專利名稱：多視圖顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示系統(tǒng)，包括-顯示裝置，其被安排成生成在相對于顯示裝置的第一方向上的第一視圖，以及生成在相對于顯示裝置的第二方向上的第二視圖，其中第二方向是與第一方向不同的；以及-用戶輸入裝置，用于藉助于檢測用戶的手的位置或由手握住的指向裝置的位置而接受用戶輸入，所述位置是相對于顯示裝置的位置，其中用戶輸入裝置被安排成根據(jù)該檢測結(jié)果來控制第一視圖和第二視圖。
本發(fā)明還涉及一種包括這樣的顯示系統(tǒng)的設(shè)備。
本發(fā)明還涉及一種包括這樣的顯示系統(tǒng)的交通工具。
在開頭段落中描述的這種單元的實(shí)施例是從C.van Berkel的“3DTouch1ess Display Interaction(三維非觸摸顯示器互動)”(SIDProceedings International Symposium，vol.33，No.2，pp.1410-1413，2002)中獲知的。在這篇文章中公開了一種顯示系統(tǒng)，其包括顯示裝置和用于檢測手和手指在顯示裝置附近的運(yùn)動的裝置。對手和手指的運(yùn)動的檢測是基于測量借助于多個電極生成的電場強(qiáng)度的改變。在顯示系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用是根據(jù)所檢測的手指和/或手的位置被控制的。該應(yīng)用被安排成生成一個圖像序列，該圖像序列被提供到顯示裝置，該顯示裝置被設(shè)計成根據(jù)該圖像序列來創(chuàng)建視圖。
已知的顯示系統(tǒng)可包括二維顯示裝置，但它也可以包括三維顯示裝置。三維顯示裝置被安排成創(chuàng)建多個視圖，其中每個視圖具有它本身的相對于顯示裝置的方向。通常，第一視圖是要由用戶的左眼觀看的，以及第二視圖是要由用戶的右眼觀看的，從而給予用戶增強(qiáng)的深度感受。
在適當(dāng)設(shè)計的情形下，即在光學(xué)元件和光生成元件的正確的尺寸和部署的情況下，有可能用一個顯示裝置生成多個視圖，由此在第一視圖的第一方向與第二視圖的第二方向之間的角度是相對較大的。在2002年8月19日的專利申請EP 02078417.9中(代理人檔案號PHNL020770)公開了這一點(diǎn)。典型地，所述視圖不涉及到相同的內(nèi)容。這意味著例如第一視圖相應(yīng)于由第一應(yīng)用生成的圖像，以及第二視圖相應(yīng)于由第二應(yīng)用生成的另一個圖像。例如，第一應(yīng)用相應(yīng)于電影，以及第二應(yīng)用相應(yīng)于汽車導(dǎo)航程序。這兩個應(yīng)用可以為單個用戶運(yùn)行，該用戶可交替地觀看第一視圖和第二視圖。然而，也有可能有多個用戶，其中每個用戶觀看由顯示裝置生成的一個視圖。
如果有多個應(yīng)用在運(yùn)行以及其中每個應(yīng)用必須通過由一個用于檢測手和手指運(yùn)動的裝置來接受和處理的用戶輸入來進(jìn)行控制，則發(fā)生一個問題用戶輸入是提供給哪個應(yīng)用的？本發(fā)明的一個目的是提供一個在開頭段落中描述的那種顯示系統(tǒng)，該顯示系統(tǒng)被安排成接受用于分別相應(yīng)于第一視圖和第二視圖的多個應(yīng)用的用戶輸入。
本發(fā)明的這個目的是這樣達(dá)到的該顯示系統(tǒng)還包括觀察裝置，用于觀察用戶和用于根據(jù)觀察結(jié)果和第一方向來檢測用戶輸入究竟是被提供來控制第一視圖還是控制第二視圖。通過觀察用戶，按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)被安排來確定哪個生成的視圖是該用戶可看見的。假設(shè)用戶想要控制相應(yīng)于該用戶可看見的視圖的應(yīng)用。任選地，按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)被安排成觀察多個用戶。例如，根據(jù)對位于顯示裝置的左面的用戶的手的存在的檢測，該顯示系統(tǒng)被安排成控制在左面方向上的視圖。替換地，根據(jù)對位于顯示裝置的右面的用戶的手的存在的檢測，該顯示系統(tǒng)被安排成控制在右面方向上的視圖。
在按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，觀察裝置被安排成確定用戶的手相對于顯示裝置的取向，以及確定在手的取向與第一方向之間的第一角度是否小于第一預(yù)定的閾值。手的取向通常涉及到用戶相對于顯示裝置的位置，因此涉及到顯示裝置的視圖之一的方向。對于手相對于顯示裝置的取向的確定是相對較容易的和可靠的。例如，參閱J.Segen和S.Kumar的“Driving a 3D Articulated Hand Modelin Real-Time Using Video Input(使用視頻輸入實(shí)時驅(qū)動三維關(guān)節(jié)連接的手模型)”，proceedings of Tenth Image andMultidimensional Digital Signal Processing Workshop，Alpbach，Austria，July 1998。
任選地，第一預(yù)定閾值等于在手的取向與第二方向之間被確定的另一個角度。換句話說，把手的取向與相應(yīng)于第一視圖的第一方向和相應(yīng)于第二視圖的第二方向進(jìn)行比較。最小的差值相應(yīng)于最好的匹配視圖。
優(yōu)選地，觀察裝置還被安排成用來確定用戶的手腕和/或下臂相對于顯示裝置的取向，以及確定在手腕和/或下臂的取向與第一方向之間的第二角度是否小于第二預(yù)定的閾值。通過考慮手臂的這些部分，獲得一種估計用戶的位置的相對較可靠的方法。應(yīng)當(dāng)指出，在典型的情形下，第一用戶位于顯示裝置的左面，以及第二用戶位于顯示裝置的右面。如果下臂被檢測到在顯示裝置的左面，則最可能的是這個手臂屬于第一用戶，以及如果下臂被檢測到在顯示裝置的右面，則最可能的是這個手臂屬于第二用戶。在前者的情形下，將執(zhí)行對相應(yīng)于左視圖的應(yīng)用的控制，以及在后者的情形下，將執(zhí)行對相應(yīng)于右視圖的應(yīng)用的控制。
任選地，第二預(yù)定閾值等于在用戶的手腕和/或下臂相對于顯示裝置的取向與第二方向之間被確定的另一個角度。換句話說，把用戶的手腕和/或下臂相對于顯示裝置的取向與相應(yīng)于第一視圖的第一方向和相應(yīng)于第二視圖的第二方向進(jìn)行比較。最小的差值相應(yīng)于最好的匹配視圖。
在按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，觀察裝置包括一個計算裝置，用來根據(jù)手的多個檢測位置計算手的軌跡以及確定在一個代表手的軌跡的向量與第一方向之間的第三角度是否小于第三預(yù)定的閾值。通過跟蹤手的位置，得到對用戶的位置的良好的估值。這是基于這樣的假設(shè)用戶為了控制顯示系統(tǒng)而在朝著顯示裝置的方向上移動他的手。
任選地，第三預(yù)定閾值等于在一個代表手的軌跡的向量與第二方向之間被確定的另一個角度。換句話說，把代表手的軌跡的向量與相應(yīng)于第一視圖的第一方向和相應(yīng)于第二視圖的第二方向進(jìn)行比較。最小的差值相應(yīng)于最好的匹配視圖。
在按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，觀察裝置被安排成用來確定用戶的眼睛相對于顯示裝置的位置以及確定在從顯示裝置到第一只眼睛的矢量的方向與第一方向之間的第四角度是否小于第四預(yù)定的閾值。按照本發(fā)明的這個實(shí)施例對于在手持裝置中的應(yīng)用是特別有利的。例如，通過對于手持裝置的環(huán)境進(jìn)行成像，用戶相對于顯示裝置的位置被確定。根據(jù)這個相對位置，可以計算從顯示裝置到第一只眼睛的矢量的方向。
任選地，第四預(yù)定閾值等于在從顯示裝置到第一只眼睛的矢量與第二方向之間被確定的另一個角度。換句話說，把從顯示裝置到第一只眼睛的矢量與相應(yīng)于第一視圖的第一方向和相應(yīng)于第二視圖的第二方向進(jìn)行比較。最小的差值相應(yīng)于最好的匹配視圖。
通過檢測用戶的眼睛和他的手臂部分的位置，得到在用戶輸入之間的相對較精確的和可靠的區(qū)分。
任選地，某些上述的預(yù)定的閾值是互相相等的。
在按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，觀察裝置包括一個光學(xué)裝置，用來對于用戶進(jìn)行成像。光學(xué)裝置可以是一個或多個攝影機(jī)和用于圖像分析的計算裝置。
在按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，觀察裝置被安排成根據(jù)聲波、紫外波或射頻波來觀察用戶。優(yōu)選地，這些類型的觀察裝置被放置得靠近顯示裝置。藉助于發(fā)送和接收例如超聲，在顯示裝置附近的手或下臂的存在可以相當(dāng)容易地被檢測。利用其它類型的波，例如電磁波或紫外波，可以執(zhí)行類似類型的檢測。這些類型的觀察裝置的一個優(yōu)點(diǎn)在于它們相對較便宜。這些類型的觀察裝置的另一個優(yōu)點(diǎn)在于它們是相對較可靠的。
在按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，觀察裝置被安排成根據(jù)測量溫度差來觀察用戶。藉助于紅外傳感器，在顯示裝置附近的手的存在可以相當(dāng)容易地被檢測。特別是當(dāng)應(yīng)用多個紅外傳感器時，手相對于這些傳感器的運(yùn)動可以容易地被確定，因?yàn)榫植繙囟茸羁赡芤驗(yàn)槭衷趥鞲衅鞲浇倪\(yùn)動而改變。
在按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，用戶輸入裝置包括一個觀察裝置。替換地，觀察裝置包括用戶輸入裝置。這意味著，兩個功能由同一個裝置執(zhí)行。第一功能是檢測手相對于顯示裝置的位置，以便控制第一視圖或第二視圖。第二功能是觀察用戶，以確定用戶輸入被提供來控制第一視圖還是第二視圖。按照本發(fā)明的這個實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于降低了成本。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個在開頭段落中描述的這種設(shè)備，其包括一個顯示系統(tǒng)，該顯示系統(tǒng)被安排來接受用于分別相應(yīng)于第一和第二視圖的多個應(yīng)用的用戶輸入。
本發(fā)明的這個目的之所以能達(dá)到，是因?yàn)樵擄@示系統(tǒng)還包括一個觀察裝置，用于觀察用戶和用于根據(jù)觀察結(jié)果和第一方向檢測用戶輸入究竟是被提供來控制第一視圖還是控制第二視圖。
所述設(shè)備可以是一個提供諸如日歷、計算器、文本處理器、游戲、地址簿等等的功能給用戶的PDA(個人數(shù)字助理)。該設(shè)備還可以是移動電話、電子書籍或筆記本電腦。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個在開頭段落中描述的這種交通工具，其包括顯示系統(tǒng)，該顯示系統(tǒng)被安排來接受用于分別相應(yīng)于第一和第二視圖的多個應(yīng)用的用戶輸入。
本發(fā)明的這個目的之所以能達(dá)到，是因?yàn)樵擄@示系統(tǒng)還包括一個觀察裝置，用于觀察用戶和用于根據(jù)觀察結(jié)果和第一方向檢測用戶輸入被提供來控制第一視圖還是第二視圖。
所述交通工具可以是小汽車、公共汽車、卡車、飛機(jī)、火車或船舶。典型地，兩個或甚至更多的乘客(包括駕駛員或飛行員)互相靠近地坐在這些交通工具中。通常，在這些交通工具中用于放置顯示系統(tǒng)的空間大小是有限的。這意味著，在這種情形下由多個乘客共享一個顯示系統(tǒng)是有利的。為了給每個乘客提供其自己的圖像內(nèi)容，可以生成多個視圖的顯示系統(tǒng)是有利的。因?yàn)橛邢薜目臻g，作為用戶輸入裝置的觸摸屏或類似裝置的應(yīng)用在交通工具中是有利的。因此，按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)在交通工具中是有利的。
對于顯示系統(tǒng)的修改和變化可以相應(yīng)于對所描述的設(shè)備和交通工具的修改和變化。
從此后描述的實(shí)施方案和實(shí)施例將明白按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)、設(shè)備和交通工具的這些和其它方面，以及將參照附圖和針對這些實(shí)施例來闡述這些和其它方面，其中

圖1示意地顯示按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的一個實(shí)施例和兩個用戶；圖2示意地顯示出，通過旋轉(zhuǎn)顯示裝置，用戶可以選擇視圖之一；圖3A示意地顯示出，藉助于對于環(huán)境進(jìn)行成像來確定用戶相對于顯示裝置的位置；圖3B示意地顯示包括按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的移動電話；
圖4A示意地顯示包括被布置得靠近顯示裝置的多個傳感裝置的、按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)；圖4B示意地顯示包括按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的設(shè)備，該顯示系統(tǒng)包括被布置得靠近顯示裝置的多個傳感裝置；圖4C示意地顯示小汽車的內(nèi)部，其中按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)被放置在小汽車的儀表板中；圖4D示意地顯示必須藉助于指向裝置被控制的、包括按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的設(shè)備；圖5A和5B示意地顯示交叉電容傳感的概念；圖6示意地顯示被安排來確定用戶的手的軌跡的、按照本發(fā)明的一個實(shí)施例；以及圖7示意地顯示按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)，其中組合了觀察裝置和用戶輸入裝置。
在所有圖上，相同的附圖標(biāo)記被使用來表示類似的部件。
圖1示意地顯示按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)100的一個實(shí)施例和兩個用戶116與118。顯示系統(tǒng)100包括-顯示裝置102，其被安排來生成在相對于顯示裝置102的第一方向120上的第一視圖112，以及生成在相對于顯示裝置102的第二方向122上的第二視圖114，其中第二方向122是與第一方向120不同的；-用戶輸入裝置104，用于通過檢測用戶的手110的位置或由手握住的指向裝置108的位置而接受用戶輸入，所述位置是相對于顯示裝置102的位置。用戶輸入裝置104被安排來根據(jù)對手110的位置或指向裝置108的位置的檢測結(jié)果控制第一視圖112和第二視圖114；以及-觀察裝置106，用于觀察用戶116和118。觀察裝置106被安排來檢測用戶輸入究竟是被提供來控制第一視圖112還是控制第二視圖114。
顯示裝置102包括一個或多個亮度調(diào)制單元，用來使得由多個圖像源提供的各個圖像序列成為可看見的。在單個亮度調(diào)制單元的情形下，應(yīng)用時間或空間復(fù)用，以呈現(xiàn)各個序列的圖像。典型的圖像源是DVD播放器、用于接收廣播圖像的接收機(jī)、機(jī)頂盒、衛(wèi)星調(diào)諧器、VCR播放器或被安排來呈現(xiàn)圖形圖像的計算機(jī)。亮度調(diào)制單元可以是基于已知的顯示技術(shù)，如CRT(陰極射線管)、LCD(液晶顯示器)、或PDF(等離子顯示板)。顯示裝置102還包括光學(xué)裝置，用來把第一圖像序列導(dǎo)向一個導(dǎo)致產(chǎn)生第一視圖的第一方向120，以及把第二圖像序列導(dǎo)向一個第二方向122。第一視圖可以被第一用戶116看見，以及第二視圖可以被第二用戶看見。
用戶輸入裝置104可以是所謂的觸摸屏。典型地，觸摸屏是基于測量電容或電阻的局部改變。它包括兩個電極，這些電極被布置成與顯示裝置102平行。通過按壓電極之一，在電極之間的距離局部減小，導(dǎo)致局部電容或電阻改變。
用戶輸入裝置104可包括傳感電極，所述傳感電極以有源矩陣的形式或圍繞顯示裝置的邊緣排列?？蓞㈤喗Y(jié)合圖5對于這種技術(shù)的概略解釋所進(jìn)行的說明。
用戶輸入裝置104可以包括其它類型的檢測裝置，例如，被布置在顯示裝置102的相對的邊緣處的、成對的紫外或紅外或超聲發(fā)射機(jī)與接收機(jī)。
觀察裝置106被安排來通過對于在顯示裝置102前面的環(huán)境進(jìn)行成像而檢查用戶116和118。這些觀察裝置的工作為如下。假設(shè)第一用戶116位于顯示裝置102的左面，以及第二用戶118位于顯示裝置102的右面。第一用戶116能夠觀看第一視圖112，以及第二用戶118能夠觀看第二視圖114。在某個時刻，第一用戶想要控制相應(yīng)于第一視圖112的應(yīng)用。所以，第一用戶116把他的手110移向顯示裝置102，以便使他的手指放置在或接近顯示裝置102的一個代表有效的用戶接口控制機(jī)件(gadget)的位置。與此同時，對用戶的手110進(jìn)行成像。手110的取向123通過圖像分析被確定。把確定的手的取向123與顯示系統(tǒng)的第一方向120和第二方向122進(jìn)行比較。如果在確定的手的取向123與第一方向120之間的角度小于在確定的手的取向123與第二方向122之間的角度，則假設(shè)用戶輸入被提供來控制第一視圖112以及因此適當(dāng)?shù)膽?yīng)用被控制。如果在確定的手的取向123與第一方向120之間的角度大于在確定的手的取向123與第二方向122之間的角度，則假設(shè)用戶輸入被提供來控制第二視圖114以及因此另一個應(yīng)用被控制。
任選地，觀察裝置106還被安排來確定用戶116和118的下臂的取向。
任選地，用戶116和118利用指向裝置(例如108)把用戶輸入提供到顯示系統(tǒng)100。
圖2示意地顯示出，通過旋轉(zhuǎn)顯示裝置102，用戶116可以選擇視圖之一。在圖1上，描述了顯示系統(tǒng)100被多個用戶(例如兩個用戶)共享。在圖2的情形下，顯示系統(tǒng)被單個用戶使用，該用戶交替地觀看由顯示裝置102生成的視圖112-114。用戶可以通過轉(zhuǎn)動(pivot)顯示系統(tǒng)而從在第一方向120上生成的第一視圖112“切換”到在第二方向121上生成的第二視圖113。這種選擇視圖112-114之一的方法在諸如PDA那樣的移動系統(tǒng)的情形下是特別有利的。第一視圖112可以相應(yīng)于計算器，第二視圖113可以相應(yīng)于地圖，以及第三視圖114可以相應(yīng)于日歷管理器。
圖3A示意地顯示出，藉助于對于環(huán)境進(jìn)行成像來確定用戶116a-116c相對于顯示裝置102的位置。假設(shè)有一個用戶正在使用如結(jié)合圖2所描述的顯示裝置。為了確定在特定的時刻用戶正在觀看視圖112-114中的哪個視圖，顯示系統(tǒng)包括攝影機(jī)106，它被安排來對于在它的環(huán)境下的用戶進(jìn)行成像。攝影機(jī)106包括廣角鏡頭(或魚眼鏡頭)，以便以約180°的角度對包括用戶的場景進(jìn)行成像。確定用戶正在觀看視圖112-114中的哪個視圖，意味著必須估計一個從顯示裝置102到眼睛116a-116c中之一的向量220-222的角度。假設(shè)用戶116a正在觀看視圖112，則顯示裝置被轉(zhuǎn)動，以使得從顯示裝置102到一個眼睛116a的向量220基本上相應(yīng)于第一視圖的方向120。如果在這個時刻由攝影機(jī)106拍攝一個圖像，則它看來像是第一圖像304。第一圖像304包括對用戶306和他的手308的表示。在第一圖像304上的用戶306的所述表示的相對位置是與用戶相對于顯示裝置的位置有關(guān)的。
如果在用戶正在觀看第二視圖113的時刻拍攝一個圖像，則它看來像是第二圖像302，以及如果在用戶正在觀看第三視圖114的時刻拍攝一個圖像，則它看來像是第三圖像300。
為了確定用戶306的表示在第一圖像上的相對位置，圖像顯示系統(tǒng)包括圖像分析裝置。存在有幾種用于檢測圖像中的面部的算法。許多這些算法是基于皮膚色調(diào)檢測。其它算法是基于對特定的形狀的檢測，例如圓形和橢圓形。除此以外，有可能利用在所獲取的圖像中的清晰度的局部差別。用戶116比起在他的環(huán)境中的其它物體更接近攝影機(jī)。因此，在第一圖像中的用戶306的表示比起在第一圖像中的其它物體更清晰。
圖3B示意地顯示包括結(jié)合圖3A描述的、按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的移動電話320。移動電話320包括被安排來生成多個視圖的顯示裝置102和用于對用戶進(jìn)行成像的攝影機(jī)106。
圖4A示意地顯示包括被布置得靠近顯示裝置的多個傳感裝置402-410的、按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)400。傳感裝置402-410的傳感可以是基于聲波、紫外波或射頻波。所述傳感裝置被安排來檢測在它們附近的物體的存在。如果例如被布置在顯示裝置102的左側(cè)的一個傳感器406檢測到物體的存在，則用用戶輸入來提供控制在相應(yīng)的方向上的視圖的應(yīng)用。
基于光的傳感裝置例如是在IVO GmbH&Co.處有銷售的。典型地，這些光學(xué)傳感裝置被安排成用來測量距離。這些傳感裝置是所謂的接近度檢測器。在按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)中，這些傳感裝置的應(yīng)用為如下。如果例如為了給顯示系統(tǒng)提供用戶輸入而把手放在顯示裝置102附近，則一個或多個傳感器檢測到有一個物體接近所述一個或多個傳感器。所以，每個傳感器測量物體在它們的各自鄰域中的距離。如果所測量的距離之一小于一個預(yù)定的閾值以及同時一個用戶輸入通過用戶輸入裝置而被接受，則容易檢測到對于哪個應(yīng)用需要該用戶輸入。
基于超聲的傳感裝置也是在市面上可買到的。
圖4B示意地顯示包括按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)400的設(shè)備420，該顯示系統(tǒng)包括被布置得靠近顯示裝置102的多個傳感裝置406-410。顯示系統(tǒng)400還包括(未示出)被放置在顯示裝置102的前面的觸摸敏感屏。設(shè)備402還包括鍵盤作為用戶輸入裝置。設(shè)備402還包括其上可同時運(yùn)行多個應(yīng)用的處理器。可以由處理器執(zhí)行的特定的應(yīng)用是用于兩個玩家的游戲。當(dāng)玩該游戲時，每個玩家具有他自己的私人視圖是適當(dāng)?shù)?。這意味著，不允許第一玩家看見第二玩家的視圖，以及反之亦然。這樣的游戲的例子是“stratego”。第一玩家位于顯示裝置102的右面，以及第二玩家位于顯示裝置102的左面。玩家必須通過接觸該觸摸敏感屏而提供用戶輸入。在觸摸敏感屏登記用戶輸入的時刻，位于顯示裝置102右面的第一超聲傳感器陣列406與位于顯示裝置102左面的第二超聲傳感器陣列410執(zhí)行距離測量。如果第一超聲傳感器陣列406的一個元件測量到在該一個元件與在它的測量區(qū)中的物體之間的第一距離(該距離小于由第二超聲傳感器陣列410的各元件測量的其它距離)，則用戶輸入被假設(shè)為由第一玩家提供，以及該應(yīng)用隨之被控制。類似地，如果第二超聲傳感器陣列410的一個元件測量到在該一個元件與在它的測量區(qū)中的物體之間的第二距離(該距離小于由第一超聲傳感器陣列406的各元件測量的其它距離)，則用戶輸入被假設(shè)為由第二玩家提供，以及該應(yīng)用隨之被控制。
圖4C示意地顯示小汽車的內(nèi)部，其中按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)被放置在小汽車的儀表板中。圖4C顯示關(guān)于在小汽車前面的道路、駕駛員的方向盤422和鏡子426的視圖424。鏡子426是任選的。替換地，顯示系統(tǒng)400提供第一視圖給小汽車駕駛員，該視圖相應(yīng)于由一個攝影機(jī)拍攝的圖像，該攝影機(jī)被放置成使得在小汽車后面的場景可被成像。顯示系統(tǒng)400包括如結(jié)合圖4A和4B描述的傳感裝置402-410。除此以外，顯示系統(tǒng)400包括位于小汽車的天花板和/或側(cè)壁的攝影機(jī)106a-106b。這些攝影機(jī)106a-106b被設(shè)計成觀察在顯示裝置102前面的環(huán)境。如果攝影機(jī)106a-106b之一對手臂412或416進(jìn)行成像，則確定取向414、418。將所確定的取向與顯示裝置102的各視圖的方向進(jìn)行比較，如結(jié)合圖1描述的那樣。根據(jù)傳感裝置402-410的測量和對由攝影機(jī)106a-106b拍攝的圖像的圖像分析，顯示系統(tǒng)400被安排來確定汽車中的哪個人(即，是駕駛員還是坐在駕駛員旁邊的乘客)提供了用戶輸入。
圖4D示意地顯示必須藉助于指向裝置108-109而被控制的、包括按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)400的設(shè)備。
代替使用指尖接觸觸摸敏感屏，在許多情形下，使用具有較尖的頂部的裝置(即指向裝置108-109)是有利的。對握住這樣的指向裝置108-109的手110-111的存在的檢測可以類似于以上所描述的那樣來達(dá)成。這意味著，按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)可被應(yīng)用于其中用戶在他們的手中握住一個指向裝置以提供用戶輸入的情形和其中他們不利用指向裝置的情形。
圖5A和5B示意地顯示交叉電容傳感的概念。圖5A顯示形成電容的兩個電極502-504的簡單的組合，其中在它們之間流過容性電流。圖5B顯示相同的兩個電極502-504，其中把手110放置在電極502-504附近。某些場線506-510終結(jié)在手上，以及該電流相對于在沒有手110放置在電極附近的情形下(圖5A)流過的電流而減小。可以得到一個可測量的效果，其中空間范圍大體上等價于在電極502-504之間的間隔。多個電極的陣列提供對于物體以及手勢識別的豐富的可能性。例如，圍繞顯示器的邊緣安排的n個發(fā)射機(jī)和n個接收機(jī)包含在許多不同的間隔下的n2個電極對。更多的細(xì)節(jié)可參閱C.van Berkel的“3DTouch1ess Display Interaction(三維非觸摸顯示器互動)”，SIDProceedings International Symposium，vol.33，No.2，pp.1410-1413，2002。
圖6示意地顯示被安排來確定用戶的手的軌跡600的、按照本發(fā)明的一個實(shí)施例。通過把手的位置110a-110c作為時間的函數(shù)進(jìn)行局部化，可以計算運(yùn)動的軌跡600。對手的不同的位置110a-110c的局部化，可以是基于如結(jié)合圖1描述的所拍攝的圖像、如同結(jié)合圖4A和4B描述的所測量的距離、或基于如同結(jié)合圖5A和5B描述的電場的差值。將手的軌跡600與顯示裝置102的第一視圖120和第二視圖122進(jìn)行比較。最佳匹配的方向相應(yīng)于作為用戶輸入的結(jié)果而被控制的視圖，所述用戶輸入是在完成了對軌跡600的計算后按預(yù)定的間隔被接受的。
圖7示意地顯示按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)700，包括-顯示裝置102，其被安排成生成在相對于顯示裝置的第一方向上的第一視圖，以及生成在相對于顯示裝置的第二方向上的第二視圖；-用戶輸入裝置104，用于藉助于檢測用戶的手或由手握住的指向裝置相對于顯示裝置的位置而接受用戶輸入。用戶輸入裝置104被安排成根據(jù)所檢測的位置來控制相應(yīng)于第一視圖的第一應(yīng)用706和控制相應(yīng)于第二視圖的第二應(yīng)用708；-觀察裝置106，用于觀察用戶和被安排來根據(jù)觀察結(jié)果檢測用戶輸入究竟是被提供來控制第一應(yīng)用706還是控制第二應(yīng)用708；以及-計算裝置，用于運(yùn)行第一應(yīng)用706和第二應(yīng)用708。
觀察裝置106和用戶輸入裝置104被加以組合?；驌Q句話說，用戶輸入裝置104和觀察裝置106共享多個部件。這意味著，按照本發(fā)明的顯示系統(tǒng)700具有裝置20 704，它們被安排來確定在一個特定時刻指向顯示裝置102的哪一個部分，以及確定在該特定時刻正在指向顯示裝置102的人的什么的相對位置。這些裝置704例如被安排來確定指尖的位置以及估計手的取向。這例如可以是基于從不同的方向所取得的多個圖像。這是在J.Segen和S.Kumar的“Driving a 3DArticulated Hand Model in Real-Time Using Video Input(使用視頻輸入實(shí)時驅(qū)動三維關(guān)節(jié)連接的手模型)”(proceedings of TenthImage and Multidimensional Digital Signal Processing Workshop，Alpbach，Austria，July 1998)中公開的。替換地，兩個參數(shù)(即指尖的位置和手的取向)都藉助于電磁場被確定，正如在C.van Berkel的“3D Touchless Display Interaction(三維非觸摸顯示器互動)”(SID Proceedings International Symposium，vol.33，No.2，pp.1410-1413，2002)中公開的那樣。通過應(yīng)用多個很好地放置的超聲傳感器，可以得到相同的結(jié)果。應(yīng)當(dāng)指出，在各種醫(yī)療設(shè)備中應(yīng)用了換能器，所示換能器提供數(shù)據(jù)以重建三維圖像數(shù)據(jù)組。
應(yīng)當(dāng)指出，上述的實(shí)施例是說明而不是限制本發(fā)明，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠在不背離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下設(shè)計替換的實(shí)施例。在權(quán)利要求中，被放置在括號之間的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被看作為限制權(quán)利要求。“包括”一詞不排除在權(quán)利要求中未列出的元件或步驟的存在。在元件前面的“一個”不排除多個這樣的元件的存在。本發(fā)明可以通過包括幾個不同元件的硬件和通過適當(dāng)編程的計算機(jī)被實(shí)施。在枚舉幾個裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的幾個可以由同一個硬件項(xiàng)實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種顯示系統(tǒng)(100，400，700)，包括-顯示裝置(102)，其被安排成用來生成在相對于顯示裝置(102)的第一方向上的第一視圖(112)，以及生成在相對于顯示裝置(102)的第二方向上的第二視圖(114)，其中第二方向是與第一方向不同的；以及-用戶輸入裝置(104)，用于藉助于檢測用戶(116)的手(110，111)的位置或由手握住的指向裝置的位置而接受用戶輸入，所述位置是相對于顯示裝置(102)的位置，其中該用戶輸入裝置(104)被安排成根據(jù)所述檢測來控制第一視圖(112)和第二視圖(114)，其特征在于，所述顯示系統(tǒng)還包括觀察裝置(106)，用于觀察用戶(116)和用于根據(jù)觀察結(jié)果和第一方向檢測用戶輸入究竟是被提供來控制第一視圖(112)還是控制第二視圖(114)。
2.如權(quán)利要求1中要求的顯示系統(tǒng)(100，400，700)，其特征在于，所述觀察裝置(106)被安排來確定用戶(116)的手(110，111)相對于顯示裝置(102)的取向(123，124)，和確定在手(110，111)的取向(123，124)與第一方向之間的第一角度是否小于第一預(yù)定的閾值。
3.如權(quán)利要求1中要求的顯示系統(tǒng)(100，400，700)，其特征在于，所述觀察裝置(106)被安排來確定用戶(116)的手腕和/或下臂相對于顯示裝置(102)的取向(414，418)，和確定在手腕和/或下臂的取向(414，418)與第一方向之間的第二角度是否小于第二預(yù)定的閾值。
4.如權(quán)利要求1中要求的顯示系統(tǒng)(100，400，700)，其特征在于，所述觀察裝置(106)包括計算裝置，用來根據(jù)多個所檢測的手(110a-110c)的位置計算手(110a-110c)的軌跡(600)，和確定在一個代表手(110a-110c)的軌跡(600)的向量與第一方向之間的第三角度是否小于第三預(yù)定的閾值。
5.如權(quán)利要求1或2中要求的顯示系統(tǒng)(100，400，700)，其特征在于，所述觀察裝置(106)被安排來確定用戶(116)的眼睛相對于顯示裝置(102)的位置，和確定在一個從顯示裝置(102)到第一眼睛的向量的方向與第一方向之間的第四角度是否小于第四預(yù)定的閾值。
6.如權(quán)利要求1中要求的顯示系統(tǒng)(100，700)，其特征在于，所述觀察裝置(106)包括光學(xué)裝置，用來對用戶(116)進(jìn)行成像。
7.如權(quán)利要求1中要求的顯示系統(tǒng)(400，700)，其特征在于，所述觀察裝置(106)被安排來根據(jù)聲波、紫外波或射頻波來觀察用戶(116)。
8.如權(quán)利要求1中要求的顯示系統(tǒng)(400，700)，其特征在于，所述觀察裝置(106)被安排成基于測量溫度差來觀察用戶(116)。
9.如權(quán)利要求7或8中要求的顯示系統(tǒng)(400，700)，其特征在于，所述觀察裝置(106)位于顯示裝置(102)附近。
10.如權(quán)利要求1中要求的顯示系統(tǒng)(100，400，700)，其特征在于，所述用戶輸入裝置(104)包括觀察裝置(106)。
11.一種包括如權(quán)利要求1中要求的顯示系統(tǒng)(100，400，700)的設(shè)備(320，420)。
12.如權(quán)利要求11中要求的設(shè)備(420)，其特征在于，該設(shè)備是個人數(shù)字助理。
13.如權(quán)利要求11中要求的設(shè)備(320)，其特征在于，該設(shè)備是移動電話。
14.一種包括如權(quán)利要求1中要求的顯示系統(tǒng)(100，400，700)的交通工具(440)。
15.如權(quán)利要求14中要求的交通工具(440)，其特征在于，該交通工具是小汽車。
全文摘要
一個顯示系統(tǒng)(100)包括顯示裝置(102)，其被安排成生成在相對于顯示裝置(102)的第一方向上的第一視圖(112)以及生成在相對于顯示裝置(102)的第二方向上的第二視圖(114)，其中第二方向是與第一方向不同的；用戶輸入裝置(104)，用于藉助于檢測用戶(116)的手(110，111)的位置或由手握住的指向裝置的位置而接受用戶輸入，所述位置是相對于顯示裝置(102)的位置，其中用戶輸入裝置(104)被安排成根據(jù)該檢測結(jié)果來控制第一視圖(112)和第二視圖(114)；以及觀察裝置(106)，用于觀察用戶(116)和用于根據(jù)觀察結(jié)果檢測用戶輸入究竟是被提供來控制第一視圖(112)還是控制第二視圖(114)。
文檔編號G06F3/038GK1759370SQ200480006456
公開日2006年4月12日 申請日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者D·W·E·肖本, P·維林斯基, M·H·W·M·范德登, C·范伯科 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司