專利名稱：交互式偏振保持投影顯示器的制作方法
交互式偏振保持投影顯示器相關(guān)專利申請(qǐng)本專利申請(qǐng)涉及以引用方式并入的下述美國(guó)專利申請(qǐng):與本發(fā)明同一天提交的“Interactive Polarization-Selective Projection Display”(交互式偏振選擇投影顯示器)(代理人案卷號(hào)66945US002)。
背景技術(shù)：
諸如“智能白板”的市售交互式投影系統(tǒng)通常使用手持式輸入設(shè)備以與投影圖像進(jìn)行交互。此類(lèi)手持式輸入設(shè)備可包括有源紅外、超聲和/或RF發(fā)射器和/或接收器。這些輸入設(shè)備用于該設(shè)備相對(duì)于投影圖像的定位，并且還可用以啟動(dòng)信號(hào)以使投影圖像產(chǎn)生變化。此類(lèi)輸入設(shè)備可形成(例如)標(biāo)記或鋼筆的形狀。有源輸入設(shè)備通常可包括光生成設(shè)備，而無(wú)源設(shè)備則反射或吸收別處產(chǎn)生的光。有源輸入設(shè)備需要電源，例如內(nèi)部電池或經(jīng)由連接線輸送的電力。有線設(shè)備使用起來(lái)可能礙手礙腳，并且電池供電設(shè)備需要對(duì)電池進(jìn)行更換和/或再充電，這些都使得有源輸入設(shè)備不盡理想。然而，可用的有源設(shè)備可提供明確強(qiáng)效的輸入信息，而簡(jiǎn)單的無(wú)源設(shè)備可遭受環(huán)境信號(hào)干擾，從而遮蔽預(yù)期的輸入信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明整體涉及光學(xué)設(shè)備，例如交互式顯示器，并且具體地講涉及具有無(wú)源輸入設(shè)備的交互式投影顯示器。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種交互式顯示器，其包括設(shè)置為反射紅外光的偏振保持屏幕，以及顯示于該偏振保持屏幕上的可見(jiàn)光圖像。交互式顯示器還包括偏振紅外光源，其能夠用具有第一偏振方向的偏振紅外光束對(duì)偏振保持屏幕進(jìn)行照明；偏振分析器，其被設(shè)置為攔截偏振紅外光束的反射部分；和紅外傳感器，其被設(shè)置為檢測(cè)穿過(guò)偏振分析器的偏振紅外光束的反射部分。在另一方面，本發(fā)明提供了一種交互式顯示器，其包括被設(shè)置為反射紅外光的偏振保持屏幕，以及顯示于該偏振保持屏幕上的可見(jiàn)光圖像。交互式顯示器還包括偏振紅外光源，其能夠用具有第一偏振方向的偏振紅外光束對(duì)偏振保持屏幕進(jìn)行照明；至少一個(gè)偏振分析器，其被設(shè)置為攔截偏振紅外光束的反射部分；和紅外傳感器，其被設(shè)置為檢測(cè)穿過(guò)至少一個(gè)偏振分析器中的每一個(gè)的偏振紅外光束的反射部分。在又一方面，本發(fā)明提供了一種交互式投影系統(tǒng)，其包括偏振保持反射屏幕以及被配置為在偏振保持反射屏幕上顯示圖像的可見(jiàn)光投影儀。交互式投影系統(tǒng)還進(jìn)一步包括偏振紅外光源，其能夠用偏振紅外光束對(duì)偏振保持反射屏幕進(jìn)行照明；偏振分析器，其被設(shè)置為攔截偏振紅外光束的反射部分；以及至少一個(gè)紅外傳感器，其被設(shè)置為檢測(cè)穿過(guò)偏振分析器的偏振紅外光束的反射部分。在又一方面，本發(fā)明提供了一種交互式成像系統(tǒng)，其包括能夠用偏振紅外光束對(duì)區(qū)域進(jìn)行照明的偏振紅外光源，以及至少一個(gè)紅外傳感器，其被設(shè)置為攔截偏振紅外光束的多個(gè)反射部分，其中偏振紅外光束包括具有第一偏振方向的紅外光，并且該至少一個(gè)紅外傳感器檢測(cè)具有正交于第一偏振方向的第二偏振方向的紅外光。上述發(fā)明內(nèi)容并非意圖描述本發(fā)明的每個(gè)公開(kāi)實(shí)施例或每種實(shí)施方式。以下附圖和具體實(shí)施方式
更具體地舉例說(shuō)明了示例性實(shí)施例。


整個(gè)說(shuō)明書(shū)中都參考了附圖，在附圖中，類(lèi)似的附圖標(biāo)號(hào)表示類(lèi)似的元件，并且其中:圖1示出交互式顯示器的橫截面示意圖；圖2A至2B示出投影屏幕的橫截面示意圖；圖3A至3B示出交互式顯示器的示意性透視圖；和圖4示出交互式顯示器的示意性透視圖。附圖未必按比例繪制。附圖中所使用的類(lèi)似標(biāo)號(hào)是指類(lèi)似部件。然而，應(yīng)當(dāng)理解，使用標(biāo)號(hào)來(lái)指代給定附圖中的部件并非意圖限制另一附圖中使用相同標(biāo)號(hào)標(biāo)記的部件。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了無(wú)源交互式輸入設(shè)備，在本文中稱為“標(biāo)記”，該設(shè)備具有克服交互式顯示器(例如交互式投影顯示器)中有問(wèn)題的環(huán)境干擾信號(hào)的能力。在一個(gè)具體實(shí)施例中，描述無(wú)源交互式輸入設(shè)備或標(biāo)記連同適當(dāng)設(shè)計(jì)的投影和感測(cè)系統(tǒng)，可克服減少與投影圖像的有效交互的環(huán)境干擾偽信號(hào)。偏振紅外(IR)照明和偏振控制回射器可用于增加無(wú)源交互式感測(cè)的穩(wěn)健性。能夠反射并且保持偏振光的偏振態(tài)的偏振保持屏幕還可改善標(biāo)記以及可從標(biāo)記的移動(dòng)感測(cè)到的手勢(shì)的靈敏性和穩(wěn)健性。無(wú)源交互式手勢(shì)感測(cè)可與圖像投影儀并行使用，或者也可整合至此類(lèi)投影儀內(nèi)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，無(wú)源交互式手勢(shì)感測(cè)可整合至小型投影儀內(nèi)，例如，袖珍投影儀、微型投影儀或迷你投影儀，例如可得自3M公司(3M Company)的MPix)系列的微型專業(yè)投影儀(Micro Professional Projectors)。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的交互式顯示器100的橫截面示意圖。交互式顯示器100包括投影屏幕110，其具有通過(guò)圖像投影儀120投影于其上的可見(jiàn)光圖像125。設(shè)置偏振紅外光源140，使得其能夠在紅外照明區(qū)域143中用紅外光線142照明投影屏幕110。如別處所述，紅外光線142用于提供與圖像投影儀120和可見(jiàn)光圖像125的交互性。在一些情況下，紅外照明區(qū)域143可大于如圖1所示的可見(jiàn)光圖像125，使得紅外照明邊緣區(qū)域145超出可見(jiàn)光圖像125。然而，在一些情況下，紅外照明區(qū)域143可限于小于可見(jiàn)光圖像125的區(qū)域，或者在一些情況下，甚至可延伸超過(guò)投影屏幕110 (未示出)。在一些情況下，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，偏振紅外光源140可為多個(gè)紅外源中的一者，所述多個(gè)紅外源可各自獨(dú)立地尋址，并且能夠發(fā)射具有不同偏振態(tài)或甚至不同紅外波長(zhǎng)的紅外光。每個(gè)偏振紅外光源140可(例如)包括下列至少一者:偏振片，其透射一種偏振態(tài)并且阻擋其他偏振態(tài)；或者紅外濾波器，其透射一個(gè)紅外波長(zhǎng)范圍并且阻擋其他紅外波長(zhǎng)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，投影屏幕110可為偏振保持屏幕，其能夠反射光線同時(shí)保持反射光的偏振態(tài)(或方向)。一般來(lái)講，偏振保持屏幕包括具有金屬化反射層(例如銀、鋁等)的屏幕。可使用任何合適的偏振保持屏幕，包括(例如)回射屏幕，例如本領(lǐng)域中已知的半鍍銀珠面屏幕。圖2A示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的投影屏幕200 (例如偏振保持投影屏幕210)的橫截面示意圖。光源240引導(dǎo)第一光線242朝向偏振保持投影屏幕210。第一光線242可為未偏振光或其可為偏振光。一般來(lái)講，第一光線242可包括具有第一偏振方向244和/或第二偏振方向246的光。在一個(gè)具體實(shí)施例中，偏振方向205示出為取向垂直于(即，朝向紙張內(nèi))圖2A中所不的不意圖，并且具有第二偏振方向246的光可為(例如)P偏振光246。在本實(shí)施例中，從偏振保持投影屏幕210反射P偏振光246，并且也從偏振保持投影屏幕210反射s偏振光244。在一些情況下,第一偏振方向和第二偏振方向可分別為(例如)P偏振光和s偏振光。在一些情況下，第一偏振方向和第二偏振方向可為(例如)右圓偏振光和左圓偏振光。在一些情況下，圓偏振光可具有更通用的名稱，例如右橢圓偏振光和左橢圓偏振光。用于反射具有明確限定并且確定的第二偏振的第一偏振入射光的屏幕將包括于偏振保持類(lèi)別中。例如，反射垂直偏振入射光束以及水平偏振的屏幕被歸于偏振保持屏幕類(lèi)別中。具有線性、圓形以及橢圓入射偏振和反射偏振的任何組合的其他屏幕也在偏振保持類(lèi)別中。反射的s和P偏振光可隨后穿過(guò)偏振分析器259。偏振分析器259可為(例如)吸收偏振片，其選擇性地透射具有第一偏振方向的光并且吸收具有第二正交偏振方向的光。在一些情況下，偏振分析器259可為(例如)反射偏振片,其選擇性地透射具有第一偏振方向的光并且反射具有第二正交偏振方向的光。如圖2A所不,偏振分析器259對(duì)準(zhǔn)于偏振方向205，使得s偏振光244在其被檢測(cè)為反射s偏振光248的位置穿過(guò)以攔截傳感器250。圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的投影屏幕200 (例如偏振保持投影屏幕210)的橫截面示意圖。光源240引導(dǎo)第一光線242’朝向偏振保持投影屏幕210。第一光線242’可為偏振光。一般來(lái)講，第一光線242’可包括具有第二偏振方向246的光。在一個(gè)具體實(shí)施例中，偏振方向205示出為取向垂直于(即，朝向紙張內(nèi))圖2B中所不的不意圖，并且具有第二偏振方向246的光可為(例如)P偏振光246。在本實(shí)施例中，自偏振保持投影屏幕210反射P偏振光246。在一些情況下,第一偏振方向和第二偏振方向可分別為(例如)P偏振光和s偏振光。在一些情況下,第一偏振方向和第二偏振方向可為(例如)右圓偏振光和左圓偏振光。在一些情況下，圓偏振光可具有更通用的名稱，例如右橢圓偏振光和左橢圓偏振光。反射的P偏振光可隨后穿過(guò)偏振分析器259。偏振分析器259可為(例如)吸收偏振片，其選擇性地透射具有第一偏振方向的光并且吸收具有第二正交偏振方向的光。在一些情況下，偏振分析器259可為(例如)反射偏振片，其選擇性地透射具有第一偏振方向的光并且反射具有第二正交偏振方向的光。如圖2B所不,偏振分析器259對(duì)準(zhǔn)于偏振方向205,使得P偏振光246不會(huì)穿過(guò)以攔截傳感器250，并且不被檢測(cè)到。如別處所述，可為發(fā)射光源的第二光源(例如標(biāo)記232)或者無(wú)源光源(例如回射器)引導(dǎo)s偏振光234朝向偏振分析器259。由于偏振分析器259對(duì)準(zhǔn)于偏振方向205,因此s偏振光234在其被檢測(cè)為s偏振光236的位置穿過(guò)偏振分析器259。在一些情況下，偏振保持投影屏幕210可進(jìn)一步包括若干任選層，例如在(例如)美國(guó)專利N0.6，381，068 (Harada等人)中所述的那些層。任選層可包括(例如)任選光漫射層和任選光吸收層。在一個(gè)具體實(shí)施例中，任選光吸收層可為紅外吸收層，使得吸收并且不反射入射于屏幕上的紅外光。任選紅外光吸收層的存在可改善一些交互式投影系統(tǒng)中的對(duì)t 匕 ?，F(xiàn)在返回圖1，交互式顯示器100還包括可提供與可見(jiàn)光圖像125和圖像投影儀120的交互性的標(biāo)記130。標(biāo)記130可設(shè)置在適于攔截自偏振紅外光源140發(fā)射的入射紅外光線144的任何位置。標(biāo)記130攔截并且反射入射紅外光線142的至少一部分，例如入射紅外光線144。隨后將反射的紅外光線146引導(dǎo)至透射一個(gè)偏振方向的偏振分析器159(如上文參照?qǐng)D2A至2B所述)。隨后將穿過(guò)偏振分析器159的反射紅外光線146引導(dǎo)至被設(shè)置為攔截反射紅外光線146的紅外傳感器150。紅外傳感器150可為(例如)紅外相機(jī)，其能夠攔截用紅外照明區(qū)域143自若干位置反射的紅外光。在一些情況下，紅外傳感器150能夠?yàn)榧t外照明區(qū)域內(nèi)的任何反射標(biāo)記指定(可能唯一)位置。如圖1所示，標(biāo)記130可放置在距投影屏幕110的距離“D”處，使得可在實(shí)際上未與屏幕接觸的情況下發(fā)生交互。在一個(gè)具體實(shí)施例中，可切換可見(jiàn)光投影儀120以在交互式功能期間依“固定焦點(diǎn)”模式操作，使得視域內(nèi)標(biāo)記130的存在(或者，作為另外一種選擇，視域內(nèi)使用者的存在)不會(huì)影響可見(jiàn)光圖像425的焦距。在一些情況下，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，紅外傳感器150可為多個(gè)紅外傳感器中的一者，所述多個(gè)紅外傳感器可各自獨(dú)立地尋址，并且根據(jù)不同的偏振態(tài)或甚至不同的紅外波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)諧。每個(gè)紅外傳感器150可(例如)包括下列至少一者:偏振片(例如上述的偏振分析器)，其將一種偏振態(tài)透射至傳感器并且阻擋其他偏振態(tài)；或者紅外濾波器，其透射一個(gè)紅外波長(zhǎng)范圍并且阻擋其他紅外波長(zhǎng)。在此類(lèi)情況下，通過(guò)使用多個(gè)輸入設(shè)備(或標(biāo)記)和針對(duì)特定偏振或波長(zhǎng)所調(diào)諧的傳感器，可同時(shí)和/或唯一地識(shí)別相同可見(jiàn)光圖像上的多個(gè)交互式手勢(shì)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，偏振紅外光源140可被配置為發(fā)射具有第一偏振方向(例如，圖2A中的244)、第二偏振(例如，圖2A中的246)或者第一偏振方向244和第二偏振方向246的組合(即，橢圓偏振)的光。在一些情況下，可能優(yōu)選的是將偏振紅外光源140配置為僅發(fā)射第二偏振方向，以使得自屏幕僅反射投影屏幕110上入射的紅外光線142。在這種情況下，除非將標(biāo)記130放置為在紅外光線146穿過(guò)偏振分析器159至紅外傳感器150之前反射紅外光線146并且旋轉(zhuǎn)偏振方向，否則紅外傳感器150將檢測(cè)不到任何紅外光線。反射的紅外光線146為位置指示光束，其識(shí)別標(biāo)記130在紅外照明區(qū)域143內(nèi)的位置以及在可見(jiàn)光圖像125內(nèi)的圖像位置135。在一個(gè)具體實(shí)施例中，可見(jiàn)光源將可見(jiàn)光位置光線134投影至標(biāo)記130上，隨后將標(biāo)記130的陰影(即，圖像位置135)投射在可見(jiàn)光圖像125上。在一些情況下，可能存在可用于在可見(jiàn)光圖像125內(nèi)生成不止一個(gè)圖像位置135的不止一個(gè)標(biāo)記130 (例如，所謂的“多觸點(diǎn)”交互式屏幕)。標(biāo)記130可包括具有可用于(可能唯一地)識(shí)別標(biāo)記130以及標(biāo)記130在紅外照明區(qū)域143中的位置的特性的多種反射器。在一個(gè)具體實(shí)施例中，標(biāo)記130可包括反射器，例如鏡面反射器(例如，金屬化涂層或多層光學(xué)膜)、回射器(例如，立體角回射器或金屬化珠面回射器)、漫反射器(例如，珠面反射器)或它們的組合。在一個(gè)具體實(shí)施例中，標(biāo)記130可包括偏振保持反射器(例如，金屬化珠面回射器)、偏振旋轉(zhuǎn)反射器(例如，包括光路中延遲片的金屬化珠面回射器)、偏振隨機(jī)化反射器(例如，立體角回射器或珠面反射器)或它們的組合。在一個(gè)具體實(shí)施例中，標(biāo)記130可包括設(shè)置在標(biāo)記130的不同表面上的不止一種類(lèi)型的反射器以根據(jù)指向紅外傳感器150的表面對(duì)可見(jiàn)光圖像125進(jìn)行不同變化或修改。在一些情況下，例如，標(biāo)記130的第一表面131可包括偏振保持回射器，并且標(biāo)記130的第二表面133可包括偏振旋轉(zhuǎn)回射器，從而通過(guò)定位第一表面131對(duì)可見(jiàn)光圖像125進(jìn)行第一修改，以及通過(guò)定位第二表面133對(duì)可見(jiàn)光圖像125進(jìn)行第二修改。適用于交互式顯示器設(shè)備的標(biāo)記在本發(fā)明的別處有更完整描述。—般來(lái)講，圖像投影儀120、偏振紅外光源140以及紅外傳感器150與圖像生成設(shè)備151 (例如計(jì)算機(jī))連通。圖像生成設(shè)備151可響應(yīng)于來(lái)自紅外傳感器150的傳感器啟動(dòng)信號(hào)152而通過(guò)投影儀信號(hào)154調(diào)整或修改可見(jiàn)光圖像125。圖像生成設(shè)備151還可響應(yīng)于外部啟動(dòng)信號(hào)153而通過(guò)投影儀信號(hào)154調(diào)整或修改可見(jiàn)光圖像125。在一個(gè)具體實(shí)施例中，如別處所述，照明偏振態(tài)可與成像傳感器的整合周期同步，使得不同照明器偏振態(tài)可與不同成像傳感器或不同傳感器結(jié)果相連。如別處所述，對(duì)準(zhǔn)和/或校準(zhǔn)紅外傳感器150和可見(jiàn)光圖像125，使得圖像位置135和位置指示光束(B卩，反射的紅外光線146)之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，傳感器啟動(dòng)信號(hào)152和外部啟動(dòng)信號(hào)153兩者可由多種技術(shù)生成，包括但不限于聽(tīng)覺(jué)信號(hào)、電子信號(hào)、視覺(jué)信號(hào)、有源紅外信號(hào)、無(wú)源紅外信號(hào)或它們的組合。在一些情況下，例如，傳感器啟動(dòng)信號(hào)152可包括回射標(biāo)記130的遮蔽或回射標(biāo)記130的旋轉(zhuǎn)，使得回射器選擇性將偏振紅外光144反射至紅外傳感器150。在一些情況下，可通過(guò)此類(lèi)遮蔽或旋轉(zhuǎn)改變來(lái)自標(biāo)記130的回射狀態(tài)，例如偏振保持或偏振隨機(jī)化。在一些情況下，可通過(guò)顯露、隱藏或展示反射區(qū)域?qū)崿F(xiàn)被動(dòng)點(diǎn)擊。這可通過(guò)(例如)用透射型LCD面板覆蓋回射器而完成。在一些情況下，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，IXD上展示的圖案可傳達(dá)(可能唯一地)可通過(guò)圖像分析軟件解釋的點(diǎn)擊信息。在一些情況下，可通過(guò)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的技術(shù)，通過(guò)阻止設(shè)備的全內(nèi)反射(TIR)使回射器反射或不反射。在一些情況下，可通過(guò)上述技術(shù)調(diào)整反射度以提供啟動(dòng)信號(hào)。圖3A至3B示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的交互式顯示器300的示意性透視圖。圖3A至3B中編號(hào)元件300至350中的每一個(gè)均對(duì)應(yīng)于圖1中展示的類(lèi)似編號(hào)元件100至150，并且每個(gè)元件的描述和功能均對(duì)應(yīng)地相似。例如，圖3A至3B中的投影屏幕310對(duì)應(yīng)于圖1中的投影屏幕110。圖3A示出由可見(jiàn)光源320照明的交互式顯示器300，而圖3B示出由偏振紅外光源340照明的交互式顯示器300。應(yīng)當(dāng)理解，圖3A至3B的元件在交互式顯示器300中彼此疊加，并且僅為清楚起見(jiàn)而被分為兩個(gè)圖。圖3A示出交互式顯示器300的可見(jiàn)光圖像325部分。標(biāo)記330可具有任何一般形狀，如此前所述，然而在圖3A中，其示出為具有指針形狀，并具有指示尖332。來(lái)自可見(jiàn)光投影儀320的可見(jiàn)光線334將標(biāo)記陰影335投射于可見(jiàn)光圖像上，并且包括定位于可見(jiàn)光圖像325內(nèi)的所選標(biāo)記326上方的指示尖陰影336?？梢?jiàn)光圖像325包括位于各處的若干標(biāo)記323，并且在一些情況下可對(duì)應(yīng)于圖像內(nèi)的選擇點(diǎn)，例如按鈕、滑桿、對(duì)話框等等。在一些情況下，可移除由標(biāo)記330攔截的可見(jiàn)光圖像325 (例如，攔截標(biāo)記330的多個(gè)可見(jiàn)光線322)使得標(biāo)記330上不存在任何投影圖像。這在標(biāo)記330包括使用者身體(未示出)的一部分時(shí)特別有利，因?yàn)樯眢w上的此投影圖像可分散可見(jiàn)光圖像325的觀察者的注意力。另外可見(jiàn)光圖像325中所示的為可用于提供一系列參照點(diǎn)使得可見(jiàn)光圖像325和紅外照明區(qū)域343 (圖3B中所示)對(duì)準(zhǔn)的一系列基準(zhǔn)標(biāo)記321，使得指示尖332與可見(jiàn)光圖像325的位置之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。在一個(gè)具體實(shí)施例中，基準(zhǔn)標(biāo)記321中的每一個(gè)上的指示尖陰影336的啟動(dòng)可使可見(jiàn)光圖像325和紅外照明區(qū)域343成為一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。另外圖3A中所示的為布置在可見(jiàn)光圖像325外部邊緣區(qū)域345內(nèi)的隱藏標(biāo)記327。隱藏標(biāo)記327對(duì)于人眼可能是不可見(jiàn)的，并且通過(guò)來(lái)自相同標(biāo)記330的紅外光的反射而啟動(dòng)，如別處所述。圖3B示出交互式顯示器300的紅外照明區(qū)域343。標(biāo)記330可具有任何一般形狀，如此前所述，然而在圖3B中，其具有指針形狀，并具有指示尖332。指示尖332的位置可(例如)自紅外傳感器350所接收的反射紅外光束346的圖案、通過(guò)控制交互式顯示器300的計(jì)算機(jī)(未示出)確定。來(lái)自可見(jiàn)光投影儀320的圖像包括于圖3B中以供參照(注意，可見(jiàn)光圖像通過(guò)對(duì)應(yīng)于圖3A的帶撇號(hào)(‘)數(shù)字識(shí)別)。來(lái)自偏振紅外源340的照在投影屏幕310上的全部光被吸收或透射，不被反射，并且對(duì)人眼來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的。圖3B包括布置在可見(jiàn)光圖像325’外部的邊緣區(qū)域345內(nèi)的隱藏標(biāo)記327。隱藏標(biāo)記327可為邊緣區(qū)域345內(nèi)的區(qū)域(觀察者看不到，因?yàn)檫吘墔^(qū)域中未投影任何可見(jiàn)光圖像)，其可用于(例如)對(duì)可見(jiàn)光圖像325進(jìn)行額外的修改。此類(lèi)額外的修改可包括但不限于:顯示內(nèi)容的主控制，包括亮度、對(duì)比度等等；在投影設(shè)備之間切換的能力；環(huán)境控制；會(huì)議控制；等等。圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的交互式顯示器400的示意性透視圖。圖4中編號(hào)元件400至450中的每一個(gè)均對(duì)應(yīng)于圖1中展示的類(lèi)似編號(hào)元件100至150,并且每個(gè)元件的描述和功能均對(duì)應(yīng)地相似。例如，圖4中的投影屏幕410對(duì)應(yīng)于圖1中的投影屏幕110。在圖4中，可見(jiàn)光圖像425和紅外照明區(qū)域443在空間上隔開(kāi)；即，它們并非如此前所述彼此疊加?？梢?jiàn)光圖像425和紅外照明區(qū)域443的空間相隔允許使用者在未實(shí)際位于圖像投影儀420與偏振保持屏幕410之間的情況下遠(yuǎn)程對(duì)可見(jiàn)光圖像425進(jìn)行變化或修改。例如，當(dāng)使用位于使用者難以直接進(jìn)入的位置中的大型可見(jiàn)光圖像425(例如大型展示室內(nèi)的升高投影圖像)時(shí)，這可能是有利的。在本具體實(shí)施例中，標(biāo)記圖像435’可投影至可見(jiàn)光圖像425內(nèi)，因?yàn)槲瓷扇绱饲八龅娜魏巍瓣幱啊薄，F(xiàn)在將更完整地描述本文所用的標(biāo)記，其可通過(guò)若干不同技術(shù)操作。在一些情況下，可控回射器可用作不依賴于電源(例如電池)的低成本交互式設(shè)備的標(biāo)記?？煽刂苹厣淦鞯姆瓷錉顟B(tài)，使得回射器可在啟動(dòng)(即“開(kāi)啟”)和未啟動(dòng)(即“關(guān)閉”)狀態(tài)之間切換。該控制可以是從簡(jiǎn)單的反射/非反射開(kāi)啟/關(guān)閉控制到區(qū)分反射形狀的更復(fù)雜檢測(cè)的任何控制，從而顯著提供更多交互性。在一些情況下，相對(duì)于與通過(guò)設(shè)備投射的陰影的交互，可在設(shè)備頂部上鋪上膜，其可允許使用者交互控制投影至設(shè)備上的光的存在。在一個(gè)具體實(shí)施例中，可控回射器可通過(guò)將紅外光反射回到光源而實(shí)現(xiàn)與顯示器的交互，但可使用任何波長(zhǎng)的光?？煽鼗厣淦骺蔀榈统杀窘换ピO(shè)備，其可與切換材料反射狀態(tài)的瓶蓋大小的設(shè)備一樣小。此類(lèi)低成本交互設(shè)備可特別有利地用于教室和發(fā)展中國(guó)家/地區(qū)，因?yàn)樵S多使用者可一次在大型屏幕上進(jìn)行交互，同時(shí)降低成本。根據(jù)所需的交互性級(jí)別，可通過(guò)結(jié)合可精細(xì)控制反射光的形狀和縱橫比的低功率電子和/或機(jī)械系統(tǒng)增加設(shè)備的復(fù)雜性。在一些情況下，可實(shí)現(xiàn)大于許多有源設(shè)備可用的交互性的級(jí)別。與有源設(shè)備相比，此類(lèi)不含電池和/或低功率設(shè)備可消除或減小更換電池的頻率。在發(fā)展中國(guó)家/地區(qū)和教室中，不存在電池是有利的。在一些情況下，第二傳感器可用于檢測(cè)三維交互，其可實(shí)現(xiàn)全6自由度(6D0F)的交互性。6D0F —般可指對(duì)象的上下移動(dòng)、左右移動(dòng)、前后移動(dòng)、俯仰旋轉(zhuǎn)移動(dòng)、偏擺旋轉(zhuǎn)移動(dòng)和翻滾旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，可控回射器可簡(jiǎn)單地用手來(lái)回翻轉(zhuǎn)，使得回射器面向紅外光源或背向紅外光源。該切換技術(shù)可導(dǎo)致交互式精確性的困難(可能難以精確指向想要指向的位置)?？稍O(shè)計(jì)用于翻轉(zhuǎn)膜的簡(jiǎn)單機(jī)械組件，其可提供改進(jìn)的交互式精確性。在一些情況下，可在回射器上方布置透鏡以重新引導(dǎo)一些輕微偏離光朝傳感器回射。這可允許使用更小件回射器，并且(例如)如果在回射器頂部放置半球狀透鏡，進(jìn)入透鏡的光則可以幾乎任何角度發(fā)生明亮回射。在一些情況下，頂部膜可用于隱藏設(shè)備的內(nèi)部機(jī)構(gòu)，并且保護(hù)所述機(jī)構(gòu)免受手指油污和粉塵的危害。在一些情況下，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，頂部膜可為可見(jiàn)光漫射、紅外線透明膜。此類(lèi)頂部膜可使得設(shè)備的紅外部分回射，同時(shí)來(lái)自投影儀的可見(jiàn)光可在設(shè)備上漫射。相對(duì)于與陰影進(jìn)行交互，該布置可允許使用者與被照亮對(duì)象進(jìn)行交互。設(shè)備的物理形狀絕無(wú)任何限制，并且設(shè)備可結(jié)合到(例如)筆、圓形設(shè)備、方形設(shè)備等等中。控制回射的啟動(dòng)按鈕可位于方便使用者使用的任何位置，例如側(cè)面、前面、后面或設(shè)備上的任何位置組合。設(shè)備背面的啟動(dòng)按鈕的位置將允許使用者緊貼表面推壓設(shè)備并且控制其回射。在一些情況下，設(shè)備可為單一立體角，其具有控制設(shè)備的回射特性的能力，例如調(diào)整側(cè)面中的一者或多者以防止設(shè)備回射，或者通過(guò)覆蓋設(shè)備的一側(cè)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，無(wú)源回射設(shè)備可包括設(shè)置在回射器表面上或其附近的液晶顯示器(LCD)。LCD可控制回射器是否暴露于照明。在本實(shí)施例中，啟動(dòng)按鈕可控制可在LCD屏幕上顯示的若干形狀中的一者。傳感器可設(shè)計(jì)為能夠檢測(cè)顏色以及形狀，并且照此LCD可以是可提供對(duì)反射亮度的模擬控制的全彩顯示器。如果傳感器可檢測(cè)顏色和形狀，則紅色形狀和綠色形狀可彼此重疊，從而為傳感器的每一次讀取提供更多待傳送的信息。玻璃小珠回射器可用于保持從回射器表面反射的光的偏振，以防止由于與LCD相關(guān)的吸收偏振片的存在而引起的任何額外光損耗。在一個(gè)具體實(shí)施例中，可阻止TIR回射器(S卩，被阻止的TIR或FTIR)以控制反射光形狀。一個(gè)或多個(gè)啟動(dòng)按鈕可用于機(jī)械地致動(dòng)允許發(fā)生或不發(fā)生反射的系統(tǒng)。這樣，除了形狀和縱橫比之外，F(xiàn)TIR可控回射器可包括用打開(kāi)/關(guān)閉和灰階控制兩者進(jìn)行反射性調(diào)整，其可提供可由傳感器檢測(cè)的亮度控制。在一些情況下，電子系統(tǒng)可用于控制FTIR，并且允許形狀信息和亮度的透射。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，電子系統(tǒng)可包括(例如)以電泳方式移動(dòng)進(jìn)出與TIR相關(guān)的漸消失區(qū)域的帶靜電顏料或染料顆粒(從而阻止TIR)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，機(jī)械系統(tǒng)可用于使回射器模糊，選擇性允許回射器的所需區(qū)域進(jìn)行反射?？蓪?duì)簡(jiǎn)單光圈進(jìn)行加工，以允許在(例如)通過(guò)移動(dòng)控制光透射的不透明膜、門(mén)、百葉窗等等致動(dòng)機(jī)械杠桿時(shí)進(jìn)行反射。在一個(gè)具體實(shí)施例中，傳感器可位于屏幕附近，以提供更大分辨率，包括與屏幕的距離的三維感測(cè)。在本實(shí)施例中，可使用偏振漫射/保持回射器以(例如)確定使用者手指彼此相對(duì)的位置，并且可使用計(jì)算機(jī)來(lái)確定手的角位置。這可以非常自然的方式(例如，手部移動(dòng))實(shí)現(xiàn)大量交互性，同時(shí)不阻礙使用者的自然移動(dòng)。所發(fā)射光的偏振/非偏振可允許分化偏振保持和偏振漫射回射器。在一些實(shí)施例中，無(wú)需控制回射器，因?yàn)榭墒褂肸軸(垂直于屏幕)啟動(dòng)交互(例如，如果回射器距表面超過(guò)12英寸，則忽略手的移動(dòng))。在一些情況下，偏振3D感測(cè)系統(tǒng)可包括兩個(gè)或更多個(gè)縮放透鏡以幫助測(cè)定相對(duì)距離。以下為本發(fā)明實(shí)施例的列表。項(xiàng)目I為交互式顯示器，其包括:設(shè)置為反射紅外光的偏振保持屏幕；顯示于偏振保持屏幕上的可見(jiàn)光圖像；偏振紅外光源，其能夠用具有第一偏振方向的偏振紅外光束照明偏振保持屏幕；偏振分析器，其被設(shè)置為攔截偏振紅外光束的反射部分；和紅外傳感器，其被設(shè)置為檢測(cè)穿過(guò)偏振分析器的偏振紅外光束的反射部分。項(xiàng)目2為項(xiàng)目I的交互式顯示器，其還包括標(biāo)記，該標(biāo)記被設(shè)置為反射偏振紅外光束的一部分作為位置指不光束。項(xiàng)目3為項(xiàng)目I或項(xiàng)目2的交互式顯示器，其中對(duì)準(zhǔn)和/或校準(zhǔn)紅外傳感器和可見(jiàn)光圖像，使得位置指示光束與可見(jiàn)光圖像的區(qū)域之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。項(xiàng)目4為項(xiàng)目I至項(xiàng)目3的交互式顯示器，其中對(duì)應(yīng)關(guān)系為一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。項(xiàng)目5為項(xiàng)目I至項(xiàng)目4的交互式顯示器，其中對(duì)準(zhǔn)偏振分析器以透射正交于第一偏振方向的第二偏振方向。項(xiàng)目6為項(xiàng)目I至項(xiàng)目5的交互式顯示器，其中紅外傳感器檢測(cè)具有正交于第一偏振方向的第二偏振方向的偏振光束的反射部分。項(xiàng)目7為項(xiàng)目2至項(xiàng)目6的交互式顯示器，其中標(biāo)記包括回射器。項(xiàng)目8為項(xiàng)目7的交互式顯示器，其中回射器包括偏振保持回射器。項(xiàng)目9為項(xiàng)目7的交互式顯示器，其中回射器包括偏振旋轉(zhuǎn)回射器。項(xiàng)目10為項(xiàng)目2至項(xiàng)目9的交互式顯示器，其中位置指示光束包括混合偏振態(tài)。項(xiàng)目11為項(xiàng)目2至項(xiàng)目10的交互式顯示器，其中標(biāo)記包括漫反射器。項(xiàng)目12為項(xiàng)目11的交互式顯示器，其中漫反射器包括手指。項(xiàng)目13為項(xiàng)目I至項(xiàng)目12的交互式顯示器，其中紅外傳感器對(duì)僅具有第一偏振方向、僅具有第二偏振方向或者具有第一偏振方向和第二偏振方向混合物的紅外光敏感。項(xiàng)目14為項(xiàng)目I至項(xiàng)目13的交互式顯示器，其中偏振紅外光源照明可見(jiàn)光圖像以及可見(jiàn)光圖像外部邊緣區(qū)域中的至少一者。項(xiàng)目15為項(xiàng)目14的交互式顯示器，還包括能夠根據(jù)啟動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)更新可見(jiàn)光圖像的啟動(dòng)信號(hào)。項(xiàng)目16為項(xiàng)目14或項(xiàng)目15的交互式顯示器，其中通過(guò)可見(jiàn)光圖像內(nèi)的啟動(dòng)改變啟動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)。項(xiàng)目17為項(xiàng)目15或項(xiàng)目16的交互式顯示器，其中通過(guò)邊緣區(qū)域內(nèi)的啟動(dòng)改變啟動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)。項(xiàng)目18為項(xiàng)目15至項(xiàng)目17的交互式顯示器，其中啟動(dòng)信號(hào)包括聽(tīng)覺(jué)信號(hào)、電子信號(hào)、視覺(jué)信號(hào)、有源紅外信號(hào)、無(wú)源紅外信號(hào)或它們的組合。項(xiàng)目19為交互式顯示器，其包括:設(shè)置為反射紅外光的偏振保持屏幕；顯示于偏振保持屏幕上的可見(jiàn)光圖像；偏振紅外光源，其能夠用具有第一偏振方向的偏振紅外光束照明偏振保持屏幕；至少一個(gè)偏振分析器，其被設(shè)置為攔截偏振紅外光束的反射部分；和紅外傳感器，其被設(shè)置為檢測(cè)穿過(guò)至少一個(gè)偏振分析器中的每一個(gè)的偏振紅外光束的反射部分。項(xiàng)目20為項(xiàng)目19的交互式顯示器，還包括多個(gè)標(biāo)記，所述標(biāo)記被設(shè)置為反射偏振紅外光束的一部分作為多個(gè)位置指示光束。項(xiàng)目21為項(xiàng)目19或項(xiàng)目20的交互式顯示器，其中對(duì)準(zhǔn)和/或校準(zhǔn)每個(gè)紅外傳感器和可見(jiàn)光圖像，使得位置指示光束中的每一個(gè)與可見(jiàn)光圖像的區(qū)域之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。項(xiàng)目22為項(xiàng)目19至項(xiàng)目21的交互式顯示器，其中對(duì)應(yīng)關(guān)系包括一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系O項(xiàng)目23為項(xiàng)目20至項(xiàng)目22的交互式顯示器，其中多個(gè)標(biāo)記包括漫反射器、鏡面反射器、回射器、偏振保持回射器、偏振旋轉(zhuǎn)回射器或它們的組合。項(xiàng)目24為項(xiàng)目19至項(xiàng)目23的交互式顯示器，其中至少一個(gè)紅外傳感器還包括偏振分析器、光學(xué)波長(zhǎng)濾波器或它們的組合。項(xiàng)目25為交互式投影系統(tǒng)，其包括:偏振保持反射屏幕；可見(jiàn)光投影儀，其被配置為在投影保持反射屏幕上顯示圖像；偏振紅外光源，其能夠用偏振紅外光束照明偏振保持反射屏幕；偏振分析器，其被設(shè)置為攔截偏振紅外光束的反射部分；以及至少一個(gè)紅外傳感器，其被設(shè)置為檢測(cè)穿過(guò)偏振分析器的偏振紅外光束的反射部分。項(xiàng)目26為項(xiàng)目25的交互式投影系統(tǒng)，還包括多個(gè)標(biāo)記，所述標(biāo)記被設(shè)置為反射偏振紅外光束的一部分作為多個(gè)位置指光束。項(xiàng)目27為項(xiàng)目25或項(xiàng)目26的交互式投影系統(tǒng),其中對(duì)準(zhǔn)和/或校準(zhǔn)每個(gè)紅外傳感器和圖像，使得位置指示光束中的每一個(gè)與圖像的區(qū)域之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。項(xiàng)目28為項(xiàng)目27的交互式投影系統(tǒng)，其中對(duì)應(yīng)關(guān)系包括一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。項(xiàng)目29為交互式成像系統(tǒng)，其包括:偏振紅外光源，其能夠用偏振紅外光束照明區(qū)域；以及至少一個(gè)紅外傳感器，其被設(shè)置為攔截偏振紅外光束的多個(gè)反射部分，其中偏振紅外光束包括具有第一偏振方向的紅外光，并且該至少一個(gè)紅外傳感器檢測(cè)具有正交于第一偏振方向的第二偏振方向的紅外光。項(xiàng)目30為項(xiàng)目29的交互式成像系統(tǒng)，其還包括多個(gè)標(biāo)記，所述標(biāo)記被設(shè)置為反射偏振紅外光束的一部分作為多個(gè)位置指光束。項(xiàng)目31為項(xiàng)目29或項(xiàng)目30的交互式成像系統(tǒng)，其中對(duì)準(zhǔn)和/或校準(zhǔn)每一個(gè)紅外傳感器和可見(jiàn)光圖像，使得位置指示光束中的每一個(gè)與可見(jiàn)光圖像中的位置之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。項(xiàng)目32為項(xiàng)目31的交互式成像系統(tǒng)，其中對(duì)應(yīng)關(guān)系包括一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。項(xiàng)目33為項(xiàng)目31或項(xiàng)目32的交互式成像系統(tǒng)，其中可見(jiàn)光圖像包括平板顯示器或投影圖像。實(shí)魁實(shí)例1:具有偏振選擇屏幕的交互式顯示器交互式顯示器可包括具有可見(jiàn)輸出的投影儀?？梢?jiàn)輸出可投影于偏振保持反射屏幕上。紅外光可用對(duì)人不可見(jiàn)的P偏振紅外光來(lái)照明偏振保持屏幕?？捎眉t外發(fā)光二極管(LED)和偏振膜(例如反射偏振片、吸收偏振片等等)產(chǎn)生P偏振紅外光。反射偏振膜可為任何已知的反射偏振片，例如MacNeille偏振片、線柵偏振片、多層光學(xué)膜偏振片或圓形偏振片(例如膽留型液晶偏振片)。紅外傳感器(例如可檢測(cè)明亮紅外光點(diǎn)的紅外感測(cè)相機(jī))指向偏振保持屏幕。紅外傳感器可改裝自具有數(shù)字信號(hào)處理(DSP)的NimendoR“Wii”遠(yuǎn)程或網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。在紅外傳感器上方布置第二偏振膜并且將該第二偏振膜對(duì)準(zhǔn)，使得傳感器檢測(cè)不到自偏振保持屏幕反射的P偏振光。使用適當(dāng)?shù)臑V波器阻斷來(lái)自紅外傳感器的可見(jiàn)光，并且在可見(jiàn)光投影圖像內(nèi)布置標(biāo)記。標(biāo)記可為回射器，例如可得自(例如)3M公司(3MCompany)的立體角回射器或部分鍍銀的玻璃小珠回射器。在回射器上方可布置四分之一波長(zhǎng)延遲片，使得穿過(guò)延遲片，自回射器反射并且再次穿過(guò)延遲片的光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度；即，通過(guò)標(biāo)記回射的P偏振紅外光變成可通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)的s偏振紅外光。標(biāo)記的位置隨著紅外光反射至紅外傳感器而顯示為明亮紅外光點(diǎn)。在本實(shí)例中，可見(jiàn)發(fā)射孔徑、紅外發(fā)射孔徑和紅外接收孔徑大致協(xié)同定位。將可見(jiàn)鍵盤(pán)投影至偏振保持屏幕上。紅外相機(jī)不能感測(cè)可見(jiàn)圖像，從而使其不受投影圖像影響。偏振保持屏幕還充滿紅外光。照明紅外光通過(guò)偏振保持屏幕反射，并且未透射穿過(guò)偏振分析器。因此，紅外相機(jī)不能感測(cè)直接落在屏幕上的紅外照明。照在偏振保持屏幕上的不想要的環(huán)境干擾紅外照明通常減小一半，因?yàn)閮H環(huán)境紅外光的一個(gè)偏振分量到達(dá)紅外相機(jī)。在一些情況下，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，可設(shè)計(jì)吸收紅外光的兩種偏振并且僅反射可見(jiàn)光的屏幕，并且紅外相機(jī)將檢測(cè)不到來(lái)自屏幕的任何反射。當(dāng)充滿紅外的區(qū)域內(nèi)未布置任何回射器時(shí)，紅外傳感器檢測(cè)不具有明亮紅外光點(diǎn)的一般暗場(chǎng)。當(dāng)在投影鍵處的屏幕附近布置回射器時(shí)，紅外傳感器檢測(cè)回射器作為該鍵位置處的明亮紅外光點(diǎn)并且這被視作對(duì)該鍵的敲擊。當(dāng)在場(chǎng)內(nèi)放置其他對(duì)象時(shí)，一般感測(cè)不到它們，因?yàn)槠湟话惝a(chǎn)生鏡面反射，或不同偏振的漫反射(即，非回射)，導(dǎo)致重新導(dǎo)向紅外傳感器的紅外照明很少。在一些情況下，可使用偏振保持回射器(例如，替代回射立方角的鍍銀玻璃小珠)。此類(lèi)偏振保持回射器在與紅外相機(jī)上的垂直偏振濾波器一起使用時(shí)特別有用。該布置可導(dǎo)致唯一的標(biāo)記識(shí)別，從而提供與通常遇到的對(duì)象的額外區(qū)別。實(shí)例2:不具有偏振保持屏幕的交互式顯示器使用與實(shí)例I中所提供的相同配置，但是偏振保持屏幕被漫射屏幕(例如漫射壁表面)取代。另外，如實(shí)例I中所述，使用偏振保持回射標(biāo)記。將可見(jiàn)鍵盤(pán)投影至漫射壁上。紅外相機(jī)不能感測(cè)可見(jiàn)圖像，從而使其不受投影圖像影響。壁上的圖像場(chǎng)還充滿紅外光。通過(guò)壁大量漫反射照明紅外光，并且漫反射紅外光具有混合偏振態(tài)，其使得紅外相機(jī)感測(cè)很少的紅外照明。由于布置在紅外相機(jī)上方的偏振分析器，任何不想要的環(huán)境紅外照明一般減小一半。因此，紅外傳感器檢測(cè)不具有明亮紅外光點(diǎn)的一般暗場(chǎng)。在投影鍵上方的屏幕附近布置回射器，并且紅外傳感器檢測(cè)回射器作為該位置處的明亮紅外光點(diǎn)。該操作被視作對(duì)該鍵的敲擊。偏振保持回射器將用具有混合偏振態(tài)的反射產(chǎn)生比通用反射器/回射器更明亮的信號(hào)。實(shí)例3:具有雙重回射標(biāo)記的交互式顯示器使用如實(shí)例2所提供的相同配置，但是額外的紅外照明器使偏振保持屏幕充滿水平偏振光。所述兩個(gè)紅外照明源可根據(jù)需要獨(dú)立地啟動(dòng)。在一些情況下，其可用于在各種紅外照明狀態(tài)之間快速交替。狀態(tài)可包括僅垂直偏振紅外照明、僅水平偏振紅外照明、同時(shí)水平和垂直紅外照明以及非意向性紅外照明?？赡芸捎玫氖强焖倥判蚨鄠€(gè)紅外照明狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)被視為基本瞬時(shí)或同時(shí)的感測(cè)速度。若干傳感器中的每一個(gè)可包括被取向?yàn)椴煌穹较虻钠穹治銎?，使得每個(gè)傳感器僅在回射器引導(dǎo)具有適當(dāng)偏振方向的反射紅外光束朝向傳感器時(shí)才檢測(cè)信號(hào)。傳感器可具有可與所選紅外照明器的照明時(shí)間相關(guān)的感測(cè)時(shí)間或整合周期，使得不同傳感器/照明器/標(biāo)記組合可為啟動(dòng)信號(hào)。可通過(guò)使各種照明狀態(tài)的時(shí)序同步以與傳感器整合周期的時(shí)序重合而擴(kuò)展感測(cè)系統(tǒng)的有效性。將可見(jiàn)鍵盤(pán)投影至漫射壁上。紅外相機(jī)不能感測(cè)可見(jiàn)圖像，從而使其不受投影圖像影響。壁上的圖像場(chǎng)也充滿來(lái)自具有正交偏振的兩個(gè)紅外源的紅外光。通過(guò)壁大量漫發(fā)射具有混合偏振的照明紅外光，使得紅外相機(jī)感測(cè)很少的紅外照明。因?yàn)榧t外相機(jī)上方的垂直偏振濾波器，任何不想要的環(huán)境干擾紅外照明一般減小一半。因此，紅外傳感器檢測(cè)不具有明亮紅外光點(diǎn)的一般暗場(chǎng)。偏振保持回射器可布置在屏幕附近，并且紅外傳感器在使用垂直偏振光照明時(shí)檢測(cè)該回射器作為明亮紅外光點(diǎn)。然而，紅外傳感器在僅使用水平偏振光照明時(shí)不檢測(cè)回射器。可在屏幕附近布置并非偏振保持的回射器，并且紅外傳感器在使用垂直偏振光照明時(shí)檢測(cè)該回射器作為明亮紅外光點(diǎn)，并且也在使用水平偏振光照明時(shí)檢測(cè)該回射器作為明亮紅外光點(diǎn)。如本實(shí)例所述，可以檢測(cè)并辨別放置在紅外照明區(qū)域內(nèi)的兩種不同類(lèi)型回射器。如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中所常見(jiàn)，該區(qū)別可用于發(fā)出“右鍵單擊”和“左鍵單擊”信號(hào)。實(shí)例4:具有漫反射器標(biāo)記的交互式顯示器使用如實(shí)例I中所提供的相同配置。將可見(jiàn)鍵盤(pán)投影至偏振保持屏幕上。紅外相機(jī)不能感測(cè)可見(jiàn)圖像，從而使其不受投影可見(jiàn)圖像的影響。偏振保持屏幕還充滿紅外光。照明紅外光通過(guò)偏振保持屏幕反射，并且未透射穿過(guò)偏振分析器。因此，紅外相機(jī)不能感測(cè)直接落在屏幕上的紅外照明。照在偏振保持屏幕上的不想要的環(huán)境干擾紅外照明通常減小一半，因?yàn)閮H環(huán)境紅外光的一個(gè)偏振分量到達(dá)紅外相機(jī)。在一些情況下，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，可設(shè)計(jì)吸收紅外光的兩種偏振并且僅反射可見(jiàn)光的屏幕，并且紅外相機(jī)將檢測(cè)不到來(lái)自屏幕的任何反射。紅外傳感器檢測(cè)一般暗場(chǎng)；然而，當(dāng)將對(duì)象(例如使用者的手)放置在紅外照明區(qū)域內(nèi)以作出手勢(shì)時(shí)，它們一般產(chǎn)生具有混合偏振態(tài)的漫反射。具有垂直偏振分量的反射部分可由紅外相機(jī)感測(cè)為以暗屏幕為背景的明亮圖像。隨后可進(jìn)一步處理該圖像以解釋預(yù)期手勢(shì)。在一些情況下，投影的可見(jiàn)圖像可在檢測(cè)到對(duì)象的區(qū)域中變暗，從而防止將圖像投影至(例如)使用者的手上。反之，在一些情況下，可能期望將圖像特別投影至例如使用者手部的對(duì)象上，以提供手的增大視圖，將靜脈、文本等的圖像疊加至使用者的手部或者身體的其他部分上。除非另外指明，否則在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中使用的表示特征的尺寸、數(shù)量和物理特性的所有數(shù)字應(yīng)當(dāng)被理解為由術(shù)語(yǔ)“約”來(lái)修飾。因此，除非有相反的指示，否則在上述說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，其可根據(jù)本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員利用本文所公開(kāi)的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的所需特性而變化。本文中所引用的所有參考文獻(xiàn)及出版物全文以引用方式明確地并入本文中，但與本發(fā)明直接沖突的部分除外。盡管本文中示出和描述了特定實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，大量的替代形式和/或同等實(shí)施方式可以替代所示和所述的特定實(shí)施例。本申請(qǐng)旨在覆蓋本文討論的特定實(shí)施例的任何改動(dòng)或變化。因此，可預(yù)期本發(fā)明應(yīng)該僅僅由權(quán)利要求書(shū)和其等同形式限制。
權(quán)利要求
1.一種交互式顯示器，包括: 設(shè)置為反射紅外光的偏振保持屏幕； 顯示于所述偏振保持屏幕上的可見(jiàn)光圖像； 偏振紅外光源，所述偏振紅外光源能夠用具有第一偏振方向的偏振紅外光束照明所述偏振保持屏.; 偏振分析器，所述偏振分析器被設(shè)置為攔截所述偏振紅外光束的反射部分；和 紅外傳感器，所述紅外傳感器被設(shè)置為檢測(cè)穿過(guò)所述偏振分析器的所述偏振紅外光束的所述反射部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式顯示器，還包括標(biāo)記，所述標(biāo)記被設(shè)置為反射所述偏振紅外光束的一部分作為位置指不光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交互式顯示器，其中對(duì)準(zhǔn)和/或校準(zhǔn)所述紅外傳感器和所述可見(jiàn)光圖像，使得所述位置指示光束與所述可見(jiàn)光圖像的區(qū)域之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交互式顯示器，其中所述對(duì)應(yīng)關(guān)系為一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式顯示器，其中對(duì)準(zhǔn)所述偏振分析器以透射正交于所述第一偏振方向的第二偏振方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式顯示器，其中所述紅外傳感器檢測(cè)具有正交于所述第一偏振方向的第二 偏振方向的所述偏振紅外光束的所述反射部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交互式顯示器，其中所述標(biāo)記包括回射器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交互式顯示器，其中所述回射器包括偏振保持回射器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交互式顯示器，其中所述回射器包括偏振旋轉(zhuǎn)回射器。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交互式顯示器，其中所述位置指示光束包括混合偏振態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交互式顯示器，其中所述標(biāo)記包括漫反射器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的交互式顯示器，其中所述漫反射器包括手指。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式顯示器，其中所述紅外傳感器對(duì)僅具有所述第一偏振方向、僅具有所述第二偏振方向或者具有混合的所述第一偏振方向和所述第二偏振方向的紅外光敏感。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式顯示器，其中所述偏振紅外光源照明所述可見(jiàn)光圖像和所述可見(jiàn)光圖像外部邊緣區(qū)域中的至少一者。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的交互式顯示器，還包括啟動(dòng)信號(hào)，所述啟動(dòng)信號(hào)能夠根據(jù)所述啟動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)更新所述可見(jiàn)光圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的交互式顯示器，其中通過(guò)所述可見(jiàn)光圖像內(nèi)的啟動(dòng)改變所述啟動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的交互式顯示器，其中通過(guò)所述邊緣區(qū)域內(nèi)的啟動(dòng)改變所述啟動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的交互式顯示器，其中所述啟動(dòng)信號(hào)包括聽(tīng)覺(jué)信號(hào)、電子信號(hào)、視覺(jué)信號(hào)、有源紅外信號(hào)、無(wú)源紅外信號(hào)或它們的組合。
19.一種交互式顯示器，包括: 設(shè)置為反射紅外光的偏振保持屏幕； 顯示于所述偏振保持屏幕上的可見(jiàn)光圖像；偏振紅外光源，所述偏振紅外光源能夠用具有第一偏振方向的偏振紅外光束照明所述偏振保持屏.; 至少一個(gè)偏振分析器，所述偏振分析器被設(shè)置為攔截所述偏振紅外光束的反射部分；和 紅外傳感器，所述紅外傳感器被設(shè)置為檢測(cè)穿過(guò)所述至少一個(gè)偏振分析器中的每一個(gè)偏振分析器的所述偏振紅外光束的所述反射部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的交互式顯示器，還包括多個(gè)標(biāo)記，所述多個(gè)標(biāo)記被設(shè)置為反射所述偏振紅外光束的一部分作為多個(gè)位置指不光束。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的交互式顯示器，其中對(duì)準(zhǔn)和/或校準(zhǔn)每個(gè)紅外傳感器和所述可見(jiàn)光圖像，使得所述多個(gè)位置指示光束中的每一個(gè)位置指示光束與所述可見(jiàn)光圖像的區(qū)域之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的交互式顯示器，其中所述對(duì)應(yīng)關(guān)系包括一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系O
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的交互式顯示器，其中所述多個(gè)標(biāo)記包括漫反射器、鏡面反射器、回射器、偏振保持回射器、偏振旋轉(zhuǎn)回射器或它們的組合。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的交互式顯示器，其中所述至少一個(gè)紅外傳感器還包括偏振分析器、光學(xué)波長(zhǎng)濾波器或它們的組合。
25.一種交互式投影系統(tǒng)，包括: 偏振保持反射屏.; 可見(jiàn)光投影儀，所述可見(jiàn)光投影儀被配置為在所述偏振保持反射屏幕上顯示圖像；偏振紅外光源，所述偏振紅外光源能夠用偏振紅外光束照明所述偏振保持反射屏幕；偏振分析器，所述偏振分析器被設(shè)置為攔截所述偏振紅外光束的反射部分；和至少一個(gè)紅外傳感器，其被設(shè)置為檢測(cè)穿過(guò)所述偏振分析器的所述偏振紅外光束的所述反射部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的交互式投影系統(tǒng)，還包括多個(gè)標(biāo)記，所述多個(gè)標(biāo)記被設(shè)置為反射所述偏振紅外光束的一部分作為多個(gè)位置指不光束。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的交互式投影系統(tǒng)，其中對(duì)準(zhǔn)和/或校準(zhǔn)每個(gè)所述紅外傳感器和所述圖像，使得所述多個(gè)位置指示光束中的每一個(gè)位置指示光束與所述圖像的區(qū)域之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的交互式投影系統(tǒng)，其中所述對(duì)應(yīng)關(guān)系包括一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系O
29.—種交互式成像系統(tǒng)，包括: 偏振紅外光源，所述偏振紅外光源能夠用偏振紅外光束照明區(qū)域；和 至少一個(gè)紅外傳感器，所述紅外傳感器被設(shè)置為攔截所述偏振紅外光束的多個(gè)反射部分， 其中所述偏振紅外光束包括具有第一偏振方向的紅外光，并且所述至少一個(gè)紅外傳感器檢測(cè)具有正交于所述第一偏振方向的第二偏振方向的紅外光。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的交互式成像系統(tǒng)，還包括多個(gè)標(biāo)記，所述多個(gè)標(biāo)記被設(shè)置為反射所述偏振紅外光束的一部分作為多個(gè)位置指不光束。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的交互式成像系統(tǒng)，其中對(duì)準(zhǔn)和/或校準(zhǔn)每個(gè)所述紅外傳感器和可見(jiàn)光圖像，使得所述多個(gè)位置指示光束中的每一個(gè)位置指示光束與所述可見(jiàn)光圖像上的位置之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的交互式成像系統(tǒng)，其中所述對(duì)應(yīng)關(guān)系包括一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的交互式成像系統(tǒng)，其中所述可見(jiàn)光圖像包括平板顯示器或投影圖像。
全文摘要
本發(fā)明整體涉及光學(xué)設(shè)備，例如交互式顯示器，并且具體地講涉及具有無(wú)源輸入設(shè)備的交互式投影顯示器。本發(fā)明還提供了一種無(wú)源交互式輸入設(shè)備，所述設(shè)備具有克服例如交互式投影顯示器的交互式顯示器中的問(wèn)題環(huán)境干擾信號(hào)的能力。
文檔編號(hào)G06F3/042GK103189823SQ201180051976
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者羅納德·D·杰斯密, 克雷格·R·沙爾特 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司