CN101542550A - 遥控指向技术 - Google Patents

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CN101542550A CNA2007800437350A CN200780043735A CN101542550A CN 101542550 A CN101542550 A CN 101542550A CN A2007800437350 A CNA2007800437350 A CN A2007800437350A CN 200780043735 A CN200780043735 A CN 200780043735A CN 101542550 A CN101542550 A CN 101542550A
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Abstract

公开了一种系统,包括指向设备(10)、器具(20)和至少两个光源(30),所述光源(30)要么是器具(20)的组成部分要么位于其附近。该指向设备(10)包括用于检测来自所述至少两个光源(30)的光信号的光检测器(12)。该系统进一步包括用于测量被检测的光信号的属性的测量装置(14),该属性代表指向设备(10)的瞄准点。该系统可以用于控制在器具(20)的屏幕上自由移动的光标。可替代地,该系统可以用于通过指向设备的移动或姿态控制其他器具。

Description

遥控指向技术
技术领域
本发明总体涉及遥控指向技术,并且更具体地涉及一种用于基于指向设备相对于器具的瞄准点来控制该器具的系统。
本发明还涉及一种用于这种系统的指向设备和器具。
本发明进一步涉及一种用于基于指向设备相对于器具的瞄准点来控制该器具的方法。
背景技术
对于在用户与交互式内容点击操作之间的简易交互,典型地使用计算机鼠标是非常普遍的并且是可接受的。通常,这些操作在屏幕附近执行并需要平坦的表面或设备,所述设备要么很难使用要么非常昂贵。
另一方面,对于向后靠并放松的应用,例如观看视频并听音乐,遥控(RC)是常用的。还可以观察到由于其所控制的应用的复杂性的增长引起RC按钮的数量日益增长。这必定导致部分用户为特定应用需要按压哪个按钮感到不满和困惑。
当前问题是由传统的向后靠应用与PC应用的融合而带来的。这些基于PC的应用大多数通过TV屏幕观看。由于向后靠的应用和PC世界具有不同的交互装置,于是在融合中出现困境。
为了能够方便使用并容易访问PC内容和应用,需要指向设备,该指向设备可以与现存的遥控相结合,从而使得用户在舒适的沙发上与新的基于PC的应用以及旧的CE设备交互。
US 6,975,301 B2公开了一种用于交互式电视机的遥控器。该遥控器包括作为用于在电视屏幕上定义瞄准点的远程指向设备的光范围(light-scope)。该光范围包括光电检测器和定义了非常窄的视场的透镜系统。通过由进入光范围的光信号转换而来的电信号驱动的LED用于创建通信光信号。在一定程度上是从瞄准点发射出的光的副本的所述通信光信号被发送回电视机以用于确定该瞄准点。
电视机屏幕是CRT管的屏幕或投影显示器的屏幕。电视机屏幕上的成像通过使用电子枪(如在CRT管的情况下)或光枪(如在投影显示器的情况下)逐行扫描屏幕来显示。每一个全成像在小于1/30秒之内被扫描。可以通过光电检测系统测量来自瞄准点的光发射的时间,该光电检测系统从遥控器接收在一定程度上为在光范围中由光电检测器检测到的光信号的副本的通信光信号。通过比较该测量的时间与用于成像扫描的同步信号,可以确定瞄准点的位置(或坐标)。
因此,US6,975,301 B2使用由电视机发出的光的时间来确定遥控器的瞄准点。其缺陷在于,为了确定遥控器的瞄准点,需要电视机的内部功能方面的信息。由此,瞄准点的确定由电视机本身来执行。另一个缺陷在于,所述位置更新率受到电视机的内部功能的限制和影响。而且,US6,975,301 B2的方法不能为一些现代屏幕工作。
本发明的目的是提供一种使用遥控指向技术的系统,该系统在不使用器具的内部功能方面的信息的情况下也是有用的。
发明内容
本发明的这些和其他目的可以通过根据独立权利要求1的系统、根据独立权利要求14的指向设备、根据独立权利要求15和16的器具以及根据独立权利要求17的方法来实现。从属权利要求2-13定义了有利实施例。
根据本发明的一个方面,提供一种包括指向设备、器具和至少两个光源的系统。所述光源要么是器具的组成部分要么位于其附近。所述指向设备包括用于检测来自所述至少两个光源的光信号的光检测器。该系统进一步包括用于测量所检测的光信号的属性的测量装置,该属性代表指向设备的瞄准点。
在根据本发明的系统中,不需要器具的内部功能方面的信息。此外,该系统不仅可用于本身产生光的器具(比如电视机),而且可用于任何类型的器具,因为至少两个光源被特别地提供以用于允许使用指向技术。
有利地,所述系统包括用于基于被检测光信号的被测量属性来控制器具的控制装置。这实现了需要模拟控制的器具(比如照明调光器)的控制或通过一些手势控制器具。
根据有利实施例,所述器具包括屏幕并且所述控制装置适于基于被检测光信号的被测量属性来控制器具屏幕上的光标的位置。这使得用户能够与需要自由移动的光标的基于PC的应用进行交互。
在所述器具包括屏幕的情况下,有利的是,它包括用于将测量的信号映射到屏幕尺寸的映射装置。以此方式,可以通过非常高效的方式确定指向设备的瞄准点的位置。
根据另一个实施例,被检测的光信号的被测量属性是该光信号的振幅。对于测量指向设备的瞄准点,信号的振幅是被检测的光信号的最可靠的属性。
有利地,所述光源被互不相关地调制以使得由它们发出的光可相互区别。优选地,用独特的频率调制所述光源,因为,这是使得由不同光源发射出的光可被测量装置区别的非常可靠的方法。然而根据本发明还可以使用其他调制以使得由光源发射出的光可相互区别。其示例是码复用、时间复用和波长复用。
根据另一个优选实施例,所述指向设备包括测量装置并且进一步包括用于将被测量属性发送到器具的发送装置。所述测量装置可以在指向设备的处理器中容易地实现。在指向设备还包括遥控电路的情况下,所述发送装置可以由指向设备的现存LED构成。因此,根据该实施例,指向设备需要相对于可用的现有技术的遥控设备的最小的技术修改。
优选地,所述指向设备包括用于在将测量的属性传输到器具之前归一化该被测量属性的归一化装置。因此,测量的信号以下面的形式被发送到器具:使得以不需要大量的信号处理的高效的方式对其进行控制。
根据另一个优选实施例,指向设备适于将用户标识发送到器具。以此方式,多用户能力被添加该系统。
在可替代实施例中,所述指向设备包括用于将检测的光信号反射到器具的反射装置,并且所述器具包括测量装置。以此方式,可保持指向设备非常简单,并且系统中所需要的几乎所有的附加电路和处理装置在别处实现。
根据另一个优选实施例,在器具的每一侧上存在一个光源。在所述器具包括矩形屏幕的情况下,这意味着存在四个光源,从而实现在2维平面中瞄准点的确定。然而,原则上仅仅需要3个光源来确定2维平面中的瞄准点。
优选地,所述光源适于发射红外光。由于在常用的遥控技术使用红外光,所以为实现根据本发明的指向技术而使用红外光非常适合于已知的技术。然而原则上也可以使用可见光。
根据本发明的另一方面,提供用于具有遥控指向技术的系统的指向设备和多个器具。
根据本发明的又一个方面,提供一种用于具有遥控指向技术的系统的方法。
参照下面所述的实施例,本发明的这些和其他方面将变得显然并被阐明。
附图说明
对于本领域技术人员,通过参照附图连同所附说明,本发明将更好地被理解并且其多个目的和优点将变得更加显然,在附图中:
图1示出根据本发明的系统的第一实施例的框图。
图2示出作为测量信号频率的函数的测量信号振幅的曲线图。
图3示出根据本发明的系统的第二实施例的框图。
贯穿附图,相同的参考数字表示相同的元件。
具体实施方式
图1示出根据本发明的系统的第一实施例的框图。该系统包括指向设备10和器具20。该指向设备可以是包括用于控制器具的各功能的键(未示出)的常规遥控器的一部分。然而,优选地该指向设备是完全新颖的设备,其仅仅包括用于控制所述器具的单个键或一对键。所述器具可以是电视机,在该电视机上可以观看到基于PC的应用。通过自由移动的光标来与基于PC的应用进行接口。通过移动指向设备来在屏幕上移动光标。
所述电视机在其四面的每一个面上具有一个光源30,该光源优选地为发射红外光的发光二极管。用独特的频率fx1、fx2、fx3、fx4调制每一个LED。因此,TV的四个边与独特的频率调制相关联。
通过具有某一频率的信号的调制是使得由不同光源发出的光可被测量装置区别的非常可靠的方法。然而,根据本发明还可以使用其他调制来使得由光源发出的光可相互区别。其示例是码复用、时间复用和波长复用。
除了使用作为电视机组成部分的光源30之外,还可以使用放置在电视机边缘附近的独立光源。
指向设备优选地是装配有光检测器12的常规遥控器。光检测器12优选地被实现为接收来自器具20的四个不同的LED30的信号的光电二极管。如果该光电二极管被直接定位在电视机的中间,则从沿着横轴布置的两个LED接收的信号与从沿着纵轴布置的两个LED接收的信号的振幅相等。
所述指向设备进一步包括测量装置14(优选地为振幅检测器),其可以在指向设备的处理器中实现。在所述指向设备是常规遥控器的组成部分的情况下,这种处理器已经是可用的。它用于确定不同LED的被测量信号的强度。图2示出测量结果的实例。图2示出在频率fx1、fx2、fx3、fx4处信号的振幅,所述频率用于调制由图1所示的四个LED发出的光。
随后由归一化装置16归一化所得的结果并且通过发光装置18将之发送到电视机,该发光装置18优选地被实现为发射红外光的LED。所述信号在电视机上被光检测器22检测。随后,由可在电视机的处理器中实现的映射装置24将横轴和纵轴上的归一化位置映射到TV分辨率。因此,映射装置24确定指向设备10的瞄准点的位置。最后,通过控制装置26将自由移动的光标显示在确定的位置。
可以通过指向设备10中的提供装置将多用户能力和用户标识加入到系统,以用于不仅将归一化的信号还将某种形式的用户ID发送到器具20,在这种情况下该器具20是电视机。
当所述光电二极管指向屏幕中间时,自由移动的光标显示在屏幕的中心。当用户使指向设备并由此使光电二极管12使朝向右方同时垂直地停留在屏幕中间时,调制频率fx2的振幅与fx1相比将更高,同时沿着纵轴的两个LED的调制频率的振幅将具有相同的强度。在这种情况下,光标在垂直地停留在屏幕中间的同时将向右移动。
可以以下面的方式构造所述电视:在电视机上呈现的但位于某个位置的一些应用将由自由移动的光标位置给出。
根据图3所示的本发明的第二实施例,指向设备10仅仅用于将来自光源30的被检测光信号反射回器具20。光检测装置12和发光装置18共同构成反射装置。光检测装置12将光信号转换为电信号。转换的电信号(可选地在被放大之后)用于驱动发光装置的LED以产生光信号,该光信号在一定程度上是由光检测装置12检测到的光信号的副本。该光信号被发送回到器具20。为了更详细地描述所述反射装置的可能的实现方式,可以参考已经引用的专利US6,975,301 B2(其通过引用被合并于此),特别是参考该专利的第3栏第35行到第4栏第45行。
在根据第二实施例的系统中,由器具20而不是指向设备10来执行光信号的测量和其归一化。另外,测量装置14和归一化装置16出现在器具20中。
根据本发明的系统不仅仅限于电视机,而且可以用于能够在屏幕上显示自由移动的光标的其他设备。而且,本发明也可以用于控制其他需要模拟控制的器具,或可以使用一些手势控制的器具。这种器具的实例是包括荧光管外壳的照明系统,其中光对于指向设备的移动起反应。侧向移动指向设备可以激活颜色的变化,并且上下移动可以激活强度的变化(调光)。可控器具的另一个实例是可开关窗口,另一个实例是声音装置,其可以通过向上或向下移动指向设备来改变音量。
在随后的实例中,不必确定指向设备10的瞄准点。基于从光源接收的信号的振幅的比例来控制器具的一个或多个参数,而不需要首先确定指向设备10的瞄准点。
如本领域技术人员将认识到的,可以在较宽的应用范围上修改和改变本申请中所描述的创新的概念。例如,虽然这里所描述的光源是发射红外光的发光二极管,但是也可以使用任何其他光源,包括发射可见光的光源。而且,注意到,本发明不限于具有四个光源的器具(比如上面所描述的电视机),而是本发明可以使用更少的或更多的光源。一般来说,本发明可以使用两个或更多光源。在仅仅有两个光源的情况下,可以在仅仅一个方向上确定指向设备的瞄准点。
因此,要求专利保护的主题的范围不应当限于所讨论的任何特定的示范性教导,而是由所附权利要求限定。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制其范围。

Claims (17)

1.一种系统,包括指向设备(10)、器具(20)和至少两个光源(30),所述光源或者是器具(20)的一部分或者位于其附近;所述指向设备(10)包括用于检测来自所述至少两个光源(30)的光信号的光检测器(12),该系统进一步包括用于测量被检测光信号的属性的测量装置(14),该属性代表指向设备(10)的瞄准点。
2.根据权利要求1的系统,进一步包括基于被检测光信号的被测量属性来控制所述器具的控制装置(26)。
3.根据权利要求2的系统,其中所述器具包括屏幕并且所述控制装置(26)适合于基于被检测光信号的被测量属性来控制光标在所述器具的屏幕上的位置。
4.根据权利要求3的系统,其中所述器具(20)包括用于将被测量信号映射到屏幕尺寸的映射装置(24)。
5.根据权利要求2的系统,其中所述器具(20)是照明系统。
6.根据前述权利要求中任意一项的系统,其中被检测光信号的被测量属性是该光信号的振幅。
7.根据前述权利要求中任意一项的系统,其中所述光源(30)被互不相关地调制。
8.根据前述权利要求中任意一项的系统,其中所述指向设备(10)包括测量装置(14)并且进一步包括用于将所述被测量属性发送到器具(20)的发送装置(18)。
9.根据权利要求8的系统,其中,所述指向设备(10)包括用于在将被测量属性发送到器具(20)之前归一化所述被测量属性的信号归一化装置(16)。
10.根据权利要求8或9的系统,其中所述指向设备(10)适于将用户标识发送到器具(20)。
11.根据权利要求1-7中任意一项的系统,其中所述指向设备(10)包括用于将被检测光信号反射到器具(20)的反射装置(12,18),并且其中所述器具包括测量装置(14)。
12.根据前述权利要求中任意一项的系统,包括位于器具(20)的每一侧上的光源(30)。
13.根据前述权利要求中任意一项的系统,其中所述至少两个光源(30)适于发射红外光。
14.用于根据权利要求1-13中任意一项的系统中的指向设备(10),包括:用于检测来自所述至少两个光源(30)的光信号的光检测器(12);以及用于测量被检测光信号的属性的测量装置,该属性代表指向设备(10)的瞄准点。
15.用于根据权利要求1-13中任意一项的系统中的器具(20),包括至少两个光源(30)。
16.用于根据权利要求1-13中任意一项的系统中的器具(20),包括:基于由指向设备(10)检测的光信号的被测量属性来控制器具(20)的控制装置(26),被检测光信号的所述属性代表指向设备(10)的瞄准点。
17.一种方法,包括下列步骤:
-由至少两个光源(30)发射光,所述光源或者是器具(20)的一部分或者位于其附近;
-在指向设备(10)上检测来自所述至少两个光源(30)的光信号;
-测量所检测的光信号的属性,该属性代表指向设备(10)的瞄准点。
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