WO2015081362A1 - Optische eingabefläche - Google Patents

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WO2015081362A1
WO2015081362A1 PCT/AT2014/050292 AT2014050292W WO2015081362A1 WO 2015081362 A1 WO2015081362 A1 WO 2015081362A1 AT 2014050292 W AT2014050292 W AT 2014050292W WO 2015081362 A1 WO2015081362 A1 WO 2015081362A1
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light
input surface
additional
surface according
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Robert Koeppe
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Isiqiri Interface Technologies Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an optical input surface, which consists of a planar optical waveguide, in which light is coupled, which is scattered when touching the optical waveguide or partially decoupled.
  • Such an input surface if combined with a display surface, is also referred to as an optical touch screen.
  • the underlying principle is that the light guided inside a waveguide by total internal reflection can be influenced by touching the waveguide. Without going into the exact physical relationships, it can be simply stated that the light is scattered at the point of contact and thus partially decoupled. In order to detect the point of contact, the scattered and decoupled light beams or the beams scattered in the optical waveguide can be detected metrologically. Another method is to directly measure the intensity of the light rays which are conducted in the waveguide and to detect the loss of intensity which they experience when the optical waveguide is touched.
  • a light source sends a light beam into a base of a glass prism, the light beam is passed between two parallel side surfaces of the prism by total internal reflection until it leaves the prism at the other base, where it meets a detector. If one of the two parallel side surfaces is touched, the path, or the intensity of the light beam, which is detected by the detector changes.
  • an optical input surface is provided, wherein the waveguide is in the form of a rectangular glass plate. At two side surfaces standing at an angle of 90 ° to each other, light beams are transmitted through a plurality of light sources. coupled in parallel to each other, these light beams the
  • the detectors and light sources are mounted in pairs opposite each other. This creates a light-ray matrix, with row and line beams. If the total internal reflection of a row and a row beam is disturbed by contact, this is detected by the associated detectors, as a result of which the coordinates of the contact point can be determined.
  • the US2006227120 AI also shows an optical input surface which operates on the principle of total internal reflection. It is shown that the scattered light, which results from touching the glass or plastic plate, can be detected and used for position detection.
  • this can be done by detecting the light scattered in the plate by coupling light on a side surface of the plate and detecting it on a second side surface disposed at an angle of 90 ° to the first one.
  • the light is introduced by many, individually controllable and thus identifiable LEDs and detects the scattered light from many detectors comprising collimators (detector array).
  • collimators detector array
  • the scattered light which is coupled out of the plate, can be detected.
  • a flat detector or a camera is mounted on the side of the plate, which lies opposite the contact surface, which perceives the light scattered at the point of contact. From the image data, or the position data of the area detector, the position of the contact point can be determined, while the position of the light source must not be known.
  • the disadvantage is that the detectors lie on the opposite side of the contact surface, whereby here Additional space is required and when performing a touch screen, the detectors can affect the image quality.
  • the US2004252091 AI shows an input surface, which finds its way with a few light sources.
  • at least two point-like light source emit divergent light beams, which are coupled for example via a prism in the waveguide plate, where they are passed through total internal reflection to a plurality of spaced apart detection points at the edges of the plate.
  • detection points are formed by many individual photosensors, which may be structurally housed in a detector array.
  • the light sources are clearly identifiable, for example by modulation.
  • attenuation caused by contact can be detected.
  • the beam influenced by the touch is defined, the intersection with a second beam of a second light source determined in this way representing the point of contact.
  • the disadvantage is that the resolution of the distance of the photosensors is dependent on each other, which in large-scale applications very many photosensors are needed.
  • the object underlying the invention is to achieve an improvement in the detection of light beams guided through total internal reflection in planar waveguides of an optical input surface.
  • the total internal reflection in a planar optical waveguide leads to convert light beams by photoluminescence into long-wave light and to detect this with photosensors.
  • the resulting long-wavelength luminescent light propagates in all directions, whereby this can leave the planar optical waveguide not only on its side surfaces, but also on its base and top surfaces.
  • the luminescence light can also be detected by detectors which are located on the base surface or top surface of the planar optical waveguide without having to be optically coupled with the planar optical waveguide.
  • the photoluminescent dye can be applied to the planar optical waveguide as a coating, for example on its side surfaces. It is also possible to dope the dye into the material of the planar optical waveguide or to make the planar optical waveguide multilayer, wherein at least one of the additional layers is photoluminescent.
  • the planar optical waveguide is provided only in its peripheral regions with photoluminescent dye.
  • the dye directly in or on the planar optical waveguide, but to provide it in a further optical waveguide.
  • This can rest directly on any surface of the planar optical waveguide, or be arranged by an optically thinner medium, in particular an air gap, separated from this along one or more side surfaces.
  • the optical input surface is in front of a
  • Display display area
  • no light sources or detectors are mounted in the area in front of the display.
  • Fig. 1 Shows for illustrative purposes, the basic principle of the invention an optical input surface according to the invention in a side view.
  • Fig. 2 Shows the optical input surface of Fig. 1 from above.
  • Fig. 3 Shows an optical input surface according to the second variant of the invention in a side view.
  • Fig. 4 Shows the optical input surface of Fig. 3 from above.
  • FIG. 5 shows an exemplary inventive multitouch-capable optical input surface in lateral sectional view and from above.
  • Fig. 6 Shows an exemplary inventive optical input surface with rotational light sources.
  • FIG. 7 shows an exemplary inventive optical input surface with a three-dimensional shape of the cover surface.
  • FIG. 8 shows an exemplary inventive optical input surface with a curved side surface.
  • FIG. 9 shows an exemplary inventive optical input surface which is designed as a touch screen.
  • the optical input surface is formed by a planar optical waveguide 1, which has a cover surface 1.1 facing the user and a base surface 1.2 lying opposite the user and not accessible to the user. Laterally, the planar optical waveguide 1 is limited by the side surfaces 1.3, 1.4.
  • the planar optical waveguide 1 has a region 2 in which it is provided with a luminescent dye, for example rhodamine 6G.
  • the guided by total internal reflection light beam 5 triggers in area 2 luminescence.
  • This luminous light propagates in all directions in the planar optical waveguide, as a result of which parts of the luminescent light are released on the side surface 1.4, the top surface 1.1 and the bottom surface 1.2.
  • This released light can be detected by photosensors 3, which need not be in direct contact with the planar optical waveguide 1.
  • photosensors 3 which need not be in direct contact with the planar optical waveguide 1.
  • the photosensor 3 according to FIG. 1 ie at a distance from the cover surface 1.1, it is achieved that the light which is guided in the planar optical waveguide 1 by total internal reflection is not coupled out by the photosensor 3, as a result of which only the scattered luminescent element is emitted Light reaches.
  • a dye is chosen which can be excited only in a very narrow wavelength spectrum and the light source 4 emits light in this narrow wavelength spectrum, an ambient light insensitive optical input surface can be created.
  • the photosensors 3 are arranged at regular intervals on the cover surface 1.1 along the region 2. Due to the fact that the light beam 5 generates light in the region 2 by photoluminescence, which is scattered in all directions, luminescent light also reaches the photosensors 3, which originate in regions between the photosensors 3.
  • the planar optical waveguide 1 is touched by an object 6, there is a reduction in the intensity of the light beams 5 behind the object 6, which traverse the planar optical waveguide 1 underneath.
  • These attenuated light 5 radiate weaker luminescence in the region 2 in succession, which results in an intensity reduction at the photosensors 3.
  • the position of the attenuated light beams 5 on the side surface 1.4 can be determined.
  • the individual photosensors 3 have, for example, a distance of approximately 5 to 12 cm from each other. For ease of assembly, these can be structurally combined similar to a detector array, but with the advantage that significantly fewer photosensors are needed.
  • FIGS. 3 and 4 show the second variant according to the invention, in which an additional optical waveguide 12 is used.
  • the additional optical waveguide 12 is provided with luminescent dye, for example by doping or coating.
  • the planar optical waveguide 1 itself need not have a region 2 with luminescent properties.
  • This variant is particularly suitable for subsequently forming existing optical waveguides, such as shop windows or screen disks, as optical input surfaces.
  • the additional optical waveguide 12 can be attached with an optical adhesive directly to any surface of the planar optical waveguide 1.
  • the additional optical waveguide 12 has an optical density which is approximately equal to the optical density of the planar optical waveguide 1, then it forms an optical unit with the planar optical waveguide 1, whereby light beams 5 without or with low refraction from the planar optical waveguide 1 into the additional optical waveguide 12 reach.
  • the additional optical waveguide 12 can be used as a layer 2 of the fibrous substrate. View bright fiber optic 1, even if this is attached later.
  • the region 2 as shown in FIGS. 1 and 2 can thus be an additional optical waveguide 12, which forms a unit with the planar optical waveguide 1.
  • the additional optical waveguide 12 is arranged at a distance from the planar optical waveguide 1 by an air gap.
  • the air gap causes an optical decoupling of the planar optical waveguide 1 and the additional optical waveguide 12.
  • a small (re ) has optical density.
  • the additional optical fiber 12 is mounted in the vicinity of a side surface 1.4, and preferably parallel to this.
  • the light beam 5 leaving the side surface 1.4 passes through the air gap and impinges on the additional optical waveguide 12 and triggers off in this luminescence.
  • a portion of the luminescent light is conducted in the additional optical waveguide 12 by total internal reflection and can be coupled with at least one photosensor 3 which is attached to the additional optical waveguide 12.
  • the photosensors 3 may be mounted at any position of the additional optical fiber 12. Especially Partly the arrangement according to FIGS. 3 and 4 in which the additional optical waveguide 12 is made wider than the thickness of the planar optical waveguide 1 and the photosensors 3 are mounted in the region of the additional optical waveguide 12, which projects beyond the edge of the side surface 1.4. In addition, it is advantageous if the photosensors 3 are attached to the side surface of the additional optical waveguide 12 facing the side surface 1.4. This prevents light leaving the side surface 1.4 from striking the photosensors 3 directly.
  • a color filter may be attached to the side face 1.4, for example in the form of a coating which absorbs selectively in the wavelength range of the light generated by luminescence.
  • a color filter which is as specific as possible permeable only at the wavelength of the light of the light sources 4.
  • FIG. 5 shows how an optical input surface can be created from an existing planar optical waveguide 1.
  • the additional optical waveguide 12 which preferably consists of a film material, glued or pressed in the form of a frame on the optical waveguide 1 to produce an optical contact.
  • photosensors 3 are mounted at regular intervals.
  • Serving as light sources 4 are four LEDs or lasers whose light is coupled in via an optical prism into the planar optical waveguide 1.
  • the shape of the optical prism is not limited to the geometric shape of a prism, since it preferably has a triangle as a base and circular arc-shaped, parallel side edges, wherein it rests with the flat side surface of the planar optical waveguide 1.
  • the light source 4 and the prism many possibilities exist, which are shown by way of example in the plan view in FIG. Thus, these may be mounted outside or inside the frame, or integrated into the layer structure of the additional optical waveguide 12. In addition, these need not be mounted in corner regions of the frame, but may also be mounted along the legs of the frame.
  • the light of the four LEDs is differently modulated or coded, whereby the components of the individual light sources 4 can be determined from the signals of the photosensors 3. As a result, it can be determined when an intensity reduction occurs, from which light source 4 the attenuated light originates.
  • the optical input surface is multitouch capable, so it can be operated simultaneously by several users and can also be used to measure touching objects 6.
  • the optical input surface in FIG. 5 can be operated both on the base surface 1.2 and on the cover surface 1.1.
  • a frame-shaped device consisting of the additional optical waveguide 12, photosensors 3, light sources 4 with the prisms attached to the room side of a shop window. The shop window can then be used both inside and outside as an input area.
  • the sensitive electronic elements of the detector surfaces and light sources 4 can in this case be mounted on the inside of the glass window, where they are protected from harsh environmental conditions.
  • An additional advantage of this arrangement is that the light sources 4 can be outside the detectors and thus the detectors can continuously monitor the edge of the touch-sensitive surface.
  • the device shown in FIG. 5 is also suitable for detecting light striking the space in front of the base area 1.2 or light striking the space behind the cover area 1.1.
  • this can be achieved by using a pointing device, which emits a crosshair-shaped, for example, cross-shaped light beam. From the intersections of the crosshairs with the frame formed by the additional optical waveguide 12, the center of the light beam of the pointing device can be determined.
  • the region 2 is frame-shaped on, around or in the planar optical waveguide 1, or if, in a modification of FIG.
  • the additional optical waveguide 12 extends as a frame on or around the planar optical waveguide 1, so Light that strikes the device from the front, also hits the additional optical waveguide 12.
  • the light striking the device from the front strikes, for example, the narrow side surface of the additional optical waveguide 12 which, for example, can be seen from the front in FIG. 4, or by tilting the light additional optical waveguide 12 or a bent portion of the additional optical waveguide 12 on its cover or the base surface.
  • the light produced by the impact of the preferably modulated or coded light of the pointing device in region 2 or in the planar optical waveguide 12 by luminescence, like the luminescent light caused by the light source 4, arrives at the photosensitive sensors.
  • the luminescent light caused by the light of the pointing device can also be coupled into the planar optical waveguide 1 and detected at other points by additional sensors.
  • a region 2 or an additional optical waveguide 12 can be present as a narrow frame on the cover surface 1.1 or base area 1.2 or in the planar optical waveguide 1, on which the light of the illuminated pointer strikes, whereby part of the generated luminescence light is coupled into the planar optical waveguide 1 .
  • the detection of the light coupled into the planar optical waveguide 1 is effected, for example, by position-sensitive optical detectors or a multiplicity of photosensors 3 which are attached along the side surfaces of the planar optical waveguide 1 or on the base surface 1.2 or cover surface 1.1 of the planar optical waveguide 1.
  • An optical input surface configured in this way comprises a flat surface Optical waveguide 1, in which light is passed through total internal reflection, at least one photosensitive detector which detects the light guided by total internal reflection, wherein on or in the planar optical waveguide is a frame-shaped layer (eg film or coating), which is a luminescent dye which is stimulable by the light originating from a pointing device, which by the pointing device in the Layer-induced luminescence light is coupled into the planar optical waveguide 1 and is passed through total internal reflection to the at least one photosensitive detector.
  • a frame-shaped layer eg film or coating
  • the cross section of the light originating from the pointing device has a two-dimensional shape, preferably in the form of at least two intersecting lines.
  • the frame of an additional optical waveguide 12 may be combined with one or more cameras from whose images the maxima of the intensity of the released luminescent light and thus the center of the luminous phasor cross section in the plane of the additional optical waveguide 12 are determined. The detection of the center of the luminous pointer could thus be done without the presence of a planar optical waveguide 1.
  • the optical input surface according to the invention in which the light guided in the planar optical waveguide 1 by total internal reflection light is converted into long-wave fluorescence light before its detection, characterized by universal replaceability, extended or simplified applicability and extension of De Stammions.
  • the design of the light sources 4 may be implemented according to any known principle of the prior art, these are described in detail in the aforementioned prior art documents.
  • many light sources 4 can be used, which are attached to two adjacent side surfaces of the planar optical waveguide 1 and transmit a grid of parallel light beams 5 through the planar optical waveguide 1.
  • one light source 4 each can be used on the two side surfaces, which also sends parallel light beams 5 through suitable line optics.
  • Collimators can also be used to filter non-parallel light beams.
  • Two or more divergent light sources 4 can be used which transmit light beams 5 fan-shaped through the planar optical waveguide 1.
  • rotary light sources 14 for example in the form of lasers, whose coherent bundled light beam 5 is pivoted with rotary mirrors through the planar optical waveguide 1. If the angular position of the rotary light source 14 is measured, the result is a particularly simple construction, as shown in FIG. 6, since the position of the contact point can be calculated via the angular position of two rotary light sources 14. In this case, it can only be determined by the detector whether and at what time a weakening of the guided light beam 5 occurs.
  • additional optical waveguides 12 are arranged along the side surfaces. The attached to the additional optical fiber 12 sensors 3 detect whether there is a reduction in intensity due to a touch. If, in a larger structure, several photosensors 3 are to be mounted along the longitudinal extent of the additional optical waveguide 12, it is sufficient to evaluate the sum signal of these.
  • a movable light source 4 may be present, for example in the form of a pin with a light-emitting diode at the tip, which can be brought into contact with the planar optical waveguide 1, so that light is coupled from the movable light source 4 into the planar optical waveguide 1.
  • the planar optical waveguide 1 can also be designed in many variants. It is not necessary to form this as a flat rectangular plate. It may, for example, have a constant curvature or a curved surface profile as shown in FIG. 7, the base area 1.2 and the top area 1.1 not necessarily be parallel to each other. It should only be noted that at least part of the coupled-in light actually passes into the region 2 through total internal reflection or hits the additional optical waveguide 12.
  • the planar optical waveguide 1 may also have curved side surfaces as shown in Fig. 8. He could therefore be designed as a round or oval disc.
  • the objective optical input surface is ideally suited for complex 3-dimensional surfaces, since at any point the surface of the planar optical waveguide 1 by coating with a luminescent dye, or sticking the additional optical waveguide 12, a part of the guided by total internal reflection of light in longer wavelength Light can be converted, decoupled and detected.
  • FIG. 8 shows such a flexible additional optical waveguide 12 with preassembled photosensors 3, which was glued to a curved side surface of a flat optical waveguide 1.
  • the additional optical waveguide 12 may be provided with a layer of optically thinner material, with which it rests against the side surface of the planar optical waveguide in order to achieve optical decoupling of the optical waveguides 1 and 12.
  • the additional optical waveguide 12 may follow the curvature of the side surface also at a roughly constant distance, whereby an air gap is formed to the side surface.
  • the additional optical waveguide 12 can be made not only flexible but also in any width and also with a plurality of rows of photosensors 3 as shown in FIG.
  • the photodetectors 3 need not be mounted exactly along the side surface of the planar optical waveguide 1, as is the case in the prior art. This is also advantageous for extremely thin planar optical waveguides
  • the additional optical waveguide 12 can also be easily and accurately adapted to any shape of the side surface, for example by cutting from a film material.
  • the planar optical waveguide 1 can itself be made rigid or flexible, or compressible. Suitable materials are glass and transparent plastics.
  • the planar optical waveguide 1 may also consist of several layers. Thus, it may be advantageous to apply a compressible plastic layer to a glass plate, whereby the effect of intensity attenuation upon contact is enhanced by the surface change.
  • the additional optical waveguide 12 consists for example of two approximately 0.1 mm thick cover layers of PET, between which an approximately 0.001 mm thick photoluminescent layer of a homogeneous mixture of the plastic polyvinyl alcohol and the dye rhodamine 6G is laminated.
  • a photosensor 3 consists of a photoelectric element, typically a piece of silicon wafer, which, seen electrically, represents a photodiode or a phototransistor.
  • photodiodes which occupy a cross-sectional area of about 2 ⁇ 2 mm 2 , are attached to the exposed side of one of the two PET layers in such a way that they decouple light from the PET layer and adhere to its pn- Coupling transition.
  • the planar optical waveguide 1 is designed for example as a stable glass or plastic plate, which serves as protection for the underlying display 7 (LCD, OLED, FED, SED, TFT-LCD ...) is used.
  • the additional optical waveguide 12 the guided by total internal reflection light of the planar optical waveguide 1, which is released on the side surface, are converted into long-wave light and by total internal reflection in the additional optical waveguide 12 on the display 7 over into a housing area behind the display. 7 be guided.
  • the fact that the photosensors 3 are arranged behind the display 7 and not on the side surface of the planar optical waveguide 1, the enclosure of the touch screen can be made extremely narrow.
  • the resulting almost borderless optical input surface is ideal for mobile electronic devices such as smartphones and tablet computers.
  • the subject invention is generally very valuable if the optical input surface is very large, since then the savings in the photosensors (3) is particularly high.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Eingabefläche, umfassend einen flächigen Lichtwellenleiter (1), zumindest eine Lichtquelle (4) und zumindest einen fotosensitiven Detektor, wobei Lichtstrahlen (5) durch die Lichtquelle (4) in den flächigen Lichtwellenleiter (1) eingekoppelt und in diesem durch totale interne Reflexion geleitet werden, wobei der flächige Lichtwellenleiter (1) zumindest einen Bereich (2) oder einen zusätzlichen Lichtwellenleiter (12) aufweist, der mit einem lumineszenten Farbstoff versehen ist, der durch die Lichtstrahlen (5) der Lichtquelle (4) anregbar ist und der fotosensitive Detektor so angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des durch Lumineszenz erzeugten Lichts auf ihn trifft.

Description

Optische Eingabefläche
Die Erfindung betrifft eine optische Eingabefläche, welche aus einem flächigen Lichtwellenleiter besteht, in welchem Licht eingekoppelt ist, wobei dieses bei Berühren des Lichtwellenleiters gestreut bzw. teilweise ausgekoppelt wird.
Eine solche Eingabefläche wird, sofern sie mit einer Anzeigefläche kombiniert ist, auch als optischer Touchscreen bezeichnet. Das zugrundeliegende Prinzip besteht darin, dass das im Inneren eines Wellenleiters durch totale interne Reflexion geleitete Licht durch Berührung des Wellenleiters beinflussbar ist. Ohne auf die genauen physikalischen Zusammenhänge einzugehen, kann vereinfacht festgehalten werden, dass das Licht dabei am Berührungspunkt gestreut und damit teilweise ausgekoppelt wird. Zur Detektion des Berührungspunktes können die gestreuten und ausgekoppelten Lichtstrahlen oder die im Lichtwellenleiter gestreuten Strahlen messtechnisch erfasst werden. Eine weitere Methode ist die Intensität der Lichtstrahlen, welche im Wellenleiter geleitet werden, direkt zu messen und den Intensitätsverlust, den diese bei Berührung des Lichtwellenleiters erfahren, zu erfassen .
In der US4254333 AI wird bereits 1981 ein optoelektronisches Bauteil gezeigt, welches nach diesem Prinzip arbeitet. Dabei sendet eine Lichtquelle einen Lichtstrahl in eine Grundfläche eines Glasprismas, der Lichtstrahl wird zwischen zwei parallelen Seitenflächen des Prismas durch totale interne Reflexion weitergeleitet, bis er das Prisma an der anderen Grundfläche verlässt, wo er auf einen Detektor trifft. Wird eine der beiden parallelen Seitenflächen berührt, ändert sich die Bahn, oder die Intensität des Lichtstrahls, was vom Detektor erkannt wird. In einer Ausführungsvariante ist eine optische Eingabefläche vorgesehen, wobei der Wellenleiter in Form einer rechteckigen Glasplatte vorliegt. An zwei in einem Winkel von 90° zueinander stehenden Seitenflächen werden durch mehrere Lichtquellen Lichtstrahlen pa- rallel zueinander eingekoppelt, wobei diese Lichtstrahlen die
Glasplatte durch totale interne Reflexion durchqueren und an der gegenüberliegenden Seitenfläche auf Detektoren treffen. Die Detektoren und Lichtquellen sind dazu paarweise gegenüberliegend angebracht. Dadurch entsteht eine LichtStrahlmatrix, mit Reihen- und Zeilen-Strahlen. Wird durch Berührung die totale interne Reflexion eines Reihen- und eines Zeilenstrahls gestört, so wird dies von den zugehörigen Detektoren erkannt, wodurch die Koordinaten des Berührungspunktes ermittelbar sind.
Die US2006227120 AI zeigt ebenfalls eine optische Eingabefläche die nach dem Prinzip der totalen internen Reflexion arbeitet. Dabei wird gezeigt, dass das Streulicht, welches durch Berühren der Glas- oder Kunststoffplatte entsteht, erfasst und zur Posi- tionsdetektion verwendet werden kann.
Einerseits kann dies durch Erfassen des in der Platte gestreuten Lichts erfolgen, indem Licht an einer Seitenfläche der Platte eingekoppelt wird und an einer zweiten Seitenfläche, die in einem Winkel von 90° zur ersten angeordnet ist, detektiert wird. Das Licht wird durch viele, einzeln ansteuerbare und somit identifizierbare LEDs eingebracht und das Streulicht von vielen Kollimatoren aufweisenden Detektoren (Detektorarray) erkannt. Dadurch dass die Position der Lichtquelle und der Auftreffpunkt des normal in Richtung des Defektorarrays gestreuten Lichts bekannt sind, kann die Position des Berührungspunktes bestimmt werden .
Andererseits kann das Streulicht, welches aus der Platte ausgekoppelt wird, erfasst werden. Dazu ist an der Seite der Platte, die gegenüber der Berührungsfläche liegt, ein flächiger Detektor oder eine Kamera angebracht, die das am Berührungspunkt gestreute Licht wahrnimmt. Aus den Bilddaten, bzw. den Positionsdaten des flächigen Detektors, kann die Position des Berührungspunktes ermittelt werden, dabei muss die Position der Lichtquelle nicht bekannt sein. Nachteilig ist, dass die Detektoren auf der gegenüberliegenden Seite der Berührungsfläche liegen, wodurch hier zusätzlicher Platzbedarf erforderlich ist und bei Ausführung eines Touchscreens die Detektoren die Bildqualität beeinträchtigen können .
Die US2004252091 AI zeigt eine Eingabefläche, welche mit wenigen Lichtquellen das Auslangen findet. Dabei strahlen zumindest zwei punktförmige Lichtquelle divergente Lichtstrahlen aus, welche beispielsweise über ein Prisma in die Wellenleiterplatte eingekoppelt werden, wo sie über totale interne Reflexion zu einer Vielzahl zueinander beabstandeter Detektionspunkte an den Rändern der Platte geleitet werden. Diese Detekt ionspunkte sind durch viele einzelne Photosensoren gebildet, die baulich in einem Detektorarray untergebracht sein können.
Dabei sind die Lichtquellen beispielsweise durch Modulation eindeutig identifizierbar. Durch Intensitätsmessung an den Detektoren können durch Berührung hervorgerufene Abschwächungen erkannt werden. Aus dem Punkt der Abschwächung und der Position der Lichtquelle wird der durch die Berührung beeinflusste Strahl definiert, wobei der Schnittpunkt mit einem zweiten in dieser Weise ermittelten Strahl einer zweiten Lichtquelle den Berührungspunkt darstellt. Nachteilig ist jedoch, dass die Auflösung vom Abstand der Photosensoren zueinander abhängig ist, wodurch bei großflächigen Anwendungen sehr viele Photosensoren benötigt werden .
Während nach dem Stand der Technik bereits Vorrichtungen bekannt sind, welche mit wenigen Lichtquellen das Auslangen finden, besteht bei den Detektoren noch Verbesserungsbedarf.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Verbesserung der Detektion von durch totale interne Reflexion geleiteten Lichtstrahlen in flächigen Wellenleitern einer optischen Eingabefläche zu erreichen.
Für das Lösen der Aufgabe wird vorgeschlagen, die durch totale interne Reflexion in einem flächigen Lichtwellenleiter geleite- ten Lichtstrahlen durch Photolumineszenz in langwelliges Licht umzuwandeln und dieses mit Photosensoren zu detektieren.
Vorteilhaft ist, dass sich das resultierende langwellige Lumineszenz-Licht in alle Richtungen ausbreitet, wodurch dieses den flächigen Lichtwellenleiter nicht nur an dessen Seitenflächen, sondern auch an dessen Grund- und Deckfläche verlassen kann. Dadurch kann das Lumineszenz-Licht auch von Detektoren erkannt werden, die sich an der Grundfläche oder Deckfläche des flächigen Lichtwellenleiters befinden ohne mit dem flächigen Lichtwellenleiter optisch gekoppelt sein zu müssen. Dadurch, dass das Lumineszenz-Licht an der jeweiligen Auftreffstelle des ursprünglichen Lichtsignals in alle Richtungen gestreut wird, können auch Änderungen des ursprünglichen Lichtsignals an Positionen zwischen den einzelnen Sensoren aufgelöst werden, wodurch der Abstand zwischen den Sensoren erhöht werden kann, ohne dass Bereiche auf dem flächigen Lichtwellenleiter entstehen, an welchen eine Berührung nicht detektiert werden kann.
Der photolumines zente Farbstoff kann auf den flächigen Lichtwellenleiter als Beschichtung aufgebracht werden, beispielsweise an dessen Seitenflächen. Man kann den Farbstoff auch in das Material des flächigen Lichtwellenleiters dotieren oder den flächigen Lichtwellenleiter mehrlagig ausführen, wobei zumindest eine der zusätzlichen Schichten photolumineszent ist.
Bevorzugt ist der flächige Lichtwellenleiter nur in seinen Randbereichen mit photolumines zenten Farbstoff versehen.
In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung ist vorgesehen, den Farbstoff nicht direkt in oder auf dem flächigen Lichtwellenleiter anzubringen, sondern diesen in einem weiteren Lichtwellenleiter vorzusehen. Dieser kann direkt an einer beliebigen Fläche des flächigen Lichtwellenleiters anliegen, oder durch ein optisch dünneres Medium, insbesondere einem Luftspalt, von diesem getrennt entlang einer oder mehrerer Seitenflächen angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist die optische Eingabefläche vor einem
Display (Anzeigefläche) angeordnet, wobei weder Lichtquellen noch Detektoren im Bereich vor dem Display angebracht sind.
Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen veranschaulicht:
Fig. 1: Zeigt zur Veranschaulichung das Grundprinzip der Erfindung eine erfindungsgemäße optische Eingabefläche in seitlicher Ansicht.
Fig. 2: Zeigt die optische Eingabefläche aus Fig. 1 von oben.
Fig. 3: Zeigt eine optische Eingabefläche gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Variante in seitlicher Ansicht.
Fig. 4: Zeigt die optische Eingabefläche aus Fig. 3 von oben.
Fig. 5: Zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße multitouch- fähige optische Eingabefläche in seitlicher Schnittansicht und von oben.
Fig. 6: Zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße optische Eingabefläche mit Drehlichtquellen.
Fig. 7: Zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße optische Eingabefläche mit einer dreidimensionalen Form der Deckfläche.
Fig. 8: Zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße optische Eingabefläche mit einer geschwungenen Seitenfläche.
Fig. 9: Zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße optische Eingabefläche die als Touchscreen ausgeführt ist.
In Fig. 1 und 2 ist das Grundprinzip der gegenständlichen Erfindung veranschaulicht. Die optische Eingabefläche wird durch einen flächigen Lichtwellenleiter 1 gebildet, der eine dem Benutzer zugewandte Deckfläche 1.1 und eine dieser gegenüberliegende, dem Benutzer nicht zugängliche Grundfläche 1.2 aufweist. Seitlich ist der flächige Lichtwellenleiter 1 durch die Seitenflächen 1.3, 1.4 begrenzt.
An der Seitenfläche 1.3 wird Licht durch eine Lichtquelle 4 in den flächigen Lichtwellenleiter eingekoppelt. Die Lichtquelle 4 ist punktförmig ausgeführt und koppelt Lichtstrahlen 5 fächerförmig in den flächigen Lichtwellenleiter 1 in einem solchen Winkel ein, dass diese durch totale interne Reflexion zwischen der Grundfläche 1.2 und der Deckfläche 1.1 zur gegenüberliegenden Seitenfläche 1.4 geleitet werden. Entlang der Seitenfläche 1.4 weist der flächige Lichtwellenleiter 1 einen Bereich 2 auf, in dem er mit einem lumineszenten Farbstoff, beispielsweise Rho- damin 6G versehen ist. Der durch totale interne Reflexion geleitete Lichtstrahl 5 löst im Bereich 2 Lumineszenz aus. Dieses lu- mineszente Licht breitet sich in alle Richtungen im flächigen Lichtwellenleiter aus, wodurch Teile des lumineszenten Lichts an der Seitenfläche 1.4, der Deckfläche 1.1 und der Grundfläche 1.2 freigesetzt werden. Dieses freigesetzte Licht kann durch Photosensoren 3 detektiert werden, die nicht in unmittelbaren Kontakt mit dem flächigen Lichtwellenleiter 1 stehen müssen. Bei der Anordnung des Photosensors 3 gemäß Fig. 1, also beabstandet zur Deckfläche 1.1, wird erreicht, dass das Licht, welches im flächigen Lichtwellenleiter 1 durch totale interne Reflexion geleitet wird, nicht durch den Photosensor 3 ausgekoppelt wird, wodurch diesen nur das gestreute lumineszente Licht erreicht. Wenn ein Farbstoff gewählt wird, der nur in einem sehr engen Wellenlängen-Spektrum angeregt werden kann, und die Lichtquelle 4 Licht in diesem engen Wellenlängenspektrum abstrahlt, kann eine gegenüber Umgebungslicht unempfindliche optische Eingabefläche geschaffen werden.
Wie in Fig. 2 gut zu erkennen sind die Photosensoren 3 in regelmäßigen Abständen an der Deckfläche 1.1 entlang des Bereiches 2 angeordnet. Dadurch, dass der Lichtstrahl 5 im Bereich 2 durch Photolumineszenz Licht erzeugt, welches in alle Richtungen gestreut wird, erreicht auch lumineszentes Licht die Photosensoren 3, welches seinen Ursprung in Bereichen zwischen den Photosensoren 3 hat .
Wird der flächige Lichtwellenleiter 1 durch einen Gegenstand 6 berührt, kommt es hinter dem Gegenstand 6 zu einer Intensitätsminderung der Lichtstrahlen 5, die unter diesem den flächigen Lichtwellenleiter 1 durchqueren. Diese abgeschwächten Licht- strahlen 5 lösen in Folge schwächere Lumineszenz im Bereich 2 aus, was eine Intensitätsminderung an den Photosensoren 3 zur Folge hat. Durch das Verhältnis der Intensitätsminderungen, welche zumindest zwei benachbarten Photosensoren 3 messen, kann die Position der abgeschwächten Lichtstrahlen 5 an der Seitenfläche 1.4 ermittelt werden. Die einzelnen Photosensoren 3 weisen beispielsweise einen Abstand von zirka 5 - 12 cm zueinander auf. Zur einfacheren Montage können diese ähnlich einem Detektorarray baulich zusammengefasst sein, jedoch mit dem Vorteil, dass deutlich weniger Photosensoren benötigt werden. Es ist auch denkbar eine Zeilenkamera auf den Bereich 2 zu richten, welche beispielsweise mit einem Filter ausgestattet ist, der nur das durch Lumineszenz erzeugte Licht passieren lässt, wobei aus den Bilddaten der Zeilenkamera der abgeschattete Bereich ermittelt werden kann. Vorteilhaft ist es dabei, dass nicht die gesamte optische Eingabefläche von einer Kamera erfasst werden muss.
In den Fig. 3 und 4 ist die zweite erfindungsgemäße Variante gezeigt, bei welcher ein zusätzlicher Lichtwellenleiter 12 zum Einsatz kommt. Dabei ist nur der zusätzliche Lichtwellenleiter 12 mit lumines zentern Farbstoff versehen, beispielsweise durch dotieren oder beschichten. Dies ist vorteilhaft, da der flächige Lichtwellenleiter 1 selbst keinen Bereich 2 mit lumineszenten Eigenschaften aufzuweisen braucht. Diese Variante ist besonders geeignet um bestehende Lichtwellenleiter wie Schaufensterscheiben oder Bildschirmscheiben nachträglich als optische Eingabeflächen auszubilden. Der zusätzliche Lichtwellenleiter 12 kann dabei mit einem optischen Kleber direkt an eine beliebige Fläche des flächigen Lichtwellenleiters 1 angebracht werden. Hat der zusätzliche Lichtwellenleiter 12 eine optische Dichte, welche zirka gleich der optischen Dichte des flächigen Lichtwellenleiters 1 ist, so bildet er mit dem flächigen Lichtwellenleiter 1 eine optische Einheit, wodurch Lichtstrahlen 5 ohne oder mit geringer Brechung vom flächigen Lichtwellenleiter 1 in den zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 gelangen. Man kann den zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 in diesem Fall als eine Schicht 2 des flä- chigen Lichtwellenleiters 1 ansehen, auch wenn dieser erst nachträglich angebracht wird. Der Bereich 2 wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, kann somit ein zusätzlicher Lichtwellenleiter 12 sein, der mit dem flächigen Lichtwellenleiter 1 eine Einheit bildet.
Anders verhält es sich, wenn der zusätzliche Lichtwellenleiter 12, wie in Fig.3 und 4 gezeigt, durch einen Luftspalt beabstandet zum flächigen Lichtwellenleiter 1 angeordnet ist. Der Luftspalt bewirkt eine optische Entkopplung des flächigen Lichtwellenleiters 1 und des zusätzlichen Lichtwellenleiters 12. Als Verallgemeinerung zum gezeigten Beispiel ist festzuhalten, dass anstelle des Luftspalts auch eine Kunststoff- oder eine Glasschicht eingesetzt werden kann, die gegenüber den Lichtwellenleitern 1, 12 eine geringe (re) optische Dichte aufweist. Solange keine Berührung der optischen Eingabefläche vorliegt kann das durch totale interne Reflexion geleitete Licht den flächigen Lichtwellenleiter 1 nur an seinen Seitenflächen verlassen. Deswegen ist der zusätzliche Lichtwellenleiter 12 im Nahbereich einer Seitenfläche 1.4 angebracht und zwar bevorzugt parallel zu dieser. Der die Seitenfläche 1.4 verlassende Lichtstrahl 5 durchquert den Luftspalt und trifft auf den zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 und löst in diesem Lumineszenz aus. Ein Teil des lumines zenten Lichts wird im zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 durch totale interne Reflexion geleitet und kann mit zumindest einem Photosensor 3 der am zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 angebracht ist, ausgekoppelt werden. Um das Meßsignal zu erhöhen und Störungen durch rückreflektiertes Licht zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Stirnflächen des flächigen Wellenleiters 1 mit einer Antireflexionsschicht zu versehen, die verhindert, dass die im flächigen Lichtwellenleiter 1 geleiteten Lichtstrahlen 5 an der Grenzfläche zum Luftspalt, beziehungsweise zum optisch dünneren Medium, zurück in den flächigen Lichtwellenleiter 1 reflektiert werden.
Die Photosensoren 3 können an einer beliebigen Position des zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 angebracht sein. Besonders vor- teilhaft ist die Anordnung gemäß Fig. 3 und 4 bei der der zusätzliche Lichtwellenleiter 12 breiter ausgeführt ist, als die Dicke des flächigen Lichtwellenleiters 1 und die Photosensoren 3 in dem Bereich des zusätzlichen Lichtwellenleiters 12 angebracht sind, welcher über die Kante der Seitenfläche 1.4 vorsteht. Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Photosensoren 3 an der der Seitenfläche 1.4 zugewandten Seite des zusätzlichen Lichtwellenleiters 12 angebracht sind. So wird verhindert, dass Licht, welches die Seitenfläche 1.4 verlässt, direkt auf die Photosensoren 3 trifft. Um zu verhindern, dass Licht vom zusätzlichen Wellenleiter 12 in den Lichtwellenleiter 1 zurückgestreut wird, kann an der Seitenfläche 1.4 ein Farbfilter angebracht sein beispielsweise in Form einer Beschichtung, welche selektiv im Wellenlängenbereich des durch Lumineszenz erzeugten Lichts absorbiert. Eine andere Möglichkeit wäre ein Farbfilter, der möglichst spezifisch nur bei der Wellenlänge des Lichts der Lichtquellen 4 durchlässig ist. So kann zudem verhindert werden, dass Umgebungslicht, welches in den flächigen Lichtwellenleiter 1 gelangt, an dessen Rändern ausgekoppelt wird und auf den zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 trifft.
Durch das Verhältnis der Intensitätsminderungen, welche zumindest zwei benachbarten Photosensoren 3 messen, kann wiederum die Position der abgeschwächten Lichtstrahlen 5 an der Seitenfläche 1.4 ermittelt werden. Dadurch kann eine Verbindungslinie zwischen dem, Ort der Abschwächung und der Lichtquelle 4 ermittelt werden. Entlang dieser Verbindungslinie befindet sich die Position des Berührungspunktes.
Indem an einer zweiten Seitenfläche, die einen Winkel von 90 Grad zur Seitenfläche 1.4 einschließt, ein weiterer zusätzlicher Lichtwellenleiter 12 mit Photosensoren 3 angebracht wird und eine zusätzliche Lichtquelle 4 Lichtstrahlen 5 durch den flächigen Lichtwellenleiter 1 zu diesem sendet, kann eine zweite Verbindungslinie ermittelt werden. Im Schnittpunkt der beiden Verbindungslinien befindet sich die Position des Berührungspunktes. In Fig. 5 ist gezeigt wie aus einem bestehenden flächigen Lichtwellenleiter 1 eine optische Eingabefläche geschaffen werden kann. Dazu wird der zusätzliche Lichtwellenleiter 12, welcher bevorzugt aus einem Folienmaterial besteht, in Form eines Rahmens auf den Lichtwellenleiter 1 aufgeklebt oder angepresst um einen optischen Kontakt herzustellen. Am zusätzlichen Wellenleiter 12 sind in regelmäßigen Abständen Photosensoren 3 angebracht. Als Lichtquellen 4 dienen vier LEDs oder Laser, deren Licht über je ein optisches Prisma in den flächigen Lichtwellenleiter 1 eingekoppelt wird.
Die Form des optischen Prismas ist dabei nicht auf die geometrische Form eines Prismas beschränkt, da es bevorzugt ein Dreieck als Grundfläche hat und kreisbogenförmige, parallele Seitenkanten, wobei es mit der ebenen Seitenfläche am flächigen Lichtwellenleiter 1 anliegt. Für die Anbringung der Lichtquelle 4 und des Prismas bestehen viele Möglichkeiten, welche in der Aufsicht in Fig. 5 beispielhaft gezeigt werden. So können diese außerhalb oder innerhalb des Rahmens angebracht sein, oder in den Schichtaufbau des zusätzlichen Lichtwellenleiters 12 integriert sein. Zudem müssen diese nicht in Eckbereichen des Rahmens angebracht sein, sondern können auch entlang der Schenkel des Rahmens angebracht sein.
Das Licht der vier LEDs ist unterschiedlich moduliert oder codiert, wodurch aus den Signalen der Photosensoren 3 die Anteile der einzelnen Lichtquellen 4 ermittelbar sind. Dadurch kann beim Auftreten einer Intensitätsminderung festgestellt werden, von welcher Lichtquelle 4 das abgeschwächte Licht stammt.
So können wieder Verbindungslinien zwischen den Bereichen der Intensitätsminderung und den Lichtquellen 4 ermittelt werden, durch deren Schnittpunkte der Berührungspunkt ermittelt werden kann. Bei der Verwendung von drei oder mehr Lichtquellen 4 können mehr als ein Berührungspunkt ermittelt werden und es kann nicht nur der Berührungspunkt, sondern auch die Größe und Form des berührenden Gegenstandes 6 ermittelt werden. Demnach ist die optische Eingabefläche Multitouch fähig, kann also von mehreren Benutzern gleichzeitig bedient werden und kann auch zum Vermessen von berührenden Gegenständen 6 genutzt werden. Die optische Eingabefläche in Fig. 5 kann dabei sowohl an der Grundfläche 1.2, als auch an der Deckfläche 1.1 bedient werden. Beispielsweise kann eine rahmenförmige Vorrichtung bestehend aus dem zusätzlichem Lichtwellenleiter 12, Photosensoren 3, Lichtquellen 4 mit den Prismen an der Raumseite eines Schaufensters angebracht werde. Das Schaufenster kann dann sowohl von innen als auch von außen als Eingabefläche genutzt werden. Die empfindlichen elektronischen Elemente der Detektorflächen und Lichtquellen 4 können hierbei auf der Innenseite des Glasfensters montiert werden, wo sie vor widrigen Umgebungsbedingungen geschützt sind. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Lichtquellen 4 außerhalb der Detektoren liegen können und somit die Detektoren lückenlos den Rand der berührungsempfindlichen Fläche überwachen können.
Die in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung ist auch dazu geeignet aus dem Raum vor der Grundfläche 1.2, bzw. aus dem Raum hinter der Deckfläche 1.1 auftreffendes Licht zu detektieren. Vorteilhaft kann dies durch Verwendung eines Zeigegeräts, welches einen im Querschnitt zum Beispiel fadenkreuzförmigen Lichtstrahl aussendet genutzt werden. Aus den Schnittpunkten des Fadenkreuzes mit dem durch den zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 gebildeten Rahmen kann der Mittelpunkt des Lichtstrahls des Zeigegeräts ermittelt werden. Gleiches gilt beispielsweise, wenn in Abwandlung der Fig. 2 der Bereich 2 rahmenförmig am, um bzw. im flächigen Lichtwellenleiter 1 vorliegt, oder wenn in Abwandlung der Fig. 4 der zusätzliche Lichtwellenleiter 12 als Rahmen am oder um den flächigen Lichtellenleiter 1 verläuft, sodass Licht, das von vorne auf die Vorrichtung trifft, auch auf den zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 trifft. Das von vorne auf die Vorrichtung auftreffende Licht trifft beispielsweise auf die schmale Seitenfläche des zusätzlichen Lichtwellenleiters 12 die beispielsweise in Fig. 4 von vorne zu sehen ist, oder durch Schrägstellung des zusätzlichen Lichtwellenleiters 12 oder einem umgebogenen Bereich des zusätzlichen Lichtwellenleiters 12 auf seine Deck- o- der Grundfläche. Das durch Auftreffen des bevorzugt modulierten oder codierten Lichts des Zeigegeräts im Bereich 2 oder im flächigen Lichtwellenleiter 12 durch Lumineszenz erzeugte Licht gelangt wie das durch die Lichtquelle 4 hervorgerufene lumineszen- te Licht an die fotosensitiven Sensoren.
Das durch das Licht des Zeigegeräts hervorgerufene lumineszente Licht kann auch in den flächigen Lichtwellenleiter 1 eingekoppelt und an anderen Stellen durch zusätzliche Sensoren detek- tiert werden. Insbesondere vorteilhaft kann ein Bereich 2 oder ein zusätzlicher Lichtwellenleiter 12 als schmaler Rahmen auf der Deckfläche 1.1 oder Grundfläche 1.2 oder im flächigen Lichtwellenleiter 1 vorhanden sein, auf welchen das Licht des Leuchtzeigers trifft, wodurch ein Teil des erzeugten Lumineszenzlichts in den flächigen Lichtwellenleiter 1 eingekoppelt wird. Die De- tektion des in den flächigen Lichtwellenleiter 1 eingekoppelten Lichts, erfolgt beispielsweise durch positionssensitive optische Detektoren oder eine Vielzahl von Photosensoren 3, welche entlang der Seitenflächen des flächigen Lichtwellenleiters 1 oder an der Grundfläche 1.2 oder Deckfläche 1.1 des flächigen Lichtwellenleiters 1 angebracht sind. Die an den positionssensitiven optischen Detektoren bzw. von der Vielzahl von Photosensoren 3 detektierten Maxima an LichtIntensität entsprechen den Positionen der Schnittpunkte des Querschnitts des Lichts des Zeigegeräts mit dem schmalen Rahmen des Bereichs 2 oder des zusätzlichen Lichtwellenleiters 12. Eine derart ausgestaltete optische Eingabefläche umfasst einen flächigen Lichtwellenleiter 1, in welchem Licht durch totale interne Reflexion geleitet wird, zumindest einen fotosensitiven Detektor, welcher das durch totale interne Reflexion geleitete Licht detektiert, wobei sich am oder im flächigen Lichtwellenleiter eine rahmenförmige Schicht (z.B. Folie oder Beschichtung) befindet, welche einen lumineszenten Farbstoff aufweist, der durch das von einem Zeigegerät stammende Licht anregbar ist, wobei das durch das Zeigegerät in der Schicht hervorgerufene Lumineszenzlicht in den flächigen Lichtwellenleiter 1 eingekoppelt wird und durch totale interne Reflexion an den zumindest einen fotosensitiven Detektor geleitet wird. Der Querschnitt des vom Zeigegerät stammenden Lichts hat dabei eine zweidimensionale Form, bevorzugt in Form von zumindest zwei sich kreuzenden Linien. Alternativ kann der Rahmen eines zusätzlichen Lichtwellenleiters 12 mit einer oder mehreren Kameras kombiniert sein, aus deren Bildern die Maxima der Intensität des freigesetzten Lumineszenzlichts und somit der Mittelpunkt des Leucht Zeigerquerschnitts in der Ebene des zusätzlichen Lichtwellenleiters 12 bestimmt wird. Die Detektion des Mittelpunkts des Leucht zeigers könnte so auch ohne das Vorhandensein eines flächigen Lichtwellenleiters 1 erfolgen.
Die erfindungsgemäße optische Eingabefläche, bei welcher das im flächigen Lichtwellenleiter 1 durch totale interne Reflexion geleitete Licht vor seiner Detektion in langwelliges Fluoreszenz- Licht umgewandelt wird, zeichnet sich durch universelle Ersetzbarkeit, erweiterte bzw. vereinfachte Anwendbarkeit und Erweiterung der Defektionsmöglichkeiten aus.
Die Ausgestaltung der Lichtquellen 4 kann nach einem beliebigen, bekannten Prinzip des Stands der Technik ausgeführt sein, diese werden in den eingangs genannten Schriften des Stands der Technik detailliert beschrieben.
Es können demnach viele Lichtquellen 4 zum Einsatz kommen, die an zwei benachbarten Seitenflächen des flächigen Lichtwellenleiters 1 angebracht sind und ein Raster aus parallelen Lichtstrahlen 5 durch den flächigen Lichtwellenleiter 1 senden. Alternativ kann an den beiden Seitenflächen je eine Lichtquelle 4 verwendet werden, die durch eine geeignete Linienoptik ebenso parallele Lichtstrahlen 5 sendet. Um nicht parallel verlaufende Lichtstrahlen zu filtern können auch Kollimatoren zum Einsatz kommen. Es können zwei oder mehr divergente Lichtquellen 4 verwendet werden, die Lichtstrahlen 5 fächerförmig durch den flächigen Lichtwellenleiter 1 senden.
Es können auch Drehlichtquellen 14 verwendet werden, beispielsweise in Form von Lasern, deren kohärenter gebündelter Lichtstrahl 5 mit Drehspiegeln durch den flächigen Lichtwellenleiter 1 geschwenkt wird. Wenn die Winkelstellung der Drehlichtquelle 14 gemessen wird, ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau, wie in Fig. 6 gezeigt, da sich die Position des Berührungspunktes über die Winkelstellung von zwei Drehlichtquellen 14 errechnen lässt. Dabei ist vom Detektor nur festzustellen, ob und zu welchem Zeitpunkt eine Abschwächung des geleiteten Lichtstrahls 5 auftritt. Dazu sind entlang der Seitenflächen zusätzliche Lichtwellenleiter 12 angeordnet. Die am zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 angebrachten Sensoren 3 detektieren ob eine Abschwächung der Intensität aufgrund einer Berührung vorliegt. Sollten bei einem größeren Aufbau mehrere Photosensoren 3 entlang der LängserStreckung des zusätzlichen Lichtwellenleiters 12 anzubringen sein, reicht es das Summensignal dieser auszuwerten.
Es kann zusätzlich oder ausschließlich eine bewegliche Lichtquelle 4 vorhanden sein, beispielsweise in Form eines Stiftes mit einer Leuchtdiode an der Spitze, welche in Kontakt mit dem flächigen Lichtwellenleiter 1 bringbar ist, sodass Licht von der beweglichen Lichtquelle 4 in den flächigen Lichtwellenleiter 1 eingekoppelt wird. Über die Intensitätserhöhung an den fotosensitiven Detektoren kann die Berührungsposition oder Bahn der beweglichen Lichtquelle 4 auf dem flächigen Lichtwellenleiter 1 ermittelt werden.
Ebenso wie bei der Ausgestaltung der Lichtquellen 4 kann auch der flächige Lichtwellenleiter 1 in vielen Varianten ausgebildet sein. Es ist nicht nötig diesen als ebene rechteckige Platte auszubilden. Er kann beispielsweise eine konstante Krümmung aufweisen oder einen geschwungenen Oberflächenverlauf wie in Fig. 7 gezeigt, dabei müssen die Grundfläche 1.2 und die Deckfläche 1.1 nicht zwangsläufig parallel zueinander sein. Zu beachten ist nur, dass zumindest ein Teil des eingekoppelten Lichts auch tatsächlich durch totale interne Reflexion in den Bereich 2 gelangt oder den zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 trifft.
Der flächige Lichtwellenleiter 1 kann auch gekrümmte Seitenflächen aufweisen wie in Fig. 8 gezeigt. Er könnte demnach auch als runde oder ovale Scheibe ausgeführt sein.
Die gegenständliche optische Eingabefläche ist für komplexe 3- dimensionalen Oberflächen bestens geeignet, da an jeder beliebigen Stelle der Oberfläche des flächigen Lichtwellenleiters 1 durch Beschichtung mit einem lumines zentern Farbstoff, oder aufkleben des zusätzlichen Lichtwellenleiters 12 ein Teil des durch totale interne Reflexion geleiteten Lichts in längerwelliges Licht umgewandelt, ausgekoppelt und detektiert werden kann. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang den zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 aus flexiblem Folienmaterial zu bilden und diesen bereits vor der Montage am flächigen Lichtwellenleiter 1 mit Photosensoren 3 zu versehen. In Fig. 8 ist ein solcher flexibler zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 mit vormontierten Photosensoren 3 gezeigt, der an eine gekrümmte Seitenfläche eines flächigen Lichtwellenleiters 1 aufgeklebt wurde. Dabei kann der zusätzliche Lichtwellenleiter 12 mit einer Schicht eines optisch dünneren Materials versehen sein, mit der er an der Seitenfläche des flächigen Lichtwellenleiters anliegt, um eine optische Entkopplung der Lichtwellenleiter 1 und 12 zu erreichen. Der zusätzliche Lichtwellenleiter 12 kann der Krümmung der Seitenfläche auch in einem zirka konstanten Abstand folgen, wodurch ein Luftspalt zur Seitenfläche gebildet wird.
Der zusätzliche Lichtwellenleiter 12 kann nicht nur flexibel sondern auch in beliebiger Breite und auch mit mehreren Reihen von Photosensoren 3 gefertigt werden wie in Fig. 7 gezeigt. Dadurch müssen die Photodetektoren 3 nicht exakt entlang der Seitenfläche des flächigen Lichtwellenleiters 1 angebracht werden, wie dies nach dem Stand der Technik der Fall ist. Das ist auch vorteilhaft bei extrem dünnen flächigen Lichtwellenleitern
1, da die Photosensoren 3 nicht an dessen extrem schmalen Seitenfläche, sondern an dem beliebig breiten zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 angebracht werden können.
Alternativ kann der zusätzliche Lichtwellenleiter 12 auch einfach und exakt an jede beliebige Form der Seitenfläche angepasst werden, beispielsweise durch Zuschnitt aus einem Folienmaterial.
Der flächige Lichtwellenleiter 1 kann selbst starr oder flexibel, bzw. komprimierbar ausgeführt sein. Als Material eignen sich Glas und transparente Kunststoffe. Der flächige Lichtwellenleiter 1 kann auch aus mehreren Schichten bestehen. So kann es vorteilhaft sein, auf einer Glasplatte eine komprimierbare KunststoffSchicht anzubringen, wodurch der Effekt der Intensitätsschwächung bei Berührung durch die Oberflächenveränderung verstärkt wird.
Der zusätzliche Lichtwellenleiter 12 besteht beispielsweise aus zwei ca. 0.1 mm dicken Deckschichten aus PET, zwischen welchen eine ca. 0.001 mm dicke photolumineszente Schicht aus einer homogenen Mischung des Kunststoffs Polyvinylalkohol und des Farbstoffs Rhodamin 6G laminiert ist. Ein Photosensor 3 besteht aus einem photoelektrischen Element, typischerweise einem Stück Si- lizium-Wafer , welches elektrisch gesehen eine Photodiode oder einen Phototransistor darstellt. Beispielsweise sind in einem regelmäßigen Abstand von 5-12 cm Photodioden, welche eine Querschnittsfläche von etwa 2x2 mm2 einnehmen an der frei liegenden Seite einer der beiden PET-Schichten so angebracht, dass sie Licht aus der PET-Schicht auskoppeln und an ihren pn-Übergang einkoppeln .
Besonders vorteilhaft ist die geringe Gesamtdicke des zusätzlichen Lichtwellenleiters 12 bei einer Ausgestaltung gemäß Fig. 9, bei welcher ein optischer Touchscreen realisiert ist. Dabei ist der flächige Lichtwellenleiter 1 beispielsweise als stabile Glas- oder Kunststoffplatte ausgeführt, die als Schutz für das darunter liegende Display 7 (LCD, OLED, FED, SED, TFT-LCD... ) dient. Mit dem zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 kann das durch totale interne Reflexion geleitete Licht des flächigen Lichtwellenleiters 1, das an dessen Seitenfläche freigesetzt wird, in langwelliges Licht umgewandelt werden und durch totale interne Reflexion im zusätzlichen Lichtwellenleiter 12 am Display 7 vorbei in einen Gehäusebereich hinter dem Display 7 geleitete werden. Dadurch, dass die Photosensoren 3 hinter dem Display 7 angeordnet sind und nicht an der Seitenfläche des flächigen Lichtwellenleiters 1, kann die Einfassung des Touchscreens extrem schmal ausgeführt werden. Die resultierende beinahe randlose optische Eingabefläche eignet sich bestens für mobile elektronische Geräte wie Smartphones und Tablet-Computer.
Neben den gezeigten Anwendungen ist die gegenständliche Erfindung allgemein sehr wertvoll, wenn die optische Eingabefläche sehr groß ausgeführt ist, da dann die Einsparung bei den Photosensoren (3) besonders hoch ausfällt.

Claims

Ansprüche
1. Optische Eingabefläche, umfassend
— einen flächigen Lichtwellenleiter (1), in welchem Licht durch totale interne Reflexion geleitet wird,
— zumindest eine Lichtquelle (4), von welcher aus Licht in den flächigen Lichtwellenleiter (1) eingekoppelt wird,
— zumindest einen fotosensitiven Detektor, welcher dazu in der Lage ist aus an einer Sensorfläche empfangenen LichtSignalen elektrische Signale zu generieren, dadurch gekennzeichnet, dass
sich in einem Bereich, an welchen der flächige Lichtwellenleiter (1) Licht, das von der der Lichtquelle (4) stammt, hin leitet, eine Schicht befindet, welche einen lumineszenten Farbstoff aufweist, der durch das von der Lichtquelle (4) stammende Licht anregbar ist
und dass die Sensorfläche des fotosensitiven Detektors (4) Bestrahlung durch jenes Licht ausgesetzt ist, welches durch Lumineszenz erzeugt ist.
2. Optische Eingabefläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Lichtwellenleiter (1) selbst zumindest einen Bereich (2) aufweist, in dem er mit einem lumineszenten Farbstoff versehen ist, der durch die Lichtstrahlen (5) der Lichtquelle (4) anregbar ist.
3. Optische Eingabefläche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der fotosensitive Detektor beabstandet zum Lichtwellenleiter (1) angebracht ist.
4. Optische Eingabefläche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der fotosensitive Detektor am flächigen Lichtwellenleiter (1) angebracht ist und Licht vom flächigen Lichtwellenleiter (1) auskoppelt.
5. Optische Eingabefläche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der fotosensitive Detektor durch mehrere zueinander beabstandete Photosensoren (3), insbesondere Photodioden, gebildet ist.
6. Optische Eingabefläche nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (2) durch lumines- zenten Farbstoff, der in den flächigen Lichtwellenleiter (1) dotiert ist, gebildet ist.
7. Optische Eingabefläche nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (2) durch eine Be- schichtung, welche lumines zenten Farbstoff beinhaltet und am flächigen Lichtwellenleiters (1) aufgetragen ist, gebildet ist .
8. Optische Eingabefläche nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (2) durch eine zusätzliche Schicht in Form eines zusätzlichen Lichtwellenleiters (12) gebildet ist, welcher am flächigen Lichtwellenleiter (1) anliegt und eine Schicht mit luminezenten Farbstoff aufweist .
9. Optische Eingabefläche nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass am zusätzlichen Lichtwellenleiter (12) in regelmäßigen Abständen Photosensoren (3) angebracht sind.
10. Optische Eingabefläche nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzlichen Lichtwellenleiter (12) einen flexiblen Schichtaufbau in Form einer Folie aufweist.
11. Optische Eingabefläche nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzlichen Lichtwellenleiter (12) an der Deckfläche (1.1) oder der Grundfläche (1.2) in Form eines Rahmens angebracht ist.
12. Optische Eingabefläche nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Lichtwellenleiter (12) an einer beliebig geformten und gekrümmten Fläche des flächigen Lichtwellenleiters (1) angebracht ist.
13. Optische Eingabefläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an eine Seitenfläche des flächigen Lichtwellenleiters (1) ein optisch dünneres Medium, insbesondere ein Luftspalt, anschließt, wobei anschließend an das optisch dünnere Medium ein zusätzlicher Lichtwellenleiter (12) angebracht ist, welcher eine lumineszente Schicht aufweist und an welchem zumindest ein Photosensor (3) angebracht ist, durch welchen die Intensität des durch Lumineszenz im zusätzlichen Lichtwellenleiter (12) erzeugten Lichts messbar ist.
14. Optische Eingabefläche nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Photosensoren (3) entlang der Längserstreckung des zusätzlichen Lichtwellenleiters (12) angebracht sind .
15. Optische Eingabefläche nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzlichen Lichtwellenleiters (12) einen flexiblen Schichtaufbau in Form einer Folie aufweist .
16. Optische Eingabefläche nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Lichtwellenleiter (1) an seinen Seitenflächen eine Antireflexionsbeschichtung aufweist, die verhindert, dass die im flächigen Lichtwellenleiter (1) geleiteten Lichtstrahlen (5) an der Grenzfläche zum optisch dünneren Medium zurück in den flächigen Lichtwellenleiter (1) reflektiert werden.
17. Optische Eingabefläche nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Lichtwellenleiter (1) an den Seitenflächen, entlang derer ein zusätzlicher Lichtwellenleiter (12) verläuft, eine Beschichtung aufweist, welche spezifisch das durch Lumineszenz erzeugte Licht absorbiert oder nur spezifisch für die Wellenlänge des durch die Lichtquelle (4) erzeugen Lichts durchlässig ist.
Optische Eingabefläche nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Lichtwellenleiter (1) vor einem Display (7) angebracht ist und die Photosensoren (3) in einem Bereich des zusätzlichen Lichtwellenleiters (12) angebracht sind, der hinter dem Display (7) liegt.
19. Optische Eingabefläche nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Lichtwellenleiter (12) entlang einer beliebig geformten und gekrümmten Seitenfläche des flächigen Lichtwellenleiters (1) angebracht ist, wobei der zusätzliche Wellenleiter (12) der Krümmung der besagter Seitenfläche folgt.
20. Verfahren zur Positionsbestimmung an einer optischen Eingabefläche, umfassend einen flächigen Lichtwellenleiter (1), zumindest zwei unterschiedlich modulierte, oder codierte Lichtquellen (4) und zumindest zwei fotosensitive Positionsdetektoren, wobei Lichtstrahlen (5) durch die Lichtquellen (4) in den flächigen Lichtwellenleiter (1) eingekoppelt und in diesem durch totale interne Reflexion geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass
— das durch totale interne Reflexion geleitete Licht in einem Bereich (2) des flächigen Lichtwellenleiters (1) oder in einem zusätzlichen Lichtwellenleiter (12) durch einen lumineszenten Farbstoff in langwelliges Licht umgewandelt wird,
— die Intensität des langwelligen Lichts an den fotosensitiven Positionsdetektoren detektiert wird,
— durch einen Gegenstand (6), der in Kontakt mit dem flächigen Lichtwellenleiter (1) ist, eine lokale Intensitätsminderung an zumindest zwei fotosensitiven Positionsdetektoren hervorgerufen wird,
— durch Kenntnis der Positionen der Lichtquellen (4) und der Position der zugehörigen Intensitätsminderungen an den fotosensitiven Positionsdetektoren die Berührungsposition des Gegenstands (6) an der optischen Eingabefläche ermittelt wird.
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Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106585557A (zh) * 2015-10-14 2017-04-26 福特全球技术公司 被照明的安全带总成
WO2017089540A1 (en) 2015-11-25 2017-06-01 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
WO2017089553A1 (en) 2015-11-25 2017-06-01 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
WO2018096083A1 (en) 2016-11-25 2018-05-31 Trinamix Gmbh Optical detector comprising at least one optical waveguide
WO2019011803A1 (en) 2017-07-10 2019-01-17 Trinamix Gmbh DETECTOR FOR OPTICALLY DETECTING AT LEAST ONE OBJECT
US10353049B2 (en) 2013-06-13 2019-07-16 Basf Se Detector for optically detecting an orientation of at least one object
US10412283B2 (en) 2015-09-14 2019-09-10 Trinamix Gmbh Dual aperture 3D camera and method using differing aperture areas
US10775505B2 (en) 2015-01-30 2020-09-15 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US10823818B2 (en) 2013-06-13 2020-11-03 Basf Se Detector for optically detecting at least one object
US10890491B2 (en) 2016-10-25 2021-01-12 Trinamix Gmbh Optical detector for an optical detection
US10948567B2 (en) 2016-11-17 2021-03-16 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US10955936B2 (en) 2015-07-17 2021-03-23 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11041718B2 (en) 2014-07-08 2021-06-22 Basf Se Detector for determining a position of at least one object
US11060922B2 (en) 2017-04-20 2021-07-13 Trinamix Gmbh Optical detector
US11067692B2 (en) 2017-06-26 2021-07-20 Trinamix Gmbh Detector for determining a position of at least one object
US11125880B2 (en) 2014-12-09 2021-09-21 Basf Se Optical detector
US11211513B2 (en) 2016-07-29 2021-12-28 Trinamix Gmbh Optical sensor and detector for an optical detection
US11428787B2 (en) 2016-10-25 2022-08-30 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US11860292B2 (en) 2016-11-17 2024-01-02 Trinamix Gmbh Detector and methods for authenticating at least one object

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080006766A1 (en) * 2006-07-10 2008-01-10 Chin Hin Oon Optical generic switch panel
US20090322677A1 (en) * 2006-08-10 2009-12-31 Yeon-Keun Lee Light guide plate for system inputting coordinate contactlessly, a system comprising the same and a method for inputting coordinate contactlessly using the same
WO2013116883A1 (de) * 2012-02-10 2013-08-15 Isiqiri Interface Technolgies Gmbh Vorrichtung für die eingabe von informationen an eine datenverarbeitungsanlage

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090161369A1 (en) * 2007-12-19 2009-06-25 Keren Regev Waveguide sheet and methods for manufacturing the same
EP2138882A3 (de) * 2008-06-24 2012-02-22 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Optische Vorrichtung zur Lichterzeugung durch Lumineszenz, die zu einem optischen Wellenleiter gekoppelt ist.
AT508439B1 (de) * 2009-04-21 2011-12-15 Isiqiri Interface Tech Gmbh Verfahren und vorrichtung für das steuern einer datenverarbeitungsanlage
WO2011141779A1 (en) * 2010-05-12 2011-11-17 Oree, Advanced Illumination Solutions Inc. Illumination apparatus with high conversion efficiency and methods of forming the same
AT510044B1 (de) * 2010-10-06 2012-01-15 Isiqiri Interface Tech Gmbh Lichtvorhang
US20130033164A1 (en) * 2011-08-03 2013-02-07 Yosi Shani Planar remote phosphor illumination apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080006766A1 (en) * 2006-07-10 2008-01-10 Chin Hin Oon Optical generic switch panel
US20090322677A1 (en) * 2006-08-10 2009-12-31 Yeon-Keun Lee Light guide plate for system inputting coordinate contactlessly, a system comprising the same and a method for inputting coordinate contactlessly using the same
WO2013116883A1 (de) * 2012-02-10 2013-08-15 Isiqiri Interface Technolgies Gmbh Vorrichtung für die eingabe von informationen an eine datenverarbeitungsanlage

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALEXANDER KOPPELHUBER: "A Transparent, Flexible, Scalable, and Disposable Image Sensor Using Thin-Film Luminescent Concentrators", September 2012 (2012-09-01), XP055186902, Retrieved from the Internet <URL:http://www.jku.at/cg/content/e48361/e60689/e228418/e228435/MSc_Koppelhuber_ATransparentFlexibleScalableAndDisposableImageSensorUsingThinFilmLuminescentConcentrators.pdf> [retrieved on 20150430] *
JON MOELLER ET AL: "Scanning FTIR", PROCEEDINGS OF THE FOURTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON TANGIBLE, EMBEDDED, AND EMBODIED INTERACTION, TEI '10, 25 January 2010 (2010-01-25) - 27 January 2010 (2010-01-27), New York, New York, USA, pages 73 - 76, XP055186910, ISBN: 978-1-60-558841-4, DOI: 10.1145/1709886.1709900 *

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10353049B2 (en) 2013-06-13 2019-07-16 Basf Se Detector for optically detecting an orientation of at least one object
US10823818B2 (en) 2013-06-13 2020-11-03 Basf Se Detector for optically detecting at least one object
US10845459B2 (en) 2013-06-13 2020-11-24 Basf Se Detector for optically detecting at least one object
US11041718B2 (en) 2014-07-08 2021-06-22 Basf Se Detector for determining a position of at least one object
US11125880B2 (en) 2014-12-09 2021-09-21 Basf Se Optical detector
US10775505B2 (en) 2015-01-30 2020-09-15 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US10955936B2 (en) 2015-07-17 2021-03-23 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US10412283B2 (en) 2015-09-14 2019-09-10 Trinamix Gmbh Dual aperture 3D camera and method using differing aperture areas
CN106585557A (zh) * 2015-10-14 2017-04-26 福特全球技术公司 被照明的安全带总成
WO2017089540A1 (en) 2015-11-25 2017-06-01 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
WO2017089553A1 (en) 2015-11-25 2017-06-01 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11211513B2 (en) 2016-07-29 2021-12-28 Trinamix Gmbh Optical sensor and detector for an optical detection
US10890491B2 (en) 2016-10-25 2021-01-12 Trinamix Gmbh Optical detector for an optical detection
US11428787B2 (en) 2016-10-25 2022-08-30 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US10948567B2 (en) 2016-11-17 2021-03-16 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11415661B2 (en) 2016-11-17 2022-08-16 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11635486B2 (en) 2016-11-17 2023-04-25 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11698435B2 (en) 2016-11-17 2023-07-11 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11860292B2 (en) 2016-11-17 2024-01-02 Trinamix Gmbh Detector and methods for authenticating at least one object
WO2018096083A1 (en) 2016-11-25 2018-05-31 Trinamix Gmbh Optical detector comprising at least one optical waveguide
US11060922B2 (en) 2017-04-20 2021-07-13 Trinamix Gmbh Optical detector
US11067692B2 (en) 2017-06-26 2021-07-20 Trinamix Gmbh Detector for determining a position of at least one object
WO2019011803A1 (en) 2017-07-10 2019-01-17 Trinamix Gmbh DETECTOR FOR OPTICALLY DETECTING AT LEAST ONE OBJECT

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