專利名稱：用于全息用戶界面通信的方法和設備的制作方法
用于全息用戶界面通信的方法和設備
背景技術：
圖形用戶界面(GUI)是一種允許人們與計算機和計算機控制的設備進行交互的計算機應用程序用戶界面。典型地，GUI采用圖形圖標、視覺指示符或特殊的圖形元素連同 文本、標簽或文本導航一起來呈現用戶可用的信息和動作。這些動作通常通過圖像元素的 直接操作來執(zhí)行?？梢詣?chuàng)建全息圖像作為使用可用的全息技術的單一或連續(xù)圖像。這些技術包括被 策略性地定位以引起適當反射來獲得通過激光和反射鏡定位系統(tǒng)中的進入點的全息圖像 傳播的反射鏡、激光器、光和圖像。黑色背景和具有微弱光或沒有光的房間可以增強全息圖 像的顯現，還可以使用全息板作為顯示介質。全息系統(tǒng)在尺寸上可以較大，并且在較大傳播 范圍上擴展開，或者可以足夠緊湊以適合比桌面小的空間。全息技術在尺寸上受限于組件 部件的大小。通過使用全息技術，圖像可以以多個維度來顯示，而不是簡單地顯示在平面投 影上。當前在技術上已經取得了一些進步，可以在采用幾百萬反射鏡系統(tǒng)的項目中或經 由針對專門工作的公司設計的專用高速和高容量微處理器而非全息系統(tǒng)增強了全息媒體 的能力和范圍，其中，該技術能夠應用于全息技術，從而能夠以每秒24至60或更多視頻幀 (同時具有相應的同步音頻)的速率適當地定位百萬反射鏡。過去20年間產生的全息顯示器利用各種配置，包括具有玻璃板(如，AGFA 8E75HD 玻璃板或其他玻璃板)上的圖像的激光，以及激光器(如光譜物理124B氦氖激光器)、利 用不同處理方法(如pyrochrome處理)的35mW激光二極管系統(tǒng)。分束技術也可以用于多 Hl至多H2。一般還使用這種諸如來自LinotronidOO圖像照排機膠片的8X 10三乙醇胺 (triethanolomine)的配置，或具有針對30X40反射全息圖的尾部照明的配置，其中，標志 圖浮在感光板前18英寸處。

發(fā)明內容
一些用戶界面已經采用了多維界面方法。例如，加利福尼亞舊金山LLC的102 Technology的“heliodisplay”將圖像投影到大量自由空間中，S卩，投影到諸如霧或氣體 的煙霧混合物中，并可以在通過USB連接至PC時作為浮動觸摸屏進行操作。然而，利用 heliodisplay，將圖像顯示到二維中間(S卩，平面)中。當heliodisplay圖像呈現三維 (“3-D”)時，圖像是平面的，并不具有物理深度參照。不幸地，這些現有技術在分布和布置方面具有特定限制。例如，在功能上， heliodisplay是針對空氣簾甚至玻璃投影的二維顯示器。然而，heliodisplay可以給出 3-D呈現，所顯示的圖像和界面是2-D的。因此，heliodisplay不是真正的3-D全息顯示 器，從而界面在二維平面上操作，沒有利用全三維坐標系統(tǒng)。相應地，需要一種利用真正的3-D技術來創(chuàng)建計算和多媒體環(huán)境的集成用戶界 面，在該環(huán)境中，用戶可以通過觸摸、鼠標或指示器系統(tǒng)來容易地進行導航，從而有效地導 航該界面以提升用戶對真正3-D環(huán)境的體驗等級，同時獲得減輕的清晰度、現實主義和與我們日常與3-D世界的交互相匹配的環(huán)境的好處的目標。本發(fā)明涉及創(chuàng)建一種將物理媒體或數字存儲的文件與數字全息播放器硬件系統(tǒng)相組合的全息用戶界面顯示系統(tǒng)。結果是創(chuàng) 建一種多媒體全息用戶界面和查看體驗，其中，各種圖示利用錐形、方框、球形、圓柱體或其 他圖形表示、現有模板、特定目標呈現、自由形式關聯、用戶代表圖像以及信息的量化表示 實現了對信息的緊密訪問，形成用戶界面，在該用戶界面中，可用工具經由一段時間可以進 行組合以匹配用戶逐步形成的數據和請求。在本發(fā)明的另一示例實施例中，提供3-D用戶界面的系統(tǒng)和相應方法涉及在3-D 坐標系統(tǒng)中顯示圖像。傳感器被配置為感測3-D坐標系統(tǒng)內的用戶交互，使得處理器可以 接收來自傳感器的用戶交互信息。該傳感器能夠向處理器提供使得處理器能夠將用戶交互 與3-D坐標系統(tǒng)中的圖像相關的信息。本發(fā)明的實施例提供了一種全息用戶界面，該全息用戶界面對計算環(huán)境進行變換 來實現三維全息風格的用戶界面和顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用全息投影技術連同編程的象限矩 陣傳感器陣列來創(chuàng)建多種方法，以選擇以全息格式呈現的數據以及用戶界面工具和圖標并 與其進行交互。該系統(tǒng)可以用于在連接至單一計算機或數字數據處理器系統(tǒng)內的互聯介質 (例如，總線)的兩個或多個組件之間進行互連或通信。


如附圖所示，根據以下對本發(fā)明的示例實施例的更詳細描述，以上描述將變得顯 而易見，其中，貫穿不同視圖的類似的參考符號指代相同的部件。沒有必要對附圖進行縮 放，而將重點置于對本發(fā)明實施例的說明。圖1是示出了根據本發(fā)明實施例的全息用戶界面的框圖；圖2是示出了用于向系統(tǒng)提供三維(3-D)界面的方法的流程圖；圖3是結合了根據本發(fā)明實施例使用的傳感器場的透視圖；圖4是根據本發(fā)明一個實施例的全息用戶界面設備的前視圖；以及圖5是根據本發(fā)明另一實施例的全息用戶界面的透視圖。
具體實施例方式以下描述本發(fā)明的示例實施例。根據一個實施例，本發(fā)明涉及創(chuàng)建一種全息用戶界面，該全息用戶界面轉換計算 環(huán)境以實現三維(3-D)全息風格的用戶界面和顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用全息投影技術連同編 程的象限矩陣傳感器場一起來創(chuàng)建多種方法，以選擇以全息格式呈現的數據以及用戶界面 工具和圖像，并與其進行交互。圖1示出了根據本發(fā)明一個示例實施例的全息用戶界面100。全息用戶界面100 包括對軟件112進行操作、控制全息圖像投影儀116、以及對從傳感器118a、118b獲得的 信息進行處理的處理器。投影儀可以在3-D坐標系統(tǒng)115內產生3-D顯示圖像101、102。 可以將傳感器118a和118b指向至3-D坐標系統(tǒng)，以感測3-D坐標系統(tǒng)內與圖像的用戶交 互。如果用戶與圖像101或102進行交互，則傳感器118a和118b將提供處理器可以與在 3-D坐標系統(tǒng)中投影的圖像101和102相關的坐標信息。圖2是示出了用于利用系統(tǒng)提供三維(3-D)界面的方法的流程圖。界面在3-D坐標系統(tǒng)中產生(210)圖像。在操作中，界面一旦被開啟，界面的實施例將用戶界面模板形式 的全息信息布置為缺省。界面上的傳感器感測(220)用戶與3-D坐標系統(tǒng)的交互。通過使 用矩陣或三角測量數據點可以發(fā)生感測，矩陣或三角測量數據點與系統(tǒng)能夠顯示的特定功 能和數據顯示相對應。然后該界面可以將用戶交互與3-D坐標系統(tǒng)中的圖像相關(230)。 通過感測和相關與3-D坐標系統(tǒng)的交互，界面允許計算機系統(tǒng)顯示或與用戶進行交互。由 系統(tǒng)顯示的全息數據變成用戶選擇過程的結果，用戶通過擊鍵或使用三維交互式界面來觸 發(fā)正在顯示的數據。系統(tǒng)在用戶位置命令的確切點處讀取該用戶位置命令，然后基于經由 用戶特定請求的位置而進行的用戶特定請求，系統(tǒng)布置適當的響應或全息媒體。圖3示出了結合本發(fā)明實施例使用的傳感器。圖3所示的實施例包括4個激光傳 感器320a-d。通過使用鏈動傳感器系統(tǒng)，可操作的界面可以是可相關和交互式的全息媒體， 該鏈動傳感器系統(tǒng)經由內置或改進的硬件外圍設備來從顯示器展開，以創(chuàng)建四邊形角導航 系統(tǒng)來確定象限(也被稱為“3-D坐標系統(tǒng)”)310內的指尖觸摸點340的確切點330。如果 用戶有效地布置該觸摸點，則將該觸摸點映射至由全息硬件和軟件系統(tǒng)展開的圖像，就如 同在空間中的確切位置從確切點顯示系統(tǒng)中顯示的每幅圖像一樣，該確切位置已經被預配 置為匹配四邊形傳感器系統(tǒng)上的特定點。然后將空間中附著至編程的圖像的點匹配至用戶 的觸摸點。該觸摸點可以觸發(fā)與鼠標或光標相同的功能。本領域技術人員將認識到，其他感測配置或設備可以用于感測3-D坐標系統(tǒng)內的 位置。例如，傳感器可以是被配置為提供數據以對3-D坐標系統(tǒng)內的點進行三角測量的激 光傳感器、光電傳感器、光電的光傳感器、或圖像傳感器。傳感器可以被編程來識別可通過 多個平面圖像延伸的觸摸點330的特定位置，識別位于3-D坐標空間的單一圖像。圖4示出了根據本發(fā)明一個實施例的全息用戶界面設備400。設備400具有可以 為多維顯示提供輸出投影儀的端口 410，并且還具有用于檢測用戶交互的傳感器。投影儀和 傳感器繪制出3-D坐標系統(tǒng)420以用作全息用戶界面。通信端口 430 (例如，通用串行總線 (“USB”)端口或無線連接)用于允許設備400與計算機系統(tǒng)進行通信。全息系統(tǒng)可以基 于先前的全息系統(tǒng)技術文件，其中，用戶界面圖標和文檔可以被保存為固定媒體的形式，并 可以通過從操作系統(tǒng)發(fā)送至對全息的固定媒體系統(tǒng)和顯示器上的索引進行管理的設備的 命令來激活。類似地，還可以使用傳感器界面系統(tǒng)來操作和選擇利用全息顯示的任何系統(tǒng)。圖5是根據本發(fā)明另一實施例的全息用戶界面500的透視圖。全息用戶界面設備 可以利用投影屏幕580進行操作。由用戶界面500的投影屏幕580顯示的圖像505可以包 括形狀、圖形圖像、動畫序列、文檔、視聽程序、基于與系統(tǒng)一同使用的用戶圖案的邏輯顯 示(例如，首先始終在線，其次始終對word文檔進行操作以及始終查看來自用戶硬盤的照 片或視頻。第三，這些圖標能夠在顯示器上以一定優(yōu)先級順序呈現給用戶，這些優(yōu)先級順序 代表基于歷史的用戶逐漸形成的使用習慣，包括基于每天、時間和日期的明顯變化)、可以 以全息格式呈現的傳統(tǒng)UI操作系統(tǒng)圖標，諸如Word文檔圖標和便攜文檔格式(“PDF”)圖 標等。文檔可以以傳統(tǒng)方式來修改和閱讀，或者文檔或任何顯示項可以基于用戶命令恢復 到平板顯示監(jiān)視器。本領域技術人員應當認識到，可以在包括計算機可用介質的計算機程序產品中 嵌入利用系統(tǒng)提供3-D用戶界面所涉及的方法。例如，這樣的計算機可用介質可以包括 已存儲有計算機可讀程序代碼段的只讀存儲設備，例如固態(tài)存儲設備、硬盤設備、CD-ROM、DVD-ROM、或計算機磁盤。計算機可讀介質還可以包括通信或傳輸介質，例如在計算機網絡、 總線或通信鏈路(光、有線或無線的)上傳播電磁信號，該電磁信號承載作為數字或模擬數 字信號的程序代碼段。程序代碼實現并支持圖1和2中所描述的操作的計算機實現或其他 實施例。 盡管參照本發(fā)明的示例實施例具體示出并描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員將 理解，在不背離所附權利要求包括的本發(fā)明的范圍的前提下，可以進行形式和細節(jié)上的各 種改變。
權利要求
一種用于三維(3-D)用戶界面的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括三維(3-D)投影儀，被配置為在3-D坐標系統(tǒng)中顯示圖像；多個傳感器，被配置為感測所述3-D坐標系統(tǒng)內的用戶交互；處理器，被配置為，從所述多個傳感器接收用戶交互信息，并且將用戶交互與所述3-D坐標系統(tǒng)中的圖像相關。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還被配置為，提供對所述用戶交互與 所述3-D坐標系統(tǒng)中的圖像的相關進行響應的指示。
3.根據權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述指示是3-D坐標系統(tǒng)中顯示圖像的改變。
4.根據權利要求2所述的系統(tǒng)，還包括耦合至所述處理器并被配置為利用計算機系 統(tǒng)提供通信界面的通信端口。
5.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器是光電傳感器。
6.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器是圖像傳感器。
7.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器是光電的光傳感器。
8.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器是激光傳感器。
9.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像是全息圖。
10.一種用于利用系統(tǒng)提供三維(3-D)界面的方法，所述方法包括 在3-D坐標系統(tǒng)中產生圖像；在所述3-D坐標系統(tǒng)內感測用戶交互；以及 將所述用戶交互與所述3-D坐標系統(tǒng)中的圖像相關。
11.根據權利要求10所述的方法，還包括產生對所述用戶交互與所述3-D坐標系統(tǒng) 中的圖像的相關進行響應的指示。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述指示是所述3-D坐標系統(tǒng)中顯示圖像的改變。
13.根據權利要求11所述的方法，還包括向網絡上的設備提供所述指示。
14.根據權利要求11所述的方法，其中，感測包括使用激光傳感器來在幾何上識別所 述3-D坐標系統(tǒng)內的位置。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，使用激光傳感器來在幾何上識別包括所述激 光傳感器對所述3-D坐標系統(tǒng)內的位置進行三角測量。
16.根據權利要求14所述的方法，其中，用激光傳感器來在幾何上識別包括使用所述 激光傳感器對所述3-D坐標系統(tǒng)內的位置進行四邊形測量。
17.一種其中嵌入有計算機可讀程序代碼的計算機可讀介質，用于使計算機起到三維 (3-D)用戶界面的作用，所述計算機可讀介質程序代碼使計算機執(zhí)行以下操作在3-D坐標系統(tǒng)中產生圖像；感測與所述3-D坐標系統(tǒng)內圖像的用戶交互；將所述用戶交互與所述3-D坐標系統(tǒng)中的圖像相關；以及產生對所述用戶交互與所述3-D坐標系統(tǒng)中的圖像的相關進行響應的指示。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于在3-D坐標系統(tǒng)中提供三維(3-D)用戶界面顯示圖像的系統(tǒng)和方法。傳感器被配置為感測3-D坐標系統(tǒng)內的用戶交互，使得處理器可以接收來自傳感器的用戶交互信息。傳感器能夠向處理器提供使得處理器能夠將用戶交互與3-D坐標系統(tǒng)中的圖像相關的信息。該系統(tǒng)可以用于在連接至單一計算機或數字數據處理系統(tǒng)內的互連介質(例如，總線)的兩個或多個組件之間的互連或通信。
文檔編號G06F3/042GK101815980SQ200880107596
公開日2010年8月25日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權日2007年9月18日
發(fā)明者吉恩·S·費恩, 愛德華·梅里特 申請人:吉斐爾研究收購有限責任公司