CN102334090A

CN102334090A - 动态背投式用户接口

Info

Publication number: CN102334090A
Application number: CN2010800095088A
Authority: CN
Inventors: S.N.巴蒂歇; A.R.L.特拉维斯; N.埃默顿; T.A.拉奇; D.S.祖克
Original assignee: Microsoft Corp
Current assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2012-01-25
Also published as: WO2010098911A2; EP2401668A4; AU2010218345B2; BRPI1007263A2; JP2012519326A; AU2010218345A1; KR20110123245A; WO2010098911A3; RU2011135531A; EP2401668A2; US20100214135A1; CA2749378A1; MX2011008446A

Abstract

一种动态投影式用户接口包括：光源，用于生成光束；和空间光调制器，用于接收和动态地调制光束，以创建被分别投影到键盘中的多个按键上的多个显示图像。在光源与空间光调制器之间的光路中部署光学装置，用于将光束从光源传送到空间光调制器。

Description

动态背投式用户接口

背景技术

计算系统的功能实用性在很大程度上由该计算系统输出信息给用户以及允许用户对该计算系统进行输入的模式来确定。用户接口一般在它特别地为操作系统的特定任务、应用、程序或其他上下文而量身制做时变得更加有用和更加强大。可能流传最广的计算系统输入设备是键盘，其提供字母、数字和其他的正字法（orthographic）按键以及一组功能键，这些功能键在各种计算系统上下文中通常具有广泛的效用。但是，被分配给这些功能键的功能通常取决于计算上下文，并且利用不同的上下文被分配时常非常不同的功能。此外，正字法按键通常被分配非正字法功能，或者需要用于时常仅通过同时按压按键的组合、例如通过按下“Control（控制）”键、“Alt（换档）”键、“Shift（上档）”键中的任一按键或这些按键的任何组合等来进行正字法输入，而这些正字法输入不一定与标准键盘的任何按键上所表示的特定正字法字符相对应。诸如此类的因素限制了键盘作为用于计算系统的用户输入设备的功能性和有效性。

已引入一些键盘通过在个别按键的顶部放置小型液晶显示（LCD）屏来解决这些问题。然而，这呈现它自己的许多新的问题。这通常牵涉给每一个按键提供它自己的单扭曲向列（Single Twisted Neumatic）（STN）LCD屏、LCD驱动器、LCD控制器以及电子板来集成这三个部件。这些电子板之一必须被放置在每一个机械致动按键的顶部，并且经由柔性电缆连接到系统数据总线，以便在键行程期间容纳电连接。所有的按键必须由主处理器/控制器单个地进行寻址，这必须提供控制每一个按键的LCD图像的电信号给按键的顶部，其中在按键的顶部形成该图像。这样的安排趋向于是非常复杂的、易毁坏的且昂贵的。此外，附着到每个按键上的柔性数据电缆随着每一次键击而遭受机械磨损。

以上的讨论仅提供一般的背景信息，并且不打算被用作辅助手段来确定所请求保护的主题的范围。

发明内容

在各种不同的实施方式中公开动态投影式用户接口。根据一个说明性实施例，动态投影式用户接口包括：光源，用于生成光束；和空间光调制器，用于接收和动态地调制光束，以创建被分别投影到键盘中的多个按键上的多个显示图像。光学装置被部署在光源与空间光调制器之间的光路中，用于将光束从光源传送到空间光调制器。

这个概述部分用于以简化的形式介绍下面在具体描述部分中进一步描述的概念的选择。这个概述部分不打算标识所请求保护的主题的关键特征或基本特征，也不打算用作辅助手段来确定所请求保护的主题的范围。所请求保护的主题不限于解决在背景技术中所指出的任何或所有缺陷的实施方式。

附图说明

图1说明根据说明性实施例的动态背投式用户接口设备。

图2A说明根据另一说明性实施例的动态背投式用户接口设备。

图2B说明根据另一说明性实施例的动态背投式用户接口设备。

图3说明根据另一说明性实施例的动态背投式用户接口设备。

图4说明可以在动态背投式用户接口设备中采用的用于显示型按键的按键组件。

图5说明根据另一说明性实施例的动态背投式用户接口设备。

具体实施方式

图1描述根据说明性实施例的动态背投式用户接口设备10A。例如，动态背投式用户接口10可以说明包括设备、计算系统、计算环境以及允许相关联的方法实施例和相关联的可执行指令被配置成可由计算系统执行的上下文的实施例。以下的讨论提供各种实施例的说明性范例的进一步细节。下文论述的特定的说明性实施例打算用于说明性的，并说明与以下定义的公开内容以及权利要求书相关联的多样性以及更广泛的意义。

如图1所示，动态背投式用户接口设备10A以简化框图来描绘，其包括键盘40（这包括各个按键41）、光源12、成像控制器20以及成像传感器24。光源12可以示意地包括激光（器）、LED阵列、阴极射线或其他类型的光源，其在任何频率范围中发射光束19，但是通常至少部分在可见光谱中发射光束。图1并不打算代表动态背投式用户接口设备10A的实际光学部件或光束19的实际路径，其中动态背投式用户接口设备10A的实际光学部件或光束19的实际路径容易在本领域技术人员的理解范畴之内可以做出的设计选择之内。相反，图1展示简化框图来阐明所涉及的概念。

光束19沿着光束路径进入波导30的波导节点（nexus）32。光束19的后续路径将参考下面描述的图2A和图2B来描述。坐标集99A描绘在图1的角落中，以便将图1中的动态背投式用户接口设备10A的描绘与随后附图的附加描绘相关联。坐标集99A显示从键盘40的左侧到右侧的X方向、从键盘40的底部到顶部的Y方向以及自下而上的、“out of the page（离开页面）”并与键盘40的平面垂直的Z方向。

键盘40没有预先印制在按键41的任何表面上的任何静态字符或符号；相反，按键41的下表面或内表面被配置成半透明的，并且用作在光源12被空间光调制器调制之后利用由光源12发射出的光束19唯一地提供给每个按键41的图像的显示表面，这将结合图2A和2B更详细描述。

继续参考图1，透镜22被部署成邻近成像传感器24，并且被配置成接收从按键41的表面返回的光信号以及将这些光信号聚焦到成像传感器24上。例如，成像传感器24可以示意地主要由互补金属氧化物半导体（CMOS）阵列构成。它也可以是不同类型的成像器，例如电荷耦合器件（CCD）、具有扫描束系统的单像素光电探测器或其他任何类型的成像传感器。

成像传感器20被配置成接收并根据来自计算设备（未在图1中显示）的指令操作。成像控制器20通过通信接口29与相关联的计算设备通信，例如，所述通信接口可以包括诸如依照通用串行总线（USB）协议之一的有线接口，或者可以采用多种无线协议中的任何一种协议的形式。成像控制器20也被配置成将通过成像传感器24检测到的输入返回给相关联的计算系统。相关联的计算系统可能在运行各种不同应用或其他操作上下文中的任何一种，这些应用或上下文可以为动态背投式用户接口设备10A确定在特定时间上有效的输出与输入模式。

成像传感器24诸如通过结合波导30进行部署而被配置成从按键41的表面接收来自与正由光源12提供光束的相反的方向的光学信号。成像传感器24因此可以光学检测何时按键41之一被按压。例如，在一个说明性实施例中，成像传感器24可以被启用来检测何时按键41之一的边缘接近或者接触波导30的表面。因为按键41的表面是半透明的，在这个实施例中，所以在另一检测模式中，通过对经由波导30的物理接触进行成像，成像传感器24也可以被启用来光学检测与按键41的表面的物理接触。甚至在用户触摸特定按键之前，成像传感器24也可能已检测并提供针对用户手指的追踪。成像传感器24因此可以光学检测何时用户的手指触摸按键41之一的表面。这可以提供以下能力：只要用户触摸特定按键，就将该特定按键视为被按压。不同的检测模式和不同的实施例因此可以提供各种检测模式的任何组合，其中这些模式将成像传感器24配置成光学检测与一个或多个显示表面的物理接触。

成像传感器24可以进一步被配置成区分各种不同模式的与显示表面的物理接触。例如，成像传感器可以被配置成对用户的手指与特定按键的物理接触以及该按键被按下加以区分。它可以区分：用户的手指是否在一个方向或另一个方向上跨越按键之一的表面进行滑动运动，或多慢或多有力按压其中一个按键。动态背投式用户接口设备10A可以因此被启用来读取用于单一一个按键41的各种不同的输入，作为与那个显示表面的物理接触的特征的函数。每个特定按键的这些不同的输入模式可以由运行在相关联的计算系统上的不同应用以不同的方式来使用。

例如，游戏应用可以在相关联的计算系统上运行，键盘上的特定按键可以控制游戏中玩家控制的元素的特定类型的运动，并且用户在那个特定按键上运行其手指的速度可以用于确定该游戏中进行那个特定类型运动的速度。作为另一说明性示例，音乐演奏应用可以利用键盘40上（或例如，具有钢琴风格音乐键盘布局的不同键盘上）的不同按键来运行，其中不同的按键对应于特定的音符或用于演奏音乐的其他控制，并且例如，用户敲击按键之一的缓慢程度或力度可以被检测并被转换成发声轻柔或响亮的那个特定音符。许多其他可能的用法是可能的，并且可以由应用的开发人员利用被动态背投式用户接口设备10A启用的不同输入模式来自由地使用。

在另一说明性实施例中，成像传感器24对每一个特定按键41的成像细节可能是不太敏感的，或者按键41对于检测用户的物理接触的细节可能是不够透明的，或每一个按键的多种输入模式可能根本就不是优先考虑的事，并且成像传感器24可以被配置成仅光学检测按键41的物理位移。这本身提供对于按键41实施光学切换模式的相当大的优势，以致于键盘40不需要内部机械或电气开关元件，并且不需要除了按键自身之外的其他活动部分。在这个实施例以及各种其他的实施例中，除了启用典型的上下运动以及用户在快速且有效使用键盘时通常依靠的其他触觉提示之外，这些按键还可以包括典型的凹形式。这优于被投影到平坦表面上的虚拟按键以及其中顶表面被LCD屏幕占用的按键，这由此是平坦的而不具有凹形式，并因此可能提供较少的有效率的打字员在使用键盘时所依靠的触觉提示。由于按键的上下运动被光学检测，并且没有典型键盘中的用于每一个按键的电气开关或一些较新键盘中专用于每一个按键的电子封装，所以在机械磨损将降级或禁用其他键盘的电气开关或电子元件之后键盘40的按键41可以长时间保持为机械耐用。

在还一个实施例中，按键41可以是机械静态的并且与键盘40构成整体，而且成像传感器24可以被配置成光学检测用户敲击或按压按键41，以致键盘40变成功能齐全的而根本没有活动部分，同时用户仍具有键盘的熟悉按键的触觉感觉的优势。在另外其他的实施例中，机械按键可以完全被消除，并且例如，图像可以被简单地传送到漫射器60的表面，以致漫射器60如同其中光学检测用户输入的触摸屏表面一样动作。

连同诸如光源12、投影控制器20、成像传感器24和波导30之类的部件一起，各种各样类型的小键盘可以用于替代如在图1中描绘的键盘40。例如，可以与否则类似于图1的动态背投式用户接口设备10A的设备一起使用的其他类型的小键盘包括：具有附加的专用部分的功能键和数字键的较大键盘；为了自然的手腕对齐而被分成彼此成角度的左右手部分的人体工程学键盘；专用的数字小键盘；专用的游戏控制器；即，具有88个按键的钢琴风格布局或其简化版本的音乐键盘；等等。

图2A和2B描绘如图1中但是在不同视图中的同一动态背投式用户接口设备10A，在这里被标记为10B和10C。图2A包括坐标集99B，而图2B包括如在图1中所呈现的坐标集99A，以指示：动态背投式用户接口设备10A被描绘在与图1相同的方位中，但是在图2B中以剖面（以及进一步简化）版本来展示波导30的操作。图2A也用于从侧视图来进一步展示波导30的操作。如利用坐标集99B所示的，图2A的视图对应于X方向，其从键盘40的左侧到右侧，“进入页面”，垂直于这个图的视图；指示键盘40的底到顶的Y方向在这里是从右到左；以及指示与键盘40的平面相垂直的方向的Z方向在这里是自下而上。类似于图1的描绘，在如同上面参照图1所述的类似功能安排中，动态背投式用户接口设备10B、10C包括光源12B、成像控制器20B、成像传感器24B、波导节点32和通信接口29B。

波导30包括扩展部分31和图像部分33。扩展部分31具有沿着离开光源12的投影路径发散的水平边界34和35（在图2B中显示）以及基本上平行的垂直边界34和35（在图2A中显示）。图像部分33具有相对彼此成角度的垂直边界36和37。光源12B借助于波导节点32被定位于与扩展部分31对接。如特别地在图2B中看到的，波导节点32是波导30的一部分，其放大来自光源12B的光束19A和19B并将这些光束反射到其进入扩展部分31的路径上。图像部分33被定位于与键盘40的显示表面对接，以致于由投影仪12B发射出的射线遍及扩展部分31被内反射，以传播到图像部分33，并且通过空间光调制器50和漫射器60从图像部分33中进行透射，此后最终得到的图像被投影到按键41上，如在下面进一步详述的。

如图2A所展示的，波导30基本上是平坦的，并且沿着其图像部分33逐渐变细。波导30被部署在一端上的空间光调制器50与另一端上的光源12B和成像传感器24B之间。波导30及其边界34、35、36、37被配置成传送光线，诸如有代表性的投影射线路径19A和19B，其中通过扩展部分31进行全内反射，并且在越过临界角的角度上引导上边界36上波束中的每一束射线之前根据需要利用通过图像部分33的一部分的全内反射来传送光线，并且所述光线可以垂直于SLM 50、漫射器60以及按键41所在的显示表面或相对接近于与该显示表面垂直，从而使得这些光线通过图像部分33的上边界36被透射。用于区分内反射和透射的临界角利用波导30及其边界36和37的物质的折射率来确定。例如，波导30可以包含丙烯酸、聚碳酸酯、玻璃或其他的用于透射光线的适当材料。边界34、35、36和37可以包含任何的适于反射的适当光学包层。

也可以采用波导30的许多变型。例如，在一个实施方式中，波导可以被光学折叠，以节省空间。

空间光调制器50对输入光束19进行调制。空间光调制器包括一系列光学元件，其中每一个元件独立地充当光“阀”来调节或调制光强度。空间光调制器并不创建它自己的光，而是（或反射性地或透射性地）调制来自光源的光，以创建能够被投射到表面上的动态可调图像。光学元件或阀由SLM控制器（未显示）来控制，以建立图像中每一个像素的亮度级。在当前实施方式中，利用SLM 50创建的图像通过漫射器60被投射到按键41的内表面或下表面上。已被用作空间光调制器的技术包括液晶设备或显示器（LCD）、声光调制器、例如微机电（MEM）装置的微镜阵列和光栅光阀（GLV）装置。

按键41用作显示表面，其可以是半透明的和漫射的，以致于其非常适合于形成由于来自下方的光学投影而易于从上方可视的显示图像以及适合于接纳（admitting）与按键41的物理接触的光学图像。按键41的表面也可以被涂覆车削膜（turning film），这可以确保图像投影线相对于Z方向以某一角度出现，以致于主射线出现在直接指向观看者的方向。车削膜可以反过来在每一个按键表面上被加盖散射屏，以增强显示图像从广泛视角中的可视性。

被投影到按键41上的显示图像表示在计算设备处于第一操作上下文时的第一组输入控制以及在计算设备处于第二操作上下文时的第二组输入控制。即，一组输入控制可以包括用于正字法字符的按键的典型布局，诸如字母表中的字母、附加标点符号和数字以及诸如“return（返回）”、“backspace（退格）”和“delete（删除）”之类的基本功能键和沿着键盘40的顶行的一组功能键。

虽然功能键通常被简单标记为“F1”、“F2”、“F3”等，但是投影仪在利用相关联的计算系统的当前操作上下文所指示的任何指定时间上在明确标记其功能的相应按键上提供图像。例如，通常被标记为“F1”、“F2”、“F3”等的顶行功能键反而可以根据当前在相关联的计算系统上运行的一个应用的指令而被标记为“Help（帮助）”、“Save（保存）”、“Copy（复制）”、“Cut（剪切）”、“Paste（粘贴）”、“Undo（取消）”、“Redo（重做）”、“Find and Replace（查找并替换）”、“Spelling and Grammar Check（拼写与语法检查）”、“Full Screen View（全屏观看）”、“Save As（保存为）”、“Close（关闭）”等。与用户必须查看外部引用或者必须记住由特定应用所分配的用于每一个功能键的分配功能不同，对于该应用或当前应用的其他操作上下文，指示特定功能的实际单词出现在按键本身上。

动态背投式用户接口设备10A从而采用与借助于每一个按键上的本地LCD屏或其他电子控制屏来为按键表面提供图像的努力不同的策略，其中每一个按键具有相关的电子器件。不是将电信号从中心源发送到每一个按键上的电子器件或屏幕包，而是从中心源（例如，光源12）生成光子并经由空间光调制器将这些光子光学引导到按键的表面，由此消除在每个按键中并入LCD显示器以及相关联的电子器件的需要。这可以使用能够经由一个或多个波导将光子从入口传送到出口的光波导技术，作为一个说明性示例，这可以简单地实施为形透明塑料部分。特别地，这提供诸如更长的机械耐久性、抗水性以及较低成本之类的优点。

光源12B可以投影单色光光束，或者可以组合使用不同颜色光束的集合，以便在按键41或键盘40上创建全彩色显示图像。例如，光源12B也可以包括发射出诸如红外光之类的不可见形式的光的非可见光发射器，并且成像传感器可以被配置成对红外光的反射进行成像，这是因为它们通过按键41的表面是可见的。这提供如何可以在与按键41对接时对用户的手指进行成像和追踪的另一说明性示例，以致除了垂直敲击按键的基本输入之外，例如通过跟踪敲击按键的表面的可选横向方向，可以为每一个按键41实施多种输入模式。

因为扩展部分31的边界34、35是平行的并且第二波导部分的边界36、37相对彼此形成小的角度，所以波导30能够通过基本上扁平封装来传播由小型光源12B提供的光束，以便从背面照明空间光调制器50并将图像传回给成像传感器24B。根据这个说明性实施例，波导30因此被配置成启用成像传感器24B来接收通过按键41的表面提供的图像，例如用户手势等等（只有其范例在图2A中明确地示出）。以这种相同的方式，成像传感器24B能够检测按键41的物理位移。图2A和2B的实施例的特定细节是示例性的，而非意味着限制。例如，在随后的附图中提供一些其他的说明性实施例。

在上述的实施例中，波导30用于传送用于从背面照明LCD的准直光束。然而，一般地说，任何适当的光学元件或光学元件组可以用于传送准直光。例如，可以采用相干光纤束、GRIN透镜或全内反射透镜。图3显示动态背投式用户接口310的实施例的简化示意图，其采用多个光源312、凹面镜365和准直透镜370。光源312和准直透镜370位于在漫射器360和LCD层350下方的表面上。在这个示例中，为每一个按键提供一个光源、反射镜和准直透镜。例如，光源312₁、反射镜365₁以及准直透镜370₁与按键340₁相关联。同样，光源312₂、反射镜365₂和准直透镜370₂与按键340₂相关联，而光源312₃、反射镜365₃和准直透镜370₃与按键340₃相关联。这些箭头显示光线从光源312到按键340的表面所经过的路径。虽然在这个实施方式中为每一个按键340提供一个光源，但是一般来说，可以采用光源312对按键340的任何比率。例如，在一些情况中，在仍保持适当的强度均匀度的同时，为一组四个或更多按键提供单个光源可能是足够的。通过添加微光学集中器元件或均质器元件，可以进一步增强均匀度。图3中所示的实施例是折叠架构，其采用凹面镜365来最小化用户接口设备310的整体厚度。在这不是所关注问题的其他实施例中，反射镜365可被消除，并且光源312可以位于图3中的反射镜365的当前位置的下方。

在小键盘40中采用的按键41应该在按键按钮顶端提供最大观看区域，用于信息的显示。这样的按键的示例描述在美国专利申请序列号11/254,355和12/240,017中，这些申请在此全部引入作为参考。图4显示在美国专利申请序列号11/254,355和12/240,017中所显示的按键的机械架构的横断面视图，其优化通过按键开关组件的核心的孔径，以便将图像通过该孔径投影到按键按钮的显示区域上。该架构将触觉反馈机制（例如，圆顶组件）从按键按钮下方移到按键开关组件的外围或侧面。

参见图4，显示用于用户输入设备的显示型按键的按键开关组件400。该开关组件400一般包括具有显示部分404的按键按钮402（通常表示为方框），其中光406被引导到该显示部分上，用于观看显示信息，诸如字母、字符、图像、视频、其他标志等等。显示部分404可以是嵌入到按键按钮404的顶部中的单独的半透明或透明材料部分，其允许施加到显示部分404的底表面上的光在显示部分404的顶表面上被感知。

开关组件400也包括与按键按钮402接触的移动组件408（通常表示为方框），以有助于按键按钮402的垂直移动。移动组件408定义孔径410，其中光406通过该孔径被投影到显示部分404上。此外，按键按钮402的结构也能够允许孔径410延伸到按键按钮结构中；但是，这不是要求，因为作为选择，按键按钮402可以是其中嵌入显示部分404的固体材料块；该显示部分将按键按钮402的全高从顶面延伸到底面。

开关组件400的反馈组件412能够包括弹性（例如，橡胶、硅树脂等等）圆顶组件414，其偏离按键按钮402的中心轴416并与移动组件408相接触，以便为用户提供触觉反馈。将明白：多个圆顶组件能够与每一个按键开关组件400结合使用。反馈组件412可以选择地包括反馈臂418，该反馈臂从移动组件408伸出，并且在按键按钮402的向下移动中压挤圆顶组件414。

开关组件400也包括接触臂420，其在按键按钮402处于完全向下模式中时极邻近表面422。在极邻近表面422时，能够感测到接触臂420，这表明：按键按钮402处于完全向下位置中。接触臂420在与表面422相接触或足够邻近表面422时能够以允许感测完全向下位置的适当方式被固定于按键按钮402或移动组件408。

开关组件400的结构允许图像通过开关组件400投影到显示部分404上。因此，希望移动尽可能多的硬件远离中心轴416，以便为光透射和图像显示提供最佳的孔径大小。为此，如所示的，反馈组件412能够被定位在按键之间和位于由按键按钮402和移动组件408限定的一般足迹之外。然而，将明白：将反馈组件放置得更靠近该足迹或置于该足迹的周边的其他结构设计落入所公开的架构的范围之内。此外，将理解：如果在孔径410中保留合适的空间以允许期望数量的光406到达显示部分404，则能够将反馈组件412部分或全部放置在孔径410中。有关图4中所示的按键的附加细节可以在上述的专利申请中找到。

图5显示其中重新定位图1中所示的图像传感器24的动态背投式用户接口310的另一个实施例。在图5中，图像或相机阵列510位于波导30的图像部分33的下方。该图像阵列510包括一系列图像传感器520，其从按键41的表面接收图像。图像阵列510因此可以提供与图像传感器24的功能相类似的交互式功能，这包括检测与按键41的物理接触、检测按键41的运动以及区分不同类型的运动的能力。类似于图1中所示的图像传感器24，图像阵列510可以并入任何类型的成像传感器，这包括但不限于CMOS阵列或CCD。虽然没有示出，但是可以在图像阵列510与按键41之间的光路中提供各种光学装置，这包括例如焦阑透镜装置、准直透镜装置、半透明车削膜和集中器。此外，一个或多个非可见光发射器可以与图像阵列510相关联，其中该图像阵列能够用于照明被该图像阵列510检测到的物体。所发射出的非可见光（例如，红外光）应具有可被各别图像传感器24检测到的频率。

虽然本主题已利用对于结构特征和/或方法动作而言特定的语言进行描述了，但是将明白：在所附的权利要求书中定义的主题不一定限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面描述的特定特征和动作被公开为实施这些权利要求的示例形式。作为特定示例，虽然为了方便起见而在此可能有时单独使用术语“计算机”、“计算设备”或“计算系统”，但是众所周知的是：这其中的每一个可以指任何的计算设备、计算系统、计算环境、移动设备或其他的信息处理部件或上下文，并且不限于任何的个别性解释。作为另一个特定示例，虽然许多实施例利用在提交本专利申请时广为熟悉的说明性元素来提供，但是预见到：计算技术中的众多新的创新在诸如用户接口、用户输入方法、计算环境以及计算方法之类的方面将影响不同实施例的元素，并且利用权利要求书定义的元素可以依照这些以及其他的创新进步来体现，同时仍然与利用这里的权利要求书所定义的元素保持一致并且被这些元素所包含。

Claims

1.一种用户接口设备（10A），包括：

小键盘（40），其具有多个可致动按键（41）；

至少一个光源（12），用于生成光束；

空间光调制器（50），用于接收和动态地调制光束，以创建被分别投影到多个按键上的多个显示图像；以及

部署在光源与空间光调制器之间的光路中的光学装置（30），用于将光束从光源传送到空间光调制器。

2.权利要求1的设备，其中光学装置（30）包括具有扩展部分（31）和图像部分（33）的波导，其中光源（12）和图像部分（33）被定位，以致由光源（12）生成的光线（19）遍及扩展部分被内反射并且从图像部分被透射到空间光调制器（50）。

3.权利要求1的设备，其中按键（41）包括至少部分光学透明的部分，其中显示图像被投影到所述透明的部分上。

4.权利要求3的设备，进一步包括：成像传感器（24），其被配置成光学检测与一个或多个按键（41）的物理接触。

5.权利要求4的设备，进一步包括：非可见光发射器，其中成像传感器（24）被配置成对从按键接收的非可见光的反射进行成像。

6.权利要求5的设备，其中成像传感器（24）进一步被配置成检测与按键的多种不同模式的物理接触，以致于对于单一一个按键（41）启用多种不同的输入。

7.权利要求1的设备，进一步包括：位于空间光调制器与按键之间的漫射器（60）。

8.权利要求1的设备，其中空间光调制器（50）是LCD阵列。

9.权利要求4的设备，其中成像传感器（24）通过从光学装置（30）接收非可见光来检测与一个或多个按键（41）的物理接触。

10.权利要求1的设备，其中多个可致动按键（41）包括公共显示表面，其中显示图像被投影到所述公共显示表面上。

11.权利要求1的设备，其中多个可致动按键（41）包括多个机械按键，其中每一个机械按键具有按键按钮（402）以及与按键按钮（402）相接触的移动组件（408），以利于按键按钮（402）的移动，其中所述按键按钮具有显示部分（404），而显示图像被投影到所述显示部分上，所述移动组件（408）定义孔径（410），其中显示图像通过所述孔径被投影到所述显示部分上。

12.权利要求1的设备，其中至少一个光源（12）包括多个光源，并且光学装置（30）包括多个透镜（370），用于通过空间光调制器（50）将准直光从光源传送到按键。

13.权利要求2的设备，进一步包括：成像阵列（510），其被配置成光学检测与一个或多个按键（41）的物理接触，所述成像阵列（510）包括多个成像传感器，所述成像传感器被定位成接收通过波导的图像部分的会聚边界透射的非可见光。