專利名稱：光電元件和包括光電元件的終端設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電元件，所述光電元件設(shè)置成使數(shù)字光電信息可視化，其中，所述元件由若干垂直和水平排列的發(fā)射像素基本單元形成，所述像素基本單元設(shè)置成發(fā)射光并且所述發(fā)射像素基本單元的聯(lián)合效果是利用所述元件使所述信息可視化。此外，本發(fā)明還涉及包括光電元件的終端設(shè)備。
配備有攝像裝置，目前用于例如記錄靜止圖像、活動圖像、甚至用于參加視頻會議的移動終端設(shè)備，在先有技術(shù)中已知。在已知的終端設(shè)備中，顯示元件通常位于鍵盤的同一側(cè)，攝像元件位于終端設(shè)備的相對于顯示器的另一側(cè)。元件的這種定位非常適合例如靜止和視頻成像，因為被成像的視圖可以由用戶在顯示器上連續(xù)檢查，易于使其適應(yīng)目前的成像場景。
一些終端設(shè)備解決方案也在先有技術(shù)中已知，其中，攝像和顯示元件二者實際上互相分隔，但均位于終端設(shè)備的同一側(cè)。這種終端設(shè)備可以進行可視通信視頻會議，與會者互相連續(xù)可見，當然假定每人都有攝像傳感器和顯示元件都位于同一側(cè)的終端設(shè)備。還已知攝像元件可以不是永久裝配在終端設(shè)備上，而是也可以分離開的。
但是，上述類型的終端設(shè)備就可視通信視頻會議中用戶的舒適度而言還有大量需改進之處。嚴重影響用戶舒適度的一個因素就是在會議中缺少與會者之間的眼睛接觸。這是由于以下事實在會議中，與會者的注意力自然最會投向使另一與會者可視化的終端設(shè)備的顯示部件，而不是投向?qū)D像發(fā)送到其它與會者的檢測攝像元件。由于為另一方捕捉圖像信息的攝像元件基本上是和顯示部件分隔開的，與會者看上去就不是在看攝像頭，這就妨礙了形成眼睛接觸。會議與會者就會有一種其它人″心不在焉″而且似乎在避免眼睛接觸的令人不快的感覺。雖然與會者可能完全清楚此情況的原因，但仍會非常令人不快。
本發(fā)明旨在創(chuàng)造一種新型的光電元件，其特征是具有雙功能。按照本發(fā)明的光電元件的特有特性在所附權(quán)利要求1中陳述。除此之外，本發(fā)明還旨在創(chuàng)造利用本發(fā)明的光電元件的終端設(shè)備，在這種終端設(shè)備中，通過利用本發(fā)明，甚至可以實現(xiàn)數(shù)種不同的功能。按照本發(fā)明的終端設(shè)備的特有特性在所附權(quán)利要求6中陳述。
一般來說，本發(fā)明涉及配備有攝像元件、數(shù)字成像和顯示元件技術(shù)的終端設(shè)備。按照本發(fā)明的光電元件包括發(fā)光像素基本單元和光檢測像素基本單元，它們基本上設(shè)置在同一部件中。像素基本單元設(shè)置成基本上同時工作，以便在按照本發(fā)明的終端設(shè)備中可以方便地擁有數(shù)種功能。
按照第一實施例，檢測像素基本單元至少部分覆蓋光電元件的總面積。這樣，檢測像素基本單元可以在元件中在由發(fā)射像素基本單元形成的各基本單元組之間交織，但同時又基本上和它們分隔開。第二種不同的實施方案是，例如，在終端設(shè)備具有彩色顯示器(其中形成發(fā)射像素基本單元的基本單元組以便創(chuàng)建不同色調(diào))的情況下，將檢測像素基本單元設(shè)置在至少部分這些基本單元組中。
使用按照本發(fā)明第一實例的光電元件的終端設(shè)備的一個優(yōu)點是在雙向視頻通信中顯著改善了的用戶舒適度。在此情況下，視頻會議的與會者感到互相真實的眼睛接觸。
使用按照本發(fā)明的光電元件所實現(xiàn)的終端設(shè)備功能的第二實例是鏡面數(shù)碼表面鏡，它與先有技術(shù)相比完全是新穎的。不是將用攝像元件檢測的信息通過數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到接收終端設(shè)備，而是例如在視頻會議連接的情況下，所述信息可以以這樣的方式在終端設(shè)備中處理，，即，將其顯示在終端設(shè)備自己的顯示元件上。
按照本發(fā)明的光電元件以及利用所述光電元件的終端設(shè)備的其它特征從所附權(quán)利要求書中就可一目了然，而其它優(yōu)點在說明書部分中逐項列出。
以下將參閱附圖詳細說明按照本發(fā)明的光電元件和使用所述光電元件的終端設(shè)備，所述元件和設(shè)備不限于以下所公開的實施例，附圖中

圖1示出按照本發(fā)明的光電元件的示意圖；圖2示出在按照本發(fā)明的終端設(shè)備的第一實施例中，按照本發(fā)明的光電元件的使用的示意圖；圖3示出在按照本發(fā)明的終端設(shè)備第二實施例中，按照本發(fā)明的光電元件的使用的示意圖；以及圖4示出按照本發(fā)明的光電元件的第二實施例的示意圖。
圖1示出按照本發(fā)明的光電元件10的示意圖。在按照本發(fā)明的光電元件10中，顯示和攝像元件基本上組合到同一部件中。顯示元件10可以利用例如以下像素技術(shù)實現(xiàn)，即，其中每個像素基本單元R、G、B發(fā)射為其設(shè)定的波長或波長范圍的光。在顯示元件10中，例如可以有用于三個波長范圍的這種發(fā)射像素基本元件R、G、B。產(chǎn)生彩色紅綠藍的波長范圍(RGB)可以作為這些波長范圍的一個實例。
由像素基本元件R、G、B形成并設(shè)置成發(fā)射對應(yīng)于每個波長范圍的光的基本單元組11可以用已知方式由發(fā)射像素基本元件R、G、B形成。如果基本單元組11在顯示元件10中排列成在垂直方向上和水平方向上都互相足夠靠近，那么，按照已知的RGB技術(shù)，就有可能使用這三基色的組合實現(xiàn)在眼睛區(qū)分能力范圍內(nèi)的多達百萬種色調(diào)，顯現(xiàn)出一個變化多端又看似真實的色彩斑斕的世界。
從終端設(shè)備12的用戶的觀點來看，光電元件10像是傳統(tǒng)的顯示元件。但光敏檢測像素基本單元D也嵌入在元件10中，一起形成攝像傳感器。檢測像素基本單元D最好以規(guī)則的間隔排列在光電元件10的整個面積上，使得它們可以用來至少部分覆蓋此面積。
按照第一實施例，形成攝像傳感器的檢測像素基本單元D可以和發(fā)射像素基本單元R、G、B分隔開，或與由它們形成的基本單元組11分隔開。在這種情況下，形成顯示元件10的發(fā)射像素基本單元R、G、B的密度必需比較大，以便向終端設(shè)備用戶提供較好的圖像質(zhì)量。此外，由形成攝像傳感器的檢測像素基本單元所產(chǎn)生的信息可以由程序適當?shù)貎?nèi)插，使得這樣產(chǎn)生的信息能被觀眾理解。
按照第二實施例，形成攝像傳感器的檢測像素基本單元D可以嵌入到由形成顯示元件10的發(fā)射像素基本單元R、G、B所形成的基本單元組11中，如在圖1的實施例中所示。
在按照實施例的光電元件10中，在至少部分(最好每個)由發(fā)射像素基本單元R、G、B所形成的基本單元組11中，有至少一個(最好若干個，例如三個)光電檢測像素基本單元D(感光單元(photosite))，這些感光單元最好互相分隔開。這些檢測像素基本單元D用作在組合攝像-顯示元件10前面的光電信息的攔截器，換句話說，它們檢測從元件10前面的物體發(fā)射或反射的光。
基本單元組11包括像素基本單元R、G、B，這些像素基本單元形成顯示元件10、設(shè)置在三個光敏檢測基本單元D之間的間隙中并發(fā)射三基色紅、綠和藍。像素基本單元組11可以具有多邊形狀，例如正六邊形。每個六邊形可以分成六個等邊三角區(qū)。在元件10中，把基本單元組11設(shè)置成在垂直和水平方向上相互鄰近，使它們基本上覆蓋整個元件10。
這樣，可以或者在每個基本單元組11中有光敏檢測像素基本單元D，形成攝像傳感器；或者僅僅在光電元件10的部分基本單元組11中有檢測像素基本單元D。這種結(jié)構(gòu)的一個實例是將檢測像素基本單元D僅僅設(shè)置在位于光電元件10的中心區(qū)域的基本單元組11中。在光電元件10和/或在像素基本單元組11中檢測和發(fā)射像素基本單元D、R、G、B的數(shù)量，以及它們在光電元件10中的位置可以如下選擇，即，使信息的可視化和檢測方面均獲得所需的圖像質(zhì)量。就攝像功能而言，需要有較大數(shù)量的像素來獲得圖像。
每組光電基本單元可以理解為某種意義上的雙功能。RGB像素基本單元R、G、B用于從元件10向外發(fā)射數(shù)字圖像信息，用于顯示，而形成攝像傳感器10的檢測像素基本單元D接收從其前方的物體所發(fā)射或反射的光。
除了用作傳統(tǒng)的顯示元件外，按照本發(fā)明的光電元件10還用作組合的顯示-攝像元件10，此時它可以用來實現(xiàn)數(shù)種功能。
以下將說明在數(shù)字無線終端設(shè)備12中按照本發(fā)明的光電元件10的可能工作方式，這些工作方式可以由用戶設(shè)定為有效的或被動的。按照第一種工作方式，元件10可用作彩色顯示器，此時它是傳統(tǒng)型的，沒有攝像功能。形成光電元件10的光檢測像素基本單元組D是無源的，RGB發(fā)射像素基本單元R、G、B利用終端設(shè)備12的顯示器10用已知方式使數(shù)字圖像信息可視化。
圖2和3示出按照本發(fā)明的終端設(shè)備12中的第二和第三種工作方式，利用本發(fā)明的光電元件10就可實現(xiàn)這種工作方式。在這些功能中，元件10基本上同時作為顯示器和攝像頭工作。這些工作方式是一種鏡面面功能和″數(shù)字圖像窗口功能″。
在第二種工作方式，可以把終端設(shè)備12的光電元件10設(shè)置成起鏡面的作用，它顯示當時在其前方的任何景色。在此情況下，按照本發(fā)明，光線從元件10前的物體反射，并以已知方式傳送到光電元件10。兩種像素基本單元，即，光檢測像素基本單元D和光發(fā)射像素基本單元R、G、B在元件10中都是有效的。光檢測像素基本單元D捕捉被成像到元件10上的物體所發(fā)射或反射的光，并以已知方式對其進行檢測。終端設(shè)備12的圖像處理功能14用來以已知方式編輯到達像素基本單元D的光。信號處理功能14將圖像信息數(shù)字化，然后轉(zhuǎn)發(fā)到元件10的發(fā)射像素基本單元R、G、B，使其對用戶來說是可見的。在形成圖像時還可以以電子方式計及泄漏的發(fā)射的色彩。
在終端設(shè)備12的圖像處理功能14中，可以顯示在終端設(shè)備12的顯示器上的數(shù)字圖像信息(即，在此情況下是利用光電元件10的發(fā)射RGB像素進行顯示)是由光敏感檢測像素D所捕獲的光形成的。終端設(shè)備的用戶于是可以在顯示器上，基本上是實時地看到顯示器10前的景色。但在顯示景色時會有些許延遲，視終端設(shè)備12的信號處理功能14或光電元件10的工作速度而定。
按照第三種工作方式，光電元件10可以用來實現(xiàn)終端設(shè)備12.1、12.2之間的視頻會議鏈接，即所謂的″數(shù)字窗口″。在此情況下，兩個終端設(shè)備12.1、12.2(二者最好都包括按照本發(fā)明的光電元件10.1、10.2)最初按上述鏡面方式工作。兩個終端設(shè)備12.1、12.2的圖像處理功能14.1、14.2處理從組合攝像-顯示元件10.1、10.2前捕獲的光，這種光是從元件10.1、10.2前方的物體發(fā)射或反射的。在此情況下，不是將數(shù)字化的圖像信息返回到產(chǎn)生所述信息的終端設(shè)備12.1的組合攝像-顯示元件10.1、10.2供顯示，而是通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)15將其發(fā)送到另一終端設(shè)備12.2。所用的數(shù)據(jù)傳送方法可以是已知的方法，或是一種仍在研發(fā)的技術(shù)。
接收圖像信息的終端設(shè)備12.2使用其圖像處理功能處理它接收的數(shù)據(jù)，并由這些數(shù)據(jù)形成準備在攝像-顯示元件10.2的像素RGB區(qū)域中可視化的圖像信息，然后在組合攝像-顯示元件10.2中顯示給終端設(shè)備12.2的用戶。
利用根據(jù)本發(fā)明的光電元件10實現(xiàn)的電視電話鏈路例如在使用該鏈路的舒適度方面具有特別的優(yōu)點，因為有關(guān)的與會者現(xiàn)在處在彼此之間真實的眼睛接觸中。
圖4示出按照本發(fā)明的光電元件10的第二個更高級的研發(fā)實施例。眾所周知，在攝像頭-傳感器的實施方案中，檢測像素一般都在相當小的面積中，例如5-7平方毫米的面積。所以在上述實施例中檢測像素基本單元D分布在元件10的比較寬的區(qū)域中。這種配置可能需要透鏡系統(tǒng)13，至少設(shè)置在形成攝像傳感器的檢測像素基本單元D的前方。系統(tǒng)13可以用微透鏡配置實現(xiàn)，使其不會干擾被發(fā)送/顯示的信息。另一方面，透鏡系統(tǒng)13也可以覆蓋整個光電元件10。在這種情況下，在顯示部件中可能出現(xiàn)的模糊不清就可利用圖像處理功能14加以校正。此外，可以把檢測像素基本單元D設(shè)置在與發(fā)射像素基本單元R、G、B相比足夠深的位置，以免透鏡系統(tǒng)干擾被觀看的圖像。
透鏡系統(tǒng)13用來把從被成像的物體發(fā)射或反射的光聚焦到每一個像素基本單元D。這樣，檢測像素基本單元D沿某個光束接收信息，從設(shè)定區(qū)域收集所述光束，然后將其聚焦到單個像素D上。
以上僅對按照本發(fā)明的光電元件10和使用所述光電元件的終端設(shè)備12實施例的一個實例作了說明。應(yīng)當指出，除按照本發(fā)明的光電元件外，終端設(shè)備也可以包括已知類型的單獨攝像傳感器，所述傳感器位于終端設(shè)備顯示部件的另一側(cè)，利用這種傳感器就可進行需要取景的靜止成像。
對于本專業(yè)的技術(shù)人員來說，顯然，元件10和終端設(shè)備12的技術(shù)實現(xiàn)方案甚至可以與以上所公開的截然不同，故所公開的實施例絕不應(yīng)理解為限制性的。按照本發(fā)明的組合顯示-攝像元件10的制造技術(shù)可以從任何適用的現(xiàn)有技術(shù)中選擇，例如CCD或CMOS元件的制造技術(shù)，或通常從某種光刻方法，或仍在研發(fā)中的方法中選擇。按照本發(fā)明的光電元件10中的基本特征是將顯示部件和攝像傳感器集成在基本上同一部件10中，其空間工作水平，在制造技術(shù)方法所允許的程度上，或多或少是均勻的，且其中信息基本上同時向相反方向傳送，即，從顯示元件向外發(fā)射信息以及檢測從外部到攝像傳感器的信息。
應(yīng)理解，以上說明和有關(guān)附圖僅僅旨在說明按照本發(fā)明的光電元件以及使用所述光電元件的終端設(shè)備。所以本發(fā)明絕不是僅僅限于權(quán)利要求書中所公開或陳述的實施例，本專業(yè)的技術(shù)人員將明白在所附權(quán)利要求書所定義的發(fā)明理念的范圍內(nèi)的許多不同的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種光電元件(10)，它設(shè)置成將數(shù)字光電信息可視化，其中所述元件(10)由若干在垂直和水平方向上排列的發(fā)射像素基本單元(R、G、B)形成，所述像素基本單元(R、G、B)用于發(fā)光，這些發(fā)射像素基本單元(R、G、B)的聯(lián)合效果是利用所述元件(10)使所述信息可視化，其特征在于還在所述光電元件(10)中設(shè)置檢測像素基本單元(D)，所述檢測像素基本單元(D)設(shè)置成基本上同時檢測光，以便從所述檢測的光形成數(shù)字信息。
2.如權(quán)利要求1所述的光電元件(10)，其中所述發(fā)射像素基本單元(R、G、B)設(shè)置成形成基本單元組(11)，所述基本單元組(11)包括至少三個發(fā)射像素基本單元(R、G、B)并且每個發(fā)射像素基本單元(R、G、B)至少以預(yù)定的一個波長或波長范圍發(fā)光，其特征在于至少一些所述基本單元組(11)設(shè)置成不僅包括發(fā)射像素基本單元(R、G、B)，還包括至少一個檢測像素基本單元(D)。
3.如權(quán)利要求2所述的光電元件(10)，其特征在于所述基本單元組(11)設(shè)置成多邊形，最好是六邊形，并且以這樣的方式把所述基本單元組(11)在所述像素基本單元(R、G、B，D)之間分隔開，使得所述基本單元組(11)包括設(shè)置成互相隔離開的發(fā)射像素基本單元(R、G、B)以及在它們之間的三個檢測像素基本單元(D)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的光電元件(10)，其特征在于在所述光電元件(10)中設(shè)置用于將光聚焦到檢測像素基本單元(D)上的透鏡裝置(13)。
5.如權(quán)利要求4所述的光電元件(10)，其特征在于所述透鏡裝置(13)設(shè)置成至少覆蓋所述檢測像素基本單元(D)。
6.一種終端設(shè)備(12)，它包括光電元件(10)，用于將數(shù)字信息可視化；光敏感元件(D)，用于檢測信息；以及裝置(14)，用于處理由所述元件(10，D)處理的信息；其特征在于所述元件(10，D)設(shè)置成基本上與同一部件結(jié)合在一起并且設(shè)置成通過利用所述裝置(14)而基本上同時工作。
7.如權(quán)利要求6所述的終端設(shè)備(12)，其特征在于用于處理信息的所述裝置(14)設(shè)置成以這樣的方式工作，即，把由所述終端設(shè)備(12)的所述光敏感元件(D)檢測的所述信息安排成在所述終端設(shè)備(12)的所述光電元件(10)中被可視化。
8.如權(quán)利要求6所述的終端設(shè)備(12)，其特征在于用于處理信息的所述裝置(14)設(shè)置成以這樣的方式工作，即，將由終端設(shè)備(12.1)的所述光敏感元件(10.1)檢測的所述信息發(fā)送到連接到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(15)的另一終端設(shè)備(12.2)，對所述信息做如下安排利用所述另一終端設(shè)備(12.2)的所述光電元件(10.2)將所述信息可視化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電元件(10)，用于將數(shù)字光電信息可視化，其中所述元件(10)由若干在垂直和水平方向上排列的發(fā)射像素基本單元(R、G、B)形成，所述像素基本單元(R、G、B)用于發(fā)光，這些發(fā)射像素基本單元(R、G、B)的聯(lián)合效果是利用所述元件(10)使所述信息可視化。此外，還在所述光電元件(10)中設(shè)置檢測像素基本單元D，用于基本上同時檢測光，以便從所述檢測的光形成數(shù)字信息。本發(fā)明還涉及使用所述元件的終端設(shè)備。
文檔編號H04N7/14GK1795481SQ200480014538
公開日2006年6月28日 申請日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者O·施羅德魯斯 申請人:諾基亞有限公司