СИСТЕМА И СПОСОБ МУЛЬТИСЕНСОРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ПОДСВЕТКИ НА ОСНОВЕ КАМЕРЫ

1. Система мультисенсорного взаимодействия на основе камеры для определения позиции и/или положения, по меньшей мере, одного объекта (25) перед поверхностью (16) взаимодействия, при этом упомянутая система включает в себя:
- узел (2) прибора подсветки для формирования одного или более плоских веерообразных световых пучков (5, 26) светового излучения в видимом и/или в ближнем инфракрасном диапазоне спектра;
- узел (1) камеры для считывания зоны (16) взаимодействия в поле зрения узла (1) камеры с тем, чтобы формировать соответствующие сигналы;
- вычислительный модуль для вычисления позиции и/или положения, по меньшей мере, одного объекта (25), перехватывающего один или более плоских веерообразных световых пучков (5, 26), на основе сигналов, предоставленных из узла (1) камеры,
отличающаяся тем, что:
- один или более веерообразных световых пучков (5, 26) формируются при работе таким образом, что их плоскости являются практически параллельными поверхности (16) взаимодействия; и
- один или более веерообразных световых пучков (5, 26) фокусируются в направлении, практически перпендикулярном плоскости поверхности (16) взаимодействия, так что один или более веерообразных пучков (5, 26) имеют практически постоянную толщину в упомянутом направлении, для повышения интенсивности света, а также для того, чтобы повышать точность определения положения, по меньшей мере, одного объекта (25), предоставляемого посредством системы.
2. Система по п.1, в которой один или более веерообразных световых пучков (5) выполнены с возможностью подсвечивать поверхность (16) взаимодействия.
3. Система по п.1, при этом система выполнена с возможностью определять позицию наведения, по меньшей мере, одного объекта (25) в отношении поверхности (16) взаимодействия.
4. Система по п.1, в которой узел (2) прибора подсветки выполнен с возможностью формировать множество веерообразных световых пучков (5, 26), при этом каждый световой пучок (5, 26) располагается с возможностью подсвечивать соответствующую пространственную область около поверхности (16) взаимодействия, так что соответствующие пространственные области веерообразных световых пучков (5, 26) обеспечивают прилегающую подсветку всей области около поверхности (16) взаимодействия.
5. Система по п.1, в которой один или более световых пучков (5, 26) при работе выполнены с возможностью подсвечивать зону, смежную с поверхностью (16) взаимодействия, а не саму поверхность (16) взаимодействия.
6. Система по п.1, в которой узел (2) прибора подсветки включает в себя источники (11) света, которые выполнены с возможностью избирательной модуляции по интенсивности для улучшения определения касания одного или более объектов (25) на поверхности (16) взаимодействия, наведения и/или уровня наведения одного или более объектов относительно поверхности (16) взаимодействия.
7. Система по п.6, в которой источники (11) света выполнены с возможностью избирательного включения и выключения.
8. Система по п.6, в которой источники (11) света выполнены с возможностью работы в режиме мигания в пределах активного периода считывания узла (1) камеры для эффективной заморозки движений одного или более объектов (25).
9. Система по п.1, в которой узел (1) камеры включает в себя один или более оптических фильтров для избирательного блокирования или прохождения излучения, которое должно быть принято посредством датчиков узла (1) камеры, в зависимости от длины волны излучения.
10. Система по п.9, в которой один или более оптических фильтров выполнены с возможностью обеспечивать прохождение света, перехваченного посредством одного или более объектов (25), с диапазоном длин волн, идентичным диапазону длин волн света, излучаемого из узла (2) прибора подсветки, в узел (1) камеры.
11. Система по п.9, в которой один или более оптических фильтров выполнены с возможностью обеспечивать прохождение только света в видимом диапазоне спектра для захвата изображений из проектора или плоского экрана на поверхности (16) взаимодействия.
12. Система по п.1, в которой узел (2) прибора подсветки включает в себя множество источников (11) света для формирования одного из более световых пучков (5, 26) так, что они включают в себя излучение при длинах волн в ближнем инфракрасном диапазоне спектра, при этом узел (1) камеры включает в себя один или более оптических фильтров, которые блокируют длины волн излучения в видимом диапазоне спектра и пропускают длины волн излучения в ближнем инфракрасном диапазоне спектра, чтобы уменьшать чувствительность системы к другим источникам света, включающим в себя одно или более из следующего: дневной свет, освещение помещения, свет от проекторов, свет от дисплеев.
13. Система по п.1, при этом система интегрируется в новое оборудование или встраивается в существующее оборудование и выполнена с возможностью обеспечения интерактивности такого оборудования.
14. Система по п.13, при этом система реализуется как фронт- или рипроекционное устройство.
15. Система по п.1, при этом система выполнена с возможностью функционального монтажа или интегрирования в настенные держатели для проекторов или экранные держатели, включающие в себя, по меньшей мере, одно из следующего: LCD, OLED, LED, CRT.
16. Система по п.1, в которой узел (2) прибора подсветки включает в себя один или более корпусов (14), соответствующие длины которых для ассоциированных оптических компонентов подсветки выполнены с возможностью обеспечивать достаточную тонкость различных слоев сфокусированных веерных пучков (5, 26), чтобы повышать разрешение и точность системы по отношению к касанию и жестам в направлении по оси Z одного или более объектов (25) относительно поверхности (16) взаимодействия.
17. Система по п.16, в которой узел (2) прибора подсветки включает в себя один или более светоизлучающих лазерных диодов, которые выполнены с возможностью испускать излучение в ближнем инфракрасном диапазоне спектра для дополнительного уменьшения толщины одного или более веерообразных световых пучков в направлении, ортогональном к плоскости (16) взаимодействия.
18. Система по п.1, в которой узел (1) камеры реализуется с использованием пиксельных CCD- или CMOS-датчиков, и узел (2) прибора подсветки реализуется с использованием светодиодов в ближнем инфракрасном диапазоне спектра и ассоциированных оптических компонентов, адаптированных с возможностью пропускать и/или отражать излучение в ближнем инфракрасном диапазоне спектра.
19. Система по п.1, в которой узел (2) прибора подсветки включает в себя:
- выпуклую линзу (10) для предоставления фокусировки излучения, пропущенного через нее;
- множество источников (11) подсветки, при этом источники подсветки размещаются со значительным разнесением вдоль части периферии круга, имеющего центр в центральной оси линзы (10), чтобы обеспечивать концентрированную интенсивность излучения в секторах сфокусированного веерообразного светового пучка (5, 26), а также помогать в распределении ассоциированной теплоотдачи;
- перегородку (19), размещенную с возможностью ограничивать подсветку из источников подсветки приблизительно половиной диаметра выпуклой линзы (10); и
- коническое зеркало (9) для того, чтобы изменять ось симметрии таким образом, что она является практически параллельной поверхности (16) взаимодействия.
20. Система по п.19, в которой коническое зеркало (9) включает в себя угол отражающей поверхности, который выполнен с возможностью наклонять оптическую ось симметрии веерообразного светового пучка (5, 26), формирующего к поверхности (16) взаимодействия.
21. Система по п.19, в которой перегородка (19) выполнена с возможностью не допускать подсвечивания противоположной части выпуклой линзы (10) посредством световых лучей из каждого источника (11) подсветки узла (2) прибора подсветки с воспринимаемым размером источника (27), тем самым фактически исключая пересечение общей оптической оси (28) линзы (10) и конического зеркала (9) посредством световых лучей.
22. Система по п.19, в которой узел (2) прибора подсветки дополнительно включает в себя коническое зеркало, размещенное таким образом, что его угол отражающей поверхности выполнен с возможностью компенсировать оси источников (11) света, используемых для того, чтобы формировать один или более веерообразных световых пучков (5, 26), не совмещенных с центральной осью выпуклой линзы (10).
23. Система по п.1, в которой один или более веерообразных световых пучков (5, 26) имеют ассоциированные передние границы, которые размещаются с достаточным разнесением от поверхности (16) взаимодействия, чтобы подсвечивать область, соответствующую всей поверхности взаимодействия, так что задние границы по существу ограничены посредством поверхности (16) взаимодействия.
24. Устройство для использования в реализации системы по любому из предшествующих пунктов.
25. Способ использования системы мультисенсорного взаимодействия на основе камеры для определения позиции и/или положения, по меньшей мере, одного объекта (25) перед поверхностью (16) взаимодействия, при этом упомянутая система включает в себя:
- узел (2) прибора подсветки для формирования одного или более плоских веерообразных световых пучков (5, 26) светового излучения в видимом и/или в ближнем инфракрасном диапазоне спектра;
- узел (1) камеры для считывания поверхности (16) взаимодействия в поле (1) зрения камеры с тем, чтобы формировать соответствующие сигналы;
- вычислительный модуль для вычисления позиции и/или положения, по меньшей мере, одного объекта (25), перехватывающего один или более плоских веерообразных световых пучков (5, 26), на основе сигналов, предоставленных из узла (1) камеры, упомянутый способ отличается тем, что включает в себя этапы, на которых:
- формируют один или более веерообразных световых пучков (5, 26) при работе таким образом, что их плоскости являются практически параллельными поверхности (16) взаимодействия; и
- фокусируют один или более веерообразных световых пучков (5, 26) в направлении, практически перпендикулярном плоскости поверхности (16) взаимодействия, так что один или более веерообразных пучков (5, 26) имеют практически постоянную толщину относительно ортогонали к плоскости поверхности (16) взаимодействия, для повышения интенсивности света, а также для того, чтобы повышать точность определения положения, по меньшей мере, одного объекта (25), предоставляемого посредством системы.