专利名称：用于全息用户界面通信的方法和设备的制作方法
用于全息用户界面通信的方法和设备
背景技术：
图形用户界面(GUI)是一种允许人们与计算机和计算机控制的设备进行交互的计算机应用程序用户界面。典型地，GUI采用图形图标、视觉指示符或特殊的图形元素连同 文本、标签或文本导航一起来呈现用户可用的信息和动作。这些动作通常通过图像元素的 直接操作来执行。可以创建全息图像作为使用可用的全息技术的单一或连续图像。这些技术包括被 策略性地定位以引起适当反射来获得通过激光和反射镜定位系统中的进入点的全息图像 传播的反射镜、激光器、光和图像。黑色背景和具有微弱光或没有光的房间可以增强全息图 像的显现，还可以使用全息板作为显示介质。全息系统在尺寸上可以较大，并且在较大传播 范围上扩展开，或者可以足够紧凑以适合比桌面小的空间。全息技术在尺寸上受限于组件 部件的大小。通过使用全息技术，图像可以以多个维度来显示，而不是简单地显示在平面投 影上。当前在技术上已经取得了一些进步，可以在采用几百万反射镜系统的项目中或经 由针对专门工作的公司设计的专用高速和高容量微处理器而非全息系统增强了全息媒体 的能力和范围，其中，该技术能够应用于全息技术，从而能够以每秒24至60或更多视频帧 (同时具有相应的同步音频)的速率适当地定位百万反射镜。过去20年间产生的全息显示器利用各种配置，包括具有玻璃板(如，AGFA 8E75HD 玻璃板或其他玻璃板)上的图像的激光，以及激光器(如光谱物理124B氦氖激光器)、利 用不同处理方法(如pyrochrome处理)的35mW激光二极管系统。分束技术也可以用于多 Hl至多H2。一般还使用这种诸如来自LinotronidOO图像照排机胶片的8X 10三乙醇胺 (triethanolomine)的配置，或具有针对30X40反射全息图的尾部照明的配置，其中，标志 图浮在感光板前18英寸处。
发明内容
一些用户界面已经采用了多维界面方法。例如，加利福尼亚旧金山LLC的102 Technology的“heliodisplay”将图像投影到大量自由空间中，S卩，投影到诸如雾或气体 的烟雾混合物中，并可以在通过USB连接至PC时作为浮动触摸屏进行操作。然而，利用 heliodisplay，将图像显示到二维中间(S卩，平面)中。当heliodisplay图像呈现三维 (“3-D”)时，图像是平面的，并不具有物理深度参照。不幸地，这些现有技术在分布和布置方面具有特定限制。例如，在功能上， heliodisplay是针对空气帘甚至玻璃投影的二维显示器。然而，heliodisplay可以给出 3-D呈现，所显示的图像和界面是2-D的。因此，heliodisplay不是真正的3-D全息显示 器，从而界面在二维平面上操作，没有利用全三维坐标系统。相应地，需要一种利用真正的3-D技术来创建计算和多媒体环境的集成用户界 面，在该环境中，用户可以通过触摸、鼠标或指示器系统来容易地进行导航，从而有效地导 航该界面以提升用户对真正3-D环境的体验等级，同时获得减轻的清晰度、现实主义和与我们日常与3-D世界的交互相匹配的环境的好处的目标。本发明涉及创建一种将物理媒体或数字存储的文件与数字全息播放器硬件系统相组合的全息用户界面显示系统。结果是创 建一种多媒体全息用户界面和查看体验，其中，各种图示利用锥形、方框、球形、圆柱体或其 他图形表示、现有模板、特定目标呈现、自由形式关联、用户代表图像以及信息的量化表示 实现了对信息的紧密访问，形成用户界面，在该用户界面中，可用工具经由一段时间可以进 行组合以匹配用户逐步形成的数据和请求。在本发明的另一示例实施例中，提供3-D用户界面的系统和相应方法涉及在3-D 坐标系统中显示图像。传感器被配置为感测3-D坐标系统内的用户交互，使得处理器可以 接收来自传感器的用户交互信息。该传感器能够向处理器提供使得处理器能够将用户交互 与3-D坐标系统中的图像相关的信息。本发明的实施例提供了一种全息用户界面，该全息用户界面对计算环境进行变换 来实现三维全息风格的用户界面和显示系统。该系统利用全息投影技术连同编程的象限矩 阵传感器阵列来创建多种方法，以选择以全息格式呈现的数据以及用户界面工具和图标并 与其进行交互。该系统可以用于在连接至单一计算机或数字数据处理器系统内的互联介质 (例如，总线)的两个或多个组件之间进行互连或通信。
如附图所示，根据以下对本发明的示例实施例的更详细描述，以上描述将变得显 而易见，其中，贯穿不同视图的类似的参考符号指代相同的部件。没有必要对附图进行缩 放，而将重点置于对本发明实施例的说明。图1是示出了根据本发明实施例的全息用户界面的框图；图2是示出了用于向系统提供三维(3-D)界面的方法的流程图；图3是结合了根据本发明实施例使用的传感器场的透视图；图4是根据本发明一个实施例的全息用户界面设备的前视图；以及图5是根据本发明另一实施例的全息用户界面的透视图。
具体实施例方式以下描述本发明的示例实施例。根据一个实施例，本发明涉及创建一种全息用户界面，该全息用户界面转换计算 环境以实现三维(3-D)全息风格的用户界面和显示系统。该系统利用全息投影技术连同编 程的象限矩阵传感器场一起来创建多种方法，以选择以全息格式呈现的数据以及用户界面 工具和图像，并与其进行交互。图1示出了根据本发明一个示例实施例的全息用户界面100。全息用户界面100 包括对软件112进行操作、控制全息图像投影仪116、以及对从传感器118a、118b获得的 信息进行处理的处理器。投影仪可以在3-D坐标系统115内产生3-D显示图像101、102。 可以将传感器118a和118b指向至3-D坐标系统，以感测3-D坐标系统内与图像的用户交 互。如果用户与图像101或102进行交互，则传感器118a和118b将提供处理器可以与在 3-D坐标系统中投影的图像101和102相关的坐标信息。图2是示出了用于利用系统提供三维(3-D)界面的方法的流程图。界面在3-D坐标系统中产生(210)图像。在操作中，界面一旦被开启，界面的实施例将用户界面模板形式 的全息信息布置为缺省。界面上的传感器感测(220)用户与3-D坐标系统的交互。通过使 用矩阵或三角测量数据点可以发生感测，矩阵或三角测量数据点与系统能够显示的特定功 能和数据显示相对应。然后该界面可以将用户交互与3-D坐标系统中的图像相关(230)。 通过感测和相关与3-D坐标系统的交互，界面允许计算机系统显示或与用户进行交互。由 系统显示的全息数据变成用户选择过程的结果，用户通过击键或使用三维交互式界面来触 发正在显示的数据。系统在用户位置命令的确切点处读取该用户位置命令，然后基于经由 用户特定请求的位置而进行的用户特定请求，系统布置适当的响应或全息媒体。图3示出了结合本发明实施例使用的传感器。图3所示的实施例包括4个激光传 感器320a-d。通过使用链动传感器系统，可操作的界面可以是可相关和交互式的全息媒体， 该链动传感器系统经由内置或改进的硬件外围设备来从显示器展开，以创建四边形角导航 系统来确定象限(也被称为“3-D坐标系统”)310内的指尖触摸点340的确切点330。如果 用户有效地布置该触摸点，则将该触摸点映射至由全息硬件和软件系统展开的图像，就如 同在空间中的确切位置从确切点显示系统中显示的每幅图像一样，该确切位置已经被预配 置为匹配四边形传感器系统上的特定点。然后将空间中附着至编程的图像的点匹配至用户 的触摸点。该触摸点可以触发与鼠标或光标相同的功能。本领域技术人员将认识到，其他感测配置或设备可以用于感测3-D坐标系统内的 位置。例如，传感器可以是被配置为提供数据以对3-D坐标系统内的点进行三角测量的激 光传感器、光电传感器、光电的光传感器、或图像传感器。传感器可以被编程来识别可通过 多个平面图像延伸的触摸点330的特定位置，识别位于3-D坐标空间的单一图像。图4示出了根据本发明一个实施例的全息用户界面设备400。设备400具有可以 为多维显示提供输出投影仪的端口 410，并且还具有用于检测用户交互的传感器。投影仪和 传感器绘制出3-D坐标系统420以用作全息用户界面。通信端口 430 (例如，通用串行总线 (“USB”)端口或无线连接)用于允许设备400与计算机系统进行通信。全息系统可以基 于先前的全息系统技术文件，其中，用户界面图标和文档可以被保存为固定媒体的形式，并 可以通过从操作系统发送至对全息的固定媒体系统和显示器上的索引进行管理的设备的 命令来激活。类似地，还可以使用传感器界面系统来操作和选择利用全息显示的任何系统。图5是根据本发明另一实施例的全息用户界面500的透视图。全息用户界面设备 可以利用投影屏幕580进行操作。由用户界面500的投影屏幕580显示的图像505可以包 括形状、图形图像、动画序列、文档、视听程序、基于与系统一同使用的用户图案的逻辑显 示(例如，首先始终在线，其次始终对word文档进行操作以及始终查看来自用户硬盘的照 片或视频。第三，这些图标能够在显示器上以一定优先级顺序呈现给用户，这些优先级顺序 代表基于历史的用户逐渐形成的使用习惯，包括基于每天、时间和日期的明显变化)、可以 以全息格式呈现的传统UI操作系统图标，诸如Word文档图标和便携文档格式(“PDF”)图 标等。文档可以以传统方式来修改和阅读，或者文档或任何显示项可以基于用户命令恢复 到平板显示监视器。本领域技术人员应当认识到，可以在包括计算机可用介质的计算机程序产品中 嵌入利用系统提供3-D用户界面所涉及的方法。例如，这样的计算机可用介质可以包括 已存储有计算机可读程序代码段的只读存储设备，例如固态存储设备、硬盘设备、CD-ROM、DVD-ROM、或计算机磁盘。计算机可读介质还可以包括通信或传输介质，例如在计算机网络、 总线或通信链路(光、有线或无线的)上传播电磁信号，该电磁信号承载作为数字或模拟数 字信号的程序代码段。程序代码实现并支持图1和2中所描述的操作的计算机实现或其他 实施例。 尽管参照本发明的示例实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将 理解，在不背离所附权利要求包括的本发明的范围的前提下，可以进行形式和细节上的各 种改变。
权利要求
一种用于三维(3-D)用户界面的系统，所述系统包括三维(3-D)投影仪，被配置为在3-D坐标系统中显示图像；多个传感器，被配置为感测所述3-D坐标系统内的用户交互；处理器，被配置为，从所述多个传感器接收用户交互信息，并且将用户交互与所述3-D坐标系统中的图像相关。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置为，提供对所述用户交互与 所述3-D坐标系统中的图像的相关进行响应的指示。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述指示是3-D坐标系统中显示图像的改变。
4.根据权利要求2所述的系统，还包括耦合至所述处理器并被配置为利用计算机系 统提供通信界面的通信端口。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器是光电传感器。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器是图像传感器。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器是光电的光传感器。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器是激光传感器。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像是全息图。
10.一种用于利用系统提供三维(3-D)界面的方法，所述方法包括 在3-D坐标系统中产生图像；在所述3-D坐标系统内感测用户交互；以及 将所述用户交互与所述3-D坐标系统中的图像相关。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括产生对所述用户交互与所述3-D坐标系统 中的图像的相关进行响应的指示。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述指示是所述3-D坐标系统中显示图像的改变。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括向网络上的设备提供所述指示。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，感测包括使用激光传感器来在几何上识别所 述3-D坐标系统内的位置。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，使用激光传感器来在几何上识别包括所述激 光传感器对所述3-D坐标系统内的位置进行三角测量。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，用激光传感器来在几何上识别包括使用所述 激光传感器对所述3-D坐标系统内的位置进行四边形测量。
17.一种其中嵌入有计算机可读程序代码的计算机可读介质，用于使计算机起到三维 (3-D)用户界面的作用，所述计算机可读介质程序代码使计算机执行以下操作在3-D坐标系统中产生图像；感测与所述3-D坐标系统内图像的用户交互；将所述用户交互与所述3-D坐标系统中的图像相关；以及产生对所述用户交互与所述3-D坐标系统中的图像的相关进行响应的指示。
全文摘要
本发明提供了用于在3-D坐标系统中提供三维(3-D)用户界面显示图像的系统和方法。传感器被配置为感测3-D坐标系统内的用户交互，使得处理器可以接收来自传感器的用户交互信息。传感器能够向处理器提供使得处理器能够将用户交互与3-D坐标系统中的图像相关的信息。该系统可以用于在连接至单一计算机或数字数据处理系统内的互连介质(例如，总线)的两个或多个组件之间的互连或通信。
文档编号G06F3/042GK101815980SQ200880107596
公开日2010年8月25日 申请日期2008年9月18日 优先权日2007年9月18日
发明者吉恩·S·费恩, 爱德华·梅里特 申请人:吉斐尔研究收购有限责任公司