式(其中，給定房間中的電氣設(shè)備由壁上的開關(guān)來控制)，同時提供一般只與無線遠程控制相關(guān)聯(lián)的靈活性等級。但是，與無線系統(tǒng)相比，用戶能與本發(fā)明的系統(tǒng)進行交互，而不必攜帶任何形式的物理無線設(shè)備(或可能忘記將任何形式的物理無線設(shè)備放在什么地方)。
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有基于投影的控制系統(tǒng)20的房間的示意性圖解。系統(tǒng)20的關(guān)鍵元件是房間控制單元22，房間控制單元控制房間中電氣設(shè)備的操作，房間中的電氣設(shè)備例如諸如是燈24，26、空調(diào)28、和(可播放音頻、視頻或其他內(nèi)容的)媒體系統(tǒng)30。這些設(shè)備項通常經(jīng)過房間的壁和天花板連線到控制單元22，而不是將它們連線到安裝在房間的壁上的傳統(tǒng)電氣控制設(shè)備?；蛘撸刂茊卧?2可經(jīng)由無線鏈路來操作電氣設(shè)備項，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣。
[0021]可如圖1中所示方便地被安裝在天花板上或中的房間控制單元22將控制設(shè)備32，34，36的圖像投影到房間的壁上。用戶38通過其手和手指的手勢來與這些所投影設(shè)備進行交互，就如同它們是實際的電氣控制器那樣?？刂茊卧?2中的傳感器檢測用戶手指與所投影設(shè)備之間的接觸，并相應(yīng)地控制房間中的電氣設(shè)備。因此，例如，用戶38可觸摸設(shè)備36中的接通/關(guān)斷開關(guān)，以使控制單元22將燈26打開或關(guān)閉，或者可轉(zhuǎn)動設(shè)備32中的撥號盤，以使控制單元將燈24調(diào)亮或調(diào)暗。又如，用戶38可移動設(shè)備34中的滑動條，以改變房間溫度(并且控制單元22可以也將實際和/或目標溫度投影到設(shè)備34上，就如同該設(shè)備是實際恒溫器那樣)。包括多個按鍵和顯示元件的更復(fù)雜的控制設(shè)備可被類似地投影和操控。
[0022]如前面所解釋的那樣，圖1中所示的控制設(shè)備32，34，36僅僅是平坦壁上的所投影圖像?？刂茊卧?2通常捕獲每個控制設(shè)備的區(qū)域的深度圖(也被稱為3D圖或3D圖像)，并處理該深度圖以便確定用戶已經(jīng)在給定設(shè)備的位置處接觸壁并識別用戶關(guān)于所投影設(shè)備所進行的移動(手勢)?？稍诳刂茊卧?2中用來投影設(shè)備圖像以及利用3D映射檢測用戶的手與設(shè)備的接觸和對設(shè)備的操控的技術(shù)例如在上文在【背景技術(shù)】部分中所引用的參考文獻中進行了描述。下面參考圖2描述基于這些技術(shù)的控制單元22的可能具體實施的細
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[0023]如前所述，系統(tǒng)20的優(yōu)點之一是用戶38能隨意地改變控制設(shè)備32，34，36的位置和形式。為此目的，控制單元22可實現(xiàn)與功能性的觸摸接口與當前觸摸屏所提供的類似。例如，當控制單元22感測到用戶手指與控制設(shè)備中的一個控制設(shè)備之間的延長接觸時，控制單元選擇并視覺地突出該設(shè)備。然后用戶可通過將其手指沿房間的壁滑動到期望位置來將控制設(shè)備拖放到新位置。控制單元22可同時在用戶手指旁邊投影控制設(shè)備沿壁的移動圖像，直到用戶在其新位置“放下”該設(shè)備。
[0024]同樣地，用戶38可使用適當?shù)氖謩莼蚱渌斎雭矸糯蠡蚩s小控制設(shè)備，以及將出現(xiàn)在壁上的設(shè)備復(fù)制到另一壁上的位置。這樣，例如，用戶將能夠添加用于燈26的“開關(guān)”，使得其將可能從房間門旁邊的位置以及燈本身旁邊的位置這兩個位置打開和關(guān)閉這個燈。為此目的并不需要附加的布線或其他修改。對于更復(fù)雜的操作諸如生成新控制器，控制單元22可具有與具有用于該目的的適當軟件的計算機(未示出)的有線或無線接口。
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示意性地示出房間控制單元22的細節(jié)的框圖。控制單元22包括光學(xué)子系統(tǒng)40，光學(xué)子系統(tǒng)在處理器42的控制下工作。通常，處理器42包括具有用于執(zhí)行本文所述功能的適當軟件的微處理器(并且可能添加專用硬件邏輯部件(例如被實現(xiàn)為ASIC芯片))和用于控制和處理來自光學(xué)子系統(tǒng)40的信號的適當接口。處理器42的關(guān)鍵功能由圖2中所示的功能框來表示，這些功能框在下文中進行描述。
[0026]為了深度映射的目的，光學(xué)子系統(tǒng)40可按與上面提到的美國專利申請公開2013/0207970中所述的那些類似的原理來工作。掃描控制器44驅(qū)動光源46，諸如紅外線激光二極管(標記為LI)，以發(fā)射一系列短的光脈沖。(術(shù)語“光”是指任何或所有可見、紅外和紫外福射)。光脈沖從一對分束器48和50反射，并且然后入射到掃描鏡52。如果光源46被偏振，則分束器50可以是取決于偏振的，而分束器48可以是二色性的，以優(yōu)先反射光源46的波長帶。光學(xué)子系統(tǒng)40還可包括聚焦光學(xué)器件，諸如透鏡，用于將激光束準直以及聚集反射光，但這些元件在這里出于簡化的原因被省略。
[0027]鏡52繞兩正交的軸線旋轉(zhuǎn)，以便在感興趣的區(qū)域上掃描來自光源46的脈沖。鏡可以是例如利用在上面提到的美國專利8，437，063中以及在美國專利申請公開2013/0207970中所述的MEMS技術(shù)生成和驅(qū)動的微型鏡。掃描驅(qū)動器54通常對鏡進行驅(qū)動以按光柵模式繞軸線旋轉(zhuǎn)。掃描控制器44用信號通知驅(qū)動器54以根據(jù)用戶38在房間中的位置(并且具體地，是用戶的手的位置)來控制掃描參數(shù)。因此，鏡52可首先掃描房間的廣闊區(qū)域，然后一旦處理器42在房間中識別出用戶，掃描就可以更高分辨率放大到用戶的手的區(qū)域，并控制用戶正在觸摸或?qū)⒁|摸的控制設(shè)備32，34，36。這樣，控制單元22能夠以更高精度檢測用戶的手姿態(tài)和手勢。
[0028]被鏡52引導(dǎo)到房間中的光脈沖從房間中的物體(包括用戶38的身體以及在上面投影控制設(shè)備32，34，36的壁)反射。返回到控制單元22的被反射光的部分然后被鏡52反射并經(jīng)由分束器50到達檢測器56上。該檢測器可包括任何適當形式的敏感的高速光檢測器，諸如雪崩光電二極管。檢測器56輸出與其已經(jīng)接收到的被反射光的脈沖相對應(yīng)的電脈沖。光源46所發(fā)射的脈沖與檢測器56所接收的脈沖之間的時間延遲指示到物體并從物體反射回的光的往返飛行時間，并因此指示控制單元22與物體表面的距離，其中脈沖已經(jīng)從該物體被反射。處理器42中的深度映射電路58將飛行時間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為深度圖，深度圖示出了用戶的手相對于被投影到壁上的控制設(shè)備的位置。
[0029]顯示發(fā)生器60驅(qū)動可見光源62，以在壁上生成控制設(shè)備32，34，36的圖像。光源62(被標記為L2)可包括例如激光二極管或LED、或者在顯示發(fā)生器60的控制下發(fā)射不同顏色的光的一組兩個或三個激光二極管或LED。光源62發(fā)射的光經(jīng)過分束器48，并且然后從分束器50和鏡52反射到房間的壁上。因此，在所圖示配置中，同一掃描鏡52被同時用于生成3D圖和投影控制設(shè)備圖像。在另一具體實施中，控制單元22可包括單獨的掃描鏡(未示出)用于獨立于鏡52的深度映射掃描來投影控制設(shè)備32，34，36的圖像。
[0030]顯示發(fā)生器60控制光源62，使得其所發(fā)射的光束在鏡52的光柵掃描過程中在壁上繪制控制設(shè)備。映射電路58為顯示發(fā)生器60提供的壁的深度圖使顯示發(fā)生器能夠調(diào)節(jié)其投影的控制設(shè)備的圖像的幾何結(jié)構(gòu)，使得圖像以適當?shù)?通常是矩形的)形狀和形式出現(xiàn)在壁上，從而抵消投影的變化角度和距離。此外，顯示發(fā)生器可在鏡52掃描經(jīng)過用戶的手時控制光源62，使得控制設(shè)備的圖像不被投影到手上。用于基于表面深度圖自適應(yīng)地投影到各種形式的表面上的技術(shù)在上面提到的美國專利申請公開2013/0106692、2013/0127854 和 2013/0283213 中進一步進行了描述。
[0031]房間控制器64處理映射電路58所提供的深度圖，以便識別接近控制設(shè)備32