DE102008024462B4

DE102008024462B4 - Interaktives Bildsystem, interaktive Vorrichtung und Betriebsverfahren derselben

Info

Publication number: DE102008024462B4
Application number: DE102008024462.7A
Authority: DE
Inventors: Cho Yi Lin
Original assignee: Pixart Imaging Inc
Current assignee: Pixart Imaging Inc
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2019-11-14
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: JP5049228B2; TW200910146A; TWI338241B; US8553094B2; JP2009050701A; US20090052730A1; DE102008024462A1

Abstract

Interaktives Bildsystem, aufweisend:
einen Hauptrechner (10) mit einem ersten drahtlosen Modul (16) und einer Zugriffsvorrichtung (18) für den Zugriff auf Software;
mindestens einen Bezugspunkt (12, 14), welcher Licht eines vorbestimmten Spektrums erzeugt; und
eine interaktive Vorrichtung (20), aufweisend:
ein zweites drahtloses Modul (25) zur Datenkommunikation mit dem ersten drahtlosen Modul (16);
ein Bildmodul (21) zum Erfassen von Bildern des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) mit einer Abtastfrequenz, um ein erstes Bild und zweites Bild zu bilden, Berechnen und Ausgeben eines Bewegungsvektors der Bilder des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) zwischen dem ersten Bild und zweiten Bild;
ein Modulationsmodul (23) zum Modulieren der Abtastfrequenz des Bildmoduls (21); und
eine Verarbeitungseinheit (22), welche das zweite drahtlose Modul (25) steuert, um den Bewegungsvektor zum ersten drahtlosen Modul (16) zu übertragen, und das Modulationsmodul (23) steuert, um die Abtastfrequenz des Bildmoduls (21) gemäß einer Größe des durch das Bildmodul (21) ausgegebenen Bewegungsvektors in Echtzeit zu modulieren.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der taiwanesischen Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 096131177, welche am 23. August 2007 eingereicht wurde und deren gesamte Offenbarung durch Verweis hierin aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein interaktives Bildsystem, eine interaktive Vorrichtung und ein Betriebsverfahren derselben, wobei der Energieverbrauch durch Modulieren der Abtastfrequenz eines Bildmoduls der interaktiven Vorrichtung verringert werden kann.
Beschreibung der verwandten Technik
Bei einer herkömmlichen Spielfernsteuerung, z.B. eine im taiwanesischen Patent Nr. I267754 offenbarte fotografische Zeigerpositionierungseinrichtung, welche in bzw. an ein Lichtpistolenspiel adaptiert werden kann, sind ein Steuerkreis, welcher entsprechend mit einer Kamera verbunden ist, eine Recheneinheit und eine Kommunikationsschnittstelle in der fotografischen Zeigerpositionierungsvorrichtung integriert. Die Kommunikationsschnittstelle ist an einen Hauptrechner bzw. Hostrechner gekoppelt. Ein optisches Filter ist vor der Kamera angeordnet und mehrere Emissionskomponenten sind auf dem Bildschirm integriert, um durch die Kamera fotografiert zu werden. Wenn ein Benutzer die fotografische Zeigerpositionierungseinrichtung verwendet, um ein durch den Hauptrechner ausgeführtes Programm zu betätigen, fotografiert die Kamera den Bildschirm und es werden, da die Kamera das optische Filter zum Sperren des Lichts mit einem Band außerhalb des Spektrums des durch die Emissionskomponenten emittierten Lichts aufweist, nur die Emissionskomponenten auf den durch die Kamera erfassten Bildern erscheinen. Dann werden die Bilder durch die Recheneinheit verarbeitet, um eine Koordinate des Zielpunktes der Kamera zu erhalten, welche dann derart zum Hauptrechner übertragen wird, dass der Hauptrechner diese Koordinate verwenden kann, um eine entsprechende Steuerung durchzuführen.
Bei der praktischen Verwendung ist jedoch die Fernsteuerung an den Hauptrechner zur Datenkommunikation drahtlos gekoppelt, um die operative Annehmlichkeit zu erhöhen, und ein Batteriemodul wird verwendet, um die gesamte erforderte Elektrizität der Fernsteuerung zu liefern. Da die Fernsteuerung eine Vielzahl an energieverbrauchenden Bauteilen aufweist, ist es erforderlich, die Verbrauchsleistung jedes Bauteils so weit wie möglich zu verringern, um die Haltbarkeit des Batteriemoduls zu verlängern. Normalerweise erfasst die Kamera vorzugsweise Bilder mit einer hohen Abtastfrequenz, um eine Genauigkeit der Koordinaten des Zielpunktes zu erhöhen, welche durch die Recheneinheit berechnet wird. Die hohe Abtastfrequenz erhöht jedoch folglich die Rechenlast der Recheneinheit und den Gesamtenergieverbrauch der Fernsteuerung und verkürzt daher die Haltbarkeit des Batteriemoduls.
Die Druckschrift EP 1 757 344 A1 offenbart ein tragbares Spielbetätigungsgerät mit einer Bilderfassungsvorrichtung für LED-Module eines Spielsystems, welche in periodischen Abständen Bilder der LED-Module erfasst und gemäß der relativen Bewegungen des Spielbetätigungsgerätes auswertet und an einen Hauptrechner des Spielsystems drahtlos überträgt.
Die Druckschrift EP 1 454 160 B1 offenbart ein Verfahren zur schnellen Erfassung eines GPS-Signals, bei dem ein mobiler GPS-Empfänger zur Senkung des Energiebedarfs in periodischen Abständen in einen Schlafzustand versetzt werden kann.
Die Druckschrift WO 2007/036873 A2 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Extraktion von Bewegungsinformationen aus einer Sequenz von Videobildern. Die Druckschrift US 2005/0135682 A1 offenbart ein Videoaufnahmegerät mit variabler Bildaufnahmerate.
Gemäß dem oben erwähnten Grund ist es notwendig das zuvor erwähnte Betriebsverfahren der Fernsteuerung zu verbessern, um den Gesamtenergieverbrauch der Fernsteuerung zu verringern und die Haltbarkeit des Batteriemoduls zu verlängern.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein interaktives Bildsystem, eine interaktive Vorrichtung und ein Betriebsverfahren derselben zu liefern, wobei der Energieverbrauch einer interaktiven Vorrichtung durch Modulieren in Echtzeit der Abtastfrequenz des Bildmoduls in der interaktiven Vorrichtung verringert werden kann. Demgemäß liefert die vorliegende Erfindung ein interaktives Bildsystem, welches einen Hauptrechner, mindestens einen Bezugspunkt und eine interaktive Vorrichtung enthält. Der Hauptrechner enthält ein erstes drahtloses Modul und eine Zugriffsvorrichtung zum Zugreifen auf Software. Der Bezugspunkt erzeugt ein Licht eines vorbestimmten Spektrums, beispielsweise Infrarotlicht oder Ultraviolett, aber nicht darauf beschränkt. Die interaktive Vorrichtung enthält ein zweites drahtloses Modul, ein Bildmodul, ein Modulationsmodul und eine Verarbeitungseinheit. Das zweite drahtlose Modul dient zur Datenkommunikation mit dem ersten drahtlosen Modul. Das Bildmodul erfasst Bilder des Bezugspunktes mit einer Abtastfrequenz, um ein erstes Bild und zweites Bild zu bilden, berechnet einen Bewegungsvektor der Bilder des Bezugspunktes zwischen dem ersten und zweiten Bild und gibt denselben aus. Das Modulationsmodul moduliert die Abtastfrequenz des Bildmoduls. Die Verarbeitungseinheit ist an das Bildmodul gekoppelt, steuert das zweite drahtlose Modul, um den Bewegungsvektor zum ersten drahtlosen Modul zu übertragen und steuert das Modulationsmodul, um die Abtastfrequenz des Bildmoduls gemäß einem vorbestimmten Zustand in Echtzeit zu modulieren.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert die vorliegende Erfindung zudem eine interaktive Vorrichtung zur Verwendung in einem interaktiven Bildsystem, welches die interaktive Vorrichtung, einen Hauptrechner, welcher an die interaktive Vorrichtung drahtlos gekoppelt ist, und mindestens einen Bezugspunkt zum Erzeugen eines Lichts eines vorbestimmten Spektrums enthält. Die interaktive Vorrichtung enthält ein drahtloses Modul, ein Bildmodul, ein Modulationsmodul und eine Verarbeitungseinheit. Das drahtlose Modul dient zur Datenkommunikation mit dem Hauptrechner. Das Bildmodul erfasst Bilder des Bezugspunktes mit einer Abtastfrequenz, um ein erstes Bild und zweites Bild zu bilden, berechnet einen Bewegungsvektor der Bilder des Bezugspunktes zwischen dem ersten und zweiten Bild und gibt denselben aus. Das Modulationsmodul moduliert die Abtastfrequenz des Bildmoduls. Die Verarbeitungseinheit ist an das Bildmodul gekoppelt, steuert das drahtlose Modul, um den Bewegungsvektor zum Hauptrechner zu übertragen und steuert das Modulationsmodul, um die Abtastfrequenz des Bildmoduls gemäß einem vorbestimmten Zustand in Echtzeit zu modulieren.
Die vorliegende Erfindung liefert zudem ein Betriebsverfahren einer interaktiven Vorrichtung zur Verwendung in einem interaktiven Bildsystem, welches die interaktive Vorrichtung, einen an die interaktive Vorrichtung drahtlos gekoppelten Hauptrechner und mindestens einen Bezugspunkt zum Erzeugen eines Lichts eines vorbestimmten Spektrums enthält. Das Betriebsverfahren enthält die folgenden Schritte: Liefern eines Bildmoduls zum Erfassen von Bildern des Bezugspunktes mit einer Abtastfrequenz, um ein erstes und zweites Bild zu bilden, Berechnen und Ausgeben eines Bewegungsvektors der Bilder des Bezugspunktes zwischen dem ersten und zweiten Bild; Liefern eines drahtlosen Moduls zur Datenkommunikation mit dem Hauptrechner; und Liefern einer Verarbeitungseinheit zum Steuern des drahtlosen Moduls, um den Bewegungsvektor zum Hauptrechner zu übertragen, und Modulieren in Echtzeit der Abtastfrequenz des Bildmoduls gemäß einem vorbestimmten Zustand.
Das interaktive Bildsystem und die interaktive Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können zudem ein Bewegungssensormodul zum Abtasten des Status der interaktiven Vorrichtung und Erzeugen eines elektrischen Signals, z.B. ein Potentialdifferenzsignal oder Stromsignal enthalten. Die Verarbeitungseinheit berechnet eine Beschleunigung gemäß dem elektrischen Signal und steuert das drahtlose Modul, um die Beschleunigung zum Hauptrechner zu übertragen.
Bei dem interaktiven Bildsystem, der interaktiven Vorrichtung und dem Betriebssystem derselben der vorliegenden Erfindung, welche oben erwähnt wurden, enthält der vorbestimmte Zustand Folgendes: ein vom Hauptrechner zur interaktiven Vorrichtung gesendetes Frequenzauswahlsignal, welches durch die Software bestimmt wird, auf welche durch die Zugriffsvorrichtung des Hauptrechners zugegriffen wird, den Bewegungsvektor der Bilder des Bezugspunktes zwischen dem ersten und zweiten Bild, welcher durch das Bildmodul der interaktiven Vorrichtung ausgegeben wird, und/oder die Beschleunigung der interaktiven Vorrichtung, welche durch die Verarbeitungseinheit gemäß dem elektrischen Signal berechnet wird. Die Verarbeitungseinheit kann das Modulationsmodul steuern, um die Abtastfrequenz des Bildmoduls gemäß einem oder einer Kombination an oben erwähnten, vorbestimmten Zuständen in Echtzeit zu modulieren, um den Gesamtenergieverbrauch der interaktiven Vorrichtung zu verringern.
Nach dem interaktiven Bildsystem, der interaktiven Vorrichtung und dem Betriebsverfahren derselben der vorliegenden Erfindung ist die Abtastfrequenz vorzugsweise derart höher als 60 Rahmen/Sekunde, dass das Bildmodul den Bewegungsvektor der Bilder des Bezugspunktes zwischen dem ersten und zweiten Bild erhalten kann. Die Abtastfrequenz kann höchstens 200 Rahmen/Sekunde gemäß der Begrenzung der Übertragungsgeschwindigkeit der Hardware erreichen.
Nach dem interaktiven Bildsystem und der interaktiven Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Hauptrechner eine Spielvorrichtung oder ein Hauptrechner eines Computersystems, die Software eine Spielsoftware oder eine Computersoftware und die interaktive Vorrichtung eine Fernsteuerung oder ein Zeigegerät eines Zeigers sein.
Figurenliste
Andere Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlicher werden, wenn in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen genommen.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines interaktiven Bildsystems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer interaktiven Vorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt schematisch einen Funktionsplan der interaktiven Vorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt einen Ablaufplan eines Betriebsverfahrens der interaktiven Vorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Steuern eines auf einem Bilddisplay gezeigten Cursors durch die interaktive Vorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6a zeigt ein digitales Bild, welches durch die interaktive Vorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfasst wurde, wobei die interaktive Vorrichtung während dem Fotografieren um einen Winkel im Uhrzeigersinn gedreht wird.
6b zeigt ein digitales Bild, welches durch die interaktive Vorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfasst wurde, wobei die interaktive Vorrichtung während dem Fotografieren um einen Winkel von mehr als 180 Grad im Uhrzeigersinn gedreht wird.
7 zeigt digitale Bilder, welche in unterschiedlichen Abtastabständen durch die interaktive Vorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfasst wurden.
8 zeigt digitale Bilder, welche an unterschiedlichen Zielpunkten durch die interaktive Vorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfasst wurden.
9 zeigt schematisch ein proportionales Verhältnis zwischen einem Abbildungsabstand des Bildsensormoduls und einem Abstand zwischen dem Bildsensormodul und dem Bildschirm im interaktiven Bildsystem nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt schematisch ein Verhältnis zwischen einer Positionsänderung eines Cursors auf dem Bildschirm des Bilddisplays und einer Positionsänderung des Bildes des Bezugspunktes auf der Sensoranordnung im interaktiven Bildsystem nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt schematisch ein Verhältnisdiagramm zwischen der Abtastfrequenz des Bildmoduls und dem Bewegungsvektor des Cursors im interaktiven Bildsystem nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Es sollte angemerkt werden, dass in den Zeichnungen gleiche Bezugsnummern sich auf gleiche oder ähnliche Teile zu beziehen, falls nichts anderes angegeben ist.
In Bezug auf 1 wird ein interaktives Bildsystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch gezeigt. Das interaktive Bildsystem enthält einen Hauptrechner bzw. Hostrechner 10, zwei Bezugspunkte 12 und 14, eine interaktive Vorrichtung 20 und ein Bilddisplay 80. Der Hauptrechner 10 kann beispielsweise als Spielvorrichtung oder als Hauptrechner eines Computersystems ausgebildet sein. Der Hauptrechner 10 enthält ein erstes drahtloses Modul bzw. Modul zur drahtlosen Kommunikation 16 und eine Zugriffsvorrichtung 18, welche zum Zugreifen auf Software dient, welche beispielsweise auf einer Platte 90, einer mobilen Platte oder einer sonstigen Speichervorrichtung gespeichert ist. Der Ausführungsstatus der Software wird auf dem Bilddisplay 80 zur Betätigung durch einen Benutzer gezeigt werden. Ein Cursor 802, z.B. ein Zielpunkt der Lichtpistole und ein Cursor eines Computersystems, kann auf dem Bildschirm 801 des Bilddisplays 80 gezeigt werden. Die Bezugspunkte 12 und 14 können jede Form aufweisen, welche durch Anordnen einer Vielzahl an Lichtquellen gebildet ist, beispielsweise LEDs (Lumineszenzdiode) und Laserdioden mit einer bestimmten Wellenlänge, wie beispielsweise Infrarotlicht mit einem Wellenlängenhöchstwert bei 940 nm oder Violett. Die Bezugspunkte 12 und 14 können mit dem Bilddisplay 80 oder Hauptrechner 10 elektrisch verbunden sein oder auch eine unabhängige Leistungsquelle zum Liefern von Elektrizität aufweisen, welche zum Emittieren von Licht erfordert wird. Zudem kann das interaktive Bildsystem auch einen oder mehr als zwei Bezugspunkte enthalten. Die interaktive Vorrichtung 20 erfasst Bilder der Bezugspunkte 12, 14 und bestimmt eine relative Positions- und/oder Winkeländerung zwischen der interaktiven Vorrichtung 20 und den Bezugspunkten, um folglich die Aktivität des Cursors 802 auf dem Bildschirm 801 zu steuern. Die interaktive Vorrichtung 20 dient zum Steuern der durch den Hauptrechner 10 ausgeführten Software, z.B. eine Spielsoftware oder Computersoftware. Wenn die durch den Hauptrechner 10 ausgeführte Software eine Spielsoftware ist, kann die interaktive Vorrichtung 20 beispielsweise als Lichtpistole, Billard-Queue, Golfschläger, Tennisschläger, Baseballschläger, Badmintonschläger und Tischtennisschläger, etc., zum Steuern des Spiels bedient werden, ist aber nicht darauf beschränkt. Wenn die durch den Hauptrechner 10 ausgeführte Software eine Computersoftware ist, kann die interaktive Vorrichtung 20 als Zeiger- (Cursor)-Positionierungsvorrichtung zum Steuern der Operation der Computersoftware bedient werden.
In Bezug auf die 1, 2 und 3 zeigt 2 ein Blockdiagramm einer interaktiven Vorrichtung 20 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die interaktive Vorrichtung 20 enthält ein Bildmodul 21, eine Verarbeitungseinheit 22, ein Modulationsmodul 23, ein Bewegungssensormodul 24 und ein zweites drahtloses Modul bzw. Modul zur drahtlosen Kommunikation 25. Das Bildmodul 21 enthält ein Filtermodul 210, ein Bildsensormodul 212 und ein Bildverarbeitungsmodul 214. Das Filtermodul 210 dient zum Sperren von Licht mit einem Band außerhalb des vorbestimmten Spektrums (Infrarotspektrum und Violettspektrum) derart, dass das Bildsensormodul 212 nur von den Bezugspunkten 12,14 Licht empfängt und eine Interferenz von anderen Lichtquellen beseitigt werden kann. Das Bildsensormodul 212 weist eine Sensoranordnung (nicht gezeigt) auf, welche das Licht von den Bezugspunkten 12 und 14 mit einer Abtastfrequenz, z.B. 60-200 Frames bzw. Rahmen/Sekunde, abtasten kann, um digitale Bilder zu bilden, und ein wahrnehmbarer Bereich „A“ des Bildes (wie in 1 gezeigt) kann gemäß dem Betrachtungswinkel des Bildsensormoduls 212 und den Emittierwinkeln der Bezugspunkte 12 und 14 bestimmt werden. Es sollte klar sein, dass 1 nur eine beispielhafte Ansicht des wahrnehmbaren Bereiches „A“ des Bildes zeigt und der wahrnehmbare Bereich „A“ des Bildes praktisch breiter als der sein könnte, der in 1 gezeigt wird. Wenn das Bildsensormodul 212 in bzw. auf den wahrnehmbaren Bereich „A“ des Bildes gerichtet ist, werden nur die Bilder der Bezugspunkte 12 und 14 auf den digitalen Bildern gezeigt, da das Bildmodul 21 mit dem Filtermodul 210 integriert ist. Das Bildsensormodul 212 kann beispielsweise als Bildsensor einer ladungsgekoppelten Schaltung (CCD-Bildsensor) oder als Bildsensor eines Komplementär-Metalloxid-Halbleiters (CMOS-Bildsensor) ausgebildet sein. Das Bildverarbeitungsmodul 214 berechnet einen Bewegungsvektor der Bilder der Bezugspunkte 12 und 14 zwischen den digitalen Bildern gemäß einer Vielzahl an digitalen Bildern, welche vom Bildsensormodul 212 übertragen wurden, und gibt den Bewegungsvektor an die Verarbeitungseinheit 22 aus. Es sollte offensichtlich sein, dass die vom Bildsensormodul 212 ausgegebenen digitalen Bilder auch durch die Verarbeitungseinheit 22 verarbeitet werden können, um den Bewegungsvektor der Bilder der Bezugspunkte 12 und 14 zwischen den digitalen Bildern zu berechnen.
Das Bewegungssensormodul 24 kann beispielsweise als Beschleunigungsmesser oder als Gyrosensor ausgebildet sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Das Bewegungssensormodul 24 erfasst die zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Beschleunigungsänderungen der interaktiven Vorrichtung 20 und gibt ein Potentialdifferenzsignal oder ein Stromsignal aus. Wenn die interaktive Vorrichtung 20 beispielsweise als Baseballschläger bedient wird, kann das Bewegungssensormodul 24 die Schwingzustände eines Benutzers (nicht gezeigt) abtasten und ein elektrisches Signal erzeugen (das Potentialdifferenzsignal oder Stromsignal). Die Verarbeitungseinheit 22 berechnet eine Beschleunigung der interaktiven Vorrichtung 20 gemäß dem elektrischen Signal und steuert das zweite drahtlose Modul 25, um die Beschleunigung zum ersten drahtlosen Modul 16 des Hauptrechners 10 zu übertragen, um folglich die Operation der Software zu steuern.
Das Modulationsmodul 23 moduliert die Abtastfrequenz des Bildmoduls 21 gemäß einem vorbestimmten Zustand. In einer Ausführungsform moduliert das Modulationsmodul 23 die Abtastfrequenz beispielsweise durch einen Multiplexer 26, wie in 3 gezeigt, und die Abtastfrequenz ist vorzugsweise derart höher als 60 Rahmen/Sekunde (höchstens 200 Rahmen/Sekunde aufgrund der Hardwareübertragungsgeschwindigkeit), dass das Bildmodul 21 den Bewegungsvektor der Bilder der Bezugspunkte 12 und 14 zwischen mehreren digitalen Bildern berechnen kann. Es kann eingesehen werden, dass das Modulationsmodul 23 nicht darauf beschränkt ist, in der Verarbeitungseinheit 22 angeordnet zu sein, und 2 nur eine beispielhafte Ausführungsform zeigt. Der vorbestimmte Zustand, gemäß welchem die Abtastfrequenz des Bildmoduls 21 moduliert wird enthält Folgendes: (1) ein Frequenzauswahlsignal, welches vom Hauptrechner 10 zur interaktiven Vorrichtung 20 übertragen wird, wobei das Frequenzauswahlsignal durch die Software automatisch bestimmt werden kann, auf welche durch die Zugriffsvorrichtung 18 des Hauptrechners 10 zugegriffen wird. Bei dynamischen Spielen kann die Abtastfrequenz beispielsweise schneller eingestellt werden, während sie bei statischen Spielen langsamer eingestellt werden kann. Die Abtastfrequenz kann auch manuell durch einen Benutzer einstellbar sein; (2) der Bewegungsvektor der Bilder der Bezugspunkte 12 und 14 zwischen digitalen Bildern, welcher durch das Bildmodul 21 der interaktiven Vorrichtung 20 erhalten wird; und (3) die Beschleunigung der interaktiven Vorrichtung 20, welche durch die Verarbeitungseinheit 22 erhalten wird. Die Verarbeitungseinheit 22 kann das Modulationsmodul 23 steuern, um die Abtastfrequenz des Bildmoduls 21 gemäß einem oder einer Kombination der oben erwähnten drei vorbestimmten Zustände in Echtzeit zu modulieren. Wenn keine Hochgeschwindigkeitsbilderfassung für die Software erfordert wird, welche durch den Hauptrechner 10 ausgeführt wird, ist es auf diese Weise fähig, die Abtastfrequenz des Bildmoduls 21 zu verringern, um den Gesamtenergieverbrauch der interaktiven Vorrichtung 20 zu verringern.
In Bezug auf die 1 und 4 zeigt 4 einen Ablaufplan eines Betriebsverfahrens der interaktiven Vorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Betriebsverfahren enthält die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Bildmoduls zum Erfassen von Bildern des Bezugspunktes mit einer Abtastfrequenz, um ein erstes und ein zweites Bild zu bilden, Berechnen und Ausgeben eines Bewegungsvektors der Bilder des Bezugspunktes zwischen dem ersten und zweiten Bild (Schritt B1); Bereitstellen eines Moduls zur drahtlosen Datenkommunikation mit dem Hauptrechner (Schritt B2); Bereitstellen eines Bewegungssensormoduls zum Abtasten des Status der interaktiven Vorrichtung und Erzeugen eines elektrischen Signals (Schritt B3); und Bereitstellen einer Verarbeitungseinheit zum Berechnen einer Beschleunigung der interaktiven Vorrichtung gemäß dem elektrischen Signal, Steuern des drahtlosen Moduls, um den Bewegungsvektor und die Beschleunigung zum Hauptrechner zu übertragen, und Modulieren in Echtzeit der Abtastfrequenz des Bildmoduls gemäß einem vorbestimmten Zustand (Schritt B4). Zunächst erfasst das Bildsensormodul 212 des Bildmoduls 21 das Licht von den Bezugspunkten 12 und 14 durch das Filtermodul 210, um eine Vielzahl an digitalen Bildern zu bilden. Das Bildverarbeitungsmodul 214 berechnet einen Bewegungsvektor der Bilder der Bezugspunkte 12 und 14 zwischen den digitalen Bildern gemäß den digitalen Bildern und gibt denselben aus und das Berechnungsverfahren wird mit einem Beispiel in den folgenden Absätzen veranschaulicht werden (Schritt B1). Indessen tastet das Bewegungssensormodul 24 die Operationszustände der interaktiven Vorrichtung 20 ab, welche durch einen Benutzer betätigt wird, und erzeugt ein elektrisches Signal, z.B. ein Potentialdifferenzsignal oder Stromsignal (Schritt B3). Als nächstes berechnet die Verarbeitungseinheit 22 eine Beschleunigung der interaktiven Vorrichtung 20 gemäß dem elektrischen Signal und steuert das zweite drahtlose Modul 25, um Signale der Beschleunigung und des Bewegungsvektors zum Hauptrechner 10 zu übertragen, um den Hauptrechner 10 dementsprechend zu steuern (Schritt B2). Die Verarbeitungseinheit 22 steuert auch das Modulationsmodul 23, um die Abtastfrequenz des Bildmoduls gemäß einem oder einer Kombination der oben erwähnten, vorbestimmten Zustände in Echtzeit zu modulierten (Schritt B4).
Um die vorliegende Erfindung weiter zu erläutern ist ein Beispiel gegeben, um ein Verfahren zu veranschaulichen, durch welches die interaktive Vorrichtung 20 den Bewegungsvektor des Cursors 802 berechnet, welcher auf dem Bilddisplay 80 gezeigt wird, aber es wird nicht verwendet, um die vorliegende Erfindung zu beschränken.
In Bezug auf die 5 bis 8 dient in dieser Ausführungsform die interaktive Vorrichtung 20 zum Steuern der Bewegung eines auf dem Bildschirm 801 des Bilddisplays 80 gezeigten Cursors 802. Der Cursor 802 kann beispielsweise ein Zielpunkt der Lichtpistole oder ein Cursor eines Computersystems zum Steuern der Software sein. Die Bezugspunkte 12 und 14 werden mit zwei identischen Formen mit unterschiedlichen Flächen dargestellt, z.B. wird der Bezugspunkt 12 als großer Stern dargestellt und das Bild desselben, welches auf dem digitalen Bild „DI“ gezeigt wird, ist I₁₂ , während der Bezugspunkt 14 als kleiner Stern dargestellt wird und das Bild desselben, welches auf dem digitalen Bild „DI“ gezeigt wird, I₁₄ ist. Das Steuerverfahren des Cursors 802 enthält die Folgenden Schritte: Bereitstellen von zwei Bezugspunkten zum Erzeugen von Licht eines vorbestimmten Spektrums und Definieren eines vorbestimmten Bereiches (Schritt 150); Bereitstellen eines Bildmoduls zum Zeigen in den vorbestimmten Bereich (Schritt 250); Empfangen des Lichts des vorbestimmten Spektrums mit dem Bildmodul und Bilden eines digitalen Bildes (Schritt 300); Bestimmen der Positionen und Formen der Bilder der Bezugspunkte auf dem digitalen Bild und Erzeugen eines ersten Parameters (Schritt 400); Durchführen von Abstands- und Winkelkompensationen am ersten Parameter (Schritt 500); Bewegen der Zeigeposition des Bildmoduls in den vorbestimmten Bereich und Erzeugen eines zweiten Parameters (Schritt 600); und Berechnen einer Bewegungsstrecke der Bilder der Bezugspunkte zwischen den digitalen Bildern gemäß dem kompensierten ersten und zweiten Parameter, um die Bewegung des Cursors dementsprechend zu steuern (Schritt 700), wobei im Schritt 700 die Abstands- und Winkelkompensationen gleichzeitig am zweiten Parameter erfolgen (Schritt 710) und ein Maßstabsfaktor eingegeben werden kann, um die Bewegungsempfindlichkeit des Cursors 802 zu steuern, und der Schritt 720 ausgelassen werden kann.
In Bezug auf die 1, 5 und 6a werden, vorzugsweise bevor die interaktive Vorrichtung 20 die Fabrik verlässt, ein vorbestimmter Bildpositionsparameter und ein vorbestimmter Bildabstandsparameter im Voraus im Bildverarbeitungsmodul 214 eingestellt. Diese Parameter können gemäß den vorbestimmten Bildern I₁₂ und I₁₄ der Bezugspunkte 12 und 14 erhalten werden, welche durch das Bildsensormodul 212 erfasst werden, wie in 6a gezeigt, wenn die interaktive Vorrichtung 20 in einem Abstand von den Bezugspunkten 12 und 14 betätigt wird, z.B. 3 Meter, und als Basis für Abstands- und Winkelkompensationen dienen. Die vorbestimmten Bildpositions- und Abstandsparameter können beispielsweise gemäß einem ebenen Raum definiert sein, welcher durch die Sensoranordnung des Bildsensormoduls 212 gebildet ist, z.B. ein ebener Raum mit der Mitte „+“ der Sensoranordnung als Ausgangspunkt. Beispielsweise kann der vorbestimmte Bildpositionsparameter Koordinaten der vorbestimmten Bilder I₁₂ und I₁₄ der Bezugspunkte 12 und 14, die Durchschnittskoordinaten (X₀ , Y₀ ) derselben und einen Neigungswinkel der Verbindungslinie der vorbestimmten Bilder I₁₂ und I₁₄ in dem zuvor erwähnten ebenen Raum enthalten. Der vorbestimmte Bildabstandsparameter kann einen Abstand „L“ zwischen den vorbestimmten Bildern I₁₂ und I₁₄ der Bezugspunkte 12 und 14 und einen Abstand „D“ zwischen Durchschnittskoordinaten (X₀ , Y₀ ) der vorbestimmten Bilder I₁₂ und I_I4 und der Mitte „+“ der Sensoranordnung des Bildsensormoduls 212 enthalten.
Zunächst erzeugen die Bezugspunkte Licht eines vorbestimmten Spektrums, z.B. Infrarotspektrum in der vorliegenden Ausführungsform, und daher kann ein wahrnehmbarer Bereich „A“ des Bildes, welcher die Bezugspunkte 12 und 14 umgibt, gemäß dem Betrachtungswinkel des Bildsensormoduls 212 und den Emittierwinkeln der Bezugspunkte 12 und 14 bestimmt werden (Schritt 150). Als nächstes wird das Bildsensormodul 212 der interaktiven Vorrichtung 20 zum Zeigen auf eine Stelle im wahrnehmbaren Bereich „A“ des Bildes verwendet (Schritt 250). Da das Bildsensormodul 212 der vorliegenden Erfindung nur das Licht des vorbestimmten Spektrums erfassen kann, werden nur die Bilder der Bezugspunkte 12 und 14 auf dem digitalen Bild „DI“ erscheinen (Schritt 300), während in 6a nur die ersten Bilder I₁₂ ' und I₁₄ ' gezeigt werden. Da die interaktive Vorrichtung 20 während dem Erfassen der digitalen Bilder um einen Winkel θ im Uhrzeigersinn gedreht wird, besteht ein Drehwinkel θ zwischen den ersten Bildern I₁₂ ' und I₁₄ ' und den vorbestimmten Bildern I₁₂ und I₁₄ , welche durch das Bildsensormodul 212 im zuvor erwähnten, vorbestimmten Abstand erfasst werden. Auf diese Weise stimmen die Durchschnittskoordinaten (X, Y) der ersten Bilder I_12' und I₁₄ ' nicht mit den Durchschnittskoordinaten (X₀ , Y₀ ) der vorbestimmten Bilder I₁₂ und I₁₄ der Bezugspunkte überein, obwohl das Bildsensormodul 212 auf eine identische Position gerichtet wird.
In Bezug auf die 1, 5, 6a und 6b bestimmt das Bildverarbeitungsmodul 214 Positionen und Formen der ersten Bilder I₁₂ ' und I₁₄ ' der Bezugspunkte und erzeugt einen ersten Parameter, welcher einen ersten Bildpositionsparameter, einen ersten Bildabstandsparameter und einen Bildformparameter enthält (Schritt 400). Das Bildverarbeitungsmodul 214 führt die Winkelkompensation gemäß einer Winkelabweichung θ zwischen dem ersten Bildpositionsparameter (welcher die Durchschnittskoordinate der ersten Bilder I₁₂ ' und I₁₄ ' und den Neigungswinkel der Verbindungslinie derselben enthält) und dem vorbestimmten Bildpositionsparameter (welcher die Durchschnittskoordinate der vorbestimmten Bilder I₁₂ und I₁₄ und den Neigungswinkel der Verbindungslinie derselben enthält) durch (Schritt 500). Die Winkelkompensation wird gemäß der Gleichung (1) implementiert, $[\begin{matrix} X' \\ Y' \end{matrix}] = [\begin{array}{l} cos (θ) - sin (θ) \\ sin (θ) cos (θ) \end{array}] [\begin{matrix} X \\ Y \end{matrix}]$
wobei θ eine Winkelabweichung zwischen dem ersten Bildpositionsparameter und dem vorbestimmten Bildpositionsparameter bezeichnet; X und Y die Durchschnittskoordinaten im ersten Bildpositionsparameter vor der Kompensation bezeichnen; und X' und Y' (nicht gezeigt) die Durchschnittskoordinaten nach der Kompensation bezeichnen. Nachdem der Abweichungswinkel kompensiert ist, werden die Bilder der Bezugspunkte 12 und 14 zu Bildern gemäß der gleichen Basis kompensiert. Auf diese Weise kann das Bildsensormodul 212 identische Bilder unter allen Drehwinkeln erhalten, solange es auf den gleichen Punkt zielt.
Wenn der Abweichungswinkel θ jedoch größer als 180 Grad ist, um die Bilder I₁₂ " und I₁₄ " zu bilden, wie in 6b gezeigt, und es keinen Unterschied zwischen den Bezugspunkten 12 und 14 gibt, d.h. sie identische Größen und Formen aufweisen, ist es nicht fähig zu unterscheiden, dass die Bilder I₁₂ " und I₁₄ " vom Drehen oder Bewegen der ersten Bilder I₁₂ ' und I₁₄ ' gebildet werden, wie in 6a gezeigt. Daher werden in dieser Ausführungsform zwei Bezugspunkte 12 und 14 mit unterschiedlichen Größen verwendet und die Position jedes Bildes der Bezugspunkte 12 und 14 wird erst gemäß dem Bildformparameter erkannt, d.h. Flächen der Bilder der Bezugspunkte, welcher durch das Bildverarbeitungsmodul 214 erhalten wird, und dann die Drehwinkelkompensation durchgeführt. Auf diese Weise kann die Winkelkompensation richtig durchgeführt werden, obwohl der Drehwinkel des Bildsensormoduls 212 während dem Betrieb 180 Grad überschreitet.
In Bezug auf 7 wird ein Verfahren zur Abstandkompensation gezeigt, welches in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die vorbestimmten Bilder I₁₂ und I₁₄ der Bezugspunkte 12 und 14 werden durch das Bildsensormodul 212 der interaktiven Vorrichtung 20 während dem Fotografieren im vorbestimmten Abstand erfasst. Wenn der Abstand zwischen der interaktiven Vorrichtung 20 und den Bezugspunkten 12 und 14 größer wird, werden die erfassten Bilder kleiner und die Durchschnittskoordinate der vorbestimmten Bilder I₁₂ und I₁₄ wird sich der Mitte „+“ der Sensoranordnung nähern, wie als I₁₂ '" und I₁₄ '" in 7 gezeigt. Die durch diesen Vorgang verursachte Positionsabweichung stellt jedoch nicht dar, dass der Benutzer den Zielpunkt der interaktiven Vorrichtung 20 verändert. Wenn die Positionsabweichung nicht korrigiert wird, könnte die Änderung des Fotografierabstands als Bewegung des Zielpunktes der interaktiven Vorrichtung 20 falsch erkannt werden. In der Veranschaulichung hierin wird angenommen, dass im vorbestimmten Bildabstandsparameter ein Abstand zwischen zwei vorbestimmten Bildern I₁₂ und I₁₄ „L“ ist und ein Abstand zwischen der Durchschnittskoordinaten (X₀ , Y₀ ) der ersten Bilder I₁₂ und I₁₄ der Bezugspunkte und der Mitte „+“ der Sensoranordnung „D“ ist; und im ersten Bildabstandsparameter ein Abstand zwischen zwei Bildern I₁₂ '" und I₁₄ "' „I“ ist und ein Abstand zwischen der Durchschnittskoordinaten der Bilder I₁₂ '" und I₁₄ '" der Bezugspunkte und der Mitte „+“ der Sensoranordnung „d“ ist. Auf diese Weise kann die Abstandsabweichung gemäß der Gleichung (2) kompensiert werden (Schritt 500): $\frac{D}{L} = \frac{d}{l}$
In Bezug auf 8 wird angenommen, dass die Bilder, nachdem sie kompensiert werden, i₁₂ und i₁₄ sind, welche Bilder basierend auf der gleichen vorbestimmten Abstands- und Drehwinkelbasis sind, und die Durchschnittskoordinaten derselben (X₁ , Y₁ ) sind. Dann wird der Zielpunkt der interaktiven Vorrichtung 20 in den wahrnehmbaren Bereich „A“ des Bildes bewegt, um ein zweites Bild zu erhalten (Schritt 600), welches die Bilder i₁₂ ' und i₁₄ ' enthält. Das Bildsensormodul 212 überträgt das zweite Bild zum Bildverarbeitungsmodul 214, welches dann einen zweiten Parameter gemäß dem zweiten Bild erzeugt, welches einen zweiten Bildpositionsparameter und einen zweiten Bildabstandsparameter enthält, welche aus den Bildern der Bezugspunkte 12 und 14 erhalten wurden, welche durch das Bildsensormodul 212 nach dem Bewegen des Zielpunktes desselben erfasst wurden. Der zweite Bildpositionsparameter kann Durchschnittskoordinaten der Bilder der Bezugspunkte 12 und 14 gemäß einem ebenen Raum enthalten, welcher durch die Sensoranordnung des Bildsensormoduls 212 gebildet ist, z.B. ein ebener Raum mit der Mitte „+“ der Sensoranordnung als Ausgangspunkt; und der zweite Bildabstandsparameter kann einen Abstand zwischen den Bildern der Bezugspunkte 12 und 14 gemäß dem gleichen ebenen Raum enthalten. Das Bildverarbeitungsmodul 214 berechnet einen Bewegungsvektor ΔS von den Bildern i₁₂ und i₁₄ zu den Bildern i₁₂ ' und i₁₄ ' gemäß dem kompensierten ersten Bildpositionsparameter und zweiten Bildpositionsparameter, und der zweite Parameter wird durch die zuvor erwähnten Abstands- und Winkelkompensationen während der Berechnung kompensiert (Schritt 710), um das Bewegen des Cursors richtig zu steuern. Da die Kompensationen am zweiten Parameter mit denen des ersten Parameters identisch sind, werden die Details hierin nicht beschrieben. Dann steuert die Verarbeitungseinheit 22 das zweite drahtlose Modul 25, um den Bewegungsvektor ΔS zum Bilddisplay 80 drahtlos zu übertragen. Vorzugsweise ist eine Anwendungssoftware im Bilddisplay 80 zum Steuern der Benutzerschnittstelle desselben und des Cursors 802 installiert. Nachdem das Bilddisplay 80 das Signal des Bewegungsvektors vom zweiten drahtlosen Modul 25 empfängt, kann es den Cursor 802 dementsprechend steuern, um den Bildschirm 801 zu bewegen (Schritt 700). Zudem kann während der Berechnung des Bewegungsvektors ΔS der Bilder i₁₂ und i₁₄ ein Satz an Maßstabsfaktoren X_Maßstab und Y_Maßstab darin eingegeben werden (Schritt 720), um die Bewegungsempfindlichkeit des Cursors 802 auf dem Bildschirm 801 zu steuern. Beispielsweise kann der Bewegungsvektor ΔS gemäß der Gleichung (3) gesteuert werden, $Δ S = (\frac{Δ S_{X}}{X_{S k a l i e r u n g}}, \frac{Δ S_{Y}}{Y_{S k a l i e r u n g}})$
wobei ΔS_X eine parallele Komponente des Bewegungsvektors und ΔS_Y eine vertikale Komponente des Bewegungsvektors bezeichnet. Aus der Gleichung (3) geht hervor, dass die Bewegungsempfindlichkeit des Cursors 802 geringer wird, wenn die Werte X_Maßstab und Y_Maßstab größer werden, d.h. die Bewegungsstrecke des Zielpunktes der interaktiven Vorrichtung 20 muss relativ groß sein, um den gleichen Bewegungseffekt des Cursors 802 auf dem Bildschirm 801 zu erhalten; und im Gegenteil, die Bewegungsempfindlichkeit des Cursors 802 größer wird, wenn die Werte X_Maßstab und Y_Maßstab geringer werden, d.h. die Bewegungsstrecke des Zielpunktes der interaktiven Vorrichtung 20 muss nicht so groß sein, um den gleichen Bewegungseffekt des Cursors 802 auf dem Bildschirm 801 zu erhalten. Auf diese Weise kann die Anwendbarkeit der interaktiven Vorrichtung 20 erhöht werden.
In Bezug auf die 9 bis 11 ist eine beispielhafte Ausführungsform zur Veranschaulichung eines Verfahrens gegeben, dass die Verarbeitungseinheit 22 das Modulationsmodul 23 steuert, um die Abtastfrequenz des Bildmoduls 21 gemäß dem Bewegungsvektor zu steuern, welcher durch das Bildverarbeitungsmodul 214 der interaktiven Vorrichtung 20 erhalten wurde. 9 zeigt das proportionale Verhältnis des Abbildungsabstands „f“ des Bildsensormoduls 212 und des Abstands „F“ zwischen dem Bildsensormodui 212 und dem Bildschirm 801. In einer Ausführungsform ist der Abbildungsabstand f=32mm und der Abstand zwischen dem Bildsensormodul 212 und dem Bildschirm 801 F=1,6 m, d.h. F/f= 50. Zusammen in Bezug auf 10 kann erkannt werden, dass eine Proportion der Bewegungsstrecke des Cursors 802 auf dem Bildschirm 801 des Bilddisplays 80 und der Bewegungsstrecke des Bildes I₁₂ des Bezugspunktes auf der Sensoranordnung „SA“ des Bildsensormoduls 212 gleich 50 ist, d.h., wenn das Bildverarbeitungsmodul 214 einen Bewegungsvektor von 1 Mikrometer erhält, wird der Cursor 802 um 50 Mikrometer auf dem Bildschirm 801 des Bilddisplays 80 bewegt werden.
Als nächstes wird eine Ausführungsform zum Einstellen des Abtastschwellenwertes des Bildmoduls 21 veranschaulicht. Wenn die Größe jedes Pixels der Sensoranordnung „SA“ des Bildsensormoduls 212 15µm × 15µm, die Abtastfrequenz 200 Rahmen/Sekunde und der Bewegungsvektor des Bezugspunktes 12 zwischen zwei Rahmen 2 Pixel beträgt, ist es möglich, die Positionsänderung pro Sekunde des Cursors 802 auf dem Bildschirm 801 des Bilddisplays 80 als (15 × 10^-3/25,4) × 2 × 50 × 200=11,81 Inch/Sek. (29,99 cm/Sek.) zu erhalten. Auf gleiche Weise können die Positionsänderungen pro Sekunde innerhalb der Abtastfrequenz von 100 und 50 Rahmen/Sekunde als 5,91 Inch/Sek. (15,01 cm/Sek.) bzw. 2,95 Inch/Sek. (7,49 cm/Sek.) erhalten werden. In Bezug auf 11 wird ein Diagramm einer Relation zwischen der Abtastfrequenz des Bildmoduls 21 und der Positionsänderung des Cursors 802 auf dem Bildschirm 801 des Bilddisplays 80 gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die Schwellenwerte zum Verändern der Abtastfrequenz des Bildmoduls 21 als 2,95 Inch/Sek. (7,49 cm/Sek.) und 5,91 Inch/Sek. (15,01 cm/Sek.) eingestellt, d.h. wenn die Positionsänderung des Cursors 802 auf dem Bildschirm 801 weniger als 2,95 Inch/Sek. (7,49 cm/Sek.) beträgt, moduliert das Modulationsmodul 23 das Bildmodul 21, um Bilder mit einer Abtastfrequenz von 50 Rahmen/Sekunde zu erhalten; wenn die Positionsänderung des Cursors 802 auf dem Bildschirm 801 weniger als 5,91 Inch/Sek. (15,01 cm/Sek.) und mehr als 2,95 Inch/Sek. (7,49 cm/Sek.) beträgt, wird das Bildmodul 21 gesteuert werden, um Bilder mit einer Abtastfrequenz von 100 Rahmen/Sekunde zu erfassen; wenn die Positionsänderung mehr als 5,91 Inch/Sekunde (15,01 cm/Sek.) beträgt, wird das Bildmodul 21 gesteuert werden, um Bilder mit einer Abtastfrequenz von 200 Rahmen/Sekunde zu erfassen.
Es kann eingesehen werden, dass die proportionalen Werte, Schwellenwerte, Anzahl an Schwellenwerte und Werte der Abtastfrequenz, welche in den 9 bis 11 gezeigt sind, nur beispielhafte Ausführungsformen sind und diese nicht verwendet werden, um die vorliegende Erfindung beschränken. Die proportionalen Werte, Schwellenwerte, Anzahl an Schwellenwerten und Abtastfrequenz können gemäß den Ist-Anforderungen unterschiedlicher Produkte implementiert werden. Zudem dient das Verfahren, dass die Verarbeitungseinheit 32 das Modulationsmodul 23 steuert, um die Abtastfrequenz des Bildmoduls 21 gemäß der Beschleunigung zu modulieren, welche durch das Bewegungssensormodul 24 der interaktiven Vorrichtung 20 erhalten wird, zum Vergleichen des durch das Bewegungssensormodul 24 ausgegebenen, elektrischen Signals mit mindestens einem oder einer Vielzahl an Schwellenwerten, und dann steuert die Verarbeitungseinheit 22 die Modulationseinheit 23, um die Abtastfrequenz des Bildmoduls 21 gemäß den Vergleichsergebnissen zu modulieren. Wenn die Positionsänderung des Cursors 802 und/oder die Beschleunigung der interaktiven Vorrichtung 20 gering ist, moduliert das Modulationsmodul 23 auf diese Weise das Bildmodul 21, um Bilder mit einer relativ geringeren Abtastfrequenz derart zu erfassen, dass der Gesamtenergieverbrauch der interaktiven Vorrichtung 20 verringert werden kann.
Wenn eine Lichtquelle, deren Spektrum mit dem Spektrum des durch die Bezugspunkte 12 und 14 erzeugten Lichts vollständig oder teilweise überlappt ist, in der Umgebung des interaktiven Bildsystems besteht, d.h. eine Halogenlampe oder Sonnenlichtquelle, kann das durch die Bezugspunkte 12 und 14 erzeugte Licht mit einem periodischen oder nicht periodischen Signal moduliert werden. In einer Ausführungsform kann eine Modulationseinheit (nicht gezeigt) in der Vorrichtung integriert sein, welche die Elektrizität der Bezugspunkte 12 und 14 liefert, d.h. im Hauptrechner 10 oder Bilddisplay 80. Die Abtastfrequenz des Bildmoduls 21 weist vorzugsweise derart ein Mehrfachverhältnis mit der Modulationsfrequenz der Modulationseinheit auf, dass die Bildabtastung und die Beleuchtung der Bezugspunkte 12 und 14 miteinander synchronisiert werden können. In einer Ausführungsform beträgt beispielsweise die Abtastfrequenz des Bildmoduls 21 200 Hz (Abtastung einmal pro 5 Millisekunden) und die Modulationsfrequenz der Bezugspunkte 20 HZ (Beleuchtung einmal pro 50 Millisekunden). Wenn das Bildmodul 21 das zehnte Mal abtastet, werden mit anderen Worten die Bezugspunkte 12 und 14 derart beleuchtet, dass das Bildmodul 21 das Licht des vorbestimmten Spektrums erfolgreich erfassen kann, welches durch die Bezugspunkte 12 und 14 erzeugt wird. Indessen kann eine Demodulationsvorrichtung in der interaktiven Vorrichtung 20 integriert sein, um das modulierte Lichtsignal derart zu demodulieren, dass die Störung von anderen Lichtquellen zur Bilderkennung beseitigt werden kann.
Da die Abtastfrequenz des Bildsensors bei der herkömmlichen Fernsteuerung konstant ist, weist die Fernsteuerung, wie oben erwähnt wurde, einen hohen Energieverbrauch auf und das Batteriemodul derselben muss häufig gewechselt werden. Gemäß dem Spielsystem, der Vorrichtung für Spiele und dem Betriebsverfahren derselben, kann der Gesamtenergieverbrauch der interaktiven Vorrichtung durch Modulieren in Echtzeit der Abtastfrequenz des Bildmoduls effektiv verringert werden, welches in der interaktiven Vorrichtung angeordnet ist, um die Anwendbarkeit desselben zu erhöhen.
Zwar wurde die Erfindung in Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform derselben beschrieben, aber sie soll nicht zum Beschränken der Erfindung verwendet werden. Es sollte klar sein, dass viele andere mögliche Modifikationen und Variationen durch jemanden mit technischen Fähigkeiten erfolgen können, ohne vom Wesen und Bereich der Erfindung abzuweichen, die nachstehend beansprucht wird.

Claims

Interaktives Bildsystem, aufweisend: einen Hauptrechner (10) mit einem ersten drahtlosen Modul (16) und einer Zugriffsvorrichtung (18) für den Zugriff auf Software; mindestens einen Bezugspunkt (12, 14), welcher Licht eines vorbestimmten Spektrums erzeugt; und eine interaktive Vorrichtung (20), aufweisend: ein zweites drahtloses Modul (25) zur Datenkommunikation mit dem ersten drahtlosen Modul (16); ein Bildmodul (21) zum Erfassen von Bildern des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) mit einer Abtastfrequenz, um ein erstes Bild und zweites Bild zu bilden, Berechnen und Ausgeben eines Bewegungsvektors der Bilder des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) zwischen dem ersten Bild und zweiten Bild; ein Modulationsmodul (23) zum Modulieren der Abtastfrequenz des Bildmoduls (21); und eine Verarbeitungseinheit (22), welche das zweite drahtlose Modul (25) steuert, um den Bewegungsvektor zum ersten drahtlosen Modul (16) zu übertragen, und das Modulationsmodul (23) steuert, um die Abtastfrequenz des Bildmoduls (21) gemäß einer Größe des durch das Bildmodul (21) ausgegebenen Bewegungsvektors in Echtzeit zu modulieren.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 1, wobei die interaktive Vorrichtung (20) zudem ein Bewegungssensormodul (24) zum Erfassen von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Beschleunigungsänderungen der interaktiven Vorrichtung (20) und Erzeugen eines elektrischen Signals aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit (22) eine Beschleunigung der interaktiven Vorrichtung (20) gemäß dem elektrischen Signal berechnet und das zweite drahtlose Modul (25) steuert, um die Beschleunigung zu dem ersten drahtlosen Modul (16) zu übertragen.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 2, wobei das Bewegungssensormodul (24) ein Beschleunigungsmesser oder Gyrosensor ist.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 2, wobei das elektrische Signal ein Potentialdifferenzsignal oder Stromsignal ist.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 1, wobei der Bezugspunkt oder die Bezugspunkte (12, 14) eine Infrarot-LED umfassen und das vorbestimmte Spektrum ein Infrarotspektrum ist.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 5, wobei das Bildmodul (21) zudem Folgendes aufweist: ein Infrarotfilter (210) zum Sperren von Licht in einem Band außerhalb des vorbestimmten Spektrums; ein Bildsensormodul (212), welches die Bilder des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) mit der Abtastfrequenz erfasst, um das erste und zweite Bild zu bilden; und ein Bildverarbeitungsmodul (214), welches den Bewegungsvektor der Bilder des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) zwischen dem ersten und zweiten Bild berechnet und ausgibt.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 6, wobei das Bildsensormodul (212) ein CCD-Bildsensor oder ein CMOS-Bildsensor ist.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 1, wobei die Abtastfrequenz des Bildmoduls (21) in einem Bereich zwischen 60 Rahmen/Sekunde und 200 Rahmen/Sekunde liegt.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 1, wobei der Bezugspunkt oder die Bezugspunkte (12, 14) mit dem Hauptrechner elektrisch verbunden sind.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 1, welches ein mit dem Hauptrechner (10) gekoppeltes Bilddisplay (801) aufweist.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 10, wobei der Bezugspunkt oder die Bezugspunkte (12, 14) mit dem Bilddisplay (801) elektrisch verbunden sind.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 1, wobei das Modulationsmodul (23) einen Multiplexer (26) zum Ändern der Abtastfrequenz des Bildmoduls (21) aufweist.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 1, wobei der Hauptrechner (10) eine Spielvorrichtung oder ein Hauptrechner eines Computersystems ist.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 1, wobei die interaktive Vorrichtung (20) eine Fernsteuerung ist.
Interaktives Bildsystem nach Anspruch 1, wobei der Bezugspunkt oder die Bezugspunkte (12, 14) eine LED oder Laserdiode sind.
Interaktive Vorrichtung (20), welche zur Verwendung in einem interaktiven Bildsystem eingerichtet ist, welches die interaktive Vorrichtung (20), einen Hauptrechner (10), welcher an die interaktive Vorrichtung (20) drahtlos gekoppelt ist, und mindestens einen Bezugspunkt (12, 14) aufweist, welcher Licht eines vorbestimmten Spektrums erzeugt, wobei die interaktive Vorrichtung (20) Folgendes aufweist: ein drahtloses Modul (25) zur Datenkommunikation mit dem Hauptrechner (10); ein Bildmodul (21) zum Erfassen von Bildern des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) mit einer Abtastfrequenz, um ein erstes und zweites Bild zu bilden, und Berechnen und Ausgeben eines Bewegungsvektors der Bilder des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) zwischen dem ersten und zweiten Bild; ein Modulationsmodul (23) zum Modulieren der Abtastfrequenz des Bildmoduls (21); und eine Verarbeitungseinheit (22), welche das drahtlose Modul (25) steuert, um den Bewegungsvektor zum Hauptrechner (10) zu übertragen, und das Modulationsmodul (23) steuert, um die Abtastfrequenz des Bildmoduls (21) gemäß einer Größe des durch das Bildmodul (21) ausgegebenen Bewegungsvektors in Echtzeit zu modulieren.
Interaktive Vorrichtung (20) nach Anspruch 16, welche zudem ein Bewegungssensormodul (24) zum Abtasten von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Beschleunigungsänderungen der interaktiven Vorrichtung (20) und Erzeugen eines elektrischen Signals aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit (22) eine Beschleunigung der interaktiven Vorrichtung (20) gemäß dem elektrischen Signal berechnet und das drahtlose Modul (25) steuert, um die Beschleunigung zum Hauptrechner (10) zu übertragen.
Interaktive Vorrichtung (20) nach Anspruch 17, wobei das Bewegungssensormodul (24) ein Beschleunigungsmesser oder Gyrosensor ist.
Interaktive Vorrichtung (20) nach Anspruch 17, wobei das elektrische Signal ein Potentialdifferenzsignal oder ein Stromsignal ist.
Interaktive Vorrichtung (20) nach Anspruch 16, wobei das vorbestimmte Spektrum ein Infrarotspektrum ist und das Bildmodul (21) zudem Folgendes aufweist: ein Infrarotfilter (210) zum Sperren von Licht in einem Band außerhalb des vorbestimmten Spektrums; ein Bildsensormodul (212), welches die Bilder des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) mit der Abtastfrequenz erfasst, um das erste und zweite Bild zu bilden; und ein Bildverarbeitungsmodul (214), welches den Bewegungsvektor der Bilder des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) zwischen dem ersten und zweiten Bild berechnet und ausgibt.
Interaktive Vorrichtung (20) nach Anspruch 20, wobei das Bildsensormodul (212) ein CCD-Bildsensor oder ein CMOS-Bildsensor ist.
Interaktive Vorrichtung (20) nach Anspruch 16, wobei die Abtastfrequenz des Bildmoduls (21) in einem Bereich zwischen 60 Rahmen/Sekunde und 200 Rahmen/Sekunde liegt.
Interaktive Vorrichtung (20) nach Anspruch 16, wobei das Modulationsmodul (23) zudem einen Multiplexer (26) zum Ändern der Abtastfrequenz des Bildmoduls (21) aufweist.
Interaktive Vorrichtung (20) nach Anspruch 16, welche eine Fernsteuerung ist.
Betriebsverfahren zum Betrieb einer interaktiven Vorrichtung (20), welches zur Verwendung in einem interaktiven Bildsystem mit der interaktiven Vorrichtung (20), einem Hauptrechner (10), welcher an die interaktive Vorrichtung (20) drahtlos gekoppelt ist, und mindestens einem Bezugspunkt (12, 14), welcher ein Licht eines vorbestimmten Spektrums erzeugt, adaptiert ist, wobei das Betriebsverfahren die folgenden Schritte aufweist: Erfassen von Bildern des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) mit einer Abtastfrequenz, um ein erstes und ein zweites Bild zu bilden, und Berechnen und Ausgeben eines Bewegungsvektors der Bilder des Bezugspunktes zwischen dem ersten und zweiten Bild mit einem Bildmodul (21); Durchführen einer Datenkommunikation mit dem Hauptrechner (10) über ein drahtloses Modul (25); und Steuern des drahtlosen Moduls (25) durch eine Verarbeitungseinheit (22), um den Bewegungsvektor zum Hauptrechner (10) zu übertragen, und Modulieren in Echtzeit der Abtastfrequenz des Bildmoduls (21) gemäß einer Größe des durch das Bildmodul (21) ausgegebenen Bewegungsvektors.
Betriebsverfahren nach Anspruch 25, welches zudem Folgendes aufweist: Erfassen von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Beschleunigungsänderungen der interaktiven Vorrichtung (20) und Erzeugen eines elektrischen Signals über ein Bewegungssensormodul (24); Berechnen einer Beschleunigung der interaktiven Vorrichtung (20) gemäß dem elektrischen Signal; und Übertragen der Beschleunigung zum Hauptrechner (10) durch das drahtlose Modul (25).
Betriebsverfahren nach Anspruch 25, wobei die Abtastfrequenz des Bildmoduls (21) in einem Bereich zwischen 60 Rahmen/Sekunde und 200 Rahmen/Sekunde liegt.
Interaktives Bildsystem, aufweisend: einen Hauptrechner (10) mit einem ersten drahtlosen Modul (16) und einer Zugriffsvorrichtung (18) für den Zugriff auf Software; mindestens einen Bezugspunkt (12, 14) zum Erzeugen von Licht eines vorbestimmten Spektrums; und eine interaktive Vorrichtung (20), aufweisend: ein zweites drahtloses Modul (25) zur Datenkommunikation mit dem ersten drahtlosen Modul (16); ein Bildmodul (21) zum Erfassen von Bildern des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) mit einer Abtastfrequenz, um ein erstes Bild und zweites Bild zu bilden; ein Modulationsmodul (23) zum Modulieren der Abtastfrequenz des Bildmoduls (21); und eine Verarbeitungseinheit (22) zum Berechnen eines Bewegungsvektors der Bilder des Bezugspunktes oder der Bezugspunkte (12, 14) zwischen dem ersten und zweiten Bild, Steuern des zweiten drahtlosen Moduls (25), um den Bewegungsvektor zum ersten drahtlosen Modul (16) zu übertragen, und Steuern des Modulationsmoduls (23), um die Abtastfrequenz des Bildmoduls (21) gemäß einer Größe des durch das Bildmodul (21) ausgegebenen Bewegungsvektors in Echtzeit zu modulieren.