CN114779970B - 用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置及方法，包括至少一个光发射器、至少一个光接收器、至少一个光学表面、处理单元，处理单元获取光发射器和光接收器与第一显示屏相对应的位置坐标；物体接触光学表面干扰原光束传播路径使光接收器接收的光束发生变化触发物体定位事件；处理单元基于物体定位事件分析获取物体与第一显示屏的相对坐标位置，并将相对坐标位置相应地显示于近眼的第二显示屏上。与现有技术相比，能够对第一显示屏上的物体位置精准定位的同时不会误触发第一显示屏，避免用户因误触发第一显示屏发出用户不期望的控制信号，且能够在第一显示屏和显示屏分离时实现精确实时的人机交互。

Description

用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置及方法。

背景技术

现有技术中，智能电子设备如智能手机或平板电脑等通常使用具有第一显示屏的触摸屏作为输入设备实现人机交互。比如智能手机，由于其触摸屏和显示屏是一体的结构，当用户通过手指或触控笔等其他物体在触摸屏上操作时，能够看到显示屏上显示的图标，所以用户操作直观且准确。

然而，可穿戴设备尤其是头戴式智能设备中的触摸屏和显示屏往往是分离的结构，比如与智能手机相连接的VR或AR眼镜，由于用户戴上VR或AR眼镜时只能看到近眼的VR或AR显示屏（第二显示屏）而看不到智能手机屏（第一显示屏），因此用户在使用VR或AR眼镜时无法操控智能手机屏实现人机交互。现有技术中有检测语音、眼动追踪或检测手势等几种交互方式，但语音输入和眼动追踪具有不够准确耗时较长的缺点，检测手势交互方式由于需要手部悬空操作容易导致疲劳且容易误操作。因此，如何将电子设备的用户不可见的第一显示屏上的物体位置显示于近眼的第二显示屏上实现人机交互是目前亟待解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的技术问题，本发明的目的在于提供用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置及方法。

为实现上述发明的目的之一，本发明的一实施方式提供用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置 及方法，包括至少一个光发射器、至少一个光接收器、至少一个光学表面、处理单元，所述处理单元被配置为获取所述光发射器和光接收器与所述第一显示屏相对应的预设位置坐标；

当无物体接触所述光学表面时，所述光发射器发出的光束经所述光学表面传输至所述光接收器；

物体接触所述光学表面被配置为使所述光接收器接收的光束发生变化触发物体定位事件；

所述处理单元被配置为基于所述物体定位事件分析获取物体与所述第一显示屏的相对坐标位置，并将所述相对坐标位置相应地显示于近眼的所述第二显示屏上。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述至少一个光发射器、至少一个光接收器及光学表面被配置为一检测单元，多个检测单元组成检测单元组，每个所述检测单元组以设定规律排列分布在所述第一显示屏上方。

作为本发明一实施方式的进一步改进，每个所述检测单元组矩阵排列分布在所述第一显示屏上方。

作为本发明一实施方式的进一步改进，当无物体接触所述光学表面时，每一个所述检测单元组的光发射器发出的光束经所述光学表面全反射路径被所述光接收器接收。

作为本发明一实施方式的进一步改进，当物体接触所述光学表面时，所述光学表面产生轻微形变改变所述全反射路径使得所述光接收器接收的光束发生变化，所述光接收器将光束变化的信号传输至所述处理单元，所述处理单元根据所述预设位置坐标判断所述物体与所述第一显示屏的相对坐标位置。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述光学表面设置于所述光发射器和光接收器的上方。

作为本发明一实施方式的进一步改进，每个所述检测单元组还包括用于可调整光束入射角度和出射角度的棱镜。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述光学表面为光波导介质，所述光发射器发出的光束沿所述光波导介质传播至所述光接收器。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述至少一个光发射器和至少一个光接收器以行或列排布设置在所述光学表面的侧部。

作为本发明一实施方式的进一步改进，还包括设置于所述光学表面四周的一行和一列光发射器和一行和一列光接收器，且每行/列所述光发射器与每行/列所述光接收器相对设置。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述光学表面的两相邻侧部设置有全反射面，每一所述光发射器与光接收器相邻设置形成一检测单元组，所述全反射面的对侧的光学表面的相邻侧部上分别设置一行检测单元组和一列检测单元组，每个所述检测单元组的光发射器发出的光束经所述全反射面反射传输至所述光接收器。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述装置包括至少一个传感器，所述传感器用于检测物体接触所述光学表面的作用力并传输至所述处理单元，当所述处理单元判断作用力大于设定值时，识别所述物体定位事件为按压；当所述处理单元判断作用力小于设定值时，识别所述物体定位事件为触摸。

为实现上述发明的目的之一，本发明的一实施方式提供了用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，所述第一显示屏上设置有装置，所述装置包括至少一个光发射器、至少一个光接收器、至少一个光学表面、处理单元，所述方法包括：

所述处理单元获取所述光发射器和光接收器与所述第一显示屏相对应的预设位置坐标；

当无物体接触所述光学表面时，所述光发射器发出的光束经所述光学表面传输至所述光接收器；

物体接触所述光学表面被配置为使所述光接收器接收的光束发生变化触发物体定位事件；

所述处理单元基于所述物体定位事件分析获取物体与所述第一显示屏的相对坐标位置，并将所述相对坐标位置相应地显示于近眼的所述第二显示屏上。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述至少一光发射器、至少一光接收器及光学表面被配置为一检测单元，多个检测单元组成检测单元组，每个所述检测单元组以设定规律排列分布在所述第一显示屏上方。

作为本发明一实施方式的进一步改进，每个所述检测单元组矩阵排列分布在所述第一显示屏上方。

作为本发明一实施方式的进一步改进，当无物体接触所述光学表面时，每一个所述检测单元组的光发射器发出的光束经所述光学表面全反射路径被所述光接收器接收。

作为本发明一实施方式的进一步改进，当物体接触所述光学表面时，所述光学表面产生轻微形变改变所述全反射路径使得所述光接收器接收的光束发生变化，所述光接收器将光束变化的信号传输至所述处理单元，所述处理单元根据所述预设位置坐标判断所述物体与所述第一显示屏的相对坐标位置，并将所述相对坐标位置相应地显示于近眼的所述第二显示屏上。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述光学表面设置于所述光发射器和光接收器的上方。

作为本发明一实施方式的进一步改进，每个所述检测单元组还包括用于可调整光束入射角度和出射角度的棱镜。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述光学表面为光波导介质，所述光发射器发出的光束沿所述光波导介质传播至所述光接收器。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述至少一个光发射器和至少一个光接收器以行或列排布设置在所述光学表面的侧部。

作为本发明一实施方式的进一步改进，还包括设置于所述光学表面四周的一行和一列光发射器和一行和一列光接收器，且每行/列所述光发射器与每行/列所述光接收器相对设置。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述光学表面的两相邻侧部设置有全反射面，每一所述光发射器与光接收器相邻设置形成一检测单元组，所述全反射面的对侧的光学表面的相邻侧部上分别设置一行检测单元组和一列检测单元组，每个所述检测单元组的光发射器发出的光束经所述全反射面反射传输至所述光接收器。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述装置包括至少一个传感器，所述传感器用于检测物体接触所述光学表面的作用力并传输至所述处理单元，当所述处理单元判断作用力大于设定值时，识别所述物体定位事件为按压；当所述处理单元判断作用力小于设定值时，识别所述物体定位事件为触摸。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：当至少有一个手指或触控笔接触或按压装置的光学表面时，此处的光学表面发生轻微形变使得光波全反射路径发生改变，进而使得手指或触控笔接触位置的光接收器无法正常接收由光发射器衍射出的光波，或者接收到的光信号与无物体接触光学表面时相比发生较大的变化，该光束变化的信号传输至处理单元，处理单元可以根据基于物体定位事件分析获取物体与第一显示屏的相对坐标位置，使得对第一显示屏上的物体位置精准定位的同时不会误触发第一显示屏，避免用户因误触发第一显示屏向智能设备发出其不期望的控制信号，且能够在用户不可见的第一显示屏和近眼的第二显示屏分离时实现精确实时的人机交互。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式的装置使用场景示意图；

图2是本发明的一种实施方式的装置的模块结构示意图；

图3是本发明的第一种实施方式的检测单元在无物体接触光学表面时的结构示意图；

图4是本发明的第一种实施方式的检测单元在物体接触光学表面时的结构示意图；

图5是本发明的第一种实施方式的装置设置在第一显示屏上的俯视结构示意图；

图6是本发明的第二种实施方式的装置的光路传输结构示意图；

图7是本发明的第二种实施方式的装置设置在第一显示屏上的结构示意图；

图8是本发明的第三种实施方式的装置设置在第一显示屏上的结构示意图；

其中：1、电子设备；10、装置；11、光发射器；12、光接收器；13、光学表面；14、处理单元；15、检测单元；16、棱镜；17、全反射面；18、检测单元组；19、传感器；20、第一显示屏；21、第二显示屏；30、物体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参照图1，本发明的一实施方式提供一种用于将电子设备的用户不可见的第一显示屏上的物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置10，电子设备1可以是手机、PAD等智能设备，第一显示屏20可以是电子设备的触摸屏，第二显示屏21可以是与电子设备相连接的头戴式电子设备比如AR、VR眼镜的近眼显示屏，第一显示屏20和第二显示屏21可以同步显示同一内容。本发明的一种用于定位物体的装置的使用场景是，用户戴上与手机相连接的AR眼镜后仅能看见近眼的第二显示屏21，此时无手机触摸屏对用户来说是不可见的。当用户想与近眼的第二显示屏21交互时，由于无法确认此时手指在手机触摸屏的位置因此本发明解决的技术问题时如何在该使用场景下将手指相对触摸屏的位置实时显示在AR眼镜的第二显示屏21上。

参照图2，本发明的一实施例还提供了一种电子设备组合装置，包括第一电子设备（比如智能手机）、第二电子设备（比如AR眼镜），第一电子设备包括第一显示屏20，第二电子设备包括第二显示屏21，还包括如上所述的用于将电子设备的用户不可见的第一显示屏上的物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置。本发明一实施例中的装置10包括至少一个光发射器11、至少一个光接收器12、至少一个光学表面13、处理单元14，处理单元14被配置为获取光发射器11和光接收器12与第一显示屏20相对应的位置坐标。

参照图3，当无物体30接触光学表面13时，光发射器11发出的光束经光学表面13传输至光接收器12。比如，当无物体30接触光学表面13时，从光发射器11发出的光线被配置为被光学表面13全反射后进入光接收器12。参照图4，当有物体30接触光学表面13时，物体30接触光学表面13干扰原光束传播路径使光接收器12接收的光束发生变化，光接收器12接收的光束发生的变化被配置为触发物体定位事件，处理单元14被配置为基于该物体定位事件分析获取物体30与第一显示屏20的相对坐标位置，并将所述相对坐标位置相应地显示于近眼的所述第二显示屏21上。

在本发明的一种实施方式中，第一显示屏20例如可以是智能手机或平板电脑上的触摸屏。处理单元14可以包括一个处理器（未图示）和存储器（未图示）。例如，用于操作物体定位设备10以实现下述功能的指令可以存储在存储器上，并且处理器可以被激活/指示(例如，由用户)以根据存储的指令操作。此外，在装置10的操作过程中获得和/或使用的数据可以存储在处理单元14的存储器上。

参照图3-5，在本发明的第一种实施例中，一个光发射器11、一个光接收器12及一个光学表面13被配置为一个检测单元15，多个检测单元组成检测单元组18。参照图3，第一显示屏20上设有多个检测单元15，具体地，多个检测单元15设置于第一显示屏20的上方。并且，每个检测单元15以设定规律的排列分布在第一显示屏20上方，具体地在本实施例中，每个检测单元15以矩阵排列分布在第一显示屏20的上方。用户的手指（即，物体30)在使用装置10时，直接接触到的是覆盖在第一显示屏20（比如手机触摸屏）上方的光学表面13(比如玻璃)，因此用户的手指（即，物体30)碰触光学表面13不会误触发第一显示屏20，避免向具有第一显示屏的智能手机或平板电脑输出不期望的控制信号。

参照图3，在每一个检测单元15中，当无物体30接触光学表面13时，每一个检测单元15的光发射器11发出的光束经光学表面全反射路径被光接收器12接收，光接收器12能通过光学表面反射捕获光发射器11发出的信号。具体的，当没有物体接触（比如按压或触摸）在光学表面13时，光发射器11发出的光波发射至光学表面13并被光学表面13反射。在光发射器11发出正常衍射光波时，通过光学表面13对衍射的光波进行反射，使得光接收器12可以正常接受到由光发射器11衍射出来的光波。例如，光发射器11可以是发光二极管（LED），光接收器12可以是光电二极管（PD），例如，第一显示屏20的形状可以是矩形，一般是4/3的屏幕分辨率（比如，可以是长100mm、宽75mm），其厚度相对于长度和宽度较小，一般介于100μm与4mm之间（例如厚450μm），这一厚度相对于光学表面要接触的区域的典型尺寸也非常小，通常用户的手指的接触区域直径大约是1厘米。

参照图4，第一显示屏20（比如智能手机的触摸屏）的正上方上设置有装置10，装置10的光学表面13与第一显示屏20的大小比例可设置为1：1，物体在光学表面13的位置即对应其在第一显示屏20上的位置，处理单元14获取光发射器11和光接收器12与第一显示屏20相对应的与初始位置坐标。当有物体比如手指或笔接触光学表面13时，光学表面13产生轻微形变改变全反射路径使得对应手指或笔所在位置的光接收器12接收光发射器11发出的光束发生变化，该光接收器12将光束变化的信号传输至处理单元14，处理单元14根据该光接收器12的预设位置判断物体与光学表面13的相对坐标位置，并将所述相对坐标位置相应地显示于近眼的所述第二显示屏上。第一显示屏20可以是智能电子设备的触摸屏，处理单元14可被配置为可通过有线或无线方式向智能电子设备反馈物体与第一显示屏20的相对坐标位置。例如，处理单元14可以将该相对坐标位置信号传输并以鼠标或光标形式显示在与智能电子设备相连接的头戴式智能设备的显示屏上。

具体地说，光学表面13设置于光发射器11和光接收器12的上方，当至少有一个手指或触控笔接触按压光学表面13时，手指或触控笔接触位置的光学表面13发生轻微形变进而改变光发射器11射出的光波，使得光波全反射路径发生改变，进而使得手指或触控笔接触位置的光接收器12无法正常接收由光发射器11衍射出的光波或接收到的光信号，或者接收到的光信号与无物体接触光学表面时相比发生较大的变化。将光束变化的信号传输至处理单元14，处理单元14可以根据光接收器12的预设位置判断出于光学表面13相对的坐标位置，并对接触点进行定位和显示。

每个检测单元15还包括用于可调整光束入射角度和出射角度的棱镜16，棱镜16安装于光发射器11（比如发光二极管LED）和光接收器12（比如光电二极管PD）上方，发光二极管LED发射光通过棱镜16经光学表面13（例如是可全反射的玻璃板）全反射至光电二极管PD。可通过调节装置（例如微机电系统MEMS）调节棱镜16的角度，使得发光二极管LED垂直出射经全反射光后垂直入射至光电二极管PD被其完全接收。

参照图6-7，在本发明的第二个实施例中，检测第一显示屏20’上的物体位置的装置10’包括至少一个光发射器11’和至少一个光接收器12’，多个光发射器11’和光接收器12’以行或列排布设置在光学表面13’的一侧部。例如，第二实施例与第一实施例的区别是光学表面13’为光波导介质，光发射器11’发出的光束沿光波导介质传播至光接收器12’。比如，于光学表面13’的四周设置一行和一列光发射器11’和一行和一列光接收器12’，且每行/列光发射器11’与每行/列所述光接收器12’相对设置。

例如在如图6所示的俯视图中，在光学表面13’的上部设置有一行光发射器11’（比如发光二极管LED），于光学表面13’的下部设置有一行与每一个光发射器11’一一相对应的光接收器12’；光学表面13’的左侧部设置有一列光发射器11’（比如发光二极管LED），沿光学表面13’的右侧部设置有一列与每一个光发射器11’一一相对应的光接收器12’，使得在第一显示屏20’相对应的光学表面13’上以矩阵方式排列由光发射器11’传输至光接收器12’交叉排布的多个光传播通道。

当至少有一个手指或触控笔接触或按压光学表面13时，光学表面13发生轻微形变使得光波全反射路径发生改变，进而使得手指或触控笔接触位置的光接收器12无法正常接收由光发射器11衍射出的光波，或者接收到的光信号与无物体接触光学表面时相比发生较大的变化。

将光束变化的信号传输至处理单元14，处理单元14可以根据光接收器12的预设位置判断出接触点于光学表面13上的相对坐标位置（比如第几行第几列的坐标），对第一显示屏上的物体位置精准定位的同时不会误触发第一显示屏，避免用户因误触发第一显示屏向智能手机发出其不期望的控制信号，能够在第一显示屏20（即，触摸屏）和近眼的第二显示屏分离时（比如与智能手机相连接的头戴式AR眼镜）实现精确实时的人机交互。

参照图8，在本发明的第三个实施例中，检测第一显示屏20’’上的物体位置的装置10’’包括至少一个光发射器11’’和至少一个光接收器12’’，多个光发射器11’’和光接收器12’’以行或列排布设置在光学表面13’’的一侧部。本实施例中的光学表面13’’为光波导介质，光发射器11发出的光束沿光波导介质传播至光接收器12’’。

与图6-7所示的第二实施例不同的是，第三实施例中光学表面13’’的两相邻侧部设置有全反射面17，每一光发射器11’’与光接收器12’’相邻设置形成一检测单元15’’，全反射面的对侧的光学表面13’’的相邻侧部上仅需分别设置一行检测单元15’’和一列检测单元15’’，每个检测单元15的光发射器11’’发出的光束经全反射面17’’反射传输至光接收器12’’。本结构使得在第一显示屏20’’相对应的光学表面13’’上仅需设置一行及一列检测单元15’’即可使第一显示屏20’’上以像素方式交叉排布多个光传播通道，结构设置更加简单。

当至少有一个手指或触控笔等物体接触或按压光学表面13’’时，此处的光学表面13’’发生轻微形变使得光波全反射路径发生改变，进而使得手指或触控笔接触位置的光接收器12’’无法正常接收由光发射器11’’衍射出的光波或接收到的光信号，或者接收到的光信号与无物体接触光学表面时相比发生较大的变化。将光束变化的信号传输至处理单元14，处理单元14可以根据检测单元15’’的预设位置判断出接触点于光学表面13’’上的相对坐标位置（比如第几行第几列的坐标），对第一显示屏上的物体位置精准定位的同时不会误触发第一显示屏，避免用户因误触发第一显示屏向智能手机发出其不期望的控制信号，能够在触摸屏和显示屏分离时实现精确实时的人机交互。

在上述的任一实施例中，装置10还可以包括至少一个传感器19（比如压力传感器），传感器19用于检测物体接触所述光学表面13的作用力并传输至处理单元14，当所述处理单元14判断物体接触光学表面13的作用力大于设定值时，识别物体定位事件为按压（按压则会触发智能手机事件，比如启动某应用软件）；当处理单元14判断物体接触光学表面13的作用力小于设定值时，识别物体定位事件为触摸（触摸则不会触发智能手机事件），避免人机交互时（手指或其他物体在第一显示屏上操作时）智能手机发生误判断。

本发明还提供了用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，第一显示屏20（比如智能手机或平板的触摸屏）上设置有装置10，装置10包括至少一个光发射器11、至少一个光接收器12、至少一个光学表面13、处理单元14，方法包括：处理单元14获取光发射器11和光接收器12与第一显示屏20相对应的位置坐标；当无物体接触光学表面13时，光发射器11发出的光束经光学表面13传输至光接收器12；物体接触光学表面13干扰原光束传播路径使光接收器12接收的光束发生变化触发物体定位事件；处理单元14基于物体定位事件分析获取物体与第一显示屏20的相对坐标位置。

参照图1-3，在本发明的其中一个实施例中，一光发射器11、一光接收器12及一光学表面13被配置为一检测单元15，每个检测单元15以设定规律排列分布在第一显示屏20上方。比如，每个检测单元15矩阵排列分布在第一显示屏20上方。当无物体接触光学表面13时，每一个检测单元15的光发射器11发出的光束经光学表面13全反射路径被光接收器12接收。当物体接触光学表面13时，光学表面13产生轻微形变改变全反射路径使得光接收器12接收光发射器11发出的光束发生变化，光接收器12将光束变化的信号传输至处理单元14，处理单元14根据该光接收器12的预设位置判断物体与第一显示屏20的相对坐标位置，并将该相对坐标位置信号传输至第一显示屏20的控制器（比如智能手机的处理单元）使得控制器将该相对坐标位置信号显示在与第一显示屏20相分离的第二显示屏21（比如头戴式智能设备或AR眼镜的显示屏）上。

参照图4-5，在本发明的另一个实施例中，光发射器11为多个发光二极管LED，光学表面13为光波导介质，光发射器11发出的光束沿光波导介质传播至光接收器12。多个发光二极管LED沿着矩形屏幕的两个相邻边布置，并且多个光电二极管PD沿着另两个相邻边布置。比如在图5中，11行和15列发光二极管LED和11行和15列的光电二极管PD相对设置。发光二极管LED 发射出经光学表面13传输的红外光束或近红外光束，这些红外光束或近红外光束由与发光二极管LED直接相对地布置的对应的PD接收器检测。

当手指或触控笔触摸到第一显示屏20时，一些光电二极管PD接收器因手指或触控笔的阻挡不能接收到光信号或者接收到的光信号发生了变化，通过根据光电二极管PD接收器的输出来鉴别那些光束已经被手指或触控笔阻挡，能够确定手指或触控笔的位置。当两个或更多个手指或触控笔同时触摸第一显示屏20时，将其称为“多重触摸”。多重触摸会阻挡光到达一些光电二极管PD接收器，根据本发明的一个实施方式，多重触摸的位置根据手指或触控笔阻挡的红外光束的相交线位置来确定。

参照图6，在本发明的另一个实施例中，用于定位第一显示屏20上的物体位置的装置10包括至少一个光发射器11和至少一个光接收器12，多个光发射器11和光接收器12以行或列排布设置在光学表面13的一侧部。本实施例中的光学表面13为光波导介质，光发射器11发出的光束沿光波导介质传播至光接收器12。与图4-5所示的实施例不同的是，光学表面13的两相邻侧部设置有全反射面17，每一光发射器11与光接收器12相邻设置形成一检测单元15，全反射面的对侧的光学表面13的相邻侧部上仅需分别设置一行检测单元15和一列检测单元15，每个检测单元15的光发射器11发出的光束经全反射面17反射传输至光接收器12。本结构使得在第一显示屏20相对应的光学表面13上仅需设置一行及一列检测单元15即可使第一显示屏20上以像素方式交叉排布多个光传播通道。

当至少有一个手指或触控笔接触或按压光学表面13时，此处的光学表面13发生轻微形变使得光波全反射路径发生改变，进而使得手指或触控笔接触位置的光接收器12无法正常接收由光发射器11衍射出的光波或接收到的光信号，或者接收到的光信号与无物体接触光学表面时相比发生较大的变化。将光束变化的信号传输至处理单元14，处理单元14可以根据检测单元15的预设位置判断出接触点于光学表面13上的相对坐标位置（比如第几行第几列的坐标），对第一显示屏上的物体位置精准定位的同时不会误触发第一显示屏，避免用户因误触发第一显示屏向智能手机发出其不期望的控制信号，能够在触摸屏和显示屏分离时（比如与智能手机相连接的头戴式AR眼镜）实现精确实时的人机交互。

在上述的用于检测第一显示屏上的物体位置的方法实施例中，装置10还可以包括至少一个传感器19，传感器19用于检测物体接触所述光学表面13的作用力并传输至处理单元14，当所述处理单元14判断物体接触光学表面13的作用力大于设定值时，识别物体定位事件为按压；当处理单元14判断物体接触光学表面13的作用力小于设定值时，识别物体定位事件为触摸，避免人机交互时智能手机发生误判断。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置，包括至少一个光发射器、至少一个光接收器、至少一个光学表面、处理单元，其特征在于：所述物体位置为物体在第一显示屏上的相对坐标位置；

所述至少一个光发射器、至少一个光接收器及光学表面被配置为一检测单元，多个检测单元组成检测单元组，每个所述检测单元组以设定规律排列分布在所述第一显示屏上方或侧部；所述处理单元被配置为获取所述光发射器和光接收器与所述第一显示屏相对应的预设位置坐标；

当无物体接触所述光学表面时，所述光发射器发出的光束经所述光学表面传输至所述光接收器；

物体接触所述光学表面被配置为使所述光接收器接收的光束发生变化触发物体定位事件；

所述处理单元被配置为基于所述物体定位事件分析获取物体与所述第一显示屏的相对坐标位置，并将所述相对坐标位置相应地显示于近眼的所述第二显示屏上。

2.根据权利要求1所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置，其特征在于：每个所述检测单元组矩阵排列分布在所述第一显示屏上方。

3.根据权利要求1所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置，其特征在于：当无物体接触所述光学表面时，每一个所述检测单元组的光发射器发出的光束经所述光学表面全反射路径被所述光接收器接收。

4.根据权利要求3所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置，其特征在于：当物体接触所述光学表面时，所述光学表面产生轻微形变改变所述全反射路径使得所述光接收器接收的光束发生变化，所述光接收器将光束变化的信号传输至所述处理单元，所述处理单元根据所述预设位置坐标判断所述物体与所述第一显示屏的相对坐标位置。

5.根据权利要求1所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置，其特征在于：所述光学表面设置于所述光发射器和光接收器的上方。

6.根据权利要求1所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置，其特征在于：每个所述检测单元组还包括用于可调整光束入射角度和出射角度的棱镜。

7.根据权利要求1所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置，其特征在于：所述光学表面为光波导介质，所述光发射器发出的光束沿所述光波导介质传播至所述光接收器。

8.根据权利要求7所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置，其特征在于：所述至少一个光发射器和至少一个光接收器以行或列排布设置在所述光学表面的侧部。

9.根据权利要求8所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置，其特征在于：还包括设置于所述光学表面四周的一行和一列光发射器和一行和一列光接收器，且每行/列所述光发射器与每行/列所述光接收器相对设置。

10.根据权利要求8所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置，其特征在于：所述光学表面的两相邻侧部设置有全反射面，每一所述光发射器与光接收器相邻设置形成一检测单元组，所述全反射面的对侧的光学表面的相邻侧部上分别设置一行检测单元组和一列检测单元组，每个所述检测单元组的光发射器发出的光束经所述全反射面反射传输至所述光接收器。

11.根据权利要求1所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的装置，其特征在于：所述装置包括至少一个传感器，所述传感器用于检测物体接触所述光学表面的作用力并传输至所述处理单元，当所述处理单元判断作用力大于设定值时，识别所述物体定位事件为按压；当所述处理单元判断作用力小于设定值时，识别所述物体定位事件为触摸。

12.用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，其特征在于：所述物体位置为物体在第一显示屏上的相对坐标位置，所述第一显示屏上设置有装置，所述装置包括至少一个光发射器、至少一个光接收器、至少一个光学表面、处理单元，所述至少一个光发射器、至少一个光接收器及光学表面被配置为一检测单元，多个检测单元组成检测单元组，每个所述检测单元组以设定规律排列分布在所述第一显示屏上方或侧部；所述方法包括：

所述处理单元获取所述光发射器和光接收器与所述第一显示屏相对应的预设位置坐标；

当无物体接触所述光学表面时，所述光发射器发出的光束经所述光学表面传输至所述光接收器；

物体接触所述光学表面被配置为使所述光接收器接收的光束发生变化触发物体定位事件；

所述处理单元基于所述物体定位事件分析获取物体与所述第一显示屏的相对坐标位置，并将所述相对坐标位置相应地显示于近眼的所述第二显示屏上。

13.根据权利要求12所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，其特征在于：每个所述检测单元组矩阵排列分布在所述第一显示屏上方。

14.根据权利要求12所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，其特征在于：当无物体接触所述光学表面时，每一个所述检测单元组的光发射器发出的光束经所述光学表面全反射路径被所述光接收器接收。

15.根据权利要求14所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，其特征在于：当物体接触所述光学表面时，所述光学表面产生轻微形变改变所述全反射路径使得所述光接收器接收的光束发生变化，所述光接收器将光束变化的信号传输至所述处理单元，所述处理单元根据所述预设位置坐标判断所述物体与所述第一显示屏的相对坐标位置。

16.根据权利要求12所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，其特征在于：所述光学表面设置于所述光发射器和光接收器的上方。

17.根据权利要求12所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，其特征在于：每个所述检测单元组还包括用于可调整光束入射角度和出射角度的棱镜。

18.根据权利要求12所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，其特征在于：所述光学表面为光波导介质，所述光发射器发出的光束沿所述光波导介质传播至所述光接收器。

19.根据权利要求18所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，其特征在于：所述至少一个光发射器和至少一个光接收器以行或列排布设置在所述光学表面的侧部。

20.根据权利要求19所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，其特征在于：所述装置还包括设置于所述光学表面四周的一行和一列光发射器和一行和一列光接收器，且每行/列所述光发射器与每行/列所述光接收器相对设置。

21.根据权利要求19所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，其特征在于：所述光学表面的两相邻侧部设置有全反射面，每一所述光发射器与光接收器相邻设置形成一检测单元组，所述全反射面的对侧的光学表面的相邻侧部上分别设置一行检测单元组和一列检测单元组，每个所述检测单元组的光发射器发出的光束经所述全反射面反射传输至所述光接收器。

22.根据权利要求12所述的用于将物体位置显示于近眼的第二显示屏上的方法，其特征在于：所述装置包括至少一个传感器，所述传感器用于检测物体接触所述光学表面的作用力并传输至所述处理单元，当所述处理单元判断作用力大于设定值时，识别所述物体定位事件为按压；当所述处理单元判断作用力小于设定值时，识别所述物体定位事件为触摸。

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