交互对象系统和方法
1.对相关申请的交叉引用本公开要求对提交于2020年4月15日的标题为“交互对象系统和方法”的美国临时申请no. 63/010385的优先权及其利益，该临时申请的公开内容出于所有目的通过引用而被并入。
背景技术：
2.本公开一般涉及用于在诸如游戏环境或游乐园之类的交互环境中使用的对象。更具体地，本公开的实施例涉及使用功率采集来促进交互效果的被无源地提供动力的交互对象。
3.本章节旨在向读者介绍可能与本公开的各种方面相关的各种技术方面。本讨论被认为在给读者提供背景信息以促进更好地理解本公开的各种方面上是有帮助的。因此，应当注意到，这些陈述要从这个角度来阅读，而非作为对现有技术的承认来阅读。
4.近年来，在游乐园中，产生包括道具、媒体以及特殊效果的沉浸式环境已变得更普遍，所述沉浸式环境改进顾客的体验，并且支持环境的特定叙述。在某些沉浸式环境中，对于顾客为愉快的是，具有他们自己的以各种方式与环境交互的装置，例如道具或玩具。在一个示例中，顾客可能期望使用手持装置来与沉浸式环境交互，以生成模拟来自电影或游戏的效果的特定效果。然而，在用于机载（on-board）功率和/或内部效果部件的有限的容量的情况下，手持对象可能相对较小。而且，这样的装置可能不能与沉浸式环境交互以生成这些效果来产生许多效果和/或各种各样的效果并且独立于用户输入（例如，用户将效果开启和切断）。因此，现在认识到，理想的是，具有能够在沉浸式环境中生成可变特殊效果的交互对象。
技术实现要素：
5.在下文中总结在范围上与原先要求保护的主题相应的某些实施例。这些实施例不旨在限制本公开的范围，而是更确切地说，这些实施例仅旨在提供某些所公开的实施例的简短概要。实际上，本公开可以包含可以与下文中所阐明的实施例类似或不同的各种各样的形式。
6.根据实施例，一种交互对象系统包括交互对象和发射红外光的红外发射器。交互对象包括壳体，其中，壳体的外表面的至少一部分包括反射器组件，反射器组件部分地对于红外光为透明的，并且部分地反射红外光。交互对象还包括：光功率采集装置，其配置成通过反射器组件接收红外光并且从所接收的红外光采集功率；以及设置于壳体中或设置于壳体上的特殊效果系统，其从光能采集装置接收功率，以给交互对象的一个或多个效果提供动力。交互对象系统还包括：检测器，其检测来自反射器组件的所反射的红外光；以及控制器，其控制红外发射器的操作并且从检测器接收指示所反射的红外光的数据。
7.根据另一实施例，一种方法包括以下的步骤：使用第一光源来将第一电磁辐射发射到区域中；检测从该区域中的回射材料反射回的电磁辐射，其中，回射材料设置于交互对
象上；基于所检测到的电磁辐射而确定回射材料的位置；以及使用第二光源来将第二电磁辐射朝向该位置发射，以使用从第二电磁辐射采集的功率来激活交互对象的特殊效果。
8.根据另一实施例，提供一种交互对象，该交互对象包括：功率采集装置，其中，功率采集装置从电磁辐射采集功率；以及壳体，功率采集装置设置于壳体内。壳体包括反射器组件，反射器组件将电磁辐射通过反射器组件的第一部分透射到功率采集装置，并且将电磁辐射从反射器组件的第二部分反射到外部检测器，其中，第一部分包括透射材料，并且其中，第二部分包括回射材料；以及特殊效果系统，其由来自功率采集装置的所采集的功率提供动力。交互对象还包括由来自功率采集装置的所采集的功率提供动力的特殊效果系统。
9.根据另一实施例，提供一种交互对象，该交互对象包括：功率采集装置，其中，功率采集装置从电磁辐射采集功率；以及壳体，功率采集装置设置于壳体内。壳体包括反射器组件，反射器组件将第一波长的电磁辐射透射到功率采集装置，并且将第二波长的电磁辐射反射到外部检测器，其中，第一波长和第二波长不同。交互对象还包括由来自功率采集装置的所采集的功率提供动力的特殊效果系统。
附图说明
10.当参考附图而阅读以下的详述时，本发明的这些及其它特征、方面以及优点将变得更好理解，在附图中，贯穿附图，相同的字符表示相同的部分，其中：图1是根据目前的技术的交互对象系统的实施例的示意性说明；图2是根据目前的技术的交互对象系统的实施例的特征的示意性说明；图3是根据目前的技术的反射器组件的示意性说明；图4是根据目前的技术的反射器组件的示意性说明；图5是根据目前的技术的使用交互对象系统来激活交互对象的特殊效果的方法的流程图； 图6是根据目前的技术的可以与交互对象系统联合而使用的交互对象的实施例的示意性说明；图7是使用交互对象系统来激活交互对象的特殊效果的方法的流程图；以及 图8是使用交互对象系统来激活交互对象的特殊效果的方法的流程图。
具体实施方式
11.将在下文中描述一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简明描述，未在本说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当意识到，在对任何这样的实际实现方式的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多特定于实现方式的决策，以达到开发者的可能因实现方式而异的具体目标，诸如对与系统相关的约束条件和与商业相关的约束条件的依从性。此外，应当意识到，这样的开发努力可能复杂且耗时，但对于得益于本公开的普通技术人员而言，这样的开发努力将不过是设计、制作以及制造的常规任务。
12.当介绍本公开的各种实施例的元素时，冠词“一”、“一个”、“该”以及“所述”旨在意味着存在所述元素中的一个或多个元素。用语“包含”、“包括”以及“具有”旨在为包括性的，并且意味着可能存在除了所列出的元素之外的附加元素。将在下文中描述本文中所描述的目前的实施例中的一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简明描述，可能未在
本说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当注意到，在对任何这样的实际实现方式的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多特定于实现方式的决策，以达到开发者的可能因实现方式而异的具体目标，诸如对与系统相关的约束条件和与商业相关的约束条件的依从性。此外，应当注意到，这样的开发努力可能复杂且耗时，但对于得益于本公开的普通技术人员而言，这样的开发努力将不过是设计、制作以及制造的常规任务。
13.沉浸式或主题化环境的顾客可能喜欢携带手持对象或穿戴与主题密切相关的服装元件，诸如剑、填充玩具动物、帽子、杖、首饰或其它道具。虽然这些对象可能具有一定的交互性，但典型地，交互由识别对象（例如，图像识别）并且基于该识别而激活外部动作的外部装置介导（mediate）。这样的布置容许对象被实现为相对便宜的无源装置，其中，更复杂且昂贵的交互元件在无源装置机外（off-board）或外部。使用这样的无动力的无源装置来管理交互的挑战是缺少在无源装置上或在无源装置中发生的反馈或效果。虽然顾客反馈系统能够被定位为环境的固定部件，但在无源装置中或在无源装置上生成反馈的能力能够促进更深层次地沉浸到主题化环境中。
14.目前公开的实施例涉及手持对象或其它交互对象的特殊效果，所述对象未携带内部电源或携带相对低功率的内部电源，并且使用从外部源采集的光能或其它电磁能来被无源地提供动力。功率采集可以用于给交互对象的机载特殊效果系统提供动力或给装置的其它反馈系统提供动力。通过提供外部功率源，在某些实现方式中，交互对象可以排除可见电源按钮或激活特征以及重或昂贵的电源。而且，电源由交互对象系统管理，交互对象系统能够激活到环境内的特定交互对象（而非其它对象）和/或具有由系统控制的定时（例如，与外部效果或交互联合）的特定交互对象（而非其它对象）的功率递送，使得由用户可见地、可听地、触觉地或以其它方式体验的效果从用户自己的交互对象发出，这增强沉浸式体验。
15.一个或多个机载特殊效果系统作为交互对象系统的一部分来被无源地激活，交互对象系统将电磁辐射（其可以在不可见波长范围内）指引到交互对象，以激活其特殊效果或其它反馈系统。与从用户运动采集功率的系统形成对照，所公开的实施例促进独立于采集足够的基于运动的功率的用户而激活交互对象特殊效果，这容许各种各样的能力和兴趣的用户享受沉浸式环境并且如控制系统所指导的那样参与群组叙述。另外，无源功率采集可以提供维护优点，并且，用户在与沉浸式环境交互之前不需要顾虑更换电池。更进一步，交互对象系统可以将能够聚焦于足够小的位置上的电磁辐射源并入，使得仅期望的交互对象或交互对象集合被提供动力。在实施例中，交互对象可以包括诸如回射标记物之类的标记物，该标记物可在环境内检测，并且可以用于将电磁能指引到交互对象的位置。
16.在实施例中，这样的对象可以是如下的道具或玩具：在交互环境内使用，以通过使用功率采集来容许在特殊效果控制的方面的更大的可变性。使用功率采集容许用户在沉浸式环境内自由地移动，而交互对象接收功率以激活机载特殊效果。而且，应当意识到，虽然本公开的实施例在玩具、道具或手持对象的情境下讨论，但应当理解到，所公开的实施例可以与其它类型的对象一起使用。这样的对象可以包括可穿戴对象，诸如衣服、首饰、手镯、头饰、眼镜。另外，对象可以是沉浸式环境内的道具或风景物品。沉浸式环境可以是游乐园、娱乐综合设施、零售场所等等的环境。
17.可以参考图1而更好地理解本公开的某些方面，图1一般说明根据目前的实施例的其中交互对象控制系统10可以集成于沉浸式环境内的方式。如所说明的，系统10包括一个
或多个发射器14（其可以是具有一个或多个发射装置和相关联的控制电路系统的发射子系统中的全部或一部分），发射器14配置成发射一个或多个波长的电磁辐射（例如，诸如红外、紫外、可见或无线电波等等的光）。如在下文中更详细地描述的，系统10还包括检测器16（其可以是具有一个或多个传感器、照相机等等和相关联的控制电路系统的检测子系统中的全部或一部分），检测器16配置成检测作为发射的结果而反射的电磁辐射。为了控制发射器14和检测器16（发射子系统和检测子系统）的操作并且实行由发射、反射以及检测过程导致的各种信号处理例程，系统10还包括通信地耦合到发射器14和检测器16的控制单元18。
18.如所说明的，交互对象控制系统10可以包括交互对象20（被说明为手持对象），交互对象20包括具有外表面24的壳体22，外表面24至少部分地由如下的材料形成：容许用于给机载特殊效果提供动力的某些波长的电磁辐射穿过外表面24，以被容纳于交互对象20上的或容纳于交互对象20中的功率采集装置的内部功率采集电路系统接收。在实施例中，交互对象还可以包括定位于外表面24上或定位于外表面24中的回射标记物26。虽然所说明的实施例示出单个交互对象20，但应当理解到，系统10可以与沉浸式环境中的一个或多个交互对象20联合而使用。
19.在实施例中，发射器14在交互对象20外部（例如，与交互对象20间隔开）。发射器14操作以发射电磁辐射，以选择性地对处于电磁辐射的区域30进行照亮、撒满（bathe）或倾泻（flood），出于说明性目的，该电磁辐射由扩展的电磁辐射束28表示。在某些实施例中，电磁辐射束28可以表示从一个或多个发射器14（包括一个或多个发射器14的发射子系统中的全部部分）的不同源31发射的多个光束（电磁辐射束）。例如，源31可以是用以发射期望波长的电磁辐射的可见光源、红外光源等等。而且，发射器14可以包括不同类型的一个或多个源31，诸如发光二极管、激光二极管。电磁辐射束28旨在一般表示可以根据目前的实施例而使用的任何形式（诸如，光（例如，红外、可见、uv）和/或电磁频谱的其它频带（例如，无线电波等等）的形式）的电磁辐射。然而，目前还认识到，在某些实施例中，可能理想的是，取决于各种因素而使用电磁频谱的某些频带。例如，在一个实施例中，可能理想的是，使用对人眼不可见或在人听觉的可听范围内的电磁辐射形式，使得用于跟踪的电磁辐射不会使顾客从他们的体验分心。而且，目前还认识到，取决于特定设定（例如，该设定是否为“黑暗的”，或是否预期人们横过该束的路径），某些形式的电磁辐射（诸如，某些波长的光（例如，红外））可能比其它形式的电磁辐射更理想。
20.区域30可以对应于游乐园景点区域或沉浸式环境中的全部或一部分，诸如舞台演出、乘坐交通工具装载区域、在到乘坐设施或演出的入口外部的等待区域等等。在实施例中，发射器14固定于环境内的位置中，而交互对象20在环境内自由地移动以在区域30内移动并且接收电磁辐射28。因此，交互对象20可以被检测（例如，位于区域30内）、跟踪并且提供动力，以经由交互对象控制系统10的所发射并且检测到的电磁辐射28来激活起源于交互对象20的一个或多个特殊效果。
21.如一般在本文中公开的，交互对象20的特殊效果的激活由驱动发射器14的控制单元18控制。该激活可以是不加区分的，使得发射器14连续地发射与功率采集电路系统对应的适当的波长或频率的电磁辐射，并且，定位于区域30内并且朝向发射器14取向的任何交互对象被无源地提供动力以激活特殊效果。在实施例中，如在本文中更详细地公开的，该激活可以是选择性的，使得控制单元18操作以对交互对象20进行定位或检测，并且，在定位或
检测时，驱动发射器14，以将激活波长的能量朝向交互对象20指引，使得交互对象20处的特殊效果的激活可以取决于期望的叙述或用户动作而开启或切断。
22.图2是系统10的示意图，其示出交互对象20与交互对象20外部的系统10的各种部件之间的交互的示例。在所描绘的示例中，交互对象20包括回射标记物26，回射标记物26反射某些波长的电磁辐射28，该电磁辐射28反过来被检测器16检测到。然而，应当理解到，在某些实现方式中，可能不存在回射标记物26。另外或备选地，如本文中所提供的交互对象20的所公开的检测或定位可以涉及系统的传感器32（例如，接近传感器、光学传感器、图像传感器），传感器32提供交互对象20的位置或移动数据。
23.在操作中，来自发射器14的电磁辐射28（被示出为电磁辐射28a）充当用于交互对象20的功率源，交互对象20进而使用所采集的功率来激活特殊效果系统36的一个或多个机载特殊效果，所述机载特殊效果可以包括在被激活时起源于交互对象20的光特殊效果、声音特殊效果、流体特殊效果、触觉特殊效果或其它特殊效果。特殊效果系统36是交互对象20的一部分，并且可以部分地被包含在壳体22内或壳体22上，并且还可以包括设置于外表面24上或从外表面24可见的一个或多个特征，以容许用户察看或体验所激活的特殊效果。这样的特征可以包括光源、扬声器、触觉反馈装置、释放特殊效果材料（烟雾、五彩纸屑、流体）的端口和/或响应于激活而移动的可致动元件。
24.在所描绘的实施例中，回射标记物26操作以将电磁辐射28（被示出为入射电磁辐射28b和所反射的电磁辐射28c）反射回到检测器16，检测器16可以用于对交互对象20进行定位或跟踪。由于由回射标记物26进行的回射使得所反射的电磁辐射28的锥形（cone）入射于检测器16上，因而控制单元18进而可以使其中所反射的电磁辐射最强的锥形中心与反射的点源相关。基于该相关性，控制单元18可以标识并跟踪该点源的位置，或可以将由回射标记物26在一时段内进行的反射的图案（pattern）作为跟踪交互对象20的一部分标识并监测。如所讨论的，发射器14和检测器16在控制单元18的指导下操作。在实施例中，交互对象20在电磁辐射28的锥形内的定位触发发射器14的激活，以驱动发射与功率采集装置38的激活波长对应的电磁辐射束的光源。在其它实施例中，由回射标记物26反射的一个或多个波长也对应于被功率采集装置38使用来进行功率采集的波长。以此方式，用于对交互对象20进行定位和跟踪的检测波长也用于无源地给交互对象的机载特殊效果提供动力。
25.功率采集装置38可以包括对某些波长的电磁辐射敏感的光学单元。光学单元可以包括wi-charge装置（威斯康星州密尔沃基县的wi-charge）灯。功率采集装置可以包括基于热光伏（tpv）的功率利用电路。取决于针对具体应用而利用的频率，还能够利用基于光伏（pv）的功率利用电路。在实施例中，激活的电磁辐射28由能够被聚焦以递送相对较高的功率的发射器14的激光源提供。近红外激光通过材料54的透射能够实现将激光光子利用成电功率。当激光聚焦于材料54的精确位置上并且发射到该位置时，能够达到显著的功率传输。能够控制并利用所得到的功率，以实行交互对象20的大量机载操作，包括但不限于计算、感测、数据收发（例如，在来自对象控制器39的指令下）以及经由特殊效果系统36的声音、光和运动。
26.在操作中，系统10的检测器16可以用来检测从回射标记物26回射的电磁辐射束28并且将与检测相关联的数据提供给控制单元18以便处理。检测器16可以操作以基于所发射并反射的电磁辐射的某些指定波长而具体地标识标记物26，并且因而避免关于错误检测的
问题。例如，检测器16可以具体地配置成通过使用物理电磁辐射滤波器、信号滤波器等等来检测电磁辐射的某些波长（例如，对应于由发射器14发射的那些波长）。而且，检测器16可以利用光学检测特征和电磁辐射滤波器的具体布置来基本上仅捕获回射电磁辐射。在其中回射波长与从其采集功率的波长相同的实施例中，回射的检测还可以用作确认激活波长的电磁辐射28已撞击（impinge）交互对象20。
[0027] 例如，检测器16可以配置成检测由回射标记物26回射的电磁辐射的波长，同时对未被标记物26回射的电磁辐射的波长（包括感兴趣的那些波长）进行滤波。为了从所接收的电磁辐射产生信号，作为示例，检测器16可以是具有多个电磁辐射捕获特征（例如，与像素对应的电荷耦合装置（ccd）和/或互补金属氧化物半导体（cmos）传感器）的照相机。在一个示例性实施例中，检测器16可以是可从新墨西哥州阿布奎基市的对比度光学设计和工程股份有限公司（contrast optical design and engineering, inc.）得到的amp
®
高动态范围（hdr）照相机系统。
[0028]
驱动发射器14并且接收并处理来自检测器16的数据的控制单元18可以包括一个或多个处理器40和一个或多个存储器42，它们一般可以在本文中被称为“处理电路系统”。通过具体、但非限制性的示例的方式，一个或多个处理器40可以包括一个或多个专用集成电路（asic）、一个或多个现场可编程门阵列（fpga）、一个或多个通用处理器或其任何组合。另外，一个或多个存储器42可以包括诸如随机存取存储器（ram）之类的易失性存储器和/或诸如只读存储器（rom）、光学固态驱动器、硬盘固态驱动器或固态驱动器之类的非易失性存储器。在一些实施例中，控制单元18可以形成配置成协调各种游乐园特征（诸如，游乐园景点和控制系统）的操作的控制系统的至少一部分。应当理解到，系统10的子系统也可以包括类似特征。在一个示例中，特殊效果系统36可以包括经由处理器48和存储器50的处理能力。而且，当存在对象控制器39时，对象控制器39还可以包括整体的（integral）处理部件和存储器部件。
[0029]
应当注意到，一个或多个发射器14、一个或多个检测器16、控制单元18以及其它特征的布置可以基于特定于应用的考虑以及控制单元18与离子联合而操作的所按照的方式而变化。在系统10的实施例中，发射器14和传感器或检测器16是整体特征，使得与检测器16相关联的操作平面大体上与和发射器14相关联的操作平面重叠。即，检测器16位于与发射器14基本上相同的位置中，起因于标记物26的回射性，这可以是理想的。然而，本公开不一定限于该配置。例如，如上文中所注意到的，回射可以与反射锥形相关联，其中，最高强度在反射锥形的中间。因此，检测器16可以定位于如下的区域内：其中，回射标记物的反射锥形与其中心相比而不那么强，但仍然可以被检测器16检测到。通过非限制性示例的方式，在一些实施例中，发射器14和检测器16可以是同中心的或位于同定位的。然而，检测器16（例如，红外照相机）可以相对于发射器14定位于不同位置中，发射器14可以包括红外光灯泡、一个或多个二极管发射器、激光器或类似源。
[0030]
如本文中所提供的，交互对象20容许电磁辐射28从外表面24通过壳体22的一部分透射并且撞击功率采集装置38的适当的电路系统。在实施例中，交互对象20包括反射器组件52，反射器组件52例如布置于壳体22上或布置于壳体22中，以形成外表面24的一部分。在实施例中，反射器组件52的至少一部分（例如，第一部分）由材料54（例如，透射材料）形成，材料54至少对于用于功率采集的波长范围内的电磁辐射为透明的。以此方式，用于采集功
率的电磁辐射28能够通过壳体22（或耦合到壳体22的反射器组件52）的材料54穿透以到达适当的功率采集装置38。在具体示例中，功率采集是红外功率采集（例如，对于近红外光，为750-1200nm的范围），并且，材料54对于红外光为透明的或大部分透明的（例如，容许至少50%的红外光穿过）。在其它实施例中，功率采集电路系统可以设置于外表面24上或设置于外表面24中，使得电磁辐射直接地接触功率采集装置38。材料54可以是对于可见光和近红外光为透明的玻璃或透明塑料，诸如聚（甲基丙烯酸甲酯）。以此方式，材料54可以容许察看特殊效果系统36的内部被照亮部件。材料54可以对于可见光为不透明的，诸如半导电材料（例如，硅、锗）。
[0031]
反射器组件52的一部分（例如，第二部分）可以包括回射标记物26。在实施例中，发射器14配置成以具有与回射标记物26的材料的对应性（例如，能够被标记物26的回射元件反射）的频率发射电磁辐射束28。在实施例中，回射标记物26反射也由透射材料54透射的波长。以此方式，单个波长（或波长范围）可以用于交互对象20的功率传输和检测两者。在实施例中，用于两种功率传输的波长（或波长范围）不同于一个或多个回射波长。
[0032]
例如，回射标记物26可以包括设置于外表面24上或设置于外表面24中的回射材料涂层或与对象20的壳体22耦合的固体材料片。通过更具体、但非限制性的示例的方式，回射材料可以包括并入到反射材料中以使回射能够发生的球形和/或棱柱形反射元件。再者，在某些实施例中，可以存在许多这样的回射标记物26，并且，所述回射标记物26可以以存储于存储器42中的特定图案布置，以能够实现由控制单元18（例如，控制系统）实行进一步的处理、分析以及控制例程。
[0033]
回射标记物26可以在具有带有与入射角基本上相同的角度的中心轴线的相对明确地限定的锥形内将从电磁辐射束28入射的大部分电磁辐射（例如，红外波长、紫外波长、可见波长或无线电波等等）朝向检测器16反射回。该反射促进由系统10标识回射标记物26的位置并且使其与存储于存储器42中的各种信息（例如，图案、可能的位置）相关。然后，可以由控制单元18利用该位置信息（基于所反射的电磁辐射而获得）来实行各种分析例程和/或控制例程，例如以确定是否引起外部特殊效果系统60的触发或其它控制。因此，系统10可以将通过所采集的功率来激活的特殊效果与由外部特殊效果系统60介导的外部特殊效果协调。以此方式，交互对象20处的反馈可以增强沉浸式环境内的效果。
[0034]
图3和图4示出反射器组件52的布置的示例。图3是反射器组件52的示例的示意性顶视图，其中，回射标记物26围绕透射材料54形成圆环面（toroid）。该圆环的中心部分处的材料54能够由透明材料、与回射标记物26（~850nm-940nm）相同的波长（或频率）或选择的其它波长（例如，1050nm、1300nm、1550nm、1720nm）的透射的红外透射材料构成。另外，可见光发射能够通过将透射材料54实现为透明或半透明材料层来达到。透射材料54和回射标记物26可以是共平面的或布置为相邻层（例如，其中，透射材料54与回射标记物26相邻并且在回射标记物26底下或顶上）。而且，透射材料54和回射标记物26可以布置成使得它们在反射器组件52中的相应的横截面积相等或不相等。在一个实施例中，透射材料54和回射标记物26形成反射器组件52的相邻的两等份。
[0035]
图4示出反射器组件52的侧视图，其中，在不同波长下，单一材料70既是回射的，又是透射/透明的，使得反射器组件能够透射期望频率，同时反射其它频率。反射器组件52可以利用特定于频率的抗反射（ar）涂层或材料来能够实现在选择的波长（例如，1550nm）下进
行的透射（被示出为电磁辐射束28a），同时能够实现在其它期望波长（例如，850nm）下进行的反射（被示出为电磁辐射束28b、28c）。图3-4中的布置通过示例的方式示出，并且，应当理解到，反射器组件52能够实现为层或涂层并且呈维持期望的反射率水平并且根据交互对象20的特定的形状和几何结构的任何形状。
[0036]
图5说明用于给交互对象20提供动力的方法80的过程流程图。方法80可以包括作为指令而存储于存储器42中并且可由控制单元18的一个或多个处理器40执行的步骤。应当注意到，在一些实施例中，方法80的步骤可以按与所示出的那些顺序不同的顺序实行或完全地省略。另外，所说明的框中的一些可以彼此组合地实行。
[0037]
在所说明的实施例中，方法80包括使用一个或多个发射器来将电磁辐射发射到区域中的步骤（框82）。所发射的电磁辐射的一部分由区域中的交互对象采集，并且用于激活交互对象的整体反馈，诸如特殊效果（框84）。另外，所发射的电磁辐射的一部分也被交互对象的回射材料反射（框86）。交互对象的位置和/或交互对象的任何移动图案可以基于由系统的检测器接收的所反射的电磁辐射的位置而检测（框88）。例如，在实施例中，控制器可以监测回射标记物的移动图案，并且标识与特定下游动作相关联的图案。而且，回射标记物的某些特性（例如，交互对象上的数字或位置）可以被控制器使用来标识交互对象的持有者或类型，并且，下游动作可以基于包括标识信息以及位置和/或移动图案的因素而选择或激活。
[0038]
例如，下游动作可以是基于交互对象的所检测到的位置和/或移动图案而进行的对外部特殊效果的激活（框90）。在一个示例中，交互对象是剑，并且，将剑从墙壁拉动激活剑中的与墙壁中的相关联的效果（诸如，拉动噪声和在墙壁的形状或颜色的方面的改变）一致的照亮效果。虽然墙壁可以是能够支持更复杂的效果的沉浸式环境的固定部件，但即使在与墙壁分离时，也保持剑中的照亮效果，从而增加幻觉。系统10可以操作以与外部特殊效果联合而选择性地激活交互对象的整体特殊效果或反馈。
[0039]
在图6中所说明的另一示例中，交互对象20可以包括特定于用户的交互效果。交互对象20（在此被说明为剑100）示出为具有定位于剑尖108处并且实现为点的反射器组件52。反射器组件52容许电磁辐射通过剑尖108穿透，使得功率能够由功率采集装置38采集。在实施例中，并非反射器组件52的一部分（例如，抓握部分）的壳体22的外表面24对于无源地给交互对象20提供动力的电磁辐射为不透明的。以此方式，剑100具有导致下者的取向：剑100在以朝向电磁辐射源的特定方式取向时被无源地提供动力。在其它实施例中，反射器组件52可以形成外表面24的更大部分（或全部）。在这样的实施例中，交互对象20可以在相对于发射器以各种各样的角度取向时被提供动力。
[0040]
剑100包括控制机载特殊效果（在此被说明为多个光源114、116）的特殊效果系统36。第一光源114可以是第一颜色的led光源，并且，第二光源可以是第二颜色的led光源。在实施例中，对象控制器39操作以接收控制信号来控制特殊效果系统36的操作，以便以特定图案或顺序选择性地激活光源114、116。在一个示例中，剑100包括将压力信息（经由内部通信引线128）提供给对象控制器39的单独的压力或握力传感器126的阵列124。该阵列可以是至少16个或至少256个单独的传感器的电容式电阻器阵列或力敏电阻器阵列。
[0041]
在无源功率下，对象控制器39能够使用来自阵列124的信号来基于指示针对特定用户的特性握力生物测定的传感器数据而进行校准。校准过程可以经由特殊效果系统36激
活反馈（例如，以与使剑100与特定用户匹配、激活扬声器130、激活触觉反馈元件132相关联的图案激活光源114、116）。而且，校准信息能够由对象控制器39存储。在其中剑100不接收无源功率的环境中，剑100可以对于匹配用户或非匹配用户为不活动的。然而，在沉浸式环境中，剑100可以接收足够的无源功率，以识别其匹配用户，并且提供匹配用户特殊效果（例如，绿光、清晰的音调），该匹配用户特殊效果不同于对于其握力生物测定与匹配用户的握力生物测定不同的非匹配用户的特殊效果（例如，红光、令人不适的声音）。以此方式，用户可以体验他或她自己的特定对象20与他们匹配。在当接收无源功率的时候的每次使用时，当匹配用户正握住对象时，对象20可以生成与匹配用户相关联的特殊效果。应当理解到，可以使用其它生物测定标识符。在实施例中，系统10可以接收面部识别数据（例如，来自作为照相机来操作的传感器32）。在使面部识别数据与对象识别数据（例如，来自对象20的反射器组件配置或唯一反射波长频带）匹配时，控制单元18可以激活发射器14以发射给交互对象20提供动力的电磁辐射。
[0042]
图7说明用于给具有多个可用特殊效果的交互对象提供动力的方法150的过程流程图。如上文中所讨论的，这些效果可以基于集成到交互对象上的传感器而选择性地激活。另外或备选地，特殊效果可以基于交互对象的位置或移动图案而激活。
[0043]
方法150包括使用一个或多个发射器来将电磁辐射发射到区域中的步骤（框152）。所发射的电磁辐射的一部分被交互对象的回射材料反射并且被检测（框154）。交互对象的位置和/或交互对象的任何移动图案可以基于由系统的检测器接收的电磁辐射的所检测到的部分而确定（框158）。例如，在实施例中，控制器可以标识回射标记物的第一移动图案，并且进而驱动发射器以发射第一波长的电磁辐射（框160）。交互对象包括由第一波长的电磁辐射提供动力的第一功率采集装置，并且，由第一功率采集装置接收的无源功率又引起耦合到第一功率采集装置的交互对象的第一特殊效果的激活（框162）。在另一示例中，控制器可以标识回射标记物的第二移动图案，并且进而驱动发射器以发射第二波长的电磁辐射（框164）。交互对象包括第二功率采集装置，第二功率采集装置由第二波长而非第一波长的电磁辐射提供动力。类似地，第一功率采集装置并非由第二波长的电磁辐射提供动力。由第二功率采集装置接收的无源功率又引起耦合到第二功率采集装置的交互对象的第二特殊效果的激活（框166）。经由发射器的波长的选择性激活或调谐，外部控制器能够影响交互对象上的所激活的特殊效果。
[0044]
图8说明通过检测交互对象上的回射材料来触发的用于给交互对象提供动力的方法170的过程流程图。方法170包括使用源（例如，第一发射器）来将电磁辐射发射到区域中的步骤（框172）。所发射的电磁辐射的一部分被交互对象的回射材料反射并被检测（框174）。交互对象的回射材料的位置和/或交互对象的任何移动图案可以基于由系统的检测器接收的电磁辐射的所检测到的部分而确定（框176）。发射器（使用相同的发射源或不同的发射源）能够基于材料的所检测到的位置而被聚焦（框178）。在实施例中，该聚焦可以包括基于所检测到的回射材料与交互对象上的反射器组件的透射部分之间的已知的空间关系而估计位置。发射器发射聚焦的电磁辐射（框180），从该电磁辐射采集功率，以激活特殊效果（框182）。
[0045]
在一个示例中，聚焦发射器可以是具有如下的一个或多个源的发射器：配置成发射离散的近红外（nir）频率（例如，在800nm-2500nm的范围内）的组合，以实现多个功能性。
能够利用期望的反射频率（例如，850nm）来对反射器的位置进行定位。反射和跟踪能够通过无源nir发射器来实现，而反射能够通过基于照相机的计算机视觉来追踪。利用由计算机视觉跟踪的反射器的位置来对与反射频率相同或离散的频率的nir激光器进行致动。通过使用诸如扫描微镜之类的技术或诸如可操纵电瞬变光学折射器（seeor）之类的非机械束操纵方法，nir激光器被另外聚焦，例如被瞄准并操纵到反射器的位置或在交互对象上的经调整位置。最终是利用离散nir频率还是利用反射频率取决于应用的使用场景和预期功能性。两种途径能够提供类似功能性，其中，离散途径增加装置间通信（例如，数据、标识、响应触发）的潜在的附加方法。离散频率的另一附加优点是本发明中的对于增强的安全性的能力。例如，虽然为了与现有系统兼容，可能期望nir反射率处于850nm范围，但可能未指示旨在以那些频率提供装置功率的激光发射器。在该实例中，当例如至少1550nm的离散频率从眼睛反射时，使用处于该频率的nir激光器将能够实现以预期强度进行功率传输。使用nir激光器容许具有增强的聚焦能力的更高无源功率传输，从而导致对区域内的一个或仅一些交互对象的选择性功率传输，而不给同一区域中的其它交互对象提供动力。
[0046]
虽然只有本发明的某些特征在本文中已被说明和描述，但本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，要理解到，所附权利要求旨在涵盖如落入本公开的真实精神内的所有这样的修改和改变。
[0047]
本文中所提出并且要求保护的技术被引用并且应用于有实际性质的实质性对象和具体示例，所述实质性对象和具体示例可论证地改进本技术领域，并且因此不是抽象的、无形的或纯理论的。而且，如果本说明书的末尾所附的任何权利要求包含指定为“用于[实行]
……
[功能]的部件”或“用于[实行]
……
[功能]的步骤”的一个或多个元素，则旨在这样的元素要根据35 u.s.c. 112（f）而解释。然而，对于包含以任何其它方式指定的元素的任何权利要求，旨在这样的元素并非要根据35 u.s.c. 112（f）而解释。
1.对相关申请的交叉引用本公开要求对提交于2020年4月15日的标题为“交互对象系统和方法”的美国临时申请no. 63/010385的优先权及其利益，该临时申请的公开内容出于所有目的通过引用而被并入。
背景技术：
2.本公开一般涉及用于在诸如游戏环境或游乐园之类的交互环境中使用的对象。更具体地，本公开的实施例涉及使用功率采集来促进交互效果的被无源地提供动力的交互对象。
3.本章节旨在向读者介绍可能与本公开的各种方面相关的各种技术方面。本讨论被认为在给读者提供背景信息以促进更好地理解本公开的各种方面上是有帮助的。因此，应当注意到，这些陈述要从这个角度来阅读，而非作为对现有技术的承认来阅读。
4.近年来，在游乐园中，产生包括道具、媒体以及特殊效果的沉浸式环境已变得更普遍，所述沉浸式环境改进顾客的体验，并且支持环境的特定叙述。在某些沉浸式环境中，对于顾客为愉快的是，具有他们自己的以各种方式与环境交互的装置，例如道具或玩具。在一个示例中，顾客可能期望使用手持装置来与沉浸式环境交互，以生成模拟来自电影或游戏的效果的特定效果。然而，在用于机载（on-board）功率和/或内部效果部件的有限的容量的情况下，手持对象可能相对较小。而且，这样的装置可能不能与沉浸式环境交互以生成这些效果来产生许多效果和/或各种各样的效果并且独立于用户输入（例如，用户将效果开启和切断）。因此，现在认识到，理想的是，具有能够在沉浸式环境中生成可变特殊效果的交互对象。
技术实现要素：
5.在下文中总结在范围上与原先要求保护的主题相应的某些实施例。这些实施例不旨在限制本公开的范围，而是更确切地说，这些实施例仅旨在提供某些所公开的实施例的简短概要。实际上，本公开可以包含可以与下文中所阐明的实施例类似或不同的各种各样的形式。
6.根据实施例，一种交互对象系统包括交互对象和发射红外光的红外发射器。交互对象包括壳体，其中，壳体的外表面的至少一部分包括反射器组件，反射器组件部分地对于红外光为透明的，并且部分地反射红外光。交互对象还包括：光功率采集装置，其配置成通过反射器组件接收红外光并且从所接收的红外光采集功率；以及设置于壳体中或设置于壳体上的特殊效果系统，其从光能采集装置接收功率，以给交互对象的一个或多个效果提供动力。交互对象系统还包括：检测器，其检测来自反射器组件的所反射的红外光；以及控制器，其控制红外发射器的操作并且从检测器接收指示所反射的红外光的数据。
7.根据另一实施例，一种方法包括以下的步骤：使用第一光源来将第一电磁辐射发射到区域中；检测从该区域中的回射材料反射回的电磁辐射，其中，回射材料设置于交互对
象上；基于所检测到的电磁辐射而确定回射材料的位置；以及使用第二光源来将第二电磁辐射朝向该位置发射，以使用从第二电磁辐射采集的功率来激活交互对象的特殊效果。
8.根据另一实施例，提供一种交互对象，该交互对象包括：功率采集装置，其中，功率采集装置从电磁辐射采集功率；以及壳体，功率采集装置设置于壳体内。壳体包括反射器组件，反射器组件将电磁辐射通过反射器组件的第一部分透射到功率采集装置，并且将电磁辐射从反射器组件的第二部分反射到外部检测器，其中，第一部分包括透射材料，并且其中，第二部分包括回射材料；以及特殊效果系统，其由来自功率采集装置的所采集的功率提供动力。交互对象还包括由来自功率采集装置的所采集的功率提供动力的特殊效果系统。
9.根据另一实施例，提供一种交互对象，该交互对象包括：功率采集装置，其中，功率采集装置从电磁辐射采集功率；以及壳体，功率采集装置设置于壳体内。壳体包括反射器组件，反射器组件将第一波长的电磁辐射透射到功率采集装置，并且将第二波长的电磁辐射反射到外部检测器，其中，第一波长和第二波长不同。交互对象还包括由来自功率采集装置的所采集的功率提供动力的特殊效果系统。
附图说明
10.当参考附图而阅读以下的详述时，本发明的这些及其它特征、方面以及优点将变得更好理解，在附图中，贯穿附图，相同的字符表示相同的部分，其中：图1是根据目前的技术的交互对象系统的实施例的示意性说明；图2是根据目前的技术的交互对象系统的实施例的特征的示意性说明；图3是根据目前的技术的反射器组件的示意性说明；图4是根据目前的技术的反射器组件的示意性说明；图5是根据目前的技术的使用交互对象系统来激活交互对象的特殊效果的方法的流程图； 图6是根据目前的技术的可以与交互对象系统联合而使用的交互对象的实施例的示意性说明；图7是使用交互对象系统来激活交互对象的特殊效果的方法的流程图；以及 图8是使用交互对象系统来激活交互对象的特殊效果的方法的流程图。
具体实施方式
11.将在下文中描述一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简明描述，未在本说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当意识到，在对任何这样的实际实现方式的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多特定于实现方式的决策，以达到开发者的可能因实现方式而异的具体目标，诸如对与系统相关的约束条件和与商业相关的约束条件的依从性。此外，应当意识到，这样的开发努力可能复杂且耗时，但对于得益于本公开的普通技术人员而言，这样的开发努力将不过是设计、制作以及制造的常规任务。
12.当介绍本公开的各种实施例的元素时，冠词“一”、“一个”、“该”以及“所述”旨在意味着存在所述元素中的一个或多个元素。用语“包含”、“包括”以及“具有”旨在为包括性的，并且意味着可能存在除了所列出的元素之外的附加元素。将在下文中描述本文中所描述的目前的实施例中的一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简明描述，可能未在
本说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当注意到，在对任何这样的实际实现方式的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多特定于实现方式的决策，以达到开发者的可能因实现方式而异的具体目标，诸如对与系统相关的约束条件和与商业相关的约束条件的依从性。此外，应当注意到，这样的开发努力可能复杂且耗时，但对于得益于本公开的普通技术人员而言，这样的开发努力将不过是设计、制作以及制造的常规任务。
13.沉浸式或主题化环境的顾客可能喜欢携带手持对象或穿戴与主题密切相关的服装元件，诸如剑、填充玩具动物、帽子、杖、首饰或其它道具。虽然这些对象可能具有一定的交互性，但典型地，交互由识别对象（例如，图像识别）并且基于该识别而激活外部动作的外部装置介导（mediate）。这样的布置容许对象被实现为相对便宜的无源装置，其中，更复杂且昂贵的交互元件在无源装置机外（off-board）或外部。使用这样的无动力的无源装置来管理交互的挑战是缺少在无源装置上或在无源装置中发生的反馈或效果。虽然顾客反馈系统能够被定位为环境的固定部件，但在无源装置中或在无源装置上生成反馈的能力能够促进更深层次地沉浸到主题化环境中。
14.目前公开的实施例涉及手持对象或其它交互对象的特殊效果，所述对象未携带内部电源或携带相对低功率的内部电源，并且使用从外部源采集的光能或其它电磁能来被无源地提供动力。功率采集可以用于给交互对象的机载特殊效果系统提供动力或给装置的其它反馈系统提供动力。通过提供外部功率源，在某些实现方式中，交互对象可以排除可见电源按钮或激活特征以及重或昂贵的电源。而且，电源由交互对象系统管理，交互对象系统能够激活到环境内的特定交互对象（而非其它对象）和/或具有由系统控制的定时（例如，与外部效果或交互联合）的特定交互对象（而非其它对象）的功率递送，使得由用户可见地、可听地、触觉地或以其它方式体验的效果从用户自己的交互对象发出，这增强沉浸式体验。
15.一个或多个机载特殊效果系统作为交互对象系统的一部分来被无源地激活，交互对象系统将电磁辐射（其可以在不可见波长范围内）指引到交互对象，以激活其特殊效果或其它反馈系统。与从用户运动采集功率的系统形成对照，所公开的实施例促进独立于采集足够的基于运动的功率的用户而激活交互对象特殊效果，这容许各种各样的能力和兴趣的用户享受沉浸式环境并且如控制系统所指导的那样参与群组叙述。另外，无源功率采集可以提供维护优点，并且，用户在与沉浸式环境交互之前不需要顾虑更换电池。更进一步，交互对象系统可以将能够聚焦于足够小的位置上的电磁辐射源并入，使得仅期望的交互对象或交互对象集合被提供动力。在实施例中，交互对象可以包括诸如回射标记物之类的标记物，该标记物可在环境内检测，并且可以用于将电磁能指引到交互对象的位置。
16.在实施例中，这样的对象可以是如下的道具或玩具：在交互环境内使用，以通过使用功率采集来容许在特殊效果控制的方面的更大的可变性。使用功率采集容许用户在沉浸式环境内自由地移动，而交互对象接收功率以激活机载特殊效果。而且，应当意识到，虽然本公开的实施例在玩具、道具或手持对象的情境下讨论，但应当理解到，所公开的实施例可以与其它类型的对象一起使用。这样的对象可以包括可穿戴对象，诸如衣服、首饰、手镯、头饰、眼镜。另外，对象可以是沉浸式环境内的道具或风景物品。沉浸式环境可以是游乐园、娱乐综合设施、零售场所等等的环境。
17.可以参考图1而更好地理解本公开的某些方面，图1一般说明根据目前的实施例的其中交互对象控制系统10可以集成于沉浸式环境内的方式。如所说明的，系统10包括一个
或多个发射器14（其可以是具有一个或多个发射装置和相关联的控制电路系统的发射子系统中的全部或一部分），发射器14配置成发射一个或多个波长的电磁辐射（例如，诸如红外、紫外、可见或无线电波等等的光）。如在下文中更详细地描述的，系统10还包括检测器16（其可以是具有一个或多个传感器、照相机等等和相关联的控制电路系统的检测子系统中的全部或一部分），检测器16配置成检测作为发射的结果而反射的电磁辐射。为了控制发射器14和检测器16（发射子系统和检测子系统）的操作并且实行由发射、反射以及检测过程导致的各种信号处理例程，系统10还包括通信地耦合到发射器14和检测器16的控制单元18。
18.如所说明的，交互对象控制系统10可以包括交互对象20（被说明为手持对象），交互对象20包括具有外表面24的壳体22，外表面24至少部分地由如下的材料形成：容许用于给机载特殊效果提供动力的某些波长的电磁辐射穿过外表面24，以被容纳于交互对象20上的或容纳于交互对象20中的功率采集装置的内部功率采集电路系统接收。在实施例中，交互对象还可以包括定位于外表面24上或定位于外表面24中的回射标记物26。虽然所说明的实施例示出单个交互对象20，但应当理解到，系统10可以与沉浸式环境中的一个或多个交互对象20联合而使用。
19.在实施例中，发射器14在交互对象20外部（例如，与交互对象20间隔开）。发射器14操作以发射电磁辐射，以选择性地对处于电磁辐射的区域30进行照亮、撒满（bathe）或倾泻（flood），出于说明性目的，该电磁辐射由扩展的电磁辐射束28表示。在某些实施例中，电磁辐射束28可以表示从一个或多个发射器14（包括一个或多个发射器14的发射子系统中的全部部分）的不同源31发射的多个光束（电磁辐射束）。例如，源31可以是用以发射期望波长的电磁辐射的可见光源、红外光源等等。而且，发射器14可以包括不同类型的一个或多个源31，诸如发光二极管、激光二极管。电磁辐射束28旨在一般表示可以根据目前的实施例而使用的任何形式（诸如，光（例如，红外、可见、uv）和/或电磁频谱的其它频带（例如，无线电波等等）的形式）的电磁辐射。然而，目前还认识到，在某些实施例中，可能理想的是，取决于各种因素而使用电磁频谱的某些频带。例如，在一个实施例中，可能理想的是，使用对人眼不可见或在人听觉的可听范围内的电磁辐射形式，使得用于跟踪的电磁辐射不会使顾客从他们的体验分心。而且，目前还认识到，取决于特定设定（例如，该设定是否为“黑暗的”，或是否预期人们横过该束的路径），某些形式的电磁辐射（诸如，某些波长的光（例如，红外））可能比其它形式的电磁辐射更理想。
20.区域30可以对应于游乐园景点区域或沉浸式环境中的全部或一部分，诸如舞台演出、乘坐交通工具装载区域、在到乘坐设施或演出的入口外部的等待区域等等。在实施例中，发射器14固定于环境内的位置中，而交互对象20在环境内自由地移动以在区域30内移动并且接收电磁辐射28。因此，交互对象20可以被检测（例如，位于区域30内）、跟踪并且提供动力，以经由交互对象控制系统10的所发射并且检测到的电磁辐射28来激活起源于交互对象20的一个或多个特殊效果。
21.如一般在本文中公开的，交互对象20的特殊效果的激活由驱动发射器14的控制单元18控制。该激活可以是不加区分的，使得发射器14连续地发射与功率采集电路系统对应的适当的波长或频率的电磁辐射，并且，定位于区域30内并且朝向发射器14取向的任何交互对象被无源地提供动力以激活特殊效果。在实施例中，如在本文中更详细地公开的，该激活可以是选择性的，使得控制单元18操作以对交互对象20进行定位或检测，并且，在定位或
检测时，驱动发射器14，以将激活波长的能量朝向交互对象20指引，使得交互对象20处的特殊效果的激活可以取决于期望的叙述或用户动作而开启或切断。
22.图2是系统10的示意图，其示出交互对象20与交互对象20外部的系统10的各种部件之间的交互的示例。在所描绘的示例中，交互对象20包括回射标记物26，回射标记物26反射某些波长的电磁辐射28，该电磁辐射28反过来被检测器16检测到。然而，应当理解到，在某些实现方式中，可能不存在回射标记物26。另外或备选地，如本文中所提供的交互对象20的所公开的检测或定位可以涉及系统的传感器32（例如，接近传感器、光学传感器、图像传感器），传感器32提供交互对象20的位置或移动数据。
23.在操作中，来自发射器14的电磁辐射28（被示出为电磁辐射28a）充当用于交互对象20的功率源，交互对象20进而使用所采集的功率来激活特殊效果系统36的一个或多个机载特殊效果，所述机载特殊效果可以包括在被激活时起源于交互对象20的光特殊效果、声音特殊效果、流体特殊效果、触觉特殊效果或其它特殊效果。特殊效果系统36是交互对象20的一部分，并且可以部分地被包含在壳体22内或壳体22上，并且还可以包括设置于外表面24上或从外表面24可见的一个或多个特征，以容许用户察看或体验所激活的特殊效果。这样的特征可以包括光源、扬声器、触觉反馈装置、释放特殊效果材料（烟雾、五彩纸屑、流体）的端口和/或响应于激活而移动的可致动元件。
24.在所描绘的实施例中，回射标记物26操作以将电磁辐射28（被示出为入射电磁辐射28b和所反射的电磁辐射28c）反射回到检测器16，检测器16可以用于对交互对象20进行定位或跟踪。由于由回射标记物26进行的回射使得所反射的电磁辐射28的锥形（cone）入射于检测器16上，因而控制单元18进而可以使其中所反射的电磁辐射最强的锥形中心与反射的点源相关。基于该相关性，控制单元18可以标识并跟踪该点源的位置，或可以将由回射标记物26在一时段内进行的反射的图案（pattern）作为跟踪交互对象20的一部分标识并监测。如所讨论的，发射器14和检测器16在控制单元18的指导下操作。在实施例中，交互对象20在电磁辐射28的锥形内的定位触发发射器14的激活，以驱动发射与功率采集装置38的激活波长对应的电磁辐射束的光源。在其它实施例中，由回射标记物26反射的一个或多个波长也对应于被功率采集装置38使用来进行功率采集的波长。以此方式，用于对交互对象20进行定位和跟踪的检测波长也用于无源地给交互对象的机载特殊效果提供动力。
25.功率采集装置38可以包括对某些波长的电磁辐射敏感的光学单元。光学单元可以包括wi-charge装置（威斯康星州密尔沃基县的wi-charge）灯。功率采集装置可以包括基于热光伏（tpv）的功率利用电路。取决于针对具体应用而利用的频率，还能够利用基于光伏（pv）的功率利用电路。在实施例中，激活的电磁辐射28由能够被聚焦以递送相对较高的功率的发射器14的激光源提供。近红外激光通过材料54的透射能够实现将激光光子利用成电功率。当激光聚焦于材料54的精确位置上并且发射到该位置时，能够达到显著的功率传输。能够控制并利用所得到的功率，以实行交互对象20的大量机载操作，包括但不限于计算、感测、数据收发（例如，在来自对象控制器39的指令下）以及经由特殊效果系统36的声音、光和运动。
26.在操作中，系统10的检测器16可以用来检测从回射标记物26回射的电磁辐射束28并且将与检测相关联的数据提供给控制单元18以便处理。检测器16可以操作以基于所发射并反射的电磁辐射的某些指定波长而具体地标识标记物26，并且因而避免关于错误检测的
问题。例如，检测器16可以具体地配置成通过使用物理电磁辐射滤波器、信号滤波器等等来检测电磁辐射的某些波长（例如，对应于由发射器14发射的那些波长）。而且，检测器16可以利用光学检测特征和电磁辐射滤波器的具体布置来基本上仅捕获回射电磁辐射。在其中回射波长与从其采集功率的波长相同的实施例中，回射的检测还可以用作确认激活波长的电磁辐射28已撞击（impinge）交互对象20。
[0027] 例如，检测器16可以配置成检测由回射标记物26回射的电磁辐射的波长，同时对未被标记物26回射的电磁辐射的波长（包括感兴趣的那些波长）进行滤波。为了从所接收的电磁辐射产生信号，作为示例，检测器16可以是具有多个电磁辐射捕获特征（例如，与像素对应的电荷耦合装置（ccd）和/或互补金属氧化物半导体（cmos）传感器）的照相机。在一个示例性实施例中，检测器16可以是可从新墨西哥州阿布奎基市的对比度光学设计和工程股份有限公司（contrast optical design and engineering, inc.）得到的amp
®
高动态范围（hdr）照相机系统。
[0028]
驱动发射器14并且接收并处理来自检测器16的数据的控制单元18可以包括一个或多个处理器40和一个或多个存储器42，它们一般可以在本文中被称为“处理电路系统”。通过具体、但非限制性的示例的方式，一个或多个处理器40可以包括一个或多个专用集成电路（asic）、一个或多个现场可编程门阵列（fpga）、一个或多个通用处理器或其任何组合。另外，一个或多个存储器42可以包括诸如随机存取存储器（ram）之类的易失性存储器和/或诸如只读存储器（rom）、光学固态驱动器、硬盘固态驱动器或固态驱动器之类的非易失性存储器。在一些实施例中，控制单元18可以形成配置成协调各种游乐园特征（诸如，游乐园景点和控制系统）的操作的控制系统的至少一部分。应当理解到，系统10的子系统也可以包括类似特征。在一个示例中，特殊效果系统36可以包括经由处理器48和存储器50的处理能力。而且，当存在对象控制器39时，对象控制器39还可以包括整体的（integral）处理部件和存储器部件。
[0029]
应当注意到，一个或多个发射器14、一个或多个检测器16、控制单元18以及其它特征的布置可以基于特定于应用的考虑以及控制单元18与离子联合而操作的所按照的方式而变化。在系统10的实施例中，发射器14和传感器或检测器16是整体特征，使得与检测器16相关联的操作平面大体上与和发射器14相关联的操作平面重叠。即，检测器16位于与发射器14基本上相同的位置中，起因于标记物26的回射性，这可以是理想的。然而，本公开不一定限于该配置。例如，如上文中所注意到的，回射可以与反射锥形相关联，其中，最高强度在反射锥形的中间。因此，检测器16可以定位于如下的区域内：其中，回射标记物的反射锥形与其中心相比而不那么强，但仍然可以被检测器16检测到。通过非限制性示例的方式，在一些实施例中，发射器14和检测器16可以是同中心的或位于同定位的。然而，检测器16（例如，红外照相机）可以相对于发射器14定位于不同位置中，发射器14可以包括红外光灯泡、一个或多个二极管发射器、激光器或类似源。
[0030]
如本文中所提供的，交互对象20容许电磁辐射28从外表面24通过壳体22的一部分透射并且撞击功率采集装置38的适当的电路系统。在实施例中，交互对象20包括反射器组件52，反射器组件52例如布置于壳体22上或布置于壳体22中，以形成外表面24的一部分。在实施例中，反射器组件52的至少一部分（例如，第一部分）由材料54（例如，透射材料）形成，材料54至少对于用于功率采集的波长范围内的电磁辐射为透明的。以此方式，用于采集功
率的电磁辐射28能够通过壳体22（或耦合到壳体22的反射器组件52）的材料54穿透以到达适当的功率采集装置38。在具体示例中，功率采集是红外功率采集（例如，对于近红外光，为750-1200nm的范围），并且，材料54对于红外光为透明的或大部分透明的（例如，容许至少50%的红外光穿过）。在其它实施例中，功率采集电路系统可以设置于外表面24上或设置于外表面24中，使得电磁辐射直接地接触功率采集装置38。材料54可以是对于可见光和近红外光为透明的玻璃或透明塑料，诸如聚（甲基丙烯酸甲酯）。以此方式，材料54可以容许察看特殊效果系统36的内部被照亮部件。材料54可以对于可见光为不透明的，诸如半导电材料（例如，硅、锗）。
[0031]
反射器组件52的一部分（例如，第二部分）可以包括回射标记物26。在实施例中，发射器14配置成以具有与回射标记物26的材料的对应性（例如，能够被标记物26的回射元件反射）的频率发射电磁辐射束28。在实施例中，回射标记物26反射也由透射材料54透射的波长。以此方式，单个波长（或波长范围）可以用于交互对象20的功率传输和检测两者。在实施例中，用于两种功率传输的波长（或波长范围）不同于一个或多个回射波长。
[0032]
例如，回射标记物26可以包括设置于外表面24上或设置于外表面24中的回射材料涂层或与对象20的壳体22耦合的固体材料片。通过更具体、但非限制性的示例的方式，回射材料可以包括并入到反射材料中以使回射能够发生的球形和/或棱柱形反射元件。再者，在某些实施例中，可以存在许多这样的回射标记物26，并且，所述回射标记物26可以以存储于存储器42中的特定图案布置，以能够实现由控制单元18（例如，控制系统）实行进一步的处理、分析以及控制例程。
[0033]
回射标记物26可以在具有带有与入射角基本上相同的角度的中心轴线的相对明确地限定的锥形内将从电磁辐射束28入射的大部分电磁辐射（例如，红外波长、紫外波长、可见波长或无线电波等等）朝向检测器16反射回。该反射促进由系统10标识回射标记物26的位置并且使其与存储于存储器42中的各种信息（例如，图案、可能的位置）相关。然后，可以由控制单元18利用该位置信息（基于所反射的电磁辐射而获得）来实行各种分析例程和/或控制例程，例如以确定是否引起外部特殊效果系统60的触发或其它控制。因此，系统10可以将通过所采集的功率来激活的特殊效果与由外部特殊效果系统60介导的外部特殊效果协调。以此方式，交互对象20处的反馈可以增强沉浸式环境内的效果。
[0034]
图3和图4示出反射器组件52的布置的示例。图3是反射器组件52的示例的示意性顶视图，其中，回射标记物26围绕透射材料54形成圆环面（toroid）。该圆环的中心部分处的材料54能够由透明材料、与回射标记物26（~850nm-940nm）相同的波长（或频率）或选择的其它波长（例如，1050nm、1300nm、1550nm、1720nm）的透射的红外透射材料构成。另外，可见光发射能够通过将透射材料54实现为透明或半透明材料层来达到。透射材料54和回射标记物26可以是共平面的或布置为相邻层（例如，其中，透射材料54与回射标记物26相邻并且在回射标记物26底下或顶上）。而且，透射材料54和回射标记物26可以布置成使得它们在反射器组件52中的相应的横截面积相等或不相等。在一个实施例中，透射材料54和回射标记物26形成反射器组件52的相邻的两等份。
[0035]
图4示出反射器组件52的侧视图，其中，在不同波长下，单一材料70既是回射的，又是透射/透明的，使得反射器组件能够透射期望频率，同时反射其它频率。反射器组件52可以利用特定于频率的抗反射（ar）涂层或材料来能够实现在选择的波长（例如，1550nm）下进
行的透射（被示出为电磁辐射束28a），同时能够实现在其它期望波长（例如，850nm）下进行的反射（被示出为电磁辐射束28b、28c）。图3-4中的布置通过示例的方式示出，并且，应当理解到，反射器组件52能够实现为层或涂层并且呈维持期望的反射率水平并且根据交互对象20的特定的形状和几何结构的任何形状。
[0036]
图5说明用于给交互对象20提供动力的方法80的过程流程图。方法80可以包括作为指令而存储于存储器42中并且可由控制单元18的一个或多个处理器40执行的步骤。应当注意到，在一些实施例中，方法80的步骤可以按与所示出的那些顺序不同的顺序实行或完全地省略。另外，所说明的框中的一些可以彼此组合地实行。
[0037]
在所说明的实施例中，方法80包括使用一个或多个发射器来将电磁辐射发射到区域中的步骤（框82）。所发射的电磁辐射的一部分由区域中的交互对象采集，并且用于激活交互对象的整体反馈，诸如特殊效果（框84）。另外，所发射的电磁辐射的一部分也被交互对象的回射材料反射（框86）。交互对象的位置和/或交互对象的任何移动图案可以基于由系统的检测器接收的所反射的电磁辐射的位置而检测（框88）。例如，在实施例中，控制器可以监测回射标记物的移动图案，并且标识与特定下游动作相关联的图案。而且，回射标记物的某些特性（例如，交互对象上的数字或位置）可以被控制器使用来标识交互对象的持有者或类型，并且，下游动作可以基于包括标识信息以及位置和/或移动图案的因素而选择或激活。
[0038]
例如，下游动作可以是基于交互对象的所检测到的位置和/或移动图案而进行的对外部特殊效果的激活（框90）。在一个示例中，交互对象是剑，并且，将剑从墙壁拉动激活剑中的与墙壁中的相关联的效果（诸如，拉动噪声和在墙壁的形状或颜色的方面的改变）一致的照亮效果。虽然墙壁可以是能够支持更复杂的效果的沉浸式环境的固定部件，但即使在与墙壁分离时，也保持剑中的照亮效果，从而增加幻觉。系统10可以操作以与外部特殊效果联合而选择性地激活交互对象的整体特殊效果或反馈。
[0039]
在图6中所说明的另一示例中，交互对象20可以包括特定于用户的交互效果。交互对象20（在此被说明为剑100）示出为具有定位于剑尖108处并且实现为点的反射器组件52。反射器组件52容许电磁辐射通过剑尖108穿透，使得功率能够由功率采集装置38采集。在实施例中，并非反射器组件52的一部分（例如，抓握部分）的壳体22的外表面24对于无源地给交互对象20提供动力的电磁辐射为不透明的。以此方式，剑100具有导致下者的取向：剑100在以朝向电磁辐射源的特定方式取向时被无源地提供动力。在其它实施例中，反射器组件52可以形成外表面24的更大部分（或全部）。在这样的实施例中，交互对象20可以在相对于发射器以各种各样的角度取向时被提供动力。
[0040]
剑100包括控制机载特殊效果（在此被说明为多个光源114、116）的特殊效果系统36。第一光源114可以是第一颜色的led光源，并且，第二光源可以是第二颜色的led光源。在实施例中，对象控制器39操作以接收控制信号来控制特殊效果系统36的操作，以便以特定图案或顺序选择性地激活光源114、116。在一个示例中，剑100包括将压力信息（经由内部通信引线128）提供给对象控制器39的单独的压力或握力传感器126的阵列124。该阵列可以是至少16个或至少256个单独的传感器的电容式电阻器阵列或力敏电阻器阵列。
[0041]
在无源功率下，对象控制器39能够使用来自阵列124的信号来基于指示针对特定用户的特性握力生物测定的传感器数据而进行校准。校准过程可以经由特殊效果系统36激
活反馈（例如，以与使剑100与特定用户匹配、激活扬声器130、激活触觉反馈元件132相关联的图案激活光源114、116）。而且，校准信息能够由对象控制器39存储。在其中剑100不接收无源功率的环境中，剑100可以对于匹配用户或非匹配用户为不活动的。然而，在沉浸式环境中，剑100可以接收足够的无源功率，以识别其匹配用户，并且提供匹配用户特殊效果（例如，绿光、清晰的音调），该匹配用户特殊效果不同于对于其握力生物测定与匹配用户的握力生物测定不同的非匹配用户的特殊效果（例如，红光、令人不适的声音）。以此方式，用户可以体验他或她自己的特定对象20与他们匹配。在当接收无源功率的时候的每次使用时，当匹配用户正握住对象时，对象20可以生成与匹配用户相关联的特殊效果。应当理解到，可以使用其它生物测定标识符。在实施例中，系统10可以接收面部识别数据（例如，来自作为照相机来操作的传感器32）。在使面部识别数据与对象识别数据（例如，来自对象20的反射器组件配置或唯一反射波长频带）匹配时，控制单元18可以激活发射器14以发射给交互对象20提供动力的电磁辐射。
[0042]
图7说明用于给具有多个可用特殊效果的交互对象提供动力的方法150的过程流程图。如上文中所讨论的，这些效果可以基于集成到交互对象上的传感器而选择性地激活。另外或备选地，特殊效果可以基于交互对象的位置或移动图案而激活。
[0043]
方法150包括使用一个或多个发射器来将电磁辐射发射到区域中的步骤（框152）。所发射的电磁辐射的一部分被交互对象的回射材料反射并且被检测（框154）。交互对象的位置和/或交互对象的任何移动图案可以基于由系统的检测器接收的电磁辐射的所检测到的部分而确定（框158）。例如，在实施例中，控制器可以标识回射标记物的第一移动图案，并且进而驱动发射器以发射第一波长的电磁辐射（框160）。交互对象包括由第一波长的电磁辐射提供动力的第一功率采集装置，并且，由第一功率采集装置接收的无源功率又引起耦合到第一功率采集装置的交互对象的第一特殊效果的激活（框162）。在另一示例中，控制器可以标识回射标记物的第二移动图案，并且进而驱动发射器以发射第二波长的电磁辐射（框164）。交互对象包括第二功率采集装置，第二功率采集装置由第二波长而非第一波长的电磁辐射提供动力。类似地，第一功率采集装置并非由第二波长的电磁辐射提供动力。由第二功率采集装置接收的无源功率又引起耦合到第二功率采集装置的交互对象的第二特殊效果的激活（框166）。经由发射器的波长的选择性激活或调谐，外部控制器能够影响交互对象上的所激活的特殊效果。
[0044]
图8说明通过检测交互对象上的回射材料来触发的用于给交互对象提供动力的方法170的过程流程图。方法170包括使用源（例如，第一发射器）来将电磁辐射发射到区域中的步骤（框172）。所发射的电磁辐射的一部分被交互对象的回射材料反射并被检测（框174）。交互对象的回射材料的位置和/或交互对象的任何移动图案可以基于由系统的检测器接收的电磁辐射的所检测到的部分而确定（框176）。发射器（使用相同的发射源或不同的发射源）能够基于材料的所检测到的位置而被聚焦（框178）。在实施例中，该聚焦可以包括基于所检测到的回射材料与交互对象上的反射器组件的透射部分之间的已知的空间关系而估计位置。发射器发射聚焦的电磁辐射（框180），从该电磁辐射采集功率，以激活特殊效果（框182）。
[0045]
在一个示例中，聚焦发射器可以是具有如下的一个或多个源的发射器：配置成发射离散的近红外（nir）频率（例如，在800nm-2500nm的范围内）的组合，以实现多个功能性。
能够利用期望的反射频率（例如，850nm）来对反射器的位置进行定位。反射和跟踪能够通过无源nir发射器来实现，而反射能够通过基于照相机的计算机视觉来追踪。利用由计算机视觉跟踪的反射器的位置来对与反射频率相同或离散的频率的nir激光器进行致动。通过使用诸如扫描微镜之类的技术或诸如可操纵电瞬变光学折射器（seeor）之类的非机械束操纵方法，nir激光器被另外聚焦，例如被瞄准并操纵到反射器的位置或在交互对象上的经调整位置。最终是利用离散nir频率还是利用反射频率取决于应用的使用场景和预期功能性。两种途径能够提供类似功能性，其中，离散途径增加装置间通信（例如，数据、标识、响应触发）的潜在的附加方法。离散频率的另一附加优点是本发明中的对于增强的安全性的能力。例如，虽然为了与现有系统兼容，可能期望nir反射率处于850nm范围，但可能未指示旨在以那些频率提供装置功率的激光发射器。在该实例中，当例如至少1550nm的离散频率从眼睛反射时，使用处于该频率的nir激光器将能够实现以预期强度进行功率传输。使用nir激光器容许具有增强的聚焦能力的更高无源功率传输，从而导致对区域内的一个或仅一些交互对象的选择性功率传输，而不给同一区域中的其它交互对象提供动力。
[0046]
虽然只有本发明的某些特征在本文中已被说明和描述，但本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，要理解到，所附权利要求旨在涵盖如落入本公开的真实精神内的所有这样的修改和改变。
[0047]
本文中所提出并且要求保护的技术被引用并且应用于有实际性质的实质性对象和具体示例，所述实质性对象和具体示例可论证地改进本技术领域，并且因此不是抽象的、无形的或纯理论的。而且，如果本说明书的末尾所附的任何权利要求包含指定为“用于[实行]
……
[功能]的部件”或“用于[实行]
……
[功能]的步骤”的一个或多个元素，则旨在这样的元素要根据35 u.s.c. 112（f）而解释。然而，对于包含以任何其它方式指定的元素的任何权利要求，旨在这样的元素并非要根据35 u.s.c. 112（f）而解释。
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