CN1284074C - 为计算设备提供投影用户界面的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了为计算设备提供投影用户界面的方法和设备。该计算设备比如是普及计算设备。该计算设备从一个投影器将一个用户输入显示投影到一个表面上。从该计算设备的投影器将一个用户输出显示投影到一个表面上。可以从同一个投影器投影所述用户输入显示和所述用户输出显示。所述用户输入显示和所述用户输出显示可以被投影到不同的表面上。可以用一个反射镜系统分解所投影的图像并对其导向。

Description

为计算设备提供投影用户界面的方法和设备
技术领域
本发明涉及为计算设备比如普及计算设备投影用户界面的设备和技术，更具体地，是投影用户输入显示和用户输出显示的设备和技术。
背景技术
普及计算设备(pervasive computing device)比如PDA(个人数字助理)、袖珍PC(个人计算机)、平板PC以及智能照相机或者PDA电话等已经稳步变得越来越普遍。芯片技术使得这些设备能够更小但是功能更强大。但是，由于设备尺寸变小，只有很小的空间或者几乎没有空间用于键盘，并且多数情况下只是一种微小的显示。
作为尝试改进这些普及计算设备的可使用性和便携性的努力，已经提出了添加用于输入的虚拟键盘图像以及/或用户输出的虚拟显示。例如，美国专利No.6323942公开了一种虚拟键盘。另外，美国专利No.6266048公开了一种用于PDA的虚拟显示/键盘，它提供了对普及计算设备的尺寸导致的限制的解决方案。一个键盘图像被投影到靠近用户的一个表面上，显示图像在同一个表面上被投影到虚拟键盘图像和投影设备之间。尽管这同时增大了键盘图像和显示的尺寸，但是对于用户来说，将两个图像置于同一个表面上让人不舒服，因为用户必须向下看用户输出显示。这不是计算机屏幕的惯常布置，用户不得不熟悉这种新的布置。美国专利No.6266048的系统还使用用于键盘图像的第一投影器以及用于显示的第二投影器。
上述方法未能提供一种产生人体工程学上最优的并且经济的虚拟输入和输出的系统。这样，就需要一种改进的虚拟输入和输出系统，能够克服这些以及其他限制。
发明内容
本发明提供了为计算设备比如普及计算设备投影用户界面的设备和技术，更具体地，是投影用户输入显示和用户输出显示的设备和技术。
例如，在本发明的一方面，一种为计算设备提供用户界面的技术包括下述步骤。从计算设备的一个投影器将一个用户输入显示投影到一个第一表面上，同时从计算设备的一个投影器将一个用户输出显示投影到第二表面上。该第一表面和第二表面设置在不同的平面上。
有利的是，该技术使得用户输入显示和用户输出显示能够投影到不同的表面上。这是通过在计算设备中使用一个反射镜系统来完成的，该反射镜系统将单个投影图像分解为用户输入显示和用户输出显示。用户输入显示可以被投影到用户和计算设备之间的一个平坦水平表面上，而用户输出显示可以被投影到该计算设备之后的一个垂直表面上。这允许用户在使用该计算设备时仍然保持舒服和和习惯的姿势，同时保留了增加输入和输出显示的尺寸的好处。
在本发明的第二方面，一种为计算设备提供用户界面的技术包括下述步骤。从计算设备的一个投影器将一个用户输入显示投影到一个表面上，同时从该投影器将用户输出显示投影到同一个表面上。对用户输入显示和用户输出显示使用单个投影器。另外，当检测到在用户输入显示和虚拟键盘图像上的击键时，可以发出一个击键反馈。该反馈可以是音频和/或可视格式的。
具体地，本发明提供了一种为计算设备提供用户界面的方法，包括下述步骤：从该计算设备的一个投影器将一个用户输入显示投影到一个第一表面上；以及从该计算设备的该投影器将一个用户输出显示投影到一个第二表面上，其中，该第一表面和第二表面设置在不同的平面上。
本发明还提供了一种计算设备，包括：一个投影图像的投影器；以及一个相应于所述投影器设置的反射镜系统，其中，该反射镜系统反射来自所述投影器的图像的一部分，将该图像的未被反射的部分投影到一个第一表面上，该图像的被反射的部分被投影到一个第二表面上，其中，所述图像的被投影的被反射部分以及所述图像的被投影的未被反射的部分为所述计算设备提供一个虚拟用户界面。
从下面对说明性实施例的详细说明，结合附图，可以更加清楚本发明的这些以及其他目的、特征和优点。
附图说明
图1的示意图用于说明根据本发明的一个实施例的在不同的表面上投影用户输入显示和用户输出显示的普及计算设备；
图2的示意图用于说明根据本发明的一个实施例的反射镜系统，显微投影器以及在普及计算设备中得到的分解图像；
图3的示意图用于说明根据本发明的一个实施例的投影用户输入显示和击键反馈的普及计算设备；
图4的示意图用于说明根据本发明的一个实施例在用户的前面的单个表面上投影用户输入显示和用户输出显示的普及计算设备。
具体实施方式
如下文详细所述，本发明引入了为计算设备投影用户界面的设备和技术。可以使用普及计算设备的单个投影器，将一个用户输入显示投影到第一表面上，同时可以将用户输出显示投影到第二表面上。用户输入显示最好是虚拟键盘图像。所谓“虚拟”键盘，意思是在一个表面上投影的、象键盘的图像，它在击键检测系统的辅助下起到键盘的功能。尽管实施例说到“普及(pervasive)”计算设备，但是本发明不限于此，而可以应用于其他可以从使用虚拟输入输出设备获益的计算设备。
首先看图1。该示意图图解了根据本发明的一个实施例的在不同的表面上投影一个用户输入显示和一个用户输出显示的普及计算设备。一个普及计算设备101在第一表面上在普及计算设备101的前面，在普及计算设备101和用户之间，投影一个虚拟键盘图像105。一个用户输出显示图像104被投影在普及计算设备101之后的一个平坦垂直表面103上。该第一表面最好被设置在垂直于第二表面的平面中。使用具有反射镜系统(未图示，将结合图2详细描述)的单个显微投影器102，以将用户输出显示图像104反射到后面并将虚拟键盘图像105反射到用户前面。也可以使用多个投影系统以在不同的表面上建立两个图像。虚拟键盘图像105也可以包括一个虚拟便笺本(scratch pad)或者其他指点设备。多个显微投影器之一的一个例子是使用Texas InstrumentsDigital Micro mirror Display(DMD)(德州仪器数字微反射镜显示)的投影系统。
现在看图2。该示意图图解了根据本发明的一个实施例的反射镜系统，显微投影器以及在普及计算设备中得到的分解图像。可以理解，该反射镜系统和该显微投影器可以与计算设备结合到一起。从显微投影器来的图像包括在其下部202的虚拟键盘图像105以及在其上部203的用户输出显示图像。该反射镜系统的一个下反射镜204捕获所述上部203并将其反射到一个上反射镜201，该上反射镜201将用户输出显示图像104投影到后表面103上。所述下部202不受反射镜系统201、204的干扰，被投影到普及计算设备101的前面。
在工作时，投影图像的具有虚拟键盘图像105的下部202被叠加在击键检测系统(未图示)上。该击键检测系统在现有技术中是已知的，被公开在美国专利No.6266048中，该专利在此引为参考。该系统涉及从普及计算设备101发射越过虚拟键盘图像105的激光束，基本上平行于虚拟键盘图像所投影的表面。当虚拟键盘图像105的某个虚拟键上方的激光束被中断时，该中断被传感器检测到，产生供普及计算设备处理的输入。但是，可以理解，本发明不限于使用任何特定的击键检测系统。
虚拟键盘图像105模拟常规的物理键盘，以实现良好的人体工程学效果。所述投影图像的上部203与通常显示在计算机屏幕上的图像是一样的。上部203的位置处于用户用传统的计算机屏幕工作起来会观看的位置。除了仅使用单个投影器的好处之外，该反射镜系统还被设计为：即使在普及计算设备和垂直显示表面之间的距离短，也能产生大的图像。投影图像的尺寸取决于从显微投影器102到下反射镜203，以及从上反射镜到垂直显示表面103的总距离。由于反射镜系统的加倍效应，与图像直接从显微投影器投影到显示表面的情况相比，投影图像的尺寸更大。如果投影器和反射镜系统之间的距离是可调的，则可以进一步放大投影图像。
现在看图3。该示意图图解了根据本发明的一个实施例的一个投影用户输入显示和击键反馈的普及计算设备。本发明的另一个改进在于增加在击键检测系统检测到击键时的击键反馈。该反馈可以是可配置的音频咔哒声，或者在虚拟键盘图像105或者用户输出显示104上的可视显示。由于没有实际的按键，使得用户不能确定一个击键是否已被输入到系统中，因此有必要通知用户按键是否已被输入。该可视和/或声音反馈允许用户快速地知道是否完成了所希望的输入。可听反馈可以是从普及计算设备101发出的咔哒声或者蜂鸣声的形式。可视反馈可以是改变虚拟键盘图像105上的按键106的颜色或者形状。按键106的形状的改变包括如图3所示放大该按键。可视反馈还可以包括在用户输出显示104上显示一个指示符。应当理解，本发明不限于用来提供击键反馈的机制的上述类型。
反馈技术可以被作为软件应用集成到普及计算设备101中，反馈机制也可以被实现为被配置为实现上述功能的电路或者控制器。
现在看图4，该示意图图解了在用户前面的单个表面上投影用户输入显示和用户输出显示的普及计算设备。该实施例是一个前投影(正投影)系统。有利的是，本发明的配置使用单个投影器。虚拟键盘图像105被靠近用户投影，用户输出显示图像104被投影在虚拟键盘图像105和普及计算设备101之间。该前投影系统还可以将用户输出显示图像104投影在与虚拟键盘图像105不同的表面和不同的平面上。例如，用户输出显示图像104可以被显示在用户身后的墙上以便用于展示的目的，同时普及计算设备101和虚拟键盘图像105仍然留在用户的前面。在这种情况下，普及计算设备101可以由一个三角架升高，以便用户不挡在输出显示图像104的投影路径上。击键检测系统和击键反馈也可以应用在此系统中。
从而，如本文所述，本发明提供了为计算设备比如普及计算设备投影用户界面，尤其是投影用户输入显示和用户输出显示的设备和技术。在本发明的一个方面，用户输入显示和用户输出显示被投影在不同的表面上。本发明的其他方面包括使用单个投影器，当检测到虚拟键盘图像上的击键时发出反馈。本发明的用于提供投影用户界面的设备和技术可以应用于大量的用途，例如用于PDA、袖珍PC、平板PC以及智能照相机或者PDA电话等。
尽管上面参照附图描述了本发明的说明性实施例，应当理解，本发明不限于这些特定的实施例，在不脱离本发明的实质的前提下，本领域的普通技术人员可以作出各种变化和修改。

Claims (26)

1.一种为计算设备提供用户界面的方法，包括下述步骤：
从该计算设备的一个投影器将一个用户输入显示投影到一个第一表面上；以及
从该计算设备的该投影器将一个用户输出显示投影到一个第二表面上，其中，该第一表面和第二表面设置在不同的平面上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算设备是一种普及计算设备。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户输入显示和所述用户输出显示的原始投影是来自单个投影器的单个图像。
4.如权利要求3所述的方法，还包括下述步骤：用所述计算设备中的一个反射镜系统反射所述原始投影的单个图像的一部分，使得所述原始投影的单个图像被分解为所述用户输入显示和所述用户输出显示。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在反射所述原始投影的单个图像的一部分的步骤中，所述图像的被反射的部分是所述用户输出显示，该图像的未被反射的部分是所述用户输入显示。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，反射所述原始投影的单个图像的一部分的所述步骤还包括：
用所述反射镜系统的第一反射镜将所述用户输出显示与所述用户输入显示分开；
在该反射镜系统的第二反射镜处接收所述用户输出显示的来自所述第一反射镜的反射；以及
将来自所述第二反射镜的所述用户输出显示投影到所述第二表面上。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，投影所述用户输出显示的所述步骤包括：当所述计算设备和所述第二表面之间的距离短时，从所述反射镜系统投影一个大的图像。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述投影器是一个显微投影器。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一表面在计算设备前面的一个平面中，所述第二表面在所述计算设备后面的一个平面中，所述第二表面垂直于所述第一表面。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户输入显示包括一个键盘图像。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一表面是一个水平表面，所述第二表面是一个与该水平表面垂直的垂直表面。
12.如权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：响应于在用户输入显示中的虚拟按键上方对击键检测系统的传感器的遮断，从所述计算设备提供音频反馈。
13.如权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：响应于在用户输入显示中的虚拟按键上方对击键检测系统的传感器的遮断，在所述用户输出显示上提供可视反馈。
14.如权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：响应于在用户输入显示中的虚拟按键上方对击键检测系统的传感器的遮断，在所述用户输入显示上提供可视反馈。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户输入显示包括一个便笺本图像。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户输入显示包括一个指点设备的图像。
17.一种计算设备，包括：
一个投影图像的投影器；以及
一个相应于所述投影器设置的反射镜系统，其中，该反射镜系统反射来自所述投影器的图像的一部分，将该图像的未被反射的部分投影到一个第一表面上，该图像的被反射的部分被投影到一个第二表面上，其中，所述图像的被投影的被反射部分以及所述图像的被投影的未被反射的部分为所述计算设备提供一个虚拟用户界面。
18.如权利要求17所述的计算设备，其特征在于，所述计算设备是一个普及计算设备。
19.如权利要求17所述的计算设备，其特征在于，所述反射镜系统包括：
第一反射镜，其截获来自所述投影器的图像的一部分；以及
第二反射镜，接收所述图像的来自所述第一反射镜的被反射部分，并将该图像的该被反射部分投影到所述第二表面上。
20.如权利要求17所述的计算设备，其特征在于，所述投影器是一个显微投影器。
21.如权利要求18所述的计算设备，其特征在于，所述图像的所述未被反射的部分被投影到所述普及计算设备的前面，在所述计算设备和用户之间。
22.如权利要求17所述的计算设备，其特征在于，所述图像的被反射的部分被投影到所述计算设备的后面。
23.如权利要求17所述的计算设备，其特征在于，所述第一表面垂直于所述第二表面。
24.如权利要求17所述的计算设备，其特征在于，所述投影图像的所述未被反射的部分包括一个虚拟键盘图像。
25.如权利要求17所述的计算设备，其特征在于，所述投影图像的所述被反射的部分包括一个用户输出显示。
26.如权利要求17所述的计算设备，还包括一个击键反馈装置。
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