检测器系统.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202180059405.0(22)申请日 2021.06.24(30)优先权数据102020120158.3 2020.07.30 DE(85)PCT国际申请进入国家阶段日2023.01.19(86)PCT国际申请的申请数据PCT/EP2021/067330 2021.06.24(87)PCT国际申请的公布数据WO2022/022903 DE 2022.02.03(71)申请人 卡尔蔡斯耶拿有限公司地址 德国耶拿(72)发明人 马丁汤姆马克荣汉斯罗曼克莱因迪恩斯特米尔科里特米勒(74)专利代理机。

2、构 北京市创世宏景专利商标代理有限责任公司 11493专利代理师 崔永华(51)Int.Cl.G06F 3/042(2006.01)(54)发明名称检测器系统(57)摘要提供一种检测器系统,该检测器系统具有:波导(2),该波导具有带有正面(7)和背面(8)的透明的基体(6);显示装置(3),该显示装置以如下方式呈现多个选择区域(A1,A2,A3,A4,A5,A6),使得在观察正面(7)的情况下能够在基体(6)的显示区域(9)中感知到该多个选择区域;传感器装置(4),所述传感器装置针对选择每个区域(A1A6)具有一个相关联的传感器区段(4146);以及控制装置(5),其中,基体(6)包括处于显示。

3、区域(9)中的衍射元件以及与显示区域(9)间隔开的耦出区域(10),所述耦出区域针对每个选择区域(A1A6)具有一个相关联的耦出区段(101106),其中,经过正面(7)入射到处于显示区域(9)中的衍射元件(11)上的辐射中的至少一部分借助于衍射元件(11)、根据选择区域(A1A6)被偏转,其方式为,被偏转的部分作为耦入辐射在基体(6)中通过反射传播至耦出区域(10)并且入射到耦出区域(10)的相关联的耦出区段(101106)上,其中,耦出区域(10)使入射到其上的耦入辐射中的至少一部分从基体(6)耦出,其方式为,从耦出区段(101106)耦出的该部分入射到传感器装置(4)的相关联的传感器区段。

4、(4146)上,所述传感器区段持续测量入射辐射的强度并且将其输送给控制装置(5),其中,控制装置(5)根据由于在基体(6)的正面(7)前方以及在显示区域(9)的选择区域前方定位对象(14)而引起的强度变化来确定是否已选择某个选择区域。权利要求书2页 说明书9页 附图14页CN 116157770 A2023.05.23CN 116157770 A1.一种检测器系统,所述检测器系统具有:波导(2),所述波导具有带正面(7)和背面(8)的透明的基体(6);显示装置(3),所述显示装置以如下方式呈现多个选择区域(A1,A2,A3,A4,A5,A6):使得在观察所述正面(7)时能够在基体(6)的显示区。

5、域(9)中感知到所述多个选择区域;传感器装置(4),所述传感器装置针对每个选择区域(A1A6)具有一个相关联的传感器区段(4146);以及控制装置(5),其中,基体(6)包括处于显示区域(9)中的衍射元件以及与显示区域(9)间隔开的耦出区域(10),所述耦出区域针对每个选择区域(A1A6)具有一个相关联的耦出区段(101106),其中,经过所述正面(7)入射到处于显示区域(9)中的衍射元件(11)上的辐射中的至少一部分借助于所述衍射元件(11)、根据选择区域(A1A6)被偏转,其方式为,所述被偏转的部分辐射作为耦入辐射在基体(6)中通过反射传播至所述耦出区域(10)并且入射到所述耦出区域(10。

6、)的相关联的耦出区段(101106)上,其中,所述耦出区域(10)使入射到其上的耦入辐射中的至少一部分从基体(6)耦出,其方式为,从耦出区段(101106)耦出的该部分耦入辐射入射到所述传感器装置(4)的相关联的传感器区段(4146)上,所述传感器区段持续测量入射辐射的强度并且将其输送给所述控制装置(5),其中,所述控制装置(5)根据由于在基体(6)的正面(7)前方以及在所述显示区域(9)的选择区域前方定位对象(14)而引起的强度变化来确定是否已选择某个选择区域。2.根据权利要求1所述的检测器系统,其中,所述衍射元件被设计为体积全息图。3.根据上述权利要求中任一项所述的检测器系统,其中,所述衍。

7、射元件(9)具有透镜功能部。4.根据权利要求3所述的检测器系统,其中,所述衍射元件(9)的透镜功能部被设计成使得耦入辐射作为平行射束在基体(6)中传播。5.根据上述权利要求中任一项所述的检测器系统,其中,所述耦出区域具有体积全息图。6.根据上述权利要求中任一项所述的检测器系统,其中,所述耦出区域具有透镜功能部。7.根据上述权利要求中任一项所述的检测器系统,其中,借助于所述衍射元件(11)根据所述选择区域(A1A6)进行的偏转由于透明的基体(6)内的不同的传播角度和/或不同的偏转波长而不同。8.根据上述权利要求中任一项所述的检测器系统,其中,所述衍射元件针对每个选择区域(A1A6)具有一个耦入区。

8、段(9196),所述一个耦入区段具有小于相关联的选择区域(A1A6)的平面延展。9.根据上述权利要求中任一项所述的检测器系统,其中,设置有照明装置,所述照明装置对有待定位在所述正面(7)前方的对象(14)进行有源照明。10.根据权利要求9所述的检测器系统,权利要求书1/2 页2CN 116157770 A2其中,所述照明装置被设计成使其从基体(6)出发照亮所述对象(14)。11.根据上述权利要求中任一项所述的检测器系统,其中,所述控制装置(5)根据所测得的强度来确定所述对象(14)距所述正面(7)的距离。12.根据上述权利要求中任一项所述的检测器系统,其中,所述控制装置根据所确定的选择区域以如。

9、下方式控制所述显示装置(3):使得所述显示装置(3)改变其呈现、和/或改变测量和输出参数的值。权利要求书2/2 页3CN 116157770 A3检测器系统技术领域0001本发明涉及一种用于显示设备的检测器系统,其中,该检测器系统提供无接触式输入界面。背景技术0002如今通常提供显示装置,使得可以藉由其表面进行输入。该功能性普遍被称为“触摸屏”并且用于提高显示装置的可操作性。此外,可以省去额外的人机接口(HumanMachineInterface,HMI),例如鼠标或键盘。在这期间,触摸屏技术非常普遍并且例如应用于笔记本电脑、销售点系统、智能电话或车辆的多功能显示器。0003目前有三种针对触摸。

10、屏的常见解决方案。例如有电阻式触摸屏,其中显示器对压力或电阻作出反应。压力点由电阻矩阵接收、在控制器中被处理并且由操作系统解释为输入。0004在电感式触摸屏的情况下,大多利用其头部集成有线圈的触笔来进行操作。通过显示器上的导体电路网来使电流被感应到触笔的线圈中。触笔发送信号,通过该信号来识别准确位置。为此,触笔本身不必接触触摸屏的表面。0005在电容式触摸屏的情况下,可以利用任何传导性物体来操作显示器。目前,几乎所有新型智能电话都采用这种电容式触摸屏。在这种电容式触摸屏中,向玻璃层中集成了由导体电路形成的光栅。在触摸显示器表面时,电场发生变化。通过光栅中的电容变化可以推断出触摸点。电容式触摸屏。

11、是可多点触控的。这意味着,可以同时识别和处理多于一个的触摸点。0006此外,在图形应用的情况下还可以识别到增强现实(Augmented Reality)方向的趋势。对此尤其应理解为由计算机辅助的对现实感知的增强。在此,通过插入和/或叠加到真实图像中的方式来对信息(例如图像内容、虚拟对象)进行视觉呈现。目前致力于针对增强现实解决方案的操作方案。当前,控制/输入主要基于三种方案。0007例如可以执行手势识别。在此,使用具有外部传感装置的系统,以识别人的手势以及以使能够以计算机辅助的方式对其进行解释。最常使用的方法是基于摄像头进行手势识别、基于超声波进行手势识别、LIDAR(Light Detect。

12、ion and Ranging,光探测和测距)以及RADAR(Radio Detection and Ranging,无线电探测和测距)。0008在基于摄像头进行手势识别的情况下,使用一个或多个摄像头来记录手势的图像。然后通过软件(说明词)来将这些图像与数据库进行比较和对其进行解释。这些摄像头可以利用各种技术来工作,例如是飞行时间、结构光或立体观测。0009在基于超声波进行手势识别的情况下,借助微芯片来产生高频声波,这些高频声波被对象反射。被反射的波随后再次被芯片捕获。可以通过运行时间、相移和/或频移来识别位置和运动方向。0010在LIDAR方法中,通过测量已发出的光信号的运行时间来测量距离。。

13、在RADAR方法中,基于对已发出的且在对象处被反射的电磁波的运行时间的测量来确定距离和方向。说明书1/9 页4CN 116157770 A40011此外,用于控制图形增强现实解决方案的普遍方法是使用HMI(人机接口)。可以以数码型眼镜“Focals”的带有操纵杆“Loop”的指环为例。接口将由用户输入的指令传送给操作系统来进行处理。0012此外可以执行语音控制。在此,指令通过语音被传输给可以进行记录和解释语音输入的模块。0013然而,目前上述操作方案具有一些缺点。0014在触摸屏技术解决方案中,触摸显示器表面会使显示器脏污,因而可能影响功能性。特别是在公共场所(例如餐馆)或医疗设施的情况下,还。

14、存在卫生问题。此外,显示器表面上的划痕可能导致在操作期间产生干扰。在电容式解决方案中,必须通过可传导的对象来进行输入。例如在戴着手套的情况下,这会带来不便或无法实现。表面上的液体也可能干扰操作行为。在电阻式解决方案中,表面必须由弹性材料(例如塑料)制成,因而显示器更容易被划伤。在电感式解决方案中,需要自己的HMI设备(例如触笔)。0015在增强现实控制的情况下存在的问题是,语音控制仅对已存储的语言起作用并且容易受到背景噪声干扰。通过HMI进行输入强制性地要求有附加的设备,即HMI本身。手势识别被设计成仅对特定的光照度有效,并且取决于摄像头的分辨率以及计算机系统的计算能力。发明内容0016因此,。

15、基于这一点,本发明的目的是提供一种具有经改进的输入界面的检测器系统。本发明通过根据权利要求1所述的检测器系统来限定。有利的设计方案在从属权利要求中给出。0017根据本发明的检测器系统能够具有:波导,该波导具有带有正面和背面的透明的基体;显示装置,该显示装置这样呈现多个选择区域,使得在观察正面的情况下能够在基体的显示区域中感知到该多个选择区域;传感器装置,该传感器装置针对每个选择区域均具有相关联的传感器区段;以及控制装置。基体能够包括处于显示区域中的衍射元件以及与显示区域间隔开的耦出区域,该耦出区域针对每个选择区域具有一个相关联的耦出区段。经过正面入射到处于显示区域中的衍射元件上的辐射中的至少一。

16、部分能够借助于衍射元件、根据选择区域被偏转,其方式为,使得被偏转的部分作为耦入辐射在基体中通过反射(或通过多次反射)传播至耦出区域并且入射到相关联的耦出区段上,其中耦出区域使入射到其上的耦入辐射中的至少一部分从基体耦出,其方式为,使得从耦出区段耦出的这部分入射到传感器装置的相关联的传感器区段上,该传感器区段持续测量入射辐射的强度并且将其输送给控制装置。控制装置能够根据由于在基体的正面前方以及在显示区域的选择区域前方定位对象而引起的强度变化来确定是否已选择了某个选择区域。0018因此可以通过所测得的强度变化来确定是否已选择了显示区域的选择区域,并且如果是的话,则确定选择了显示区域的这些选择区域中。

17、的哪个选择区域。0019因此,在根据本发明的解决方案中,对象(例如手指或手掌)接近选择区域会促使这一区域中的光强发生变化。由此促使相关联的传感器区段上的光强发生变化。通过例如传感器上的电压变化,由此可以解释显示装置上的准确输入位置和/或对象距基体正面的距离。有利的是,显示区域中的衍射元件以及耦出区段被设计为被嵌入基体中的体积全息说明书2/9 页5CN 116157770 A5图,它们作为耦入光栅和耦出光栅起作用。全息图与基体一起形成全息波导。在全息波导中可以将具有特定的波长或光谱带宽的光或具有特定的角度或角度范围的光从耦入光栅引导至耦出光栅。在此,优选地通过正面和背面上的内部全反射以由体积全息。

18、图所确定的偏转角度来在基体内部进行引导。0020借助根据本发明的检测器系统可以提供无接触式的面传感器并且例如能够提供或改进以下的新的应用情形。因此可以实现屏(例如观察窗)后方的可视化集成,通过可视化集成还可以从很短的距离开始进行互动。可以创建和操作透明的、半透明的或不透明的显示器,其中在显示器平面前方、之内或后方显示内容(选择区域)。与其他进行手势识别的摄像头解决方案相比,在输入识别以及人体工程学方面实现了改进。0021此外,可以借助于(可传导或不可传导的)各种类型的对象进行操作。在不同光照度的情况下,易受干扰性都较低并且不需要数据库,例如在语音输入的情况下就是这种情况。针对透明基体的材料的可。

19、选择性较大。这涉及在表面上的纯光学系统,因此在表面上不需要各种功能层(例如带有激光刻印物、金属线等)。因为是无接触式操作,因此也不会由于操作而导致基体的正面受到脏污。0022显示装置可以与透明的基体间隔开或与该基体相连接。此外,基体可以被整合到显示装置本身之中。显示装置可以被设计为有源显示装置或无源显示装置。0023显示区域中的衍射元件可以被设计成掩入透明的基体中。衍射元件优选地被设计为体积全息图。当然,衍射元件还可以被设计为二维光栅。在此,该衍射元件可以掩入基体中或者设计在正面或背面上。衍射元件还可以是浮雕光栅(Reliefgitter)。0024同样的情况适用于耦出区域。耦出区域可以具有衍。

20、射元件。耦出区域的衍射元件可以以与显示区域的衍射元件相同的方式来改进。特别优选的是,在显示区域和耦出区域中分别设计有体积全息图。0025透明的基体优选被设计为平面平行的板并且可以由塑料或玻璃制成。然而,透明的基体的正面和/或背面还可以被设计成弯曲状。此外,正面和背面可以被设计成平面的,但它们不是彼此平行地延伸,因而透明的基体具有楔形形状。0026耦出区域可以被设计成:该耦出区域使辐射经过透明基体的正面、背面或端侧耦出。0027选择区域能够在第一方向上彼此并排(以一定距离或紧邻地)布置。此外,选择区域能够在不同于第一方向的第二方向上彼此并排、直接紧邻或彼此间隔开地布置。0028同样的情况适用于耦。

21、出区域的耦出区段。0029衍射元件的透镜功能部可以被设计成:针对每个选择区域均提供单独的透镜功能部。这些透镜功能部的焦点优选处于尤其处于正面前方的焦平面上。0030此外,耦出区域的透镜功能部可以被设计成:每个耦出区段具有透镜功能部。所提供的这些透镜功能部的焦点优选处于传感器装置的平面上。0031照明装置尤其可以被设计成使得在选择区域的区域中设置有用于使照明辐射耦出的衍射元件。0032在至少一个选择区域的区域中的衍射元件、和/或至少一个耦出区段(优选地相关联的耦出区段)可以具有与波长相关的、带有纵向色差的成像特性。对此应理解的是,针对不同的波长,焦点沿具有该成像特性的光轴的位置不同。传感器装置可。

22、以根据波来测量入说明书3/9 页6CN 116157770 A6射射束的强度并且将其输送给控制装置,其中,控制装置根据所测得的与波长相关的强度来确定对象距基体的正面的距离。0033检测器系统尤其被设计成仅对距离进行测量或检测,距离大于零,以便能够实现无接触式的距离检测。0034控制装置可以根据所确定的距离来改变测量参数和/或输出参数或其他参数的值。这例如可以涉及声音输出的声强、呈现的亮度、测量变量的灵敏度等。通过测量距离,可以有利地以简单的方式连续调节或设定值的大小。0035以这种方式的参数调节(优选地连续调节)还可以通过如下方式实现:将该多个选择区域设计为不同大小的参数,使得通过使对象在选择。

23、区域上移动而以滑动控制器的方式来进行大小调整。0036不言而喻,以上提到的这些特征以及仍将在以下说明的特征不仅能够在给出的组合中使用,而且还能够在其他组合中或者单独使用,而不脱离本发明的范围。附图说明0037下面参考附图借助于实施例进一步解释本发明,附图同样公开了对本发明必要的特征。这些实施例仅用于说明,而不应解释为限制性的。例如,对具有多个元件或部件的实施例的说明不应被解释为需要实现所有这些元件或部件。而是其他实施例也可以包括替代的元件和部件、较少的元件或部件、或附加的元件或部件。除非另有说明,否则各种实施例的元件或部件可以彼此组合。针对其中一个实施例所描述的修改和变化也可以适用于其他实施例。

24、。为了避免重复,不同附图中的相同或彼此对应的元件用相同的附图标记来表示且不再赘述。0038其中:0039图1示出了根据本发明的检测器系统的一个实施方式的示意图;0040图2示出了图1中的检测器系统1的基体6的正面7的视图;0041图3示出了图1的检测器系统的传感器装置4的视图;0042图4示出了根据本发明的检测器系统1的另一个实施方式的另一个基体6的正面的视图;0043图5示出了另一个根据本发明的检测器系统1的基体6的另一个实施方式的正面7的视图;0044图6示出了图5的检测器系统1的侧视图;0045图7示出了用于阐明根据本发明的检测器系统1的另一个实施方式的示意图;0046图8示出了用于阐明。

25、根据本发明的检测器系统1的另一个实施方式的示意图;0047图9示出了根据本发明的检测器系统1的另一个实施方式的透明的基体6的正面7的视图;0048图10示出了图9的检测器系统1的侧视图;0049图11示出了根据本发明的检测器系统1的另一个实施方式的基体6的正面7的视图;0050图12示出了根据本发明的检测器系统1的另一个实施方式的基体6的正面7的视图;说明书4/9 页7CN 116157770 A70051图13示出了根据本发明的检测器系统1的另一个实施方式的基体6的正面7的视图;0052图14示出了根据本发明的检测器系统1的另一个实施方式的基体6的正面7的视图;0053图15示出了图14的检。

26、测器系统1的侧视图;0054图16示出了本发明检测器系统的另一个实施方式的示意图;以及0055图17示出了本发明检测器系统的另一个实施方式的示意图。具体实施方式0056在图1所示的实施方式的情况下,本发明检测器系统1包括波导2、显示装置3、传感器装置4和控制装置5。0057波导具有带有正面7和背面8的透明的基体6。在这里所描述的实施例中,基体6被设计为平面平行的板,因而正面7和背面8分别均为平面状。基体6例如可以由玻璃或塑料制成。0058基体6包括耦入区域9和与该耦入区域间隔开的耦出区域10,其中在,耦入区域9和耦出区域10中分别形成有体积全息图11、12。0059如在图1中示意性地展示的,经。

27、过正面7入射到透明的基体6中并且射到耦入区域9的体积全息图11上的辐射13中的至少一部分借助于体积全息图11被偏转,其方式为,使得被偏转的部分作为耦入辐射、通过在背面8和正面7上的多次反射被引导至耦出区域11的体积全息图12。背面8和正面7上的多次反射可以是内部全反射。然而还可以实现的是,以部分反射性或反射性的方式至少在用于引导耦入辐射的区域中对正面7和背面8至少进行涂覆。0060入射到耦出区域10的体积全息图12的耦入辐射中的至少一部分借助于体积全息图12偏转,其方式为,使得该至少一部分经过背面8从透明的基体6射出并且入射到定位在背面8后方的传感器装置4上。0061在透明的基体6的背面8的后。

28、方还布置有显示装置3,该显示装置例如可以是LCD显示器。显示装置被设计成和/或借助于控制装置5被操控成使其在耦入区域9中呈现出多个选择区域A1、A2、A3、A4、A5、A6。这在图2中的透明基体的正面的视图中通过字母A、B、C、D、E和F示例性地进行了展示。每个字母各呈现一个单独的选择区域。还可以呈现出分别围绕字母绘制的矩形边框,或者可以将其删除。当然,这种呈现并不受限于所展示的字母。例如可以呈现任何任意的图像、符号、数字、多个字母或文本。0062因此,耦入区域9还可以被称为基体6的显示区域9,在该显示区域内这样呈现可选择的选择区域,使得在观察正面7的情况下能够感知到这些选择区域。0063耦入。

29、区域9的体积全息图11被设计成:每个选择区域A1A6关联有一个耦入区段91、92、93、94、95和96。这些耦入区段9196中的每个耦入区段关联有一个耦出区段101、102、103、104、105和106,耦合辐射的已被对应的耦入区段9196偏转的这部分入射到耦出区段上,如通过绘制的虚线131、132、133、134、135和136示出的那样。0064如在图3中示意性所示,传感器装置4被设计为具有六个传感器区段41、42、43、44、45和46的线传感器,其中,每个传感器区段4146被关联给耦出区段101106中的一个耦出区段。因此,从耦出区段101耦出的辐射入射到传感器区段41上。说明书5。

30、/9 页8CN 116157770 A80065传感器装置4持续测量传感器区段4146的强度并且将测量结果输送给控制装置5,该控制装置具有处理器以用于执行对应的计算和控制。0066现在,当用户例如想要选择带有字母A的选择区域时,该用户可以将其手指14定位在基体6的正面7前方以及带有字母A的选择区域前方(而不触摸正面7),由此在耦入区段91前方的光强发生变化(经过耦入区段91所耦入的光减少,因为手指14造成了一定程度的遮挡)。通过经过对应的耦入区段91进行光耦入以及通过将耦入的光131引导至耦出区段101(该耦出区段使该光转向至传感器区段41),传感器区段41将测量出降低的光强并且将这一测量结果。

31、传送给控制装置5。控制装置5可以基于强度降低而得出:已选择了带有字母A的选择区域。0067因此提供无接触式的面传感器,该面传感器是可普遍使用的并且即使在光照度不同的情况下所具有的易受控制性也较低。0068透明的基体6可以与显示装置3(在下文中还被称为显示设备3)间隔开,如在图1中示意性所示。然而,基体6还可以与显示装置3相连接。显示装置3自身尤其可以用作透明的基体6。在这种情况下,仅须在显示装置3中形成体积全息图11和12,从而使得然后才由显示装置3来实现透明的基体6。显示装置3尤其可以包含嵌入基体6中的光电元件(例如LCD元件或OLED元件),如在图16中示意性所示。因此,至此所描述的显示装。

32、置3还可以被称为有源显示装置3。0069此外,针对显示装置3可以使用同样能够嵌入基体6中的全息元件23(例如全息散射屏),如在图17中示意性地展示的。利用全息元件能够呈现动态内容或静态内容。照明(或重建全息图作为显示装置3的一部分)可以以各种方式实现。因此可以设置有源照明装置L1L3,其中,照明装置L1布置在背面8,照明装置L2布置在端侧,而照明装置L3布置在正面7。当然,优选仅设置这三个照明装置L1L3中的一个照明装置。替代地,全息图还可以被设计成利用阳光(由箭头L4示出)来实现照明。照明装置L1L3可以被称为有源照明装置,而利用阳光的照明装置可以被称为无源照明装置。0070在图4中描述了如。

33、下实施方式,在该实施方式中设置有二乘六个耦入区段9196和97、98、99、910、911以及912。这二乘六个耦入区段9196和97912竖直地彼此上下(沿传播方向彼此上下)布置。而相关联的十二个耦出区段101106以及107、108、109、1010、1011和1012在水平方向上彼此间隔开,如在图4中所示。在耦出区段101106和1071012的这两个区域后方布置有分别具有六个传感器区段的两个区域,从而使得各个耦入区段91912经过耦出区段1011012均关联有传感器区段。耦出区段101106和1071012在水平方向上彼此间隔开,以便实现在竖直方向(传播方向)上的分辨率并且尽可能地避免。

34、干扰耦入区域9的体积全息图11的区段。因此另一方面,耦入区段9196和耦入区段97912与耦出区段1011012的传播角度以及因此与传感器装置4的传感器区段的传播角度尽可能地不同。0071在图4示出的解决方案中,耦出区段1011012以及因此传感器装置4的传感器区段被形成在透明的基体6的不同位置。替代性地,在耦出区段1011012内可以针对不同的竖直输入可能性(一方面是耦入区段9196,另一方面是耦入区段97912)选择尽可能较大的距离。这当然还适用于传感器装置4的传感器区段。通过比较各个传感器区段上的电压差,于是可以可靠地识别出正确的输入值。0072在图5中示出了如下实施例,在该实施例中传感。

35、器装置4具有2DRGB传感器,其被说明书6/9 页9CN 116157770 A9定位在背面8的后方,如在图6中所示。在该实施方式中,水平方向上(双箭头15)上的不同选择区域如在结合图4所描述的实施方式中那样通过传播角度进行分辨。竖直方向(双箭头16)上的不同选择区域通过波长进行分辨。为了实现这一点,耦入区域9的体积全息图11被制造成使得入射光根据水平方向和垂直方向上的位置以如下方式弯曲:针对每个选择区域(以及因此针对每个耦入区段91915),由传播角度和波长构成的对应不同组合到达耦出区域10或耦出区段1011015以及因此到达传感器装置4的传感器区段。控制装置5然后可以表明传感器装置4的对应。

36、值。0073在图7示出的实施方式中,使用曝光的(einbelichtete)透镜功能部来识别输入,其中,该透镜功能部优选被整合到耦出区域10的体积全息图12中。通过体积全息图的曝光,可以设定对象点的可选择性,其方式是,将较强的角度关联性曝光到耦出区域10的体积全息图12中。为此,在每个耦出区段1011012中均整合有全息曝光透镜,其作用如在图7的示意图中所示出的那样。这个曝光透镜的焦距处于透明的基体6的正面7前方的焦平面17上并且限定有待检测的对象14距正面7的距离,对象14以该距离理想地成像到传感器装置4上。此外,在图7中,针对在处于焦平面17内(实线)的情况下和在处于焦平面17前方(虚线)。

37、的情况下的对象4还示出了示意性地针对每个耦出区段101104的强度分布18。因此,在传感器装置4上产生了不同的对比区域(点),这些对比区域被关联给各个选择区域(耦入区段9194)。如果对象14到达焦平面17附近,那么在传感器装置4上对强度变化进行记录。因此可以识别该输入的在位置方面的分辨率。通过确定针对焦点处的强度的阈值,可以实施针对于应用的输入。如在图7中示意性所示,传感器装置4上的光强或对比度越大,对象14就越接近焦平面17。像差随着对象14距相应光轴OA1、OA2、OA3和OA4的距离的增大而增大。此外,在图7中还绘制了耦入区段91的角度范围19。0074还可以以如下方式来评估随距焦平面。

38、17的距离而发生的所描述的对比度变化:由此检测对象14距焦平面17(以及因此还有距正面7)的距离。距焦平面17(或距正面7)的距离的这一变化可以成为用于设定参数、例如用于调节声音输出的声强的输入变量。因此,例如当使对象14朝向焦平面17移动时并且因此距焦平面17的距离减小时,可以提高声强。还可以以如下方式来控制其他参数,例如是在显示区域中进行呈现的亮度或显示器的其他参数。0075对对象14距正面7的距离的识别还可以通过光谱分辨来实现。0076对此,如示意性地在图8中所示,耦入区段91的体积全息图11和耦出区段101的体积全息图12各自设计有透镜功能部。根据光谱值或波长,针对耦入区段91的体积全。

39、息图11的焦平面距透明的基体6的正面7的远近程度不同。在此,从蓝光到绿光到红光和红外光(尤其是NIR),距离减小。当对耦入区域9进行有源照明并且照明的波长已知时,焦平面以及因此距透明的基体8的正面7的距离也是已知的。0077耦出区段101的体积全息图12中的透镜功能部具有相同的光谱特性,因此从蓝光到绿光到红光和红外光,距背面8的距离减小。0078传感器装置4被设计为在光谱方面有可选择性的传感器装置4并且例如可以包括RGB传感器。藉由与对应波长相关的强度值,控制装置5于是可以识别出对对应的耦入区段91的选择。附加地或替代地,可以执行对对象14距正面7的距离的检测,由此进而可以控制参数(例如声强)。

40、。说明书7/9 页10CN 116157770 A100079到目前为止,全息图11和12始终被描述为体积全息图。当然,还可以使用不同的全息图类型。尤其可以使用衍射元件和尤其浮雕光栅。然而在使用体积光栅和体积全息图的情况下,优点在于在角度和波长方面的可选择性。由此,通过滤光功能,杂散光(与解决方案的功能不相关的辐射)不会被耦入和/或不会被传送至传感器装置4。这能够有助于提高精确性和稳健性。0080在至此所描述的实施方式中,选择区域AF彼此并排。当每个选择区域均具有不同的耦入光栅并且相邻选择区域的传播角度被选择成尽可能不一样大时,能够减少(例如由散射光引起的)干扰,如在下文中在图9和图10中示意。

41、性地针对字母A、B和C的选择区域所示。0081结合图11来描述用于减少干扰的其他可能性。在此,从显示器平面对借以进行输入的对象14进行有源照明。被反射的光可以被捕获并且被用来选择输入。因此减少由可能不期望的遮蔽所引起的干扰。此外,由此可以实现在黑暗环境下进行应用。0082有源照明例如可以通过耦入区域9周围的LED框架20来实现(图11)。然而,为此还可以在耦入区域9周围(图12)或在耦入区域9的体积全息图11下方(图13)使用第二全息图21,其中,第二全息图21例如可以耦出从透明的基体6的限定位置22被耦入的白光。在此仅须注意的是,耦入区域9的第二全息图21和体积全息图11的传播波彼此不干扰。。

42、通过来自透明的基体6中的光学显微结构的照明功能,透明的基体6本身可以保持透明。0083还可以通过从基体6出发对正面7上的选择区域进行照明来进行有源照明。在此,耦入光的光源在位置选择方面可以不同,如在图13中示意性所示。0084为了优化射束引导以及为了布置传播角度,针对耦入区域9的体积全息图11不必覆盖选择区域的整个表面,而是还可以是非常窄的,如在图14中示出。为此,通过平面波曝光的耦入光栅11可以被分成多个条带111、112,这些条带于是能够用于在竖直方向上相应选择区域的耦入。目的在于,射束在耦入之后在其通向耦出区域10的路径上不会击到另外的耦入光栅11上,因为否则它们可能发生干扰并且因此在传。

43、感器装置4上无法被再次分辨。通过将耦入光栅11分为耦入条带111、112,可以使透明的基础区域6中的更大表面功能化并且可以可靠读取输入。此外,更容易找到适合的传播角度来将辐射输送至耦出区域10,并且还可以在耦入区域9中使用多个光电元件、仅一个带有光敏芯片(传感器装置4)的耦出光栅来进行检测。0085为了在所描述的实施方式中在耦出光栅12的传感器装置4上得到完整的图像,耦入光栅11的竖直高度相比于传感器装置4仅应是一样大的。为了在不同高度的情况下仍实现最佳分辨率,可以将透镜功能部曝光到耦出光栅12中,该透镜功能部确保:耦入光栅11的各个耦入条带111、112的辐射再次作为整体图像以正确的比例经过。

44、耦出光栅射到传感器设备4上(如在图16中示意性所示)。0086在有杂散光的情况下,在这里所描述的检测器系统1中可能在评估传感器装置4上的光强变化时发生错误解释。为了减少这种情况,控制装置5可以将所有选择区域的光值彼此进行比较并且没有发生变化的值在运行时间期间被确定为静态值。在评估强度变化时可以忽略这些值。因此,不属于应用的光值可以作为背景噪声被计算出,并且用于识别输入的强度变化的实际计算变得更加可靠。0087提高检测器系统1的鲁棒性的另一可能性是,在耦入光栅和耦出光栅上曝光透镜说明书8/9 页11CN 116157770 A11功能部。因此,可以更好地记录强度差异并且可以减少对输入的错误解释。。

45、0088此外,在耦入光栅处曝光透镜功能部的情况下,光可以被平行地或作为平行射束从耦入光栅被引导至耦出光栅。因此,在通向传感器装置4的路径上损失的光较少并且减少了杂散光。0089如果用对象14接近选择区域,那么在耦出光栅处以特定的角度范围发生特定的光强变化(在有源照明时,光增多;在无源照明时,光减少)。带有透镜功能部的体积全息图仅针对某一角度范围有效。针对传感器装置上的选择区域,在传感器装置上发生强烈的强度变化。在传感器装置上,相邻的选择区域没有发生或仅发生较小的强度变化,因为对于这些相邻的选择区域而言该角度范围无效。说明书9/9 页12CN 116157770 A12图1说明书附图1/14 页。

46、13CN 116157770 A13图2图3说明书附图2/14 页14CN 116157770 A14图4说明书附图3/14 页15CN 116157770 A15图5说明书附图4/14 页16CN 116157770 A16图6图7说明书附图5/14 页17CN 116157770 A17图8图9说明书附图6/14 页18CN 116157770 A18图10说明书附图7/14 页19CN 116157770 A19图11说明书附图8/14 页20CN 116157770 A20图12说明书附图9/14 页21CN 116157770 A21图13说明书附图10/14 页22CN 116157770 A22图14说明书附图11/14 页23CN 116157770 A23图15说明书附图12/14 页24CN 116157770 A24图16说明书附图13/14 页25CN 116157770 A25图17说明书附图14/14 页26CN 116157770 A26。

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