Durch die Verbreitung von Computern an heutigen Arbeitsplätzen haben sich die Arbeitsprozesse verändert: Gerade im Bereich der Wissensarbeit, die stark auf die Nutzung von Informationsquellen angewiesen ist, sind elektronische Dokumente alltäglich geworden. Trotz der Vorteile digitaler Systeme, wie globaler Zugang zu Informationen oder erweiterte Suchmöglichkeiten, sind physische Medien jedoch noch nicht verschwunden. Im Gegenteil, der Papierverbrauch steigt sogar noch weiter an. Selbst digital verfügbare Dokumente werden oft gedruckt, um die Vorteile von bedrucktem Papier (z.B. Flexibilität, geringes Gewicht, etc.) zu nutzen. Ein weiterer Vorteil physischer Medien auf physischen Schreibtischen ist die Möglichkeit Dokumente räumliche anzuordnen (z.B. sie zu stapeln oder auszubreiten, sie -- durch ihre räumliche Position -- zu kategorisieren, z.B. durch Platzieren im Lagerbereich oder Arbeitsbereich des Schreibtischs, oder durch Nutzung noch weiter differenzierter Bereiche auf dem Schreibtisch für Kategorien wie "zu lesen" oder "dringend"). Infolgedessen erfordern die meisten Arbeitsprozesse nicht nur die Verwendung von digitalen oder physischen Dokumenten, sondern die gleichzeitige Nutzung beider Dokumentarten. Diese gleichzeitige Nutzung digitaler und physischer Dokumente wird in dieser Arbeit als "hybrid" bezeichnet.

Bis heute gibt es nur eine sehr begrenzte Unterstützung für Arbeitspraktiken, die digitale und physische Dokumente gleichzeitig umfassen. Üblicherweise werden digitale Dokumente auf einem Computer gespeichert und auf einem vor dem Benutzer stehenden Monitor betrachtet, während physische Dokumente auf dem Schreibtisch abgelegt werden, was zu einer strikten Trennung von digitalen und physischen Dokumenten führt.

Seit einigen Jahren gibt es so genannte digitale Tabletops: Tische mit einem großen Bildschirm mit integrierter Toucherkennung als Tischoberfläche. Prinzipiell ermöglichen solche Tabletops, dass digitale und physische Dokumente auf der Tischoberfläche koexistieren und schaffen somit die Grundlage für integriertere Arbeitsabläufe. Mehr als ein Jahrzehnt nach dem Aufkommen von Tabletops lässt die Integration von digitaler und physischer Wissensarbeit jedoch noch immer viel zu wünschen übrig. Werden heute Tabletops verwendet, wird ihre Oberfläche nach Möglichkeit immer völlig frei von physischen Gegenständen gehalten, um die interaktive Displayoberfläche nicht zu verdecken. Diese Nutzung steht im Widerspruch zur klassischen Nutzung von Schreibtischen, die grade dazu dienen, physische Gegenstände abzulegen. Als Folge davon haben Tabletops noch immer keinen größeren Marktanteil gewonnen.

Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, eine engere Integration zwischen der digitalen und der physischen Welt zu fördern. Dazu trägt sie zunächst das PeriTop Konzept bei, ein Zweiklassen-Displaykonzept, das die Oberflächen von Objekten als sekundäre periphere Displays neben dem primären Tabletopdisplay nutzt. PeriTop dient als Grundlage für mehrere weitere Beiträge, die in dieser Arbeit vorgestellt werden. Alle weiteren Beiträge sind in drei Hauptbereiche unterteilt, nämlich stationäre hybride Wissensarbeit, Layout für hybride Umgebungen und mobiles Arbeiten.

Im ersten Bereich, der stationären hybriden Wissensarbeit, stellt diese Arbeit zwei Konzepte vor: (1) ProjecTop, ein neuartiges Konzept zur Nutzung der Oberfläche von physischen Objekten zur in situ Auflösung von Verdeckung ohne die Notwendigkeit der Nutzung zusätzlicher Displayfläche auf dem Tabletop, und (2) das StackTop Konzept für hybrides Stapeln, das eine beliebige Anordnung von digitalen und physischen Dokumenten in einem zusammenhängenden Stapel ermöglicht.

Im zweiten Bereich, Layout für hybride Umgebungen, stellt diese Arbeit ebenfalls zwei Konzepte vor: (1) FreeTop, einen flexiblen Ansatz zur Beurteilung der Projektionsqualität auf Oberflächen, um eine projektionsbasierte Augmentierung physikalischer Objekte zu ermöglichen, und (2) das FlowPut-Konzept, ein sich dynamisch an die Umgebung anpassendes Layout-System für interaktive Tabgibles auf Basis von FreeTop.

Im dritten Bereich, mobiles Arbeiten, wird der Aspekt der mobilen Arbeit im Kontext hybrider Arbeitsumgebungen betrachtet, indem PiraTop, ein Konzept für den Augmented Reality (AR)-basierten Fernzugriff auf stationäre hybride Arbeitsplätze, vorgestellt wird. PiraTop basiert auf der Idee der Nutzung des räumlichen Gedächtnisses, um den Zugang zu Informationen zu erleichtern.

Der letzte Beitrag dieser Arbeit ist das OverTop Konzept. OverTop kombiniert den Vorteil von AR und das mit PiraTop gewonnene Wissen mit den Beiträgen auf stationären Schreibtischen, insbesondere PeriTop. OverTop nutzt dazu Augmented Reality Brillen als Ergänzung zu stationären Tabletops, die den Raum über der Tischoberfläche und über den Objekten, die sich auf dem Schreibtisch befinden, für hybride Wissensarbeit nutzbar machen.

Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung und einem Ausblick auf weiterführende Forschungsthemen ab.