專利名稱：將圖像投射至有形用戶界面上的制作方法
將圖像投射至有形用戶界面上背景已經(jīng)開(kāi)發(fā)出包括既用于顯示圖形用戶界面又用于用戶輸入的表面的表面計(jì)算設(shè) 備。表面計(jì)算設(shè)備檢測(cè)表面上的用戶手指或者檢測(cè)由用戶操控的真實(shí)、有形物體，并且 這被稱為“有形用戶界面”(TUI)。在一示例中，這些物體可以是用戶可移動(dòng)的游戲件 (gamingpiece),并且該移動(dòng)可被表面計(jì)算設(shè)備所檢測(cè)。表面計(jì)算設(shè)備可以為單用戶使用 而設(shè)計(jì)，或者可以是多用戶設(shè)備。已開(kāi)發(fā)有若干種來(lái)跟蹤或檢測(cè)表面上的物體的技術(shù)，例如，使用相機(jī)從表面上 方對(duì)物體成像(“頂-向下”配置)或使用光源從下方照射表面并使用相機(jī)檢測(cè)由與表 面接觸的物體反射的光(“底-向上”配置)。另一種技術(shù)依賴于當(dāng)指尖與表面接觸時(shí) 致使光的散射的受抑全內(nèi)反射(FTIR)并且此散射的光被表面下面的相機(jī)所檢測(cè)。以下描述的各實(shí)施例不限于解決已知表面計(jì)算設(shè)備的缺點(diǎn)中的任一個(gè)或全部的 實(shí)現(xiàn)。概述下面提供本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述以便向讀者提供基本的理解。本概述不是本發(fā)明的 詳盡概觀，并且既不標(biāo)識(shí)本發(fā)明的關(guān)鍵/重要元素，也不描繪本發(fā)明的范圍。其唯一目 的是以簡(jiǎn)化形式提供在此公開(kāi)一些概念作為稍后提供的更詳細(xì)描述的序言。描述了具有能在透明和漫射狀態(tài)之間切換的表面的表面計(jì)算設(shè)備。當(dāng)表面處在 其漫射狀態(tài)下時(shí)，可將圖像投射至該表面上，并且當(dāng)表面處在其透明狀態(tài)下時(shí)，可透過(guò) 該表面將圖像投射至物體上。在一實(shí)施例中，投射至物體上的圖像被重定向至該物體的 不同面上，以提供附加顯示表面或增補(bǔ)該物體的外觀。在另一實(shí)施例中，可將圖像重定 向至另一物體上。許多附帶特征將隨著參考下面的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖進(jìn)行理解而得到更好的認(rèn) 識(shí)。附圖描述根據(jù)附圖閱讀以下詳細(xì)描述，將更好地理解本發(fā)明，在附圖中

圖1是表面計(jì)算設(shè)備的示意圖；圖2示出表面計(jì)算設(shè)備的示例操作方法的流程圖；圖3和4示出可與表面計(jì)算設(shè)備一起使用的各種無(wú)源物體的示意圖；圖5示出有源物體和表面計(jì)算設(shè)備的示意圖；圖6-8示出可用于檢測(cè)用戶輸入的表面計(jì)算設(shè)備的示意圖；圖9是另一表面計(jì)算設(shè)備的示意圖；圖10示出用于校正畸變的光學(xué)布置的示意圖；圖11示出表面計(jì)算設(shè)備的另一示例操作方法的流程圖；以及圖12示出可在其中實(shí)現(xiàn)本文所描述的各種方法的的實(shí)施例的示例性的基于計(jì)算 的設(shè)備。附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)指代相同的部分。
詳細(xì)描述下面結(jié)合附圖提供的詳細(xì)描述旨在作為對(duì)本示例的描述，而非表示用于解釋或 利用本示例的唯一形式。本說(shuō)明書(shū)闡述本示例的功能以及用于構(gòu)造和操作本示例的步驟 序列。然而，相同或等效的功能與序列可由不同的示例來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖1是表面計(jì)算設(shè)備100的示意圖，該表面計(jì)算設(shè)備100包括位于可切換表面 102的后面的投射器101，即投射器101在可切換表面的與用戶(圖1中未示出)相對(duì)的 那一側(cè)。可切換表面102具有兩種操作模式“顯示模式”，其中表面(對(duì)于可見(jiàn)光) 基本上是漫射的并且任何背面投射的圖像或其他圖形數(shù)據(jù)被顯示在表面上；以及“投射 模式”，其中表面(對(duì)于可見(jiàn)光)基本上是透明的并且任何背面投射的圖像(或其他圖形 數(shù)據(jù))透過(guò)表面投射。若諸如物體103之類的物體被放置在表面102上(或附近)，則當(dāng) 該設(shè)備處在投射模式時(shí)，圖像可被投射至該物體的底面104中。僅出于解釋的目的，本文描述指的是(例如，由投射器101)將圖形數(shù)據(jù)投射透 過(guò)表面和/或投射至表面上。此圖形數(shù)據(jù)可包括任何形式的圖像或數(shù)據(jù)，包括數(shù)字或模 擬數(shù)據(jù)。將領(lǐng)會(huì)，投射器可將任何形式的圖形數(shù)據(jù)投射透過(guò)表面，并且該選擇可以是取 決于應(yīng)用的。在一些示例中，可以投射文本或圖形用戶界面(GUI)(其可包括文本和/或 圖像)，在其他示例中，可以投射可靜止或移動(dòng)的圖像，以及在又些示例中，可以投射單 個(gè)顏色或其他光模式(例如，結(jié)構(gòu)化光模式)。圖2示出表面計(jì)算設(shè)備100的示例操作方法的流程圖。在此示例中，可切換表面 102初始處在顯示模式，并且用于該表面計(jì)算設(shè)備的圖形用戶界面或任何其他圖形數(shù)據(jù)被 投射至表面上(框201)。該表面隨后被切換至投射模式(框202)，即它相對(duì)于可見(jiàn)光從 基本漫射被切換至基本透明，并且圖形數(shù)據(jù)透過(guò)表面被投射至物體上(框203)。該可切 換表面隨后可被切換回顯示模式(框204)并且可重復(fù)該方法。表面的切換(框202和204中)可以任何速率進(jìn)行。在一示例中，表面可以按超 過(guò)閃動(dòng)感知閾值的速率(例如，以60Hz)切換。在這樣的速率下，用戶將看到表面上的 GUI(或其他圖形數(shù)據(jù))和投射至物體上的圖形數(shù)據(jù)(可以是另一 GUI)兩者。這樣的裝 置和方法因此允許基本上同時(shí)地顯示圖形數(shù)據(jù)、GUI或其他形式數(shù)據(jù)的兩個(gè)不同元素。 這兩個(gè)元素可完全不相關(guān)并且可以是獨(dú)立地控制的。在其他示例中，可將相同的圖形數(shù) 據(jù)投射至表面上和透過(guò)表面(例如，投射至除該可切換表面以外的第二顯示表面上)。為了在表面上和透過(guò)表面顯示不同的圖形數(shù)據(jù)，可以使用能在圖形數(shù)據(jù)的元素 之間(例如，在圖像之間)以足夠高的速率切換的投射器，且該投射器可與表面的切換 (例如，框202和204中)同步?；蛘?，系統(tǒng)可包括第二投射器106，且可在每個(gè)投射器 101、106的前面提供可切換快門(mén)(或過(guò)濾器)107、108。在這樣的實(shí)施例中，快門(mén)107、 108可與可切換表面102同步地進(jìn)行切換，并且投射器101、106可連續(xù)地投射(或者可 以較低速率切換)?；蛘?，投射器101可被提供成透過(guò)表面投射圖形數(shù)據(jù)，而可以使用 處在顯示模式的替換顯示裝置諸如LCD (液晶顯示器)來(lái)將圖形數(shù)據(jù)投射至處在顯示模式 的表面上。在這樣的示例中，投射器101可充當(dāng)LCD面板的背光，或者可提供單獨(dú)的背 光。僅出于以下解釋的目的，將使用投射器以顯示模式提供圖形數(shù)據(jù)，盡管將領(lǐng)會(huì)在其 他示例中，可以使用任何能被投射透過(guò)的顯示裝置。表面計(jì)算設(shè)備100的雙重投射能力可被用于創(chuàng)建有趣的分層和魔幻透鏡效果。作為投射兩個(gè)完全不相關(guān)的圖像的代替，投射透過(guò)表面的圖形數(shù)據(jù)可以在視覺(jué)上與正投 射在表面上的圖形數(shù)據(jù)相聯(lián)系。例如，投射在表面上的圖形數(shù)據(jù)可以是汽車(chē)圖像，而包 括揭示該汽車(chē)的內(nèi)部工作的相關(guān)聯(lián)圖像的圖形數(shù)據(jù)正被投射透過(guò)該表面。在此示例情景 中，若用戶使一件半透明材料(或其他物體)在該汽車(chē)上經(jīng)過(guò)，則將揭示其他隱藏信息， 從而創(chuàng)造出兩層的效果。可使用各種形式和形狀的不同半透明物體來(lái)利用這種能力，從 而各自在實(shí)際上充當(dāng)物理魔幻透鏡。這些物體無(wú)需非得停留在表面上或者甚至無(wú)需非得 與表面接觸。它可以是被抬起離開(kāi)表面的，而透過(guò)表面投射的圖形數(shù)據(jù)被保持。該物體 可以6個(gè)自由度來(lái)操控。其他示例在下文中描述。投射器101、106可以是任何種類的投射器，示例包括但不限于LCD、LCOS (娃 上液晶)、DLP(數(shù)字光處理 )以及激光投射器。投射器可以是固定的或可操縱的?？?切換快門(mén)107、108(或過(guò)濾器/鏡)可以是任何種類的可切換快門(mén)，并且示例是鐵電LCD 快門(mén)?？汕袚Q表面102可包括聚合物穩(wěn)定膽甾型構(gòu)造(PSCT)液晶或聚合體分散液晶 (PDLC)薄板。這些材料可通過(guò)施加電壓而在基本漫射和透明狀態(tài)之間電切換。PSCT通 常能夠以高于PDLC的速率切換，并且PSCT可以超過(guò)閃動(dòng)感知閾值的速率切換(例如， 可以60Hz左右切換)。在使用PSCT的示例實(shí)現(xiàn)中，表面可以60Hz進(jìn)行切換，其中每個(gè)循環(huán)包括當(dāng) 向屏幕施加150V以使其暢通的約8.3ms，繼以不施加電壓從而返回其自然漫射狀態(tài)的約 8.3ms。每個(gè)狀態(tài)的時(shí)間的精確比例(即，工作循環(huán))可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體需要而改 變。例如，以暢通區(qū)間為代價(jià)增大漫射區(qū)間將以降低透過(guò)投射的亮度為代價(jià)增加表面上 的顯示亮度。還將降低可供相機(jī)用于透過(guò)表面成像的光。在此示例中，可在交替循環(huán)上 翻轉(zhuǎn)該150V的極性，并且可使用基于H橋的架構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器電路，其中可切換表面的每側(cè) 被連接至能夠在0和+150V之間切換的一個(gè)半橋。因此，取決于沒(méi)有半橋、左半橋、或 者右半橋被啟用(分別)可跨PSCT-LC施加為0V、+150V或-150V的電勢(shì)。每個(gè)半橋 可被實(shí)現(xiàn)為從NPN和PNP功率音頻晶體管制成的互補(bǔ)發(fā)射極跟隨器。這些晶體管能夠 足夠快地遞送用以切換實(shí)際是約6 yF的非線性電容器的表面所需的高電流( 4A)。功 率輸出級(jí)可通過(guò)附加的電流增益級(jí)來(lái)驅(qū)動(dòng)。高壓電路與系統(tǒng)的其余部分之間的電氣隔離 可通過(guò)使用光耦合電平轉(zhuǎn)換器來(lái)達(dá)成。將領(lǐng)會(huì)，這只是一種可能的實(shí)現(xiàn)，并且僅作為示 例描述。或者，可切換表面可使用任何其他技術(shù)或布置來(lái)提供兩種操作模式，例如，可 選擇性地用光學(xué)漫射或透明的氣體來(lái)填充的氣體填充腔體、或者可將彌散元件切換進(jìn)出 表面的平面(例如，以類似于軟百葉窗的方式)的機(jī)械設(shè)備。在所有這些示例中，可在 兩種模式之間對(duì)表面進(jìn)行電切換，在一種模式中表面對(duì)于可見(jiàn)光是基本漫射的，并且在 另一種模式中表面對(duì)于可見(jiàn)光是基本透明的。在一些示例中，可切換表面還能夠被切換 至具有不同程度的漫射性的中間模式。在一些示例中，整個(gè)表面102可在模式之間切換(例如，在框202和204中)， 并且在其他示例中，僅屏幕的部分可在狀態(tài)之間切換。在某些示例中，取決于切換區(qū)域 的控制粒度，可以在表面中打開(kāi)透明窗口(例如，在被放置在表面上的物體的后面)，同 時(shí)該表面的其余部分保持在其基本漫射狀態(tài)中。表面的各部分的切換在表面的切換速度低于閃動(dòng)閾值的情況下可以是有幫助的，以使得圖形數(shù)據(jù)(諸如圖像或圖形用戶界面)能 夠在表面的一部分上顯示，同時(shí)透過(guò)該表面的不同部分發(fā)生投射并投射至物體上。在其他示例中，表面可以被在模式間切換但是操作模式可取決于入射在表面上 的光的性質(zhì)。例如，表面可擔(dān)當(dāng)偏振光的一個(gè)方向的漫射體并且對(duì)于另一偏振可以是透 明的。在另一示例中，表面的光學(xué)屬性以及因此操作模式可取決于入射光的入射角度。盡管圖1示出了扁平表面，在其他示例中，可切換表面102可以是彎曲的或非平 面的。表面可以是剛性或柔性的。此外，表面計(jì)算設(shè)備100可包括未在圖1中示出的附 加元件，諸如捕捉設(shè)備。如上所述，當(dāng)系統(tǒng)處在投射模式時(shí)，圖形數(shù)據(jù)可透過(guò)表面投射至物體103上(框 203)。此物體可與表面接觸、靠近表面或遠(yuǎn)離表面。圖形數(shù)據(jù)被投射至其上的物體可被 設(shè)計(jì)成將光重定向(例如，通過(guò)反射/衍射)以將圖形數(shù)據(jù)投射至該物體的面上。該圖形 數(shù)據(jù)被投射至其上的該面可與可切換表面平行或者可不與該表面平行。在另一示例中， 投射的光可被該物體重定向，使得該光以不同于該光被投射透過(guò)表面的角度的角度從該 物體被發(fā)射，并且這可以使得投射至另一物體上。這些物體可以是無(wú)源的，或者可以是 有源的(即，包含電路)，并且示例在下文描述。透過(guò)表面的投射——其可以是與(在顯示模式中)投射至表面上的圖形數(shù)據(jù)的 不同的圖形數(shù)據(jù)的投射，可被用于提供替換顯示表面(例如，提供私人顯示器)、用于增 補(bǔ)物體的外觀(例如，將圖像投射至一頁(yè)紙上或?qū)Ⅴr活的臉投射至游戲件上)、用于感測(cè) (例如，用于物體上的觸摸感觸或用于光束-中斷(beam-break)傳感器)或用于其他目 的。這些物體可為表面計(jì)算設(shè)備提供有形用戶界面(UI)控制，或者以其他方式向表面計(jì) 算設(shè)備提供用戶輸入。各種物體的示例及其使用在下文描述。圖3示出各種無(wú)源物體的示意圖，這些物體將在一個(gè)面上進(jìn)入該物體的光重定 向至該物體的另一面上。此光已在投射模式中被投射透過(guò)可切換表面。無(wú)源物體301的 第一示例包括直角等腰棱鏡，并且入射在底面302上的光如圖3中所示地通過(guò)90°反射。 這依賴于棱鏡的全內(nèi)反射(TIR)屬性，盡管可替換地使用具有鏡表面的物體。若該物體 的垂直面303被研磨或者以其他方式配備有漫射或散射層，則投射至該棱鏡的底面302上 的任何圖形數(shù)據(jù)將被顯示在垂直面303上。這樣的物體301因此可用于提供用戶的私人顯 示器(例如，顯示游戲或機(jī)密信息)，尤其是在該表面計(jì)算設(shè)備是多用戶設(shè)備的情況下。無(wú)源物體311的第二示例包括已關(guān)于點(diǎn)C通過(guò)360°掃掠的棱鏡308的窄部分 ABC。入射在平坦底面312 (EO、OG)上的光線將再次(在面DO、OF上)經(jīng)歷全內(nèi)反 射，并從外曲面313(DE、FG)出現(xiàn)。若兩維(2D)圖像(或其他圖形數(shù)據(jù))被投射至物 體的底面平坦表面312上，則該圖像將透過(guò)該物體的彎曲側(cè)被反射出去；然而，若合適 的漫射體材料被附至該曲面(或提供漫射表面研磨)則出現(xiàn)的光將在曲面上形成人眼可見(jiàn) 的圖像。圖4示出物體311的變形的示意圖，其中入射在底面上的光被重定向至一個(gè)以上 的面，導(dǎo)致圖形數(shù)據(jù)被顯示在該物體的一個(gè)以上的面上。第一變形401包括具有平行頂 面和底面410、411的外圓柱部分。任何自下投射到此圓柱區(qū)域的光將從該物體的頂表面 出現(xiàn)，并且通過(guò)在頂表面上放置漫射體(或提供漫射表面研磨)，圖形數(shù)據(jù)可同時(shí)形成在 外曲面412和頂表面410的環(huán)這兩者上。由于圖形數(shù)據(jù)的(在表面412、410上的)這兩個(gè)投射的元素是源自入射圖形數(shù)據(jù)的不同區(qū)域(在物體的底面411、413上)，所以圖形數(shù) 據(jù)的被投射元素可獨(dú)立地控制。第二變形402也允許投射至頂表面420和彎曲的外表面421這兩者上，但此變形 允許投射至頂表面的中央?yún)^(qū)域(而非先前變形401中所示的外環(huán))。該物體的中央部分具 有與底表面423平行的表面422。通過(guò)添加漫射層424或替換地通過(guò)向平坦中央表面422 添加漫射層(或表面)研磨可使得圖形數(shù)據(jù)在頂表面上可見(jiàn)。未在圖4中示出的另一變 形是上述兩個(gè)變形401、402的組合。這提供了三個(gè)不同的投射區(qū)外曲面、頂表面上的 外環(huán)以及頂表面的中央部分，并且如上所述，每個(gè)區(qū)域上的投射可獨(dú)立控制。圖4中還示出又一變形403，其在物體的中央部分包括諸如凹透鏡430之類的透 鏡。自下投射至此區(qū)域的圖形數(shù)據(jù)被擴(kuò)展以填滿物體的頂表面431的整個(gè)表面(或者更 大部分)，并且如上所述，可提供漫射層432。在這樣的示例中，相對(duì)于所投射圖形數(shù)據(jù) 的分辨率來(lái)權(quán)衡所投射圖形數(shù)據(jù)的大小，即，透鏡增大了頂表面上所投射圖形數(shù)據(jù)的大 小但所投射分辨率保持相同，從而頂表面上圖形數(shù)據(jù)的有效分辨率將小于投射至彎曲側(cè) 433上的圖形數(shù)據(jù)的分辨率。該鏡頭可能引入畸變，但這能在所投射的圖形數(shù)據(jù)中進(jìn)行校 正。盡管圖4中示出凹透鏡，但在其他示例中，可使用其他鏡頭，諸如復(fù)合透鏡或凸透
^Mi ο將領(lǐng)會(huì)，上述示例僅是可以結(jié)合可切換表面層使用以定向投射透過(guò)該表面的光 并提供在該物體的不同表面和在一些情形中多個(gè)表面上的投射的許多不同示例物體中的 一些。取決于該物體的設(shè)計(jì)和所投射圖形數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)可被投射在物體的所有表面 上。盡管所示示例具有平坦的上表面，但這僅用作示例，并且其他物體可包括彎曲的上 表面。在又一示例中，該物體可以是基本上是半球狀的。盡管這些物體可與可切換表面接觸，但在其他示例中，這些物體可與表面分 開(kāi)，例如，圖4中所示的物體可具有將它們與可切換表面隔開(kāi)的透鏡或其他構(gòu)件。在投 射裝置(例如，可包括一個(gè)以上的投射器和可切換過(guò)濾器)和表面可按照超過(guò)閃動(dòng)閾值的 速率切換的情況下，這可以使不同圖形數(shù)據(jù)能被投射至物體上和下方。該透過(guò)表面所投射圖形數(shù)據(jù)可以根據(jù)該圖形數(shù)據(jù)被投射至其上的物體的檢出位 置來(lái)改變。該檢出位置可以是基本上平行于該可切換表面的平面中的位置(例如，χ-y位 置)、該物體與表面之間的間距(例如，ζ位置)和/或該物體的方向(例如，傾斜或旋 轉(zhuǎn))。在第一示例中，當(dāng)漫射物體與表面接觸時(shí)可將第一顏色投射至該物體上，并且當(dāng)該 物體不與表面接觸時(shí)將第二顏色投射至該物體上。在第二示例中，當(dāng)物體朝向或遠(yuǎn)離表 面移動(dòng)時(shí)可向所投射圖形數(shù)據(jù)應(yīng)用縮放效果，以使得該物體類似于放大鏡。在第三示例 中，取決于物體位置可向其投射不同的圖形數(shù)據(jù)(如在上述的魔幻透鏡示例中)。漫射物體與表面之間的接觸可以任何方式(例如，使用觸摸檢測(cè)方法)來(lái)檢測(cè)。 當(dāng)漫射物體被抬離此表面時(shí)，這還可以使用觸摸檢測(cè)或者替換地通過(guò)深度檢測(cè)(例如， 使用飛行時(shí)間相機(jī)或檢測(cè)投射至物體上的結(jié)構(gòu)化光模式)來(lái)檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到物體與表面 的間距的改變時(shí)，所投射的光可以例如改變?yōu)椴煌伾虿煌瑘D形數(shù)據(jù)。在一示例中， 可以調(diào)整所投射圖形數(shù)據(jù)以使其保持在焦點(diǎn)上或者在物體上保持相同大小等。這提供基 于3D的交互和3D顯示。結(jié)合可切換表面使用的物體可具有使其相對(duì)于表面的位置能被跟蹤的集成特征或嵌入式電子器件。示例包括使用無(wú)源(向后_反射型)或有源(供電LED)標(biāo)簽，它 們可使用可見(jiàn)光或紅外(IR)光或者另一波長(zhǎng)的光。其他示例包括使用無(wú)線通信(例如， RFID標(biāo)簽)。進(jìn)一步示例在下面將更詳細(xì)地描述。在圖5中所示的示例中，物體501可具有嵌入其中(例如，在拐角處)的LED 502或者其他光源，并且物體的位置可通過(guò)透過(guò)投射模式下的可切換表面檢測(cè)LED的位 置來(lái)跟蹤。為了達(dá)成此目的，圖像捕捉設(shè)備或其他成像裝置，相機(jī)503可位于可切換表 面102的后面。在表面附近有一個(gè)以上的物體的情況下，不同物體可使用不同的閃爍模 式(或不同調(diào)制方案)以協(xié)助在它們之間進(jìn)行區(qū)別。在另一示例中，物體中的LED可以 響應(yīng)于收到的信號(hào)(例如，無(wú)線電信號(hào))開(kāi)/關(guān)，并且這可被用于在物體之間進(jìn)行區(qū)別。 在又一示例中，物體可包括反射元件(例如，替代有源LED)，反射元件反射在投射模式 下投射透過(guò)可切換表面的光的至少一部分。反射自這些元件的光可被相機(jī)或其他成像裝 置檢測(cè)以使得能夠?qū)ξ矬w位置進(jìn)行跟蹤。作為L(zhǎng)ED或其他光源的補(bǔ)充或替代，物體可包括其他有源電子器件。例如，物 體可包括嵌入式電子器件或設(shè)備以幫助確定物體的位置和/或方向，諸如指南針、加速 計(jì)、傾斜開(kāi)關(guān)等，并且該物體可使用無(wú)線通信技術(shù)(例如，IrDA、藍(lán)牙 、WiFi等)將 數(shù)據(jù)從這些傳感器傳達(dá)給表面計(jì)算設(shè)備。這些設(shè)備可用作對(duì)發(fā)射或反射自物體的光的檢 測(cè)的替代或補(bǔ)充?？蓞⒄湛汕袚Q表面或相對(duì)于另一物體或方向(例如，相對(duì)于重力)檢 測(cè)物體的位置和/或方向。在其中光于物體的拐角處被發(fā)射/反射的情況下，可使用附 加數(shù)據(jù)來(lái)解決可能由不完整視覺(jué)數(shù)據(jù)(例如，圖像捕捉設(shè)備僅捕捉到四個(gè)拐角中的三個(gè)) 而導(dǎo)致的模糊或提供更佳的位置/跟蹤數(shù)據(jù)。在另一示例中，物體可包括相機(jī)或其他圖 像捕捉設(shè)備，并且可將指示所捕捉到的圖像的數(shù)據(jù)傳達(dá)給表面計(jì)算設(shè)備。通過(guò)將收到的 數(shù)據(jù)與顯示在可切換表面上或投射透過(guò)表面的任何圖形數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，表面計(jì)算設(shè)備可確 定物體關(guān)于表面的相對(duì)位置。在跟蹤物體或者確定其位置的情況下，投射至物體上的圖形數(shù)據(jù)可根據(jù)物體的 位置而被修改。在一示例中，可調(diào)整圖形數(shù)據(jù)以校正可能與位置有關(guān)的畸變(例如，如 下文更詳細(xì)地描述)，或者所投射圖形數(shù)據(jù)可以因物體的位置而不同(例如，提供在顯示 模式下顯示于可切換表面上的圖形數(shù)據(jù)的部分的放大視圖，以提供虛擬放大器)。這提供 3D顯示，并且允許用戶進(jìn)行3D交互(例如，其中用戶正相對(duì)于可切換表面移動(dòng)物體)。結(jié)合可切換表面使用的物體可使能通過(guò)檢測(cè)其在表面上的位置(例如，使用如 上所述的物體跟蹤)和/或通過(guò)檢測(cè)用戶與物體的交互來(lái)對(duì)表面計(jì)算設(shè)備進(jìn)行用戶輸入。 圖6中示出使能對(duì)用戶與物體的交互進(jìn)行檢測(cè)的兩個(gè)示例布置601、602。在第一示例601 中，可使用放于表面102上的兩個(gè)棱鏡610、611來(lái)提供光束-中斷傳感器。投射模式下 投射透過(guò)表面并進(jìn)入一個(gè)棱鏡610的底部的光被反射并經(jīng)過(guò)棱鏡之間的間隙612。相機(jī)或 其他成像設(shè)備可被用于檢測(cè)由第二棱鏡611透過(guò)表面(處在投射模式)反射回的光。光 束-中斷傳感器可使用可見(jiàn)光或可使用另一波長(zhǎng)的光，諸如紅外(IR)輻射。圖6示出允許通過(guò)檢測(cè)用戶正在觸摸表面102上(或附近)的物體620進(jìn)行用戶 輸入的第二布置602。此觸摸檢測(cè)可通過(guò)在物體的底部上(例如，從源622透過(guò)可切換表 面102)照射隨后被成角度的表面重定向(如上所述)的光來(lái)達(dá)成。當(dāng)用戶正在觸摸物體 時(shí)，入射在手指621上的光被反射并且被成像裝置623所檢測(cè)。在一示例中，可使用IR光，使得源622是IR源且成像裝置是IR成像裝置，諸如IR敏感相機(jī)。光的投射和檢測(cè) 可當(dāng)表面102處在投射模式時(shí)執(zhí)行，或者替換地，在使用IR光的情況下，表面在顯示模 式下可以對(duì)IR光至少部分透明從而允許在顯示模式下執(zhí)行投射和檢測(cè)。除了用來(lái)提供用 戶輸入外，可見(jiàn)光可在投射模式下投射透過(guò)表面以將圖形數(shù)據(jù)投射至物體上。在進(jìn)一步示例中，可結(jié)合可切換表面使用有源物體(即，包括電路的物體)來(lái)提 供用戶輸入。例如，盡管圖6中的布置601、602顯示光(例如，IR光)被投射進(jìn)入物 體中，但在其他示例中物體可以是有源物體并且可包括光源(例如，IRLED)。在一示例中，有源物體可包括觸摸屏。此觸摸屏可使用任何合適的觸摸屏技 術(shù)，諸如電阻式或電容式技術(shù)、或者諸如圖7中所示并在下文描述的FTIR(受抑全內(nèi)反 射)。在一示例中，觸摸屏可包括可切換表面。在如圖7中所示的示例700中，物體701可包括光源702，光源702將光耦合到物 體中以使其在物體內(nèi)經(jīng)歷TDI。當(dāng)用戶觸摸物體時(shí)，TIR受抑并且光被散射出物體703。 此所散射光703可以被可位于可切換表面102的另一側(cè)上的成像裝置704所檢測(cè)。可使 用對(duì)所散射光的檢測(cè)來(lái)向表面計(jì)算設(shè)備提供用戶輸入，并且用戶輸入還可以取決于檢測(cè) 出的所散射光的位置。使用的光可以是可見(jiàn)光或可以是IR光。該設(shè)備還可包括布置成 在投射模式下將圖形數(shù)據(jù)投射至物體701上的投射器101。在又一示例710中，物體可 以是無(wú)源的，且用于基于FTIR的觸摸檢測(cè)的光可投射透過(guò)表面并使用鏡面或棱鏡元件被 耦合到物體中。物體701、710還可包括在其處表面被粗糙化(或以其他方式處理)以使 TIR受抑的區(qū)域。通過(guò)這樣的區(qū)域散射的光可被成像裝置(例如，裝置704)所檢測(cè)并被 用于跟蹤物體相對(duì)于可切換表面102的位置。圖7中所示的前兩種布置700、710允許跟蹤與物體的前表面(即，遠(yuǎn)離可切換 表面的表面)接觸的手指。圖7中所示的第三裝置720允許跟蹤物體的相對(duì)側(cè)上(即，在 物體的最靠近可切換表面的表面上，其可被稱為背表面或底表面)的手指。物體721包 括其中發(fā)生TIR的層722，其中IR光可由物體中的LED提供(如在布置700中)或者可 被投射至物體上并耦合到物體中(如布置710中)。物體721還包括:tR反射表面723。 當(dāng)用戶(例如，使用手指725)觸摸物體的背表面724時(shí)，TIR受抑并且所散射IR光被反 射表面723反射并使用IR成像裝置704檢測(cè)。在又一示例中，用戶輸入可通過(guò)對(duì)光在投射模式下透過(guò)可切換表面被投射至其 上的物體撓曲或以其他方式使其變形來(lái)提供。物體的撓曲可通過(guò)跟蹤該物體或該物體的 部分(例如，拐角和/或邊)的位置來(lái)跟蹤，并且這可以使用上述技術(shù)中的一種技術(shù)來(lái)達(dá) 成。在如圖8中所示的另一示例中，該撓曲可通過(guò)例如使用極化光學(xué)畸變檢測(cè)物體的光 學(xué)屬性的改變來(lái)檢測(cè)?？砂ㄍ渡淦?01 (或另一光源)和偏振器803的極化光源可被用 于將偏振光投射至例如可以是聚碳酸酯或丙烯酸薄板的物體801上。在穿透物體后，光 可被前表面(即，最靠近用戶但遠(yuǎn)離可切換表面102的表面)上的反射涂層802反射，并 透過(guò)偏振器803被傳回以被檢測(cè)(例如，使用相機(jī)系統(tǒng)804)。可使用任何合適的物體， 其中穿透該物體的光的偏振效應(yīng)與材料的應(yīng)力的量有關(guān)。當(dāng)用戶對(duì)物體施加力時(shí)，薄 板的光學(xué)偏振屬性改變，從而穿透該物體的任何部分的光的偏振的旋轉(zhuǎn)量取決于該應(yīng)力 (即，薄板的不同部分將體驗(yàn)不同的應(yīng)力，這將導(dǎo)致對(duì)穿透它的光的偏振的不同改變)。 結(jié)果，檢出圖像提供薄板上應(yīng)力的圖，其可被解釋以確定導(dǎo)致該圖的用戶動(dòng)作(或結(jié)果的力)。在一示例中，可結(jié)合表面計(jì)算設(shè)備使用觸摸屏來(lái)創(chuàng)建對(duì)用戶呈現(xiàn)為觸敏的文 檔。在這樣的示例中，透明(或包括可切換表面)的觸摸屏可具有位于其頂上的打印文 檔。觸摸屏可檢測(cè)到用戶正觸摸文檔并且表面計(jì)算設(shè)備中的投射器可以例如響應(yīng)于經(jīng)由 觸摸屏檢測(cè)到的用戶輸入而將附加物投射至文檔上。在上述示例中，投射透過(guò)可切換表面的圖形數(shù)據(jù)被顯示在位于表面上或接近表 面并將光重定向的物體上。在其他示例中，物體可將光重定向至諸如墻壁、天花板或投 射屏幕等另一投射表面上。在一些示例中，投射屏幕可被適當(dāng)放置以用作表面計(jì)算設(shè)備 附近的擴(kuò)展投射空間，如圖9中所示。為了能夠投射至替換投射表面900上，投射器中 的一個(gè)可以定向?yàn)槭请x軸的。圖9的系統(tǒng)還包括用于將圖形數(shù)據(jù)投射至顯示模式下的表 面上的分開(kāi)的投射器101。盡管圖9示出棱鏡物體902，該物體可替換地包括鏡表面或可以任何其他方式對(duì) 光重定向。在一示例中，光可被投射至鏡表面(例如，安裝在可切換表面上方的天花板 上)上并反射至物體上(例如，反射至物體的頂表面上和/或反射至并非光學(xué)透明的物體 上)。鏡表面可以是可操縱的，并且可被操縱以跟蹤物體的任何運(yùn)動(dòng)(可如上所述地跟 蹤)。在又一示例中，可以使用提供360°投射的物體(例如，在外側(cè)鍍銀的半球或在外 側(cè)成鏡面的錐)。 在一些示例中，被用于將光重定向至替換投射表面上的物體的位置可被跟蹤以 允許補(bǔ)償所投射圖形數(shù)據(jù)。通過(guò)跟蹤該物體相對(duì)于可切換表面的角度，可修改所投射圖 形數(shù)據(jù)以使得所投射圖形數(shù)據(jù)保持恒定的方向、大小或形狀(例如，矩形而非是不同的 平行四邊形或梯形)。在關(guān)于此類示例的變形中，這可以虛擬方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖形數(shù)據(jù)可 透過(guò)投射模式下的表面被投射至物體上(同前)，并且在該物體被用戶所操控時(shí)可跟蹤該 物體。隨后可使用另一投射器將圖形數(shù)據(jù)直接投射至該替換投射表面上(即，不經(jīng)過(guò)該 物體重定向)，其中直接投射的圖形數(shù)據(jù)的位置可取決于該物體相對(duì)于表面計(jì)算設(shè)備的位 置。對(duì)于這兩個(gè)示例，用戶感知可以是相同的。在又一示例中，可跟蹤用戶在可切換表面附近的位置，并且可修改所投射的圖 形數(shù)據(jù)以避免將圖形數(shù)據(jù)投射至用戶的臉上。這可以通過(guò)向所投射的圖形數(shù)據(jù)添加黑色 區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)，該黑色區(qū)域是根據(jù)所跟蹤到的用戶的臉的位置來(lái)定位和調(diào)整的。對(duì)用戶的 跟蹤可使用成像裝置904來(lái)實(shí)現(xiàn)。上述物體中的一些包括嵌入式電子器件或其他有源設(shè)備，諸如LED。用于這些 設(shè)備的電力可由位于物體內(nèi)部的電池來(lái)提供。替換地或補(bǔ)充地，電力可由表面計(jì)算設(shè)備 無(wú)線地提供。在一示例中，物體可包括光電池或其他能夠?qū)⑷肷涞墓饽苻D(zhuǎn)換成電能的元 件。入射的光能可被投射透過(guò)投射模式下的可切換表面，并且得到的電能可以例如被用 于為L(zhǎng)ED或其他光源供電。在替換布置中，電力可從表面計(jì)算設(shè)備被感應(yīng)耦合至物體 中，或者可使用其他無(wú)線供電技術(shù)。在一些示例中，表面計(jì)算設(shè)備(例如，感應(yīng)地或者 通過(guò)光電轉(zhuǎn)換)提供的電力可被用于對(duì)設(shè)備內(nèi)的電池充電。為了降低有源設(shè)備的功耗， 有源元件可以僅在部分時(shí)間內(nèi)被供電。在一示例中，有源設(shè)備在可切換表面處在投射模 式時(shí)被供電。在一些示例中，所投射圖形數(shù)據(jù)可能由于背面投射的圖形數(shù)據(jù)的發(fā)散而畸變。當(dāng)物體在可切換表面上放于所投射圖形數(shù)據(jù)的光軸上時(shí)，進(jìn)入物體的光線是幾乎垂直于 物體的頂/底面的。然而，如圖10中的第一布置1000中所示，當(dāng)物體1001偏離光軸 1002地放于可切換表面102上時(shí)，進(jìn)入物體1001的光不再垂直于底面，并且如圖10中所 示的，這可能導(dǎo)致入射光穿透物體而不入射在棱鏡上。對(duì)此的解決方案是包括菲涅耳透 鏡1011，該透鏡以光軸為中心并且基本覆蓋可切換表面的全部投射區(qū)。該菲涅耳透鏡可 被選擇成使其焦距等于投射器與可切換表面之間的距離。這導(dǎo)致來(lái)自投射器101的發(fā)散 光被聚成平行光線并且呈現(xiàn)出與表面垂直，如圖10中的第二布置1010中所示。諸如圖10中所示的菲涅耳透鏡1011提供薄形狀因子的透鏡，但在其他示例中可 使用替換性透鏡(例如，校準(zhǔn)透鏡或淺GRIN透鏡)。在又一示例中1020中，可如圖10 中所示地使用拋物柱面鏡1021來(lái)提供透過(guò)投射模式下的可切換表面的經(jīng)校準(zhǔn)的所投射圖 像，或者替換地可使用各個(gè)鏡元件的陣列來(lái)提供相同的光學(xué)效果。在圖10中所示的示例 中，在需要時(shí)，成像裝置可位于拋物柱面鏡之前(例如，在位置1022)、拋物柱面鏡中的 孔徑之后1023、定向至拋物柱面鏡1021的投射器101之旁或者別處?？商鎿Q地使用其他 光學(xué)技術(shù)以提供經(jīng)校準(zhǔn)的所投射光束。在使用透鏡的替換解決方案中，可跟蹤圖形數(shù)據(jù)(如上所述)并且可基于物體的 檢出位置來(lái)調(diào)整所投射圖形數(shù)據(jù)以校準(zhǔn)任何畸變。在又一替換解決方案中，投射透過(guò)表 面并投射至物體上的投射器可位于可移動(dòng)的支架上(例如，在x_y級(jí)上)，并且可改變投 射器的位置以跟蹤投射器正在其上投射的物體的位置。在又一示例中，可提供多個(gè)投射 器，并且可根據(jù)物體的跟蹤位置來(lái)選擇投射圖形數(shù)據(jù)的投射器(例如，可使用具有最靠 近該物體的位置的光軸的投射器)。上述示例中的物體是單片物體，然而在其他示例中，物體可包括機(jī)械連接。在 一示例中，物體可包括鼠標(biāo)替代設(shè)備并包括滾動(dòng)輪，其位置可被跟蹤(如上所述)以向表 面計(jì)算設(shè)備提供用戶輸入。在又一些示例中，物體可以是有生命的物體(例如，人)， 可以不是固體的(例如，可以是薄霧)或者可以是全息設(shè)備。物體可以是剛性或柔性的 (例如，柔性光纖波導(dǎo))。表面計(jì)算設(shè)備可包括附圖中所示且以上描述的那些元件之外的附加元件。例 如，表面計(jì)算設(shè)備可包括圖像捕捉設(shè)備或布置成執(zhí)行透過(guò)投射模式下的表面的成像和/ 或顯示模式下(當(dāng)表面基本漫射時(shí))的成像的其他成像裝置。成像可使用任何波長(zhǎng)，諸 如可見(jiàn)光或IR輻射。圖11是示出諸如此處所描述的并且在圖1和5-10中示出的任何設(shè)備之類的表面 計(jì)算設(shè)備的示例操作方法的流程圖，該表面計(jì)算設(shè)備可與諸如此處描述且在圖1和3-10 中示出的任何物體之類的物體一同操作。在表面處在也被稱為投射模式的透明狀態(tài)的情 況下(如在框1101中切換)，圖形數(shù)據(jù)透過(guò)表面被投射至物體上(框1102)。此物體可與 表面接觸、靠近表面或遠(yuǎn)離表面。除了透過(guò)投射模式下的表面投射圖形數(shù)據(jù)外，可捕捉 透過(guò)表面的圖形數(shù)據(jù)(框1103)。此圖像捕捉(在框1103中)可包括照射該表面(未在 圖11中示出)。在設(shè)備包括電路的情況下，該電路可以在表面處在透明狀態(tài)時(shí)被開(kāi)啟(框 1104)。所捕捉的圖像(來(lái)自框1103)可被用于檢測(cè)透過(guò)表面的物體的位置(框1105)， 或者替換地該位置可基于接收自物體內(nèi)的電子設(shè)備的信息來(lái)確定(在框1105中)?；?(來(lái)自框1105)的檢出位置，可改變所投射圖形數(shù)據(jù)(框1106)。(來(lái)自框1103的)所捕捉的圖像和/或(來(lái)自框1105的)物體的檢出位置可被用于標(biāo)識(shí)用戶輸入(框1109)并 且這隨后可被用于控制在表面計(jì)算設(shè)備上運(yùn)行的程序(例如，應(yīng)用程序)(框1110)。在 表面處在其也被稱為顯示模式的漫射狀態(tài)的情況下(如在框1107中切換)，圖形數(shù)據(jù)被投 射至表面上(框1108)。該過(guò)程可以重復(fù)，且表面(或其一部分)以任何速率在模式之間(即，在漫射和 透明狀態(tài)之間)切換。在某些示例中，表面可以按超過(guò)閃動(dòng)感知閾值的速率切換。在透 過(guò)表面的投射僅周期性地發(fā)生的其他示例中，表面可被維持在顯示模式(即，其漫射狀 態(tài)中)直至需要投射并且隨后表面可被切換至投射模式(即，切換至其透明狀態(tài))。圖12示出了示例性表面基于計(jì)算的設(shè)備1200的各個(gè)組件，該設(shè)備1200可被實(shí) 現(xiàn)為任何形式的計(jì)算和/或電子設(shè)備，并且可以在該設(shè)備中實(shí)現(xiàn)此處所描述的方法(例 如，如圖2和11所示)的各實(shí)施例?；谟?jì)算的設(shè)備1200包括一個(gè)或多個(gè)處理器1201，該一個(gè)或多個(gè)處理器可以 是微處理器、控制器、或用于處理計(jì)算可執(zhí)行指令以控制設(shè)備的操作以便如上所述(例 如，如圖2或11所示)的那樣操作的任何其他合適類型的處理器?？梢栽诨谟?jì)算的 設(shè)備處提供包括操作系統(tǒng)1202的平臺(tái)軟件或任何其他合適的平臺(tái)軟件以使得應(yīng)用軟件 1203-1208能夠在該設(shè)備上執(zhí)行。該應(yīng)用軟件可包括以下模塊中的一個(gè)或多個(gè) 顯示模塊1204，布置成控制投射器101、106 (以及潛在與投射器和FTIR光源 相關(guān)聯(lián)的任何快門(mén)107、108以及至視野中的物體的無(wú)線通信)；·表面模塊1205，布置成使得可切換表面102在模式之間(即，在基本透明和 漫射狀態(tài)之間)切換；·圖像捕捉模塊1206，布置成控制圖像捕捉設(shè)備1210 ；·物體檢測(cè)/跟蹤模塊1207，布置成確定并且在一些情形中還跟蹤物體相對(duì)于 表面102的位置；以及·觸摸檢測(cè)模塊1208，布置成檢測(cè)觸摸事件(例如，以上參照?qǐng)D6或7描述 的)。每一個(gè)模塊都被布置成使得可切換表面計(jì)算機(jī)如在上述示例中的任一個(gè)或多個(gè) 中描述的那樣操作。諸如操作系統(tǒng)1202和應(yīng)用軟件1203-1208等計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可使用諸如存儲(chǔ) 器1209等任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來(lái)提供。存儲(chǔ)器具有任何合適的類型，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器(RAM)、諸如磁或光存儲(chǔ)設(shè)備等任何類型的盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、或CD、DVD 或其他盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。也可使用閃存、EPROM或EEPROM。存儲(chǔ)器還可包括可用于存儲(chǔ)捕 捉到的圖像和/或用于顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)1211?；谟?jì)算的設(shè)備1200還包括可切換表面102、一個(gè)或更多個(gè)投射器101、106以 及在一些示例中一個(gè)或更多個(gè)圖像捕捉設(shè)備1210。該設(shè)備還可包括一個(gè)或更多個(gè)附加投 射器、FTIR子系統(tǒng)、無(wú)線子系統(tǒng)(例如，用以與物體通信)、可切換快門(mén)、光源等?；?于計(jì)算的設(shè)備1200還可包括一個(gè)或多個(gè)輸入(例如，用于接收媒體內(nèi)容、網(wǎng)際協(xié)議(IP) 輸入等的任何合適的類型的輸入)、通信接口以及諸如音頻輸入等一個(gè)或多個(gè)輸出。雖然在本文中將本發(fā)明的示例描述并示出為在表面計(jì)算機(jī)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，但是所描述的系統(tǒng)只是作為示例而非限制來(lái)提供的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本示例適于在 各種不同類型的計(jì)算系統(tǒng)中應(yīng)用。以上示例引用無(wú)源或有源物體結(jié)合可切換表面的使用。將領(lǐng)會(huì)，可以將無(wú)源和 有源物體相組合，并且物體可以具有無(wú)源地操作的部分以及有源地操作(由于物體內(nèi)的 電路)的部分。此外，可以堆疊物體，以使得被投射透過(guò)第一物體的圖形數(shù)據(jù)還被投射 至(并且在一些示例中透過(guò))第二物體，并且這些物體中的每個(gè)物體可以是無(wú)源或有源 的。以上示例示出水平方向的可切換表面并且將物體的位置描述為在表面的上方/ 下方或者前方/后方。將領(lǐng)會(huì)，此方向僅是作為示例而示出和描述的，并且可以任何方 向來(lái)放置該表面。此外，如上所述，表面可以不是平面的，而可以是彎曲和/或柔性 的。在一示例中，表面計(jì)算設(shè)備可被安裝成使可切換表面是垂直的，并且圖形數(shù)據(jù)(在 投射模式下)所被投射到的物體可以是用戶的手。此處使用的術(shù)語(yǔ)‘計(jì)算機(jī)’表示具有處理能力以使其能夠執(zhí)行指令的任何設(shè) 備。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到這些處理能力被結(jié)合到許多不同設(shè)備中，并且因此術(shù)語(yǔ)
‘計(jì)算機(jī)’包括PC、服務(wù)器、移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理和許多其他設(shè)備。在此描述的各方法可由有形存儲(chǔ)介質(zhì)上的機(jī)器可讀形式的軟件執(zhí)行。軟件可適 于在并行處理器或串行處理器上執(zhí)行以使得各方法步驟可以按任何合適的次序或同時(shí)執(zhí) 行。這確認(rèn)了軟件可以是有價(jià)值的、可單獨(dú)交易的商品。它旨在包含運(yùn)行于或者控 制“ ”或標(biāo)準(zhǔn)硬件以實(shí)現(xiàn)所需功能的軟件。它還旨在包含例如用于設(shè)計(jì)硅芯片，或者 用于配置通用可編程芯片的HDL(硬件描述語(yǔ)言)軟件等“描述”或者定義硬件配置以 實(shí)現(xiàn)期望功能的軟件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到用于存儲(chǔ)程序指令的存儲(chǔ)設(shè)備可分布在網(wǎng)絡(luò)上。例 如，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可存儲(chǔ)描述為軟件的該過(guò)程的示例。本地或終端計(jì)算機(jī)可訪問(wèn)遠(yuǎn)程計(jì)算 機(jī)并下載該軟件的一部分或全部以運(yùn)行該程序。或者，本地計(jì)算機(jī)可按需下載軟件的片 斷，或可以在本地終端處執(zhí)行一些軟件指令而在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))處執(zhí)行一些 軟件指令。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，通過(guò)使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的常規(guī)技術(shù)，軟件 指令的全部或部分可由諸如DSP、可編程邏輯陣列等專用電路來(lái)執(zhí)行。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的，此處給出的任何范圍或者設(shè)備值都可以被擴(kuò)展或 者改變而不失去所尋求的效果。可以理解，上述各好處和優(yōu)點(diǎn)可涉及一個(gè)實(shí)施例或者可涉及若干實(shí)施例。各實(shí) 施例不限于解決所述問(wèn)題中的任一個(gè)或全部的實(shí)施例或具有所述好處和優(yōu)點(diǎn)中的任一個(gè) 或全部的實(shí)施例。還可以理解，對(duì)‘一個(gè)’項(xiàng)目的引用指的是這些項(xiàng)目中的一個(gè)或多 個(gè)。本文中描述的各方法步驟可以在適當(dāng)時(shí)按任何合適的次序或同時(shí)執(zhí)行。另外， 可從任一種方法中刪除各個(gè)框，而不背離此處所述的主題的精神和范圍。上述示例中的 任一個(gè)的各方面可以與所述其他示例中的任一個(gè)的各方面組合以形成其他示例而不失去 所尋求的效果。術(shù)語(yǔ)‘包括’此處用來(lái)指包括所標(biāo)識(shí)的方法框或元素，但這些框或元素不構(gòu)成排他列表，并且方法或裝置可包含附加框或元素^
可以理解，上面對(duì)一較佳實(shí)施例的描述只是作為示例給出并且本領(lǐng)域的技術(shù)人 員可以做出各種修改。以上說(shuō)明、示例和數(shù)據(jù)提供了對(duì)本發(fā)明的各示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 和使用的全面描述。盡管以上帶著一定程度的特殊性或?qū)σ粋€(gè)或多個(gè)單獨(dú)實(shí)施例的參考
描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)λ_(kāi)的實(shí)施例做出多種更改 而不背離本發(fā)明的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種表面計(jì)算設(shè)備，包括具有至少兩種操作模式的表面層(102)，其中在第一操作模式中所述表面層對(duì)于可見(jiàn) 光基本上漫射，而在第二操作模式中所述表面層對(duì)于可見(jiàn)光基本上透明；以及投射裝置(101、106、901)，操作用于在所述第一操作模式下將圖形數(shù)據(jù)投射至所述 表面層上并且在所述第二操作模式下透過(guò)所述表面將圖形數(shù)據(jù)投射至物體上。
2.如權(quán)利要求1所述的表面計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述投射裝置被布置成在每種操 作模式下投射不同的圖形數(shù)據(jù)。
3.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的表面計(jì)算設(shè)備，其特征在于，還包括 物體檢測(cè)裝置(503、704、804、904、1207、1210)，布置成檢測(cè)所述物體相對(duì)于所述表面層的位置和方向中的至少一個(gè)。
4.如權(quán)利要求3所述的表面計(jì)算設(shè)備，其特征在于，在所述第二操作模式下透過(guò)所 述表面投射至物體上的所述圖形數(shù)據(jù)取決于所述物體所檢測(cè)出的位置和方向中的至少一 個(gè)。
5.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的表面計(jì)算設(shè)備，其特征在于，還包括成像裝置(503、704、804、904、1210)，布置成在所述第二操作模式下捕捉透過(guò)所 述表面層的圖像。
6.如權(quán)利要求5所述的表面計(jì)算設(shè)備，其特征在于，還包括 處理器(1201)；以及被布置成存儲(chǔ)可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器(1209)，所述指令使所述處理器 處理所述圖像以標(biāo)識(shí)用戶輸入(1109)；以及根據(jù)所述用戶輸入向在所述表面計(jì)算設(shè)備上運(yùn)行的程序提供輸入(1110)。
7.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的表面計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述投射裝置包 括操作用于在所述第一操作模式下將圖形數(shù)據(jù)投射至所述表面層上的顯示設(shè)備和操作用 于在所述第二操作模式下透過(guò)所述表面將圖形數(shù)據(jù)投射至物體上的投射器。
8.一種操作表面計(jì)算設(shè)備的方法，包括在基本上漫射狀態(tài)和基本上透明狀態(tài)之間切換表面層(202、204、1101、1107)； 在所述基本上漫射狀態(tài)下，將圖形數(shù)據(jù)投射至所述表面層上(201、1108)；以及 在所述基本上透明狀態(tài)下，透過(guò)所述表面將圖形數(shù)據(jù)投射至物體上(203、1102)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括 檢測(cè)所述物體相對(duì)于所述表面層的位置(1105)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)所檢測(cè)出的位置改變透過(guò)所述表面投射至所述物體上的所述圖形數(shù)據(jù)(1106)。
11.如權(quán)利要求8-10中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括 在所述基本上透明狀態(tài)下，捕捉透過(guò)所述表面的圖像(1103)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括 處理所述圖像以標(biāo)識(shí)用戶輸入(1109)；以及根據(jù)所述用戶輸入控制在所述表面計(jì)算設(shè)備上運(yùn)行的程序(1110)。
13.—種表面計(jì)算系統(tǒng)，包括層(102)，其能在對(duì)于可見(jiàn)光基本上漫射的第一狀態(tài)和對(duì)于可見(jiàn)光基本上透明的第二狀態(tài)之間電切換；以及包括至少一個(gè)投射器的投射裝置(101、106-108、901)，布置成在所述層的第一狀態(tài) 下將圖形數(shù)據(jù)投射至所述層上以及在所述層的第二狀態(tài)下透過(guò)所述層將圖形數(shù)據(jù)投射至 物體上。
14.如權(quán)利要求13所述的表面計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，還包括所述物體(103、301、 311，401-403、501、610、611、620、701、710、720、801、902)并且其中所述物體操 作用于使投射至所述物體上的所述圖形數(shù)據(jù)重定向。
15.如權(quán)利要求14所述的表面計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，所述物體包括顯示表面并且其 中所述物體操作用于使所述圖形數(shù)據(jù)重定向至所述顯示表面上。
16.如權(quán)利要求15所述的表面計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，所述物體包括多個(gè)顯示表面并 且其中在所述層的第二狀態(tài)下透過(guò)所述層投射的所述圖形數(shù)據(jù)包括用于在所述多個(gè)顯示 表面中的至少一個(gè)顯示表面上顯示的圖形數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求13-16中的任一項(xiàng)所述的表面計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，還包括 物體檢測(cè)裝置(503、704、804、904、1207、1210)，布置成檢測(cè)所述物體的位置和方向中的至少一個(gè)。
18.如權(quán)利要求17所述的表面計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，所述投射裝置進(jìn)一步布置成取 決于所述物體的所檢測(cè)出的位置和方向中的至少一個(gè)而將不同圖形數(shù)據(jù)投射至物體上。
19.如權(quán)利要求17或18所述的表面計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，所述物體檢測(cè)裝置包括 圖像捕捉設(shè)備(503、704、804、904、1210)。
20.如權(quán)利要求13-19中的任一項(xiàng)所述的表面計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，還包括 觸摸檢測(cè)裝置(622、623、704、804、1210、1208)，布置成檢測(cè)用戶正觸摸所述物體并響應(yīng)于所述對(duì)用戶正觸摸所述物體的檢測(cè)來(lái)控制在所述表面計(jì)算系統(tǒng)上運(yùn)行的程 序。
全文摘要
描述了具有能在透明和漫射狀態(tài)之間切換的表面的表面計(jì)算設(shè)備。當(dāng)表面處在其漫射狀態(tài)下時(shí)，可將圖像投射至該表面上，并且當(dāng)表面處在其透明狀態(tài)下時(shí)，可透過(guò)該表面將圖像投射至物體上。在一實(shí)施例中，投射至物體上的圖像被重定向至該物體的不同面上，以提供附加顯示表面或增補(bǔ)該物體的外觀。在另一實(shí)施例中，可將圖像重定向至另一物體上。
文檔編號(hào)H04N5/74GK102016713SQ200980116560
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月2日
發(fā)明者D·A·巴特勒, D·A·羅森菲爾德, J·斯科特, N·韋拉, S·伊扎迪, S·泰勒, S·豪杰斯 申請(qǐng)人:微軟公司