显示区2或可以靠近显示区2而无需接触显示区来使用的这一事实。当用于接触显示区2时，传感器31-50的平面5和显示区2的平面4可以例如相互成45度和90度之间的角度，这与物体20的(反射器21的)大小和或结构有关。当靠近显示区2而没有接触显示区来使用时，传感器31-50的平面5和显示区2的平面4可以例如相互成90度和135度之间的角度，这与物体20的(反射器21的)大小和或结构有关。

交互式显示器1例如形成诸如Philips Entertaible的交互式桌面的一部分，并且通过例如使用像诸如游戏棋子(pawn)或者手指及其他手部分(如果需要，来自多个用户)的物体来提供用于与显示器交互的解决方案。例如在所提出的一种解决方案中，显示光例如经由诸如棋子的物体的45度反射性表面(镜)而被反射到显示器的边框。可以通过例如位于集成在边框中的微透镜阵列后面的光传感器来感测所反射的光。这种格局(constellation)的优点在于：因为使用显示光，所以不需要单独的光源，同时测量可以连续而无需现有技术的沿屏幕边框的全回路扫描。除了棋子之外，可替代地能够使用手指或其他身体部分中的折射并且对该折射进行感测以用于定位。由屏幕产生的颜色信息和/或其他光编码技术可以用来辅助定位。

可能的实施例可以包括平板屏幕，且沿边框在微透镜阵列后面放置光传感器(诸如例如微小的CCD芯片)的阵列。在屏幕上使用的这些棋子可以具有在底部的45度反射性表面以将来自显示器的光反射到显示器的边框。微透镜将把从棋子接收的光的方向(角度)转换成光在传感器的水平轴上的位置。来自棋子的径直穿过透镜的光会在传感器的中心处产生光斑，而来自棋子的位于传感器右边(左边)的光会在传感器的右侧(左侧)产生光斑。通过组合来自所有传感器的信息，可以在相对的方向(位置到方向)上使用这一关系来计算棋子应当在哪里。棋子的位置确定是通过使用各种参数完成的。第一参数可以是物体在由光传感器记录的图像中的位置：左意味着在桌子的左侧，右意味着在桌子的右侧。另一参数可以是传感器的图像之间的水平位移，这在立体视觉与3D摄影术中是已知的。当彼此邻近地定位左图像和右图像时，靠近观看者的物体比远离的物体在图像对中也是相互更靠近的。利用这一信息，可以判断物体的距离。第三参数可以是光强度和大小，其也能够表示关于物体的距离的某些信息。

原理上，可以仅用两个CCD芯片来检测单个棋子。然而当使用多个棋子时，遮挡(occlusion)不久就会打断测量。提高CCD的数量也许是一种应对遮挡问题时的解决方案。优选的实施例将在显示器的所有四边上具有光传感器和微透镜，以在显示器上能够实现关于物体的最佳视图，并且允许同时确定大量物体的位置。一旦确定了棋子的位置，系统可以通过使用被编码的光来执行复核。在这种情况下，显示器例如会快速地闪烁或改变棋子底下的像素颜色以查看这是否与传感器的图像上的物体相对应。

总之，向包括用于给用户显示第一信息的显示区2的交互式显示器1提供边框区3，该边框区3用于检测源自显示区2经由物体20的第二信息以确定物体的位置。边框区3可以包括用于检测第二信息的传感器31-50，所述第二信息可以包括源自显示区2的光。边框区3还可以包括用于将光会聚到传感器31-50上的透镜51-70。这些透镜51-70可以是微透镜和/或柱面透镜和/或凸透镜。物体20包括用于将来自显示区2的第二信息反射到边框区3的反射器21。装置100包括交互式显示器1和控制器101，控制器101用于控制交互式显示器1以定义显示区2的一部分(第二信息源自该部分)和/或定义第二信息的频率和/或时间相关性和/或强度。

虽然在附图和前面的描述中说明了并且详细描述了本发明，但是这样的说明和描述将被认为是说明性的或者示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。在实践所要求保护的发明时，根据对附图、公开和所附权利要求的研究，本领域技术人员能够理解和实现对所公开的实施例的其他变化。在权利要求中，词“包括”不排除其他元件或步骤，以及不定冠词“一”(“a”或“an”)不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中所叙述的数项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，诸如与其他硬件一起提供或者作为其它硬件的一部分的光存储介质或固态介质，但是也可以以其它形式被分布，诸如经由因特网或其他有线和/或无线电信系统。权利要求中任何附图标记不应当被理解为限制其范围。

Claims

1、一种交互式显示器(1)，包括用于向用户显示第一信息的显示区(2)并且包括边框区(3)，所述边框区(3)用于检测源自所述显示区(2)经由物体(20)的第二信息以确定物体(20)的位置。

2、根据权利要求1所述的交互式显示器(1)，所述边框区(3)包括用于检测所述第二信息的传感器(31-50)，所述第二信息包括源自所述显示区(2)的光。

3、根据权利要求2所述的交互式显示器(1)，所述传感器(31-50)的平面(5)与所述显示区(2)的平面(4)形成45度和135度之间的角度。

4、根据权利要求2所述的交互式显示器(1)，所述边框区(3)还包括用于将光会聚到所述传感器(31-50)上的透镜(51-70)。

5、根据权利要求4所述的交互式显示器(1)，所述透镜(51-70)包括微透镜和/或柱面透镜和/或凸透镜的至少一部分。

6、一种与根据权利要求1所述的交互式显示器(1)组合使用的物体(20)，该物体(20)包括用于将来自所述显示区(2)的第二信息反射到所述边框区(3)的反射器(21)。

7、一种用于控制根据权利要求1所述的交互式显示器(1)的控制器(101)，用于定义所述显示区(2)的一部分和/或用于定义所述第二信息的频率和/或时间相关性和/或强度，所述第二信息源自所述显示区(2)的所述一部分。

8、一种用于经由包括显示区(2)和边框区(3)的交互式显示器(1)确定物体(20)的位置的方法，该方法包括如下步骤：经由所述显示区(2)向用户显示第一信息，以及经由所述边框区(3)检测源自所述显示区(2)经由所述物体(20)的第二信息。

9、一种用于执行根据权利要求8所述的方法的步骤的计算机程序产品和/或一种用于存储并包括所述计算机程序产品的介质。