用来从笔、指示器或其它导向物体以编码图样图像的形式投射红外或近红外或低强度可见光的方法和设备（１６），该图样图像可由相机和识别系统检测到，但对于用户和观众不可见或几乎不可见，因此在显示、计算机支持工作和／或计算机的其它交互工作期间控制计算机并与计算机（１９）交互，包括远离（１１）和接近（１０）前或后投影屏幕或者可能其它类型的显示屏幕的指示、选择、绘图和书写，而没有任何分散注意力的视觉图样或点，而对用户和观众的可能的视觉反馈可由计算机和显示系统以受控的且上下文敏感的方式产生在显示屏幕上。当远程（１１）操作和当接近屏幕（１０）操作时，从定位装置投射的复杂图像由一个或数个衍射光学元件、准直透镜和／或镜、以及一个或多个光源的光学对齐产生。光源优选地可以是激光二极管或发光二极管。在优选的实施例中，光源发出可见的红外或近红外光。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从放置在导向物体、笔或指示器上的投影装置将红外或近红外图像投影到参考面上，以便能够找出并连续跟随图像位置和导向物体、笔或指示器相对于参考面的取向。本专利技术也涉及发现并跟随图像位置和导向物体、笔或指示器的取向的设备、系统和方法。
技术介绍
公开的国际专利申请WO0227461涉及用于数据显示、计算机支持办公司工作和/或计算机的其它交互使用的绘画、书写和指示装置。本专利技术也涉及用来与用于数据显示、计算机支持办公司工作和/或计算机的其它交互使用的绘画、书写和指示装置相互作用的相机和识别系统。现有专利技术进一步涉及用来绘画、书写和指示的系统，该系统适合用于数据显示、计算机支持办公室工作和/或计算机的其它交互使用，包括绘画、书写和指示装置，除了具有投影屏幕的计算机系统之外的相机和识别系统，计算机屏幕，平坦屏幕或虚拟屏幕。本专利技术也涉及在数据显示时的绘画、书写或指示，计算机支持办公室工作或计算机的其它交互使用的方法，并且也涉及连续检测一个或多个被标记的物体的位置和取向的方法。每个被标记的物体包括一个或多个编码图。每个编码图适合于由相机和识别系统检测。选择编码图使得编码图具有良好的自动相关和交叉相关特性。美国专利No.5938308描述了手持式指示器，该指示器能够将图像投影到另一图像上以便辅助人描述该第二图像。这涉及使用激光源或另一连贯光源和衍射光学元件以产生例如复杂图样图像(即箭头或公司标志)的希望的图像。与在图像产生过程中将一部分光阻挡在外的蒙片或幻灯片的使用相比，通过使用这种衍射光学元件将大体上所有产生的光重新定向，从而节约能量。WO0227461以及美国专利No.5938308的训导以参考的方式并入这里，因此这里不需要解释已经在这两个专利说明书中描述的原理和方法。美国专利No.5938308的目的是给出箭头等的具有高度可视性的复杂图样图像，该复杂图样图像容易被观众看到。它的目的不是通过相机识别系统跟踪图样图像。
技术实现思路
本专利技术在一方面涉及从由导向物体、笔或指示器所包括的投影装置将红外或近红外图像或可能的低强度可见光图像投影到参考面上，以便能够找出并连续跟随图像位置和导向物体、笔或指示器相对于参考面的取向。在这一点上，重要的是，通过使用红外或近红外光或通过使用低强度可见光，使图样图像对于人类不可见或几乎不看见。在此文中的参考面可取为任何形式的显示表面等等，包括任意三维表面、平面、后投影屏幕(在背面具有投影仪)、例如或多或少竖直取向的LCD或CRT屏幕的前投影或显示屏幕以及桌面表面。本专利技术的另一方面是通过如WO0227461中的相机识别系统跟踪图样图像，以及连续地发现并报告图像位置和取向，作为计算机系统的输入装置。可预想到，被投影的图像包括一个或多个编码图样，该编码图样具有良好的自动相关和交叉相关特性，如WO0227461中所描述的。根据本专利技术，通过使用很低的强度水平改变或通过使用处于相对窄的波长段的红外或近红外光，使图样图像对于人类几乎不可见或基本上不可见。尤其是，通过提供包括本领域中本身已知的衍射光学元件的投影装置，实现了这个目的。通过如WO0227461中的相机和识别系统，可检测被投影的图像位置，从而连续地发现并报告图像位置和取向，作为计算机系统的输入装置。在权利要求中，陈述了根据本专利技术的系统以及用在该系统中的设备和导向物体的新颖的和具体的特征。本专利技术的又一方面是用于不同的显示装置，该显示装置包括用来远距离操作和用来接近屏幕操作的前投影系统和后投影系统。远距离操作将通常是但不限于指示、选择、拖放操作。接近屏幕操作将通常是但不限于指示、选择、拖放、书写、绘画和擦除。本专利技术获得的重要优点在于从导向物体、笔或指示器投射的图样图像对于人类不是直接可见的，或者仅是几乎不可见的。几乎不可见或基本上不可见在此文中意味着对于所有实用目的，显示给观众或用户的总图像内将忽略图样图像。因此，图像将不会分散呈献者和观众的注意力，而接收该图样的位置和取向的计算机系统可向呈现者和观众提供希望的视觉反馈，如箭头、绘图或书写动作次序、或者例如在计算机产生的屏幕上选择物体。此外，根据本专利技术，使用的波长可以是红外或近红外辐射，大大处于数据投影系统中使用的人类视觉波长范围之外。因此，使图像可由相机识别系统检测所需的能量大大低于在存在来自数据投影仪的很高的光强度的情况下，为了使可见光的箭头或标志对于呈献者或观众清楚可见所需的能量。本专利技术另外的特征是，相机识别系统可配备有光学过滤器，该光学过滤器阻碍投影仪的光，但通过红外或近红外光，使得检测过程对数据投影仪的可见光图像中的其它图样不敏感。本专利技术的又一方面是，红外或近红外光也可在导向物体、笔或指示器中被编码，并由与相机一起放置的红外遥控解码器解码，以给出导向物体、笔或指示器的实际状态信息和实际活动。这也可包括关于用户识别的信息。在替代实施例中，红外发射器也可与相机和识别系统一起放置，而红外接收器和解码器放置在导向物体、笔或指示器的内部。借助这种双路红外通信线路，可保持能量消耗最小，因此可将传输能量调节到最低可能水平而保持稳健的通信。本专利技术的另外优点是，为了使相机和识别系统可检测，仅需要红外激光或LED源的低强度操作，因此在近红外带宽范围内通常没有其它有影响的光源。此外，由于光遍布在被投影的图像上而不是集中在小的点处，因而更容易满足激光安全要求。附图说明图1是根据本专利技术优选实施例使用透射衍射光学元件用来定位的投影装置的示意性轴向截面图；图2是另一优选实施例的示意性轴向截面图，该实施例具有如图1的光学元件的相同光学对齐但具有较纤细的尖端；图3是根据本专利技术优选实施例使用反射衍射光学元件用来定位的投影装置的示意性轴向截面图；图4是根据本专利技术优选实施例使用透射衍射光学元件用来定位的投影装置的示意性轴向截面图；图5示出靠近显示屏幕操作的装置；图6示出远离显示屏幕操作的装置；图7示出倾斜取向而靠近显示屏目操作的装置；图8示出倾斜取向而远离显示屏目操作的装置；图9示出根据本专利技术的系统，其中相机和识别设备放置在前投影屏幕或可能的其它显示屏幕的前面，并且靠近屏幕操作投影装置；图10示出图9的系统，其中远离屏幕操作投影装置；图11示出一种系统，在该系统中相机和识别设备放置在背投影屏幕或可能的其它显示屏幕的后面，并且靠近屏幕操作投影装置；图12示出图11的系统，其中远离屏幕操作投影装置；图13是对于给定RGB设置，显示在离开数据投影仪1米的前投影屏幕上且使用已校准的光谱分析仪记录的来自典型数据投影仪的光谱的例子；图14示出由根据本专利技术的投影装置投射的图样图像的优选类型；图15示出由所谓的“Gerschberg-Saxton算法”产生的相位图样，“Gerschberg-Saxton算法”迭代地获得相位图样以用作衍射光学元件，从而给出如图14显示的希望的强度图样；图16示出在远场中获得的、或者可选地通过使用具有透镜和/或曲面镜的系统在衍射光学元件附近获得的作为结果的强度图样的模拟；图17示出产生用来形成图14的希望强度图样的不对称部分的相位图样；图18示出在远场中获得的作为结果的强度图样；图19示出如图14所示的希望的对称强度图样的两个离散相位等级相位光栅；图20示出在远场中获得的作为结果的强度图样；图21本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于演示、计算机支持工作或计算机的其它交互使用的视觉系统，包括：参考面，该参考面适合于由一个或多个用户观看，并且在该参考面上能够显示可视信息；导向物体，例如笔或指示器，用来与参考面一起使用，并包括光投影装置；相机 和识别装置，适合于检测、记录和传输关于呈现在参考面上的物体和图像的信息；和计算机或计算装置，连接到相机和识别装置用来与它们协作并接收如由相机和识别设备所检测和记录的输出信号，其特征在于：光投影装置包括衍射光学元件并适合于发出 在参考面上形成编码的图样图像的光，该编码的图样图像对于人眼基本上不可见，而相机和识别装置适合于检测和记录所述编码的图样图像。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：托尔莫德恩乔尔斯泰德，米卡埃尔林格伦，厄于斯泰因达姆豪格，塞德塞尔弗雷特海姆，
申请(专利权)人：新标志股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]
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