CN1795481A - 光电元件和包括光电元件的终端设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光电元件(10)，用于将数字光电信息可视化，其中所述元件(10)由若干在垂直和水平方向上排列的发射像素基本单元(R、G、B)形成，所述像素基本单元(R、G、B)用于发光，这些发射像素基本单元(R、G、B)的联合效果是利用所述元件(10)使所述信息可视化。此外，还在所述光电元件(10)中设置检测像素基本单元D，用于基本上同时检测光，以便从所述检测的光形成数字信息。本发明还涉及使用所述元件的终端设备。

Description

光电元件和包括光电元件的终端设备
本发明涉及光电元件，所述光电元件设置成使数字光电信息可视化，其中，所述元件由若干垂直和水平排列的发射像素基本单元形成，所述像素基本单元设置成发射光并且所述发射像素基本单元的联合效果是利用所述元件使所述信息可视化。此外，本发明还涉及包括光电元件的终端设备。
配备有摄像装置，目前用于例如记录静止图像、活动图像、甚至用于参加视频会议的移动终端设备，在先有技术中已知。在已知的终端设备中，显示元件通常位于键盘的同一侧，摄像元件位于终端设备的相对于显示器的另一侧。元件的这种定位非常适合例如静止和视频成像，因为被成像的视图可以由用户在显示器上连续检查，易于使其适应目前的成像场景。
一些终端设备解决方案也在先有技术中已知，其中，摄像和显示元件二者实际上互相分隔，但均位于终端设备的同一侧。这种终端设备可以进行可视通信视频会议，与会者互相连续可见，当然假定每人都有摄像传感器和显示元件都位于同一侧的终端设备。还已知：摄像元件可以不是永久装配在终端设备上，而是也可以分离开的。
但是，上述类型的终端设备就可视通信视频会议中用户的舒适度而言还有大量需改进之处。严重影响用户舒适度的一个因素就是在会议中缺少与会者之间的眼睛接触。这是由于以下事实：在会议中，与会者的注意力自然最会投向使另一与会者可视化的终端设备的显示部件，而不是投向将图像发送到其它与会者的检测摄像元件。由于为另一方捕捉图像信息的摄像元件基本上是和显示部件分隔开的，与会者看上去就不是在看摄像头，这就妨碍了形成眼睛接触。会议与会者就会有一种其它人″心不在焉″而且似乎在避免眼睛接触的令人不快的感觉。虽然与会者可能完全清楚此情况的原因，但仍会非常令人不快。
本发明旨在创造一种新型的光电元件，其特征是具有双功能。按照本发明的光电元件的特有特性在所附权利要求1中陈述。除此之外，本发明还旨在创造利用本发明的光电元件的终端设备，在这种终端设备中，通过利用本发明，甚至可以实现数种不同的功能。按照本发明的终端设备的特有特性在所附权利要求6中陈述。
一般来说，本发明涉及配备有摄像元件、数字成像和显示元件技术的终端设备。按照本发明的光电元件包括发光像素基本单元和光检测像素基本单元，它们基本上设置在同一部件中。像素基本单元设置成基本上同时工作，以便在按照本发明的终端设备中可以方便地拥有数种功能。
按照第一实施例，检测像素基本单元至少部分覆盖光电元件的总面积。这样，检测像素基本单元可以在元件中在由发射像素基本单元形成的各基本单元组之间交织，但同时又基本上和它们分隔开。第二种不同的实施方案是，例如，在终端设备具有彩色显示器(其中形成发射像素基本单元的基本单元组以便创建不同色调)的情况下，将检测像素基本单元设置在至少部分这些基本单元组中。
使用按照本发明第一实例的光电元件的终端设备的一个优点是在双向视频通信中显著改善了的用户舒适度。在此情况下，视频会议的与会者感到互相真实的眼睛接触。
使用按照本发明的光电元件所实现的终端设备功能的第二实例是镜面数码表面镜，它与先有技术相比完全是新颖的。不是将用摄像元件检测的信息通过数据传送网络发送到接收终端设备，而是例如在视频会议连接的情况下，所述信息可以以这样的方式在终端设备中处理，，即，将其显示在终端设备自己的显示元件上。
按照本发明的光电元件以及利用所述光电元件的终端设备的其它特征从所附权利要求书中就可一目了然，而其它优点在说明书部分中逐项列出。
以下将参阅附图详细说明按照本发明的光电元件和使用所述光电元件的终端设备，所述元件和设备不限于以下所公开的实施例，
附图中：
图1示出按照本发明的光电元件的示意图；
图2示出在按照本发明的终端设备的第一实施例中，按照本发明的光电元件的使用的示意图；
图3示出在按照本发明的终端设备第二实施例中，按照本发明的光电元件的使用的示意图；以及
图4示出按照本发明的光电元件的第二实施例的示意图。
图1示出按照本发明的光电元件10的示意图。在按照本发明的光电元件10中，显示和摄像元件基本上组合到同一部件中。显示元件10可以利用例如以下像素技术实现，即，其中每个像素基本单元R、G、B发射为其设定的波长或波长范围的光。在显示元件10中，例如可以有用于三个波长范围的这种发射像素基本元件R、G、B。产生彩色红绿蓝的波长范围(RGB)可以作为这些波长范围的一个实例。
由像素基本元件R、G、B形成并设置成发射对应于每个波长范围的光的基本单元组11可以用已知方式由发射像素基本元件R、G、B形成。如果基本单元组11在显示元件10中排列成在垂直方向上和水平方向上都互相足够靠近，那么，按照已知的RGB技术，就有可能使用这三基色的组合实现在眼睛区分能力范围内的多达百万种色调，显现出一个变化多端又看似真实的色彩斑斓的世界。
从终端设备12的用户的观点来看，光电元件10像是传统的显示元件。但光敏检测像素基本单元D也嵌入在元件10中，一起形成摄像传感器。检测像素基本单元D最好以规则的间隔排列在光电元件10的整个面积上，使得它们可以用来至少部分覆盖此面积。
按照第一实施例，形成摄像传感器的检测像素基本单元D可以和发射像素基本单元R、G、B分隔开，或与由它们形成的基本单元组11分隔开。在这种情况下，形成显示元件10的发射像素基本单元R、G、B的密度必需比较大，以便向终端设备用户提供较好的图像质量。此外，由形成摄像传感器的检测像素基本单元所产生的信息可以由程序适当地内插，使得这样产生的信息能被观众理解。
按照第二实施例，形成摄像传感器的检测像素基本单元D可以嵌入到由形成显示元件10的发射像素基本单元R、G、B所形成的基本单元组11中，如在图1的实施例中所示。
在按照实施例的光电元件10中，在至少部分(最好每个)由发射像素基本单元R、G、B所形成的基本单元组11中，有至少一个(最好若干个，例如三个)光电检测像素基本单元D(感光单元(photosite))，这些感光单元最好互相分隔开。这些检测像素基本单元D用作在组合摄像-显示元件10前面的光电信息的拦截器，换句话说，它们检测从元件10前面的物体发射或反射的光。
基本单元组11包括像素基本单元R、G、B，这些像素基本单元形成显示元件10、设置在三个光敏检测基本单元D之间的间隙中并发射三基色：红、绿和蓝。像素基本单元组11可以具有多边形状，例如正六边形。每个六边形可以分成六个等边三角区。在元件10中，把基本单元组11设置成在垂直和水平方向上相互邻近，使它们基本上覆盖整个元件10。
这样，可以或者在每个基本单元组11中有光敏检测像素基本单元D，形成摄像传感器；或者仅仅在光电元件10的部分基本单元组11中有检测像素基本单元D。这种结构的一个实例是将检测像素基本单元D仅仅设置在位于光电元件10的中心区域的基本单元组11中。在光电元件10和/或在像素基本单元组11中检测和发射像素基本单元D、R、G、B的数量，以及它们在光电元件10中的位置可以如下选择，即，使信息的可视化和检测方面均获得所需的图像质量。就摄像功能而言，需要有较大数量的像素来获得图像。
每组光电基本单元可以理解为某种意义上的双功能。RGB像素基本单元R、G、B用于从元件10向外发射数字图像信息，用于显示，而形成摄像传感器10的检测像素基本单元D接收从其前方的物体所发射或反射的光。
除了用作传统的显示元件外，按照本发明的光电元件10还用作组合的显示-摄像元件10，此时它可以用来实现数种功能。
以下将说明在数字无线终端设备12中按照本发明的光电元件10的可能工作方式，这些工作方式可以由用户设定为有效的或被动的。按照第一种工作方式，元件10可用作彩色显示器，此时它是传统型的，没有摄像功能。形成光电元件10的光检测像素基本单元组D是无源的，RGB发射像素基本单元R、G、B利用终端设备12的显示器10用已知方式使数字图像信息可视化。
图2和3示出按照本发明的终端设备12中的第二和第三种工作方式，利用本发明的光电元件10就可实现这种工作方式。在这些功能中，元件10基本上同时作为显示器和摄像头工作。这些工作方式是一种镜面面功能和″数字图像窗口功能″。
在第二种工作方式，可以把终端设备12的光电元件10设置成起镜面的作用，它显示当时在其前方的任何景色。在此情况下，按照本发明，光线从元件10前的物体反射，并以已知方式传送到光电元件10。两种像素基本单元，即，光检测像素基本单元D和光发射像素基本单元R、G、B在元件10中都是有效的。光检测像素基本单元D捕捉被成像到元件10上的物体所发射或反射的光，并以已知方式对其进行检测。终端设备12的图像处理功能14用来以已知方式编辑到达像素基本单元D的光。信号处理功能14将图像信息数字化，然后转发到元件10的发射像素基本单元R、G、B，使其对用户来说是可见的。在形成图像时还可以以电子方式计及泄漏的发射的色彩。
在终端设备12的图像处理功能14中，可以显示在终端设备12的显示器上的数字图像信息(即，在此情况下是利用光电元件10的发射RGB像素进行显示)是由光敏感检测像素D所捕获的光形成的。终端设备的用户于是可以在显示器上，基本上是实时地看到显示器10前的景色。但在显示景色时会有些许延迟，视终端设备12的信号处理功能14或光电元件10的工作速度而定。
按照第三种工作方式，光电元件10可以用来实现终端设备12.1、12.2之间的视频会议链接，即所谓的″数字窗口″。在此情况下，两个终端设备12.1、12.2(二者最好都包括按照本发明的光电元件10.1、10.2)最初按上述镜面方式工作。两个终端设备12.1、12.2的图像处理功能14.1、14.2处理从组合摄像-显示元件10.1、10.2前捕获的光，这种光是从元件10.1、10.2前方的物体发射或反射的。在此情况下，不是将数字化的图像信息返回到产生所述信息的终端设备12.1的组合摄像-显示元件10.1、10.2供显示，而是通过数据网络15将其发送到另一终端设备12.2。所用的数据传送方法可以是已知的方法，或是一种仍在研发的技术。
接收图像信息的终端设备12.2使用其图像处理功能处理它接收的数据，并由这些数据形成准备在摄像-显示元件10.2的像素RGB区域中可视化的图像信息，然后在组合摄像-显示元件10.2中显示给终端设备12.2的用户。
利用根据本发明的光电元件10实现的电视电话链路例如在使用该链路的舒适度方面具有特别的优点，因为有关的与会者现在处在彼此之间真实的眼睛接触中。
图4示出按照本发明的光电元件10的第二个更高级的研发实施例。众所周知，在摄像头-传感器的实施方案中，检测像素一般都在相当小的面积中，例如5-7平方毫米的面积。所以在上述实施例中检测像素基本单元D分布在元件10的比较宽的区域中。这种配置可能需要透镜系统13，至少设置在形成摄像传感器的检测像素基本单元D的前方。系统13可以用微透镜配置实现，使其不会干扰被发送/显示的信息。另一方面，透镜系统13也可以覆盖整个光电元件10。在这种情况下，在显示部件中可能出现的模糊不清就可利用图像处理功能14加以校正。此外，可以把检测像素基本单元D设置在与发射像素基本单元R、G、B相比足够深的位置，以免透镜系统干扰被观看的图像。
透镜系统13用来把从被成像的物体发射或反射的光聚焦到每一个像素基本单元D。这样，检测像素基本单元D沿某个光束接收信息，从设定区域收集所述光束，然后将其聚焦到单个像素D上。
以上仅对按照本发明的光电元件10和使用所述光电元件的终端设备12实施例的一个实例作了说明。应当指出，除按照本发明的光电元件外，终端设备也可以包括已知类型的单独摄像传感器，所述传感器位于终端设备显示部件的另一侧，利用这种传感器就可进行需要取景的静止成像。
对于本专业的技术人员来说，显然，元件10和终端设备12的技术实现方案甚至可以与以上所公开的截然不同，故所公开的实施例绝不应理解为限制性的。按照本发明的组合显示-摄像元件10的制造技术可以从任何适用的现有技术中选择，例如CCD或CMOS元件的制造技术，或通常从某种光刻方法，或仍在研发中的方法中选择。按照本发明的光电元件10中的基本特征是：将显示部件和摄像传感器集成在基本上同一部件10中，其空间工作水平，在制造技术方法所允许的程度上，或多或少是均匀的，且其中信息基本上同时向相反方向传送，即，从显示元件向外发射信息以及检测从外部到摄像传感器的信息。
应理解，以上说明和有关附图仅仅旨在说明按照本发明的光电元件以及使用所述光电元件的终端设备。所以本发明绝不是仅仅限于权利要求书中所公开或陈述的实施例，本专业的技术人员将明白在所附权利要求书所定义的发明理念的范围内的许多不同的变化和修改。

Claims (8)

1.一种光电元件(10)，它设置成将数字光电信息可视化，其中所述元件(10)由若干在垂直和水平方向上排列的发射像素基本单元(R、G、B)形成，所述像素基本单元(R、G、B)用于发光，这些发射像素基本单元(R、G、B)的联合效果是利用所述元件(10)使所述信息可视化，其特征在于：还在所述光电元件(10)中设置检测像素基本单元(D)，所述检测像素基本单元(D)设置成基本上同时检测光，以便从所述检测的光形成数字信息。
2.如权利要求1所述的光电元件(10)，其中所述发射像素基本单元(R、G、B)设置成形成基本单元组(11)，所述基本单元组(11)包括至少三个发射像素基本单元(R、G、B)并且每个发射像素基本单元(R、G、B)至少以预定的一个波长或波长范围发光，其特征在于：至少一些所述基本单元组(11)设置成不仅包括发射像素基本单元(R、G、B)，还包括至少一个检测像素基本单元(D)。
3.如权利要求2所述的光电元件(10)，其特征在于：所述基本单元组(11)设置成多边形，最好是六边形，并且以这样的方式把所述基本单元组(11)在所述像素基本单元(R、G、B，D)之间分隔开，使得所述基本单元组(11)包括设置成互相隔离开的发射像素基本单元(R、G、B)以及在它们之间的三个检测像素基本单元(D)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的光电元件(10)，其特征在于：在所述光电元件(10)中设置用于将光聚焦到检测像素基本单元(D)上的透镜装置(13)。
5.如权利要求4所述的光电元件(10)，其特征在于：所述透镜装置(13)设置成至少覆盖所述检测像素基本单元(D)。
6.一种终端设备(12)，它包括：光电元件(10)，用于将数字信息可视化；光敏感元件(D)，用于检测信息；以及装置(14)，用于处理由所述元件(10，D)处理的信息；其特征在于：所述元件(10，D)设置成基本上与同一部件结合在一起并且设置成通过利用所述装置(14)而基本上同时工作。
7.如权利要求6所述的终端设备(12)，其特征在于：用于处理信息的所述装置(14)设置成以这样的方式工作，即，把由所述终端设备(12)的所述光敏感元件(D)检测的所述信息安排成在所述终端设备(12)的所述光电元件(10)中被可视化。
8.如权利要求6所述的终端设备(12)，其特征在于：用于处理信息的所述装置(14)设置成以这样的方式工作，即，将由终端设备(12.1)的所述光敏感元件(10.1)检测的所述信息发送到连接到数据网络(15)的另一终端设备(12.2)，对所述信息做如下安排：利用所述另一终端设备(12.2)的所述光电元件(10.2)将所述信息可视化。
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