CN1977239A - 3－d接触交互中的变焦 - Google Patents

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G·霍勒曼斯
H·V·克莱因霍特
J·C·M·霍恩霍特
S·B·F·范德韦德文
V·P·布伊尔
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Abstract

一种基于用户手指距离显示屏的距离来控制变焦的3－D显示设备，在检测的用户手指相对于显示屏的X/Y位置处生成用户手指的虚拟阴影。该虚拟阴影表示变焦显示图像的中心。另外，相对于用户的手指距离显示屏的距离，来改变阴影的大小和暗度。

Description

3-D接触交互中的变焦
技术领域
本主题发明涉及显示设备，更尤其涉及变焦显示在3-D(三维)接触交互式显示设备上的图像。
背景技术
已知3-D虚拟触摸屏显示设备例如使用电容感测，能够测量用户的手指相对于屏幕的X、Y和Z坐标。对于这些类型的显示设备，X和Y坐标的意义被直观地看作是用户手指相对于显示屏的水平和垂直位置的参考。然而，需要给出Z坐标的意义。通常，此意义是显示在显示设备屏幕上的图像的变焦因子。
当放大正在显示的内容时，显示图像的部分“脱离”屏幕，以便腾出空间增大显示图像剩余部分的大小。当用户的手指距离显示屏相当远时，用户难于预测他/她将结束的地方，即，原始图像的哪一部分将因变焦而被放大。X和/或Y方向上的微小改变将造成相当大的差异，其中，部分图像被放大，从而相应地，部分图像因此将不再显示。
降低X和/或Y方向上变化的影响，意味着要么必须降低最大变焦因子，从而导致期望的图像部分未被充分地放大，要么用户必须借助于上下左右的移动/滚动来得出期望的原始图像的放大部分。两种结果的工作都完全达不到通过使用Z坐标来控制变焦实行的效果，即，使用Z坐标控制变焦更适合显示，而无需必须借助于移动/滚动。
本发明的目的在于，向用户提供正在显示的图像的哪一部分将被放大的反馈，以及变焦因子的指示。
此目的用一种3-D显示设备来实现，其能够有选择地变焦显示在所述显示设备上的图像，所述2-D显示设备包括：用于检测用户手指距离显示设备的显示屏幕的距离的装置，所述检测装置在所述距离处于预定阈值距离之内时生成检测信号；用于确定所述用户手指相对于所述显示屏的位置的装置；用于响应于所述检测信号在所述显示屏的所述确定位置上显示虚拟阴影的装置，在所述用户的手指处于所述预定阈值距离时，所述虚拟阴影具有预定的初始大小；用于响应于所述检测信号启动所述图像的变焦的装置，所述变焦集中于所述确定的位置，并且所述变焦的量逆向取决于所述检测的距离；以及，用于相对于所述检测的距离来减小虚拟阴影的大小的装置。
此目的用一种能够有选择地变焦显示在所述显示设备上的图像的方法来实现，所述2-D显示设备包括以下步骤：检测用户手指距离显示设备的显示屏幕的距离，并在所述距离处于第一预定阈值距离之内时生成检测信号；确定所述用户的手指相对于所述显示屏的位置；响应于所述检测信号，在所述显示屏的所述确定位置上显示虚拟阴影，在所述用户的手指处于所述预定阈值距离时，所述虚拟阴影具有预定的初始大小；响应于所述检测信号来启动所述图像的变焦，所述变焦集中于所述确定的位置，并且所述变焦的量逆向取决于所述检测的距离；以及，相对于所述检测的距离来减小虚拟阴影的大小。
在根据本发明的显示设备和方法中，用户手指的虚拟阴影被绘制在显示屏上。在显示屏上阴影的位置指示了图像的哪一部分将被放大，而阴影的大小和/或暗度指示了用户手指到显示屏的距离，其因此对应于用户仍可达到的变焦程度。
通过指示除变焦中心的位置之外的仍可达到的变焦程度，用户得到了改进的前馈，其指示了显示图像的哪些部分在用户以同样方式保持变焦时将脱离屏幕。用户然后将更容易地看出变焦中心是否远离目标(假设距离仍然延伸到屏幕)以至于目标区域将脱离屏幕，从而请求用户及早修改他/她的手指接近显示屏的轨迹。
使用此前馈技术，用户可以快速地学会如何在接近显示屏中及早修改轨迹，从而使目标区域在充分放大时被显示的反复尝试次数最小化。
注意，上述和另外的目的与优点将在下文出现，本发明将参照附图得以说明，其中：
图1A是具有包括在其中的电容传感器排列的显示设备的框图；
图1B是示出了图1A的传感器阵列的检测线的图；
图2是示出了从显示屏表面延伸出的检测区域的图；以及
图3A-3C示出了对应于在距离显示屏的变化距离的用户手指，而在显示屏上形成的改变大小的虚拟阴影。
本主题发明利用3-D显示器，即，能够检测指针、触笔或用户手指相对于显示屏表面的水平和垂直的位置以及指针、触笔或用户手指距离显示屏表面的距离的显示器。有多种已知类型的3-D显示器，例如使用红外线感测、电容感测等。在公开号US2002/0000977 A1的美国专利申请中描述了一种3-D显示器，在此引入作为参考。
如图1A所示，显示屏10具有附加在其上的导电透明导体栅格，其中，水平导体12与垂直导体14电绝缘。电压电源16连接接线板18.1和18.2，施加穿过水平导体12和垂直导体14的不同电压。此布置开发了远离显示屏表面10延伸出的检测范围20，如图1B所示，水平导体12和垂直导体14充当电容器的极片。
例如，当用户的手指进入检测范围20时，导体12和14之间的电容受到影响，并被X轴检测器22和Y轴检测器24检测到，其中，X轴检测器22连接到垂直导体14，Y轴检测器24连接到水平导体12。检测器信号处理器26从X检测器22和Y检测器24接收输出信号，并生成X、Y坐标信号和Z距离信号。X和Y坐标信号与Z距离信号被施加给光标与变焦控制器28，光标与变焦控制器28然后将控制信号施加给屏上显示(On-Screen Display(OSD))控制器30。
此外，如图1A所示，图像信号源32向图像信号处理器34提供图像信号，而图像信号处理器34还从光标与变焦控制器28接收变焦控制信号。视频开关36从OSD控制器30和图像信号处理器34接收输出信号，并将合成的输出信号提供给显示控制器38，显示控制器38然后将视频信号施加给显示屏10。
如图2所示，光标与变焦控制器28建立从显示屏10表面延Z方向(双向箭头40)延伸的区域A。区域A表示当用户的手指42经过阈值距离44时能够被检测到的区域，在第一实施例中，光标与变焦控制器28显示用户手指的虚拟阴影46，如图3A所示。虚拟阴影46具有预定的初始参数，包括大小、颜色、暗度和纹理。通过沿X和/或Y方向移动他/她的手指42，用户因此能够将阴影46移动到显示图像的适宜部分，形成用于变焦的图像中心。然后，当用户移动他/她的手指42接近于显示屏10时，虚拟阴影46例如在大小方面减小，直到达到最大变焦，并且虚拟阴影46基本上与用户的手指42一样大小。这在图3A-3C中加以说明，其中，显示出用户的手指42在它接近显示屏10时逐渐变大，而显示出虚拟阴影46相应变小。可替换地、代替地或除改变虚拟阴影46的大小之外地，光标与变焦控制器28可以改变虚拟阴影46的颜色、暗度或纹理。
在替换实施例中，如图2所示，光标与变焦控制器28建立处于接近显示屏10的距离的第二阈值距离48。当用户的手指42经过此阈值时，变焦则被终止，并从显示屏10去掉虚拟阴影46。
虽然已经参照具体实施例描述了本发明，但是应该理解，在不脱离如所附权利要求所述本发明的精神和范围的前提下，将采取许多变化。说明书和附图因此被当作说明性的方式，而非意欲限定所附权利要求的范围。
在解释所附权利要求中，应该理解：
a)词语“包括”并不排除给定权利要求中所列的元件或动作之外的其他元件或动作的存在；
b)放在元件之前的冠词“一”或“一个”并不排除多个这种元件的存在；
c)权利要求中的任何参考标记并不限制它们的范围；
d)多个“装置”可以用实现结构或功能的相同项目或硬件或软件来代表；
e)任何公开的元件可以由硬件部分(例如，包括分离的和集成的电子电路)、软件部分(例如，计算机程序)和硬软件部分及其任何组合组成；
f)硬件部分可以由模拟和数字部分之一或模拟和数字两部分组成；
g)除非另外特别说明，任何公开的设备或其任何部分可以组合在一起，或可以被分成更多的部分；以及
h)除非特别说明，不需要动作的特定顺序。

Claims (12)

1.一种3-D显示设备，其能够有选择地变焦显示在所述显示设备上的图像，所述2-D显示设备包括：
用于检测用户手指(42)距离显示设备的显示屏10的距离(Z)的装置(22，24，26)，所述检测装置(22，24，26)在所述距离处于第一预定阀值距离(36)之内时生成检测信号；
用于确定所述用户手指(42)相对于所述显示屏(10)的位置的装置(22，24，26)；
用于响应于所述检测信号在所述显示屏(10)的所述确定位置上显示虚拟阴影(46)的装置(28，30，36，38)，在所述用户的手指(42)处于所述第一预定阈值距离(36)时，所述虚拟阴影(46)具有预定的初始参数；
用于响应于所述检测信号启动所述图像的变焦的装置(28，34)，所述变焦集中于所述确定的位置，并且所述变焦的量逆向取决于所述检测距离(Z)；以及
用于相对于所述检测距离(Z)来改变虚拟阴影(46)的至少一个所述预先预定的初始参数的装置(28)。
2.如权利要求1所述的3-D显示设备，其中，所述检测装置(22，24，26)在所述用户的手指(42)经过第二预定阀值距离(48)时停止生成所述检测信号，所述第二预定阈值距离(48)比所述第一预定阈值距离(36)更接近于所述显示屏(10)。
3.如权利要求1所述的3-D显示设备，其中，所述预定的初始参数包括大小、颜色、暗度和纹理。
4.如权利要求3所述的3-D显示设备，其中，所述改变装置(28)相对于所述检测的距离减小所述虚拟阴影的大小。
5.如权利要求3所述的3-D显示设备，其中，所述改变装置(28)相对于所述检测的距离来改变所述虚拟阴影的暗度。
6.如权利要求3所述的3-D显示设备，其中，所述改变装置(28)相对于所述检测的距离来改变所述虚拟阴影的颜色。
7.一种用于有选择地变焦显示在所述显示设备上的图像的方法，所述2-D显示设备包括以下步骤：
检测(22，24，26)用户的手指(42)距离显示设备的显示屏(10)的距离(Z)，并在所述距离(Z)处于第一预定阈值距离(36)之内时生成检测信号；
确定(22，24，26)所述用户手指(42)相对于所述显示屏(10)的位置；
响应于所述检测信号，在所述显示屏(10)的所述确定位置上显示(28，30，36，38)虚拟阴影(46)，在所述用户的手指(42)处于所述第一预定阈值距离(36)时，所述虚拟阴影(46)具有预定的初始参数；
响应于所述检测信号启动所述图像的变焦(28，34)，所述变焦集中于所述确定的位置，并且所述变焦的量逆向取决于所述检测的距离(Z)；以及
相对于所述检测的距离来改变(28)虚拟阴影(46)的至少一个预定的初始参数。
8.如权利要求7所述的方法，其中，在所述检测步骤中，在所述用户的手指(42)经过第二预定阈值距离(48)时停止生成所述检测信号，所述第二预定阈值距离(48)比所述第一预定阈值距离(36)更接近于所述显示屏(10)。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述预定的初始参数包括大小、颜色、暗度和纹理。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述改变步骤相对于所述检测的距离来减小所述虚拟阴影的大小。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述改变步骤相对于所述检测的距离来改变所述虚拟阴影的暗度。
12.如权利要求9所述的方法，其中，所述改变步骤相对于所述检测的距离来改变所述虚拟阴影的颜色。
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