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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserzeigevorrichtung
und ein Verfahren zur Ansteuerung derselben.
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Laserzeiger
werden in Präsentationen,
Vorträgen
und Vorführungen
zur Markierung von Objekten eingesetzt. Üblicherweise werden die Laserzeiger
als verlängerte
Zeigefinger verwendet, um auf weiter entfernte Objekte zu zeigen.
Diese Objekte können
Textpassagen, aber auch einzelne kleine Details auf einem großen Bild
sein.
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Laserzeiger
werden in vielen unterschiedlichen Ausführungsformen angeboten. Beispielsweise als
Kugelschreiber, als Schlüsselanhänger, aber auch
in Form von Taschenlampen oder integriert in Fernbedienungen für andere
Präsentationshilfen
wie z. B. Beamer oder Diaprojektoren. Üblicherweise müssen die
Laserzeiger manuell von einer Person auf das zu markierende Objekt
oder auf die zu markierende Textpassage gerichtet werden.
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Die
Patentschrift
US
2004/0252102 A1 zeigt beispielsweise ein System und ein
Verfahren um einen Laserstrahl innerhalb eines Raumes auszurichten.
Das System beinhaltet ein Zeigegerät, welches periodisch Orientierungssignale
ausgibt, welche angeben, in welche Richtung das Zeigegerät gerichtet ist
und ein Positionsanzeigegerät,
welches einen Laserstrahl projiziert. Der Laserstrahl wird dabei
absolut oder relativ, abhängig
von der Bewegung des Zeigegerätes
auf Punkte in dem Raum gerichtet. Der Positionsanzeiger kann dabei
durch ein Eingabegerät
eines Computers ausgerichtet werden. Der Computer kann dabei in
einer vernetzten Umgebung, wie z. B. dem Intranet oder dem Internet
arbeiten und mit entfernt liegenden Computern verbunden sein.
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Aus
der Patentschrift
WO
2006/062843 A2 ist ein Metronom bekannt, welcher mit Hilfe
eines Laserstrahls das Tempo oder den Rhythmus eines Musikstücks anzeigt.
Der Laser kann dazu auf eine Antriebseinrichtung montiert sein,
wobei die Antriebseinrichtung mit einem Mikrokontroller operativ
verbunden ist, der mehrere unterschiedliche Eingangsschnittstellen
aufweist.
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Ferner
ist in der Patentschrift
EP
0 221 884 A1 eine Einrichtung zur Bestimmung der Fahrtrichtungsänderung
einer Schrämmaschine,
mit einem in der Strecke angeordneten Laserstrahlsender gezeigt.
Der Laserstrahlsender ist dabei mit Hilfe eines Schwenkantriebes,
beispielsweise eines Servomotors, schwenkbar angeordnet.
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In
der Patentschrift
JP
06-130327 A ist ein Overhead-Projektor, welcher ein schwenk- und
fernsteuerbares Laserzeigegerät
aufweist, dargestellt.
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Die
Patentschrift
EP 1
235 051 A2 zeigt ein Laservermessungsgerät mit einer
Laserdiode, welche durch einen pulsweitenmodulierten Motor angetrieben
wird.
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Es
existiert ein Bedarf nach einer Laserzeigevorrichtung und einem
Verfahren zur Ansteuerung derselben, die es erlauben, eine Laserzeigevorrichtung
flexibler einzusetzen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Laserzeigevorrichtung nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur
Ansteuerung der Laserzeigevorrichtung nach Patentanspruch 13 gelöst.
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Gemäß Ausführungsbeispielen
schafft die vorliegende Erfindung eine Laserzeigevorrichtung mit
einer Laserquelle, die ausgebildet ist, um einen Laserstrahl für eine optische
Anzeige zu erzeugen, einer Antriebseinrichtung, die ausgebildet
ist, um den Laserstrahl räumlich
auszurichten, und einer Schnittstelle, die ausgebildet ist, um Steuersignale
zu empfangen, und basierend darauf Treibersignale für die Antriebseinrichtung
bereitzustellen. Des Weiteren schafft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zur Ansteuerung einer Laserzeigevorrichtung durch
das Empfangen von Steuersignalen über eine Schnittstelle, das
Bereitstellen von Treibersignalen für eine Antriebseinrichtung
basierend auf den Steuersignalen, und das Treiben der Antriebseinrichtung
mit den Treibersignalen, um einen Laserstrahl räumlich auszurichten.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
es, während
einer Präsentation
oder einer Vorführung
einen Laserzeiger durch eine Antriebseinrichtung auf ein hervorzuhebendes
Objekt zu richten und insbesondere den Laserzeiger ferngesteuert
auf das hervorzuhebende Objekt zu richten. Eine solche Fernsteuerung
eines Laserzeigers ist z. B. für
Videokonferenzen oder die Unterstützung der Teilnehmer von Webseminaren
oder der Fernsteuerung laserbasierter Interaktionstechniken über das
World-Wide-Web eine wünschenswerte
Eigenschaft.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung schaffen eine Laserzeigevorrichtung bzw. ein Verfahren zur
Ansteuerung der Laserzeigevorrichtung, die es erlauben die Laserzeigevorrichtung
ferngesteuert auszurichten und zu bedienen. Dazu kann eine Laserquelle
geeigneter Leistung, so an einer Antriebseinrichtung befestigt werden,
dass es möglich
ist, den Laserstrahl mit Hilfe der Antriebseinheit beliebig räumlich auszurichten. Über eine
Schnittstelle kann die Laserzeigevorrichtung Steuersignale zur Ansteuerung
der Antriebseinrichtung empfangen. Basierend auf den Steuersignalen
können
daraufhin Treibersignale für
die Antriebseinrichtung bereitgestellt werden. Die Steuersignale
können
z. B. Eingaben eines Benutzers über
eine Benutzerschnittstelle eines Rechners sein.
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Die
Laserzeigevorrichtung wird nach der vorliegenden Erfindung, auch über eine
größere Distanz ferngesteuert, indem
der Rechner über
einen weiteren Rechner mit der Schnittstelle der Laserzeigevorrichtung
gekoppelt ist. Der Laserstrahl einer Laserzeigevorrichtung kann
also über
Benutzereingaben eines Rechners ferngesteuert ausgerichtet und angesteuert
werden, was den Vorteil bietet, dass der Laserzeiger nicht mehr
manuell bedient werden muss.
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Die
ferngesteuerte Laserzeigevorrichtung kann also z. B. zur Unterstützung von
Videokonferenzen, zur Unterstützung
der Teilnehmer von Webseminaren, zur ferngesteuerten Markierung
von Objekten, zur ferngesteuerten Ausrichtung schwer zugänglicher
Gegenstände,
zur Fernsteuerung laserbasierter Interaktionstechniken über das
World-Wide-Web oder mit Hilfe von zusätzlichen Vorrichtungen zu kleineren
Eingriffen über
das World-Wide-Web verwendet werden.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die
beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm der Laserzeigevorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Skizze mit einer Laserquelle und einer Antriebseinrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
schematische Darstellung zur Ansteuerung der Laserzeigevorrichtung über eine USB-Schnittstelle
eines Rechners;
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4 eine
schematische Darstellung zur Fernsteuerung der Laserzeigevorrichtung über eine Client-Serververbindung;
und
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5 ein
Flussdiagramm zum Verfahren zur Ansteuerung einer Laserzeigevorrichtung.
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Im
Nachfolgenden werden nun bezugnehmend auf die beiliegenden 1 bis 5,
bevorzugte Ausführungsbeispiele
von der erfindungsgemäßen Laserzeigevorrichtung,
sowie das Verfahren zur Ansteuerung derselben dargelegt.
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Bezugnehmend
auf 1 wird beispielhaft der schematische Aufbau der
Laserzeigevorrichtung detailliert erläutert. Die Laserzeigevorrichtung
weist eine Laserquelle 10 auf, die ausgebildet ist, um
einen Laserstrahl 11 für
eine optische Anzeige zu erzeugen, eine Antriebseinrichtung 12,
die ausgebildet ist, um den Laserstrahl räumlich auszurichten, und eine Schnittstelle 14,
die ausgebildet ist, um Steuersignale zu empfangen, und basierend
darauf Treibersignale für
die Antriebseinrichtung 12 bereitzustellen. Bei der Laserquelle
kann es sich um einen Laser handeln, wie er z. B. für Präsentationen
oder bei Vorträgen
zum Markieren und Hervorheben von Textpassagen oder Objekten eingesetzt
wird. Die Leistung des eingesetzten Lasers sollte dabei dem jeweiligen Zweck
des Einsatzes angepasst sein und den jeweiligen Laserschutzbestimmungen
entsprechen. Üblicherweise
reichen für
Präsentationen
Laserzeiger mit geringer Leistung, z. B. < 1 mW aus.
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Die
Laserquelle 10 ist so mit der Antriebseinrichtung 12 verbunden,
dass der Laserstrahl von der Laserquelle 10 räumlich in
alle Richtungen ausgerichtet werden kann. Idealerweise kann der
Laserstrahl sowohl horizontal als auch vertikal jeweils um 360° ausgerichtet
werden. Bei der Antriebseinrichtung kann es sich z. B. um einen
oder mehrere Elektro- oder Servomotoren handeln, die in der Lage
sind, die empfangenen Treibersignale korrekt zu interpretieren und
den Laserstrahl entsprechend auszurichten. Die Schnittstelle der
Laserzeigevorrichtung kann Steuersignale empfangen, die einerseits
zur Ansteuerung der Laserquelle dienen können, andererseits können Treibersignale
für die
Antriebseinrichtung bereitgestellt werden. Bei der Schnittstelle 14,
kann es sich z. B. um eine USB-Schnittstelle (Universal-Serial-Bus
= USB) oder andere drahtgebundene oder drahtlose Schnittstellen,
wie z. B. Bluetooth, handeln. In die Laserzeigevorrichtung oder
der USB-Schnittstelle kann ein Mikrokontroller integriert sein,
z. B. ein Mikrokontrollerderivat der Baureihe 8051, der so ausgebildet
ist, das er die über
die Schnittstelle empfangenen Steuersignale in pulsweiten modulierte
Treibersignale für
die Antriebseinrichtung umwandelt.
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In 2,
ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt, das beispielhaft ein Laser-Servomodul aufweist,
wie es in der Laserzeigevorrichtung zum Einsatz kommen kann. Das
Laser-Servomodul besteht aus einer Laserquelle 20, einem
ersten Servomotor 22 für
die horizontale Drehung beispielsweise um 360° und einem zweiten Servomotor 24 für die vertikale
Drehung der Laserquelle um beispielsweise 360°. Bei diesem Ausführungsbeispiel
befinden sich sowohl an den Servomotoren, als auch an der Laserquelle
Leitungen 26, über
welche die Steuer- und Treibersignale von der Schnittstelle empfangen
werden können.
Die Schnittstelle zum Empfangen der Steuersignale ist in 2 nicht
dargestellt und ist über
die angedeuteten Leitungen 26 mit der Laserquelle und der
Antriebseinrichtung verbunden. Bei der Laserquelle 20 kann es
sich z. B. um ein Laserzeigeinstrument mit einer Ausgangsleistung < 10 mW handeln.
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In 3 ist
ein Ausführungsbeispiel
einer Laserzeigevorrichtung unter Verwendung eines Rechners dargestellt.
Eine Laserzeigevorrichtung 30, die eine Laserquelle, eine
Antriebseinrichtung und eine Schnittstelle, z. B. eine USB-Schnittstelle aufweist,
ist über
eine USB-Verbindung 32 mit einem Rechner 34 gekoppelt.
Der Rechner kann eine geeignete lokale Software zum Ansteuern der
Laserzeigevorrichtung aufweisen. Dabei kann z. B. die Bewegung der
Maus 38 am Rechner und die daraus resultierenden XY-Mauskoordinaten
zur Ansteuerung und Ausrichtung der Laserzeigevorrichtung verwendet werden. Über die
Tastatur 36 können
z. B. eben falls Steuer- oder Treibersignale an die Laserquelle oder die
Antriebseinrichtung gesendet werden.
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Neben
den XY-Mauskoordinaten des Rechners können Aktivierungs- oder Deaktivierungsbefehle
für die
Laserquelle und die Antriebseinrichtung durch Betätigen der
Tastatur am Rechner über
die USB-Schnittstelle an die Laserzeigevorrichtung gesendet werden.
Die Steuersignale können
dabei z. B. in dem sog. Control-Transfer-Modus über die USB-Schnittstelle an die Laserzeigevorrichtung
geschickt werden. Dieser Control-Transfer-Modus kann dazu genutzt
werden, die Konfiguration und Steuerung eines USB-Gerätes zu ermöglichen.
Die Steuersignale werden garantiert geliefert, da die USB-Spezifikation
im Control-Transfer-Modus eine Fehlerkorrektur vorsieht. Zusätzlich greift
im Control-Transfer-Modus
ein doppeltes Hand-Shake-Verfahren, welches die Datensicherheit
erhöht.
Die Steuersignale können
beispielsweise aber auch in dem Interrupt-Transfer-Modus, dem Bulk-Transfer-Modus
oder den Isochronous-Transfer-Modus an die Laserzeigevorrichtung übermittelt
werden.
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Die
Laserquelle kann inaktiv sein, bis ein explizites Aktivierungskommando über die
Tastatur erfolgt. Durch das Betätigen
der Tastatur, einer Maustaste oder eines anderen geeigneten Benutzereingabegerätes kann
der Laserstrahl arretiert werden, so dass er nicht jeder Mausbewegung
folgt, die am Rechner durchgeführt
wird.
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Die
Kopplung zwischen Rechner und Laserzeigevorrichtung, kann auch durch
eine andere geeignete drahtgebundene oder drahtlose Schnittstelle zwischen
dem Rechner und der Laserzeigevorrichtung ausgebildet sein.
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Bezugnehmend
auf 4 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung detailliert erläutert.
Die Laserzeigevorrichtung kann bei diesem Beispiel aus zwei getrennten
Einheiten bestehen, einem Laser-Servomodul 40, welches
die Laserquelle und die Antriebseinrichtung auf weist und einem separaten
USB-Modul 42, das eine USB-Transceiverplatine mit einer geeigneten
Schnittstelle und einer geeigneten Firmware zur Bedienung und Ansteuerung
des Laser-Servomoduls 40 aufweist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung in 4, ist das USB-Modul 42 über eine USB-Schnittstelle
z. B. an einem Server-PC 44 angeschlossen.
Der Server-PC weist ein geeignetes Betriebssystem auf, z. B. Windows
XP und eine geeignete Software für
den Server-PC zur Web-/ferngesteuerten Ansteuerung der Laserzeigevorrichtung. Der
Server-PC 44 ist über
eine Client-Serververbindung 46 mit einem Client-PC 48 verbunden,
der ebenfalls ein geeignetes Betriebssystem, wie z. B. Windows XP
und eine geeignete Software für
den Client-PC zur Web-/ferngesteuerten Ansteuerung der Laserzeigervorrichtung
aufweist. Mit der Software für
den Client-PC kann eine Kommunikationsverbindung zum Server-PC geöffnet werden.
Der Server-PC kann z. B. mittels eines Serverprogramms über TCP-Kommandostrings
(TCP = Transmission-Control-Protocol)
Steuersignale zur Ansteuerung der Laserzeigevorrichtung von dem
Client-PC erhalten. Das Serverprogramm kann auf einer Winsock32-Schnittstelle
basieren, auf der ein unidirektionaler Chat abläuft. Dabei können die
Daten, die zur Ansteuerung der Laserzeigevorrichtung dienen, z.
B. den Mauskoordinaten des Client-PCs und dessen Tastatur entstammen.
Die über
das TCP eingehenden Kommandosätze
können
von einem integrierten Parser auf dem Server-PC in Setup-Kommandos übersetzt
werden, so dass diese von der Schnittstelle der Laserzeigevorrichtung
als korrekte Steuersignale interpretiert wird. Die Kommandoroutine
kann die XY-Mauskoordinaten
und die Deaktivierungs- und Aktivierungsbefehle z. B. mit Hilfe
des 8 Byte Control-Transfer-Modus über die USB-Schnittstelle an
das USB-Modul 42 übertragen.
Dort können sie
in Ansteuer- und Treibersignale für die Laserquelle und die Antriebseinrichtung
umgewandelt werden.
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Aus
Sicherheitsgründen
kann der Laser automatisch deaktiviert werden, wenn die Verbindung zwischen
Server und Client abgebrochen wird, unabhängig davon, ob der Abbruch der
Verbindung durch das Schließen
des Clientprogramms oder durch einen Fehlerfall ausgelöst wurde.
Damit der ferngesteuerte Laser nicht zwangsläufig jeder Mausbewegung folgt,
kann z. B. durch Betätigen
einer Taste auf der Tastatur ein Feststellkommando abgesetzt werden,
das den Laser im aktuellen Zustand auf seiner letzten Position arretiert.
Beispielsweise kann also die Lasermarkierung eingefroren werden,
während die
Maus bewegt wird.
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Der
Server-PC 44 kann beispielsweise zusätzlich an eine Web-Kamera 50 angeschlossen sein,
die es dem Client-PC Benutzer erlaubt, die ferngesteuerte Ausrichtung
der Laserzeigevorrichtung zu verfolgen. Die Fernsteuerung der Laserzeigevorrichtung
ist nicht nur auf Client-Serververbindungen
beschränkt,
sondern kann jede Art der Kopplung zwischen einem ersten und einem
zweiten Rechner umfassen, wie z. B. Peer-to-Peer-Verbindungen, oder andere
Verbindungsmöglichkeiten über das
Internet oder das Intranet. Die Verbindung zwischen dem ersten und
dem zweiten Rechner kann beispielsweise auch drahtlos, über eine
Satellitenverbindung erfolgen.
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Das
Flussdiagramm in 5 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren
zur Ansteuerung einer Laserzeigevorrichtung. Das Verfahren weist
einen Schritt des Empfangens 52 von Steuersignalen über eine Schnittstelle
der Laserzeigevorrichtung auf, ein Bereitstellen von Treibersignalen 54 für eine Antriebseinrichtung
basierend auf den Steuersignalen und ein Treiben der Antriebseinrichtung 56 mit
den Treibersignalen, um einen Laserstrahl räumlich auszurichten. Der Schritt
des Empfangens von Steuersignalen kann über eine drahtgebundene Schnittstelle oder
eine drahtlose Schnittstelle erfolgen, das Bereitstellen von Treibersignalen
kann z. B. durch einen in der Laserzeigevorrichtung integrierten
Mikrokontroller durchgeführt
werden.
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Das
Erzeugen und das Übertragen
an die Laserzeigeeinrichtung kann über eine Benutzerschnittstelle
in einem Rechner erfolgen. Bei der Benutzerschnittstelle kann es
sich um eine Computermaus, einen Joystick, eine Tastatur, einen
Trackball, ein Touchpad oder jedes andere Eingabegerät handeln,
dass geeignet ist, um die Steuersignale zu erzeugen. Das Erzeugen
oder Senden der Steuersignale kann z. B. auch durch ein Mobiltelefon,
einen Personal Digital Assistant (PDA) oder jedem anderen elektronischen
Gerät mit
geeigneter Funktionalität
erfolgen.
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Denkbar
ist auch, dass nicht die Laserquelle durch die Antriebseinrichtung
ausgerichtet wird, sondern, dass der Laserstrahl z. B. über ein
Spiegelsystem, dass sich durch die Antriebseinrichtung ansteuern
lässt,
ausgerichtet wird.
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- 10
- Laserquelle
- 11
- Laserstrahl
- 12
- Antriebseinrichtung
- 14
- Schnittstelle
- 20
- Laserquelle
- 22
- Erster
Servermotor für
die horizontale Drehung
- 24
- Zweiter
Servomotor für
die vertikale Drehung
- 26
- Anschlüsse für die Servomotoren
und die Laserquelle
- 30
- Laserzeigevorrichtung
- 32
- USB-Verbindung
- 34
- Rechner
- 36
- Tastatur
des Rechners
- 38
- Maus
des Rechners
- 40
- Laser-Servomodul
- 42
- USB-Modul
- 44
- Server-PC
- 46
- Client-Serververbindung
- 48
- Client-PC
- 50
- Web-Kamera
- 52
- Empfangen
von Steuersignalen
- 54
- Bereitstellen
von Treibersignalen
- 56
- Treiben
der Antriebseinrichtung