DE112008003896T5

DE112008003896T5 - System und Verfahren für eine Fernsteuerung eines Computers

Info

Publication number: DE112008003896T5
Application number: DE112008003896T
Authority: DE
Inventors: Robert Cupertino Campesi; Yancy Cupertino Chen; Benjamin Cupertino Abraham; Donald Cupertino Gonzales
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2011-06-01
Also published as: KR101494350B1; GB201021894D0; JP2011523138A; GB2473168B; US8736549B2; WO2009148444A1; BRPI0822458B1; US20110080340A1; GB2473168A; CN102112941A; BRPI0822458A2; KR20110015046A

Abstract

Ein Fernsteuersystem für einen Computer, das folgende Merkmale aufweist:
eine Webkamera, die eine Bilderfassungseinheit aufweist, wobei die Bilderfassungseinheit eine oder mehrere Vorrichtungen aufweist, die in der Lage sind, Bilder von mehreren Quellen zu empfangen;
ein Erfassungs- und Trennungs-Modul, das in der Lage ist, die Bilder zu erfassen und zu trennen, in zumindest ein Signal, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, wobei das Signal, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, durch eine Fernsteuervorrichtung erzeugt wird; und
eine Verarbeitungseinheit, die das Signal empfängt, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, und ein oder mehrere Cursorsteuersignale erzeugt, wobei das eine oder die mehreren Cursorsteuersignale Signale umfassen, die eine Bewegung der Fernsteuervorrichtung anzeigen, wobei die Bewegung zu einer Übersetzung in eine Bewegung eines Cursors in der Lage ist, der auf einer Anzeige des Computers angezeigt ist.

Description

Hintergrund
Webkameras sind häufig Computerperipheriegeräte, die es einem Benutzer erlauben, Bilder (üblicherweise von dem Benutzer) zu anderen Computern rundzusenden. Webkameras sind kleine Kameras (üblicherweise, aber nicht immer Videokameras), auf deren Bilder unter Verwendung des Internets zugegriffen werden kann, Instant Messaging (sofortige Nachrichtenübermittlung) oder eine PC-Videokonferenzanwendung. Der Ausdruck „Webkamera” wird ferner verwendet, um die Niedrigauflösungs-Digitalvideokameras zu beschreiben, die für solche Zwecke entworfen sind, die jedoch auch verwendet werden können, um auf eine Nichtechtzeitweise aufzuzeichnen.
Durch das Web zugreifbare Kameras umfassen eine Digitalkamera, die Bilder auf einen Webserver hochlädt, entweder kontinuierlich oder in regelmäßigen Intervallen. Dies kann durch eine Kamera erreicht werden, die an einem PC angeschlossen ist, oder durch zweckgebundene Hardware.
Webkameras umfassen üblicherweise eine Linse, einen Bildsensor und unterstützende Elektronik. Verschiedene Linsen sind verfügbar, wobei die gebräuchlichste eine Kunststofflinse, die ein- und ausgeschraubt werden kann, um den Fokus der Kamera einzustellen. Fixfokusobjektive bzw. Linsen sind ebenfalls verfügbar, die keine Einstellung erfordern. Bildsensoren können komplementäre Metalloxidhalbleiter (CMOS; complementary metal Oxide semiconductors) oder ladungsgekoppelte Bauelemente (CCD; charge coupled devices) sein, wobei die ersteren vorherrschend für kostengünstige Kameras verwendet werden, aber CCD-Kameras übertreffen CMOS-basierte Kameras üblicherweise nicht an Leistung in dem kostengünstigen Preisbereich. Verbraucherwebkameras bieten üblicherweise eine Auflösung in dem Bereich des Videographikarrays (VGA; Video Graphic Array), bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 25 Rahmen pro Sekunde. Kameras mit höherer Auflösung sind ebenfalls verfügbar.
Unterstützende Elektronik ist vorhanden, um das Bild aus dem Sensor zu lesen und das Bild zu dem Hostcomputer zu übertragen. Einige Kameras – wie z. B. Mobiltelefonkameras – verwenden einen CMOS-Sensor mit unterstützender Elektronik „auf dem Chip”, d. h. der Sensor und die unterstützende Elektronik sind auf einem einzelnen Siliziumchip eingebaut, um Raum und Herstellungskosten zu sparen.
1 stellt ein herkömmliches Personalcomputersystem 10 dar mit sowohl einer Webkamera 11 als auch einem Infrarot-(IR; Infrared Remote)-Fernsteuerungsmerkmal. Die Webkamera 11 erfasst Bilder eines Benutzers und kann zusammen mit anderen Komponenten des Computersystems 10 verwendet werden, um diese Bilder zu anderen Orten rundzusenden oder zu senden, wie z. B. zu anderen PCs, die z. B. mit dem Internet gekoppelt sind. Die Bilderfassung und Übertragung treten in Echtzeit auf. Ferner ist dem System 10 eine Infrarotfernsteuerungsvorrichtung 12 zugeordnet, die verwendet werden kann, um das Personalcomputersystem 10 zu steuern (z. B. um einen Cursor auf dem Monitor 20 zu positionieren). Damit die Fernsteuerungsvorrichtung 12 arbeitet, muss das Personalcomputersystem 10 ferner einen Infrarotempfänger 14 umfassen, der ein Infrarotsignal empfangen kann, das durch die Fernsteuerungsvorrichtung 12 gesendet wird, und kann dann das Signal verarbeiten, um die gewünschte Steuerungsfunktion innerhalb des Personalcomputersystems 10 zu liefern. Wie sie in dem Personalcomputersystem 10 verwendet wird und wie bei jedem anderen Personalcomputersystem üblich ist, sind die Webkamera 11 und das Infrarotfernsteuerungssystem (der Infrarotempfänger 14, zugeordnete Software oder Firmware, und die Infrarotfernsteuerungsvorrichtung 12) separate Komponenten mit separaten Funktionen. Diese separaten Funktionen kosten einem Benutzer zusätzliches Geld beim Kauf der Komponenten.
Zusammenfassung
Ein Fernsteuerungssystem für einen Computer ist offenbart. Das System umfasst eine Webkamera, die eine Bilderfassungseinheit aufweist, wobei die Bilderfassungseinheit eine oder mehrere Vorrichtungen aufweist, die in der Lage sind, Bilder von mehreren Quellen zu empfangen; ein Erfassungs- und Trennungs-Modul, das in der Lage ist, die Bilder zu erfassen und in zumindest ein Signal zu trennen, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, wobei das Signal, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, durch eine Fernsteuerungsvorrichtung erzeugt wird; und eine Verarbeitungseinheit, die das Signal empfängt, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist und ein oder mehrere Cursorsteuerungssignale erzeugt, wobei das eine oder die mehreren Cursorsteuerungssignale Signale umfassen, die eine Bewegung der Fernsteuervorrichtung anzeigen, wobei die Bewegung in der Lage zu einer Übersetzung in eine Bewegung eines Cursors ist, der auf einer Anzeige des Computers angezeigt ist.
Ferner ist ein Verfahren für eine Fernsteuerung eines Computers offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte zum Empfangen, in einer Bilderfassungsvorrichtung, eines Bildsignals, das eine Strahlung von mehreren Quellen aufweist; das Erfassen, in dem empfangenen Bildsignal, eines Signals, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist; das Trennen des Signals, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, von dem Bildsignal; das Verarbeiten des getrennten Signals, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, um ein Cursorsteuersignal zu erzeugen; und das Anlegen des Cursorsteuersignals, um eine Bewegung eines Computercursors zu steuern.
Beschreibung der Zeichnungen
Die detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die folgenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Elemente beziehen, und in denen:
1 ein herkömmliches Computersystem darstellt, das eine Webkamera einsetzt;
2A–2C ein Ausführungsbeispiel eines Computersystems darstellen, bei dem eine Webkamera verwendet wird, um eine Fernsteuerung von Merkmalen des Computersystems zu ermöglichen;
3A und 3B Steuermerkmale des Computersystems von 2A und 2B darstellen;
4A und 4B ein Ausführungsbeispiel einer Fernsteuervorrichtung darstellen, die mit dem Computersystem aus 2A und 2B verwendet wird;
5 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Computersystems darstellt, das eine Fernsteuerung unter Verwendung einer Webkamera einsetzt;
6 ein exemplarisches Bilderfassungsarray und zugeordnete Elektronik der Webkamera aus 2A darstellt;
7 ein Ausführungsbeispiel einer Fernsteuerung darstellt, die einen Reflektor verwendet, um Infrarotlicht zu sammeln und zu fokussieren;
8 eine exemplarische Schaltungskonfiguration darstellt zum Steuern eines Cursors auf einem Bildschirm unter Verwendung der Webkamera aus 2A; und
9 ein Flussdiagramm einer exemplarischen Cursorsteuerungsoperation unter Verwendung einer Webkamera ist.
Detaillierte Beschreibung
Webkameras sind üblicherweise Computerperipheriegeräte, die es einem Benutzer erlauben, Bilder (üblicherweise des Benutzers) zu anderen Computern üblicherweise über das Internet rundzusenden. Webkameras sind in der Lage, Übertragungen aus dem Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums zu erfassen. Wie hierin offenbart ist, ist ein Webkamerasystem für eine Verwendung eines Infrarot(IR)-Spektrum-Signals oder eines anderen sichtbaren Signals angepasst, das durch eine Fernsteuervorrichtung geliefert wird, um einen Cursor auf einer Computeranzeige zu positionieren und andere Computersteuerfunktionen auszuführen.
2A stellt ein Ausführungsbeispiel eines Systems 100 für eine Cursorsteuerung auf dem Bildschirm unter Verwendung einer Fernsteuervorrichtung und einer Webkamera dar. Das System 100 ist Teil eines größeren Computersystems, wobei ein Ausführungsbeispiel desselben in 2B gezeigt ist. In 2B umfasst das Computersystem 200 einen Prozessorabschnitt 210, einen Anzeigeabschnitt 220 und eine Tastatur 230. Andere Standardcomputerkomponenten können zu dem Computersystem 200 hinzugefügt werden. Der Anzeigeabschnitt 220 kann ein Standardcomputermonitor sein, wie z. B. eine Flachbildanzeige. Auf dem Anzeigeabschnitt 220 ist ein Cursor 222 gezeigt, der durch den Benutzer positioniert werden kann, der eine von mehreren Zeigevorrichtungen bedient, die z. B. eine Maus 235 umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Computersystem 200 ein Personalcomputer. Andere Computersysteme können jedoch in der Lage sein, mit dem System 100 in Wechselwirkung zu treten.
Zurück zu 2A umfasst das System 100 eine Webkamera 110, eine Infrarotfernsteuerung 120 und eine zugeordnete Logik 130. Die Logik 130 kann in dem Prozessorabschnitt 210 von 2B eingelagert sein. Die Webkamera 110 kann eine beliebige Webkamera sein. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Webkamera 110 Sensoren (in 2A nicht gezeigt), die entworfen sind, um Infrarotsignale zu erfassen. Dieselben Sensoren können auch Licht erfassen, das dem sichtbaren Bild eines Benutzers entspricht. Schließlich können die Sensoren Licht erfassen, das z. B. aus einer lichtemittierenden Diode (LED – nicht gezeigt) emittiert wird. Eine solche LED kann in der Fernsteuerung 120 umfasst sein. Zusätzlich zu dem Empfang von Cursorsteuerungssignalen mit Hilfe der Webkamera 110 kann das System 100 einen separaten Infrarotempfänger 125 umfassen, der z. B. wie gezeigt platziert ist. Das Einlagern eines Infrarotsignalempfangs durch die Webkamera 110 (oder eines anderen Steuersignalempfangs durch die Webkamera 110) kann den Bedarf nach einem separaten Infrarotempfänger sichtbar machen.
Die Webkamera 110 ist natürlich in der Lage, elektromagnetische Emanationen aus unterschiedlichen und getrennten Teilen des elektromagnetischen Spektrums zu erfassen. Wie hierin verwendet umfassen diese unterschiedlichen und getrennten Teile des elektromagnetischen Spektrums z. B. Infrarotstrahlung und sichtbares Licht, die zu Zwecken der hierin offenbarten Ausführungsbeispiele als „unterschiedlich und getrennt” betrachtet werden. Wie später beschrieben wird, ist die Verarbeitungsschaltungsanordnung und/oder die Logik 130 in der Lage, das Vorhandensein eines gewünschten Infrarotsignals innerhalb der gesamten elektromagnetischen Emanation zu erfassen, die an der Webkamera 110 empfangen wird, und das Infrarotsignal zur weiteren Verarbeitung herauszutrennen. Zusätzlich dazu kann die Webkamera 110 ferner Infrarotenamationen von anderen Objekten als der Fernsteuerung 120 empfangen. Die Verarbeitungsschaltungsanordnung und/oder die Logik 130 ist in der Lage, zwischen den gewünschten Infrarotsteuersignalen und einer ungewollten Infrarotstrahlung zu unterscheiden.
In Betrieb, wenn die Webkamera 110 Bilder erfasst, richtet ein Benutzer, der die Fernsteuerung 120 handhabt, die Fernsteuerung 120 in die allgemeine Nähe der Webkamera 110 aus und bedient dann einen oder mehrere Knöpfe an der Fernsteuerung 120. Bestimmte dieser Knöpfe können verwendet werden, um ein Signal zu entwickeln, um den Cursor 222 auf dem Bildschirm zu bedienen. Das somit entwickelte Signal kann ein Infrarotsignal IR_S sein. Alternativ kann das somit entwickelte Signal ein sichtbares Lichtsignal von einem anderen Teil des elektromagnetischen Spektrums sein.
Das Cursorsteuerungsinfrarotsignal IR_S von der Fernsteuerung 120 wird im Allgemeinen gleichzeitig mit anderen Bildsignalen GI_S empfangen, die durch die Webkamera 110 erfasst werden. Um das Signal IR_S von den anderen Bildsignalen GI_S zu unterscheiden oder von jeglichen anderen Infrarotsignalen, kann die Webkamera 110 oder eine andere zugeordnete Verarbeitungsschaltungsanordnung konfiguriert sein, um das Infrarotsignal IR_S zu erfassen und das Infrarotsignal IR_S von den anderen Bildsignalen GI_S zu trennen. Eine solche Erfassung könnte z. B. auf einem eindeutigen Muster des Infrarotsignals IR_S basieren, das durch die Fernsteuerung 120 erzeugt wird. Die Verarbeitungsschaltungsanordnung verarbeitet dann das herausgetrennte Infrarotsignal IR_S weiter, um das gewünschte Cursorsteuerungssignal zu erzeugen.
Bezug nehmend auf 2C umfasst das Bildsignal I_S ein allgemeines Bildsignal GI_S (z. B. ein Videobild eines Benutzers) und Infrarotsignale IR_S. Das Bildsignal I_S wird an der Webkamera 110 empfangen und der Infrarotabschnitt wird z. B. durch den Detektor erfasst und durch das Trennungsmodul 410 herausgetrennt (siehe 7).
3A und 3B zeigen relevante Teile des Computersystems 200, an die die Fernsteuerung 120 des Fernsteuersystems 100 angewendet wird. 3A zeigt einen Positionszustand des Cursors 222, der auf einem Anzeigeabschnitt 220 angezeigt ist, vor der Übertragung eines Fernsteuersignals, und 3B zeigt einen Positionszustand des Cursors 222 nach der Übertragung von Fernsteuersignalen.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Fernsteuersystem 100 ein optisches Infrarotfernsteuersystem, das als seine Hauptkomponenten eine optische Fernsteuerung 120 umfasst, die als eines der Infrarotsignale IR_S Positionserfassungssignale PD_I überträgt, als Fernsteuersignale, und einen oder mehrere Fernsteuerempfänger, die die Positionserfassungssignale PD_L empfangen und die Details einer Fernsteueranweisung (Verschiebung der Fernsteuerung 120) basierend auf bestimmten Parameter des Signals erkennen. Bei dem Ausführungsbeispiel, das in 3A und 3B gezeigt ist, umfassen die Fernsteuerempfänger eine Webkamera 110. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Positionserfassungssignal PD_I ein Infrarotsignal mit einem eindeutigen Muster, das durch die Webkamera 110 erfasst werden kann. Ferner können die Infrarotsignale IR_S ein Infrarotfreigabesignal umfassen, das eine anfängliche Steuerung des Cursors 222 durch die Fernsteuerung 120 freigibt sowie eine Steuerung von anderen Funktionen auf dem Bildschirm.
Bei dem Computersystem 200 wird die Fernsteuerung unter Verwendung des Systems 100 für den Cursor 220 ausgeführt, der als ein Zeiger gezeigt ist, der auf dem Anzeigeabschnitt 220 angezeigt ist. Die Webkamera 110 ist derart dargestellt, dass sie in einem vorderen Rahmenabschnitt der Anzeigevorrichtung 220 enthalten ist, aber die Webkamera 110 kann an anderen Orten angeordnet sein, wie z. B. jenen, die in 1 gezeigt sind.
Die Fernsteuerung 120 wird in einem freien Raum betrieben (z. B. geschwenkt), und daher kann eine Mittelachse 121 der Fernsteuerung 120 beschrieben sein, und sich in einer ersten Achsenrichtung X (z. B. entsprechend einer horizontalen Richtung), einer zweiten Achsenrichtung Y (z. B. entsprechend einer vertikalen Richtung, die orthogonal zu der horizontalen Richtung ist) oder in einer Richtung bewegen, die zu diesen Richtungen geneigt ist. Obwohl die erste Achsenrichtung X und die zweite Achsenrichtung Y als orthogonal zueinander gezeigt sind, können sich bei anderen Ausführungsbeispielen die Achsen in einem Winkel nahe einem rechten Winkel derart schneiden, dass ein Lichtsignal in der ersten Achserrichtung X und ein Lichtsignal in der zweiten Achserrichtung Y unterschieden und erfasst werden können.
Das System 100 ist derart konfiguriert, dass die Positionserfassungssignale PD_L, die von der Fernsteuerung 120 übertragen werden, durch die Webkamera 110 empfangen werden, und der Schwenkzustand der Fernsteuerung 120 wird basierend auf den bestimmten Parameter (z. B. Größe der absoluten Werte und relatives Verhältnis) der erfassten und empfangenen Positionserfassungssignale PD_L erfasst. Die empfangenen und erfassten Positionserfassungssignale PD_L werden dann durch die Logik 130 verwendet, die innerhalb anderer Komponenten des Computersystems 200 enthalten ist, um den Cursor 222 gemäß dem Schwenkzustand (z. B. Schwenken nach rechts und Schwenken nach links) zu positionieren. Wie hierin verwendet, kann die Logik 130 Software, Hardware, Firmware oder eine Kombination derselben sein.
3A zeigt den Cursor 222 vor der Bewegung und 3B zeigt den Cursor 222 nach der Bewegung entlang der Bewegungsbahn 222a. Das heißt, wenn die Fernsteuerung 120 von –X zu +X geschwenkt wird, wird der Cursor 222, der auf dem Anzeigeabschnitt 220 angezeigt ist, von links (–X) nach rechts (+X) auf der Anzeige geschwenkt, was dem Schwenken entspricht.
Um eine X-Y-Positionssteuerung des Cursors zu erreichen, kann die Fernsteuerung 120 mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen (die Infrarotlicht oder andere Lichtsignale emittieren können) um die Mittelachse 121 als eine Referenzachse konfiguriert sein, die als eine Positionsreferenz dient, entsprechend der Übertragungsrichtung des Positionserfassungssignals PD_L, wie in 4A gezeigt ist. Ein erstes lichtemittierendes Element 1231 und ein zweites lichtemittierendes Element 1232 sind auf einer Frontplatte 128 der Fernsteuerung 120 angeordnet und sind voneinander derart beabstandet, dass sie symmetrisch im Hinblick auf die Mittelachse 121 der Fernsteuerung 120 in einer horizontalen Richtung sind. Das heißt, der Schnittpunkt zwischen der Mittelachse 121 und der horizontalen Richtung X kann als ein Ursprung definiert sein, und das erste lichtemittierende Element 1231 und das zweite lichtemittierende Element 1232 sind symmetrisch im Hinblick auf den Ursprung angeordnet.
Das erste lichtemittierende Element 1231 weist eine Lichtachse 123a und eine Lichtintensitätsverteilungs-Charakteristik oder -Struktur LD₁ auf. Das zweite lichtemittierende Element 1232 weist eine Lichtachse 123b und eine Lichtintensitätsverteilungs-Charakteristik oder -Struktur LD₂ auf. Die Lichtachsen 123a und 123b sind in entgegengesetzten Richtungen geneigt gezeigt im Hinblick auf die Mittelachse 121, um die Empfindlichkeit und die Genauigkeit zu verbessern (siehe 4B). Optional kann eine ähnliche Wirkung erreicht werden durch Erweitern des Raums zwischen dem ersten lichtemittierende Element 1231 und dem zweiten lichtemittierende Element 1232.
Bei einem Ausführungsbeispiel können die Positionserfassungssignale PD_L von dem ersten und dem zweiten Licht emittierenden Element 1231, 1232 dadurch unterschieden werden, dass die Emissionszeitgebung dieser Signale unterschiedlich zueinander gemacht wird. Zum Beispiel kann die Fernsteuerung 120 konfiguriert sein, um das Positionserfassungslichtsignal PD_L als ein Pulspositionsmodulations-(PPN; pulse position modulation)-Signal zu übertragen, durch Treiben des ersten lichtemittierenden Elements 1231 und des zweiten lichtemittierenden Elements 1232 durch ein Zeiteinteilungsantriebssystem. Eine Pulspositionsmodulation minimiert die Wirkung des Streuens von Licht, EMC (elektromagnetische Kompatibilität), Rauschen und anderen Einflüssen.
Wenn verursacht wird, dass die Lichtachse 123a des ersten lichtemittierenden Elements 1231 direkt der Webkamera 110 zugewandt ist durch horizontales Bewegen der Fernsteuerung 120, wird der Lichtbetrag von dem ersten lichtemittierenden Element 123 größer als der Lichtbetrag von dem zweiten lichtemittierenden Element 1232. Dementsprechend kann eine Rechtsbewegung der Fernsteuerung 120 durch die Webkamera 110 erfasst werden.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen horizontalen Steuerung des Cursors 222 kann eine vertikale Steuerung unter Verwendung eines ähnlichen Prozesses ausgeübt werden (lichtemittierende Elemente 1233 und 1234), was zu einer zweidimensionalen Positionssteuerung des Cursors 222 führt.
Obwohl 4A und 4B die Anordnung des ersten lichtemittierenden Elements 1231 bis zum vierten lichtemittierenden Element 1234 als kreuzförmig zeigen, ist die Fernsteuerung 120 nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel können die lichtemittierenden Elemente in einer T-förmigen oder L-förmigen Konfiguration angeordnet sein. Das heißt, sowohl in der ersten Achserrichtung X als auch der zweiten Achsenrichtung Y können die entsprechenden zwei lichtemittierenden Elemente symmetrisch im Hinblick auf die Mittelachse 121 angeordnet sein.
Die Fernsteuerung 120 kann verschiedene Steuermerkmale umfassen, um eine Infrarotsteuerung des Cursors 222 zu initiieren und um nachfolgend den Cursor 222 in einer gewünschten Richtung zu bewegen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Fernsteuerung 120 einen Knopf 122, der bedient wird, um eine Infrarotfernsteuerung zu initiieren. Eine nachfolgende Operation des Knopfes 122 schaltet das Infrarotfernsteuermerkmal aus.
Ferner, obwohl die Fernsteuerung 120 aus 4A und 4B mit vier lichtemittierenden Elementen gezeigt wurde, ist die Fernsteuerung 120 nicht darauf beschränkt und eine andere Anzahl und Anordnung von lichtemittierenden Elementen kann geliefert werden. Zum Beispiel kann die Fernsteuerung 120 ein lichtemittierendes Element verwenden. Bei dieser Konfiguration kann die Bewegung des Cursors 222 auch durch Schwenken der Fernsteuerung 120 erreicht werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein einzelner Knopf in der Form eines Kippschalters bedient, um sowohl die Infrarotsteuerung zu initiieren als auch nachfolgend den Cursor 222 zu positionieren. Andere Einrichtungen sind für eine Initiierung und Bedienung des Cursors 222 möglich. Somit wird die Bewegung des Kippschalters in zwei Dimensionen in eine Bewegung des Cursors 222 in zwei Richtungen übersetzt und die Fernsteuerung 120 kann stationär oder annähernd stationär gehalten werden.
Wiederum weiterhin kann derselbe Knopf 122 oder ein ähnlicher Knopf verwendet werden, um zu ermöglichen, dass der Cursor 222 eine andere normale computerverwandte Cursoroperation initiiert, wie z. B. „drag and drop” (Ziehen und Fallenlassen) und „Elementauswahl”.
Andere Einrichtungen sind möglich zum Steuern der zweidimensionalen Bewegung des Cursors auf dem Bildschirm. Bei einem Ausführungsbeispiel empfängt eine Webkamera-Empfangseinheit, die ein Array aus CCDs umfasst, ein Lichtsignal I_S, das z. B. ein Infrarotsignal IR_S mit einer eindeutigen Struktur umfasst, die von einer Fernsteuervorrichtung erkannt werden kann, und korreliert die Bewegung des Signals IR_S über das Array aus CCDs mit einer entsprechenden Position auf dem Computeranzeigeabschnitt 220. Dieses Ausführungsbeispiel ist in 5 dargestellt. Wie gezeigt ist, umfasst das Computersystem 300 ein Kamerasystem 310 mit einem Array 315 aus CCDs oder ähnlichen Bilderfassungsvorrichtungen. Mit dem Kamerasystem 310 ist ein Prozessor 330 gekoppelt, der unter anderem dazu dient, Bildinformationen zu verarbeiten, die durch das CCD-Array 315 erfasst wurden. Der Prozessor 330 ist seinerseits mit einem Anzeigeabschnitt 320 gekoppelt, auf dem ein Cursor 322 gezeigt ist. Schließlich wird eine Fernsteuerung 340 verwendet, um den Cursor 322 zu aktivieren und seine Bewegung in zwei Dimensionen über den Anzeigeabschnitt 320 zu steuern. Die Fernsteuerung umfasst eine Cursorsteuerung 341 und eine lichtemittierende Vorrichtung 343.
Ferner ist in 5 eine Translation bzw. Übersetzung des Cursors 322 auf dem Anzeigeabschnitt 320 von einem Startpunkt A zu einem Endpunkt B gezeigt. Diese Übersetzung kann gesteuert werden durch eine Operation der Fernsteuerung 340. Zum Beispiel kann durch Schwenken der Fernsteuerung 340 von links nach rechts durch den Bogen A_X eine Mittelachse 351 der lichtemittierenden Vorrichtung 343 veranlasst werden, sich von einem Punkt A auf dem CCD-Array 315 zu einem Punkt B auf dem CCD-Array 315 zu bewegen, mit dem Ergebnis, dass eine Mittelachse 353 nun auf einen unterschiedlichen Punkt auf dem CCD-Array 315 zeigt. Diese Übersetzung über das CCD-Array wird erfasst und verarbeitet durch den Prozessor 330, um die entsprechende Übersetzung des Cursors 322 von Punkt A zu Punkt B auf dem Anzeigeabschnitt 320 zu liefern.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann der Anzeigeabschnitt des Computersystems den Cursor auf dem Bildschirm zu allen Zeiten anzeigen. Der Cursor auf dem Bildschirm ist durch mehr als eine Vorrichtung steuerbar. Zum Beispiel kann der Cursor auf dem Bildschirm gesteuert werden durch die Maus 235 von 2B. Wenn jedoch die Fernsteuervorrichtungen (z. B. Fernsteuerungen 120 und 340) aktiviert sind, wird die Steuerung des Cursors auf dem Bildschirm freigegeben durch die entsprechende Fernsteuervorrichtung. Um eine solche Fernsteuerung zu ermöglichen, kann ein Benutzer die Cursorsteuerung der Fernsteuervorrichtung bedienen. Zum Beispiel kann ein Benutzer die Cursorsteuerung 341 (siehe 5) bedienen, um eine Fernsteuerung des Cursors 322 durch eine Lichtemission aus der Fernsteuerung 340 zu ermöglichen.
6 stellt ein exemplarisches Bilderfassungs-Array dar und eine zugeordnete Elektronik der Webkamera aus 5. Wie gezeigt ist, ist ein CCD-Array 315 auf einer Schaltungsplatine 316 angeordnet, auf der verschiedene elektronische Schaltungselemente installiert sind. Diese elektronischen Elemente werden als Teil der Verarbeitungsschaltungsanordnung und/oder der Logik 130 verwendet, um das Lichtsignal I_S in ein Steuersignal zu transformieren, um eine Bewegung des Cursors auf dem Bildschirm zu verursachen (z. B. des Cursors 222 aus 2A).
7 stellt ein Ausführungsbeispiel einer wiederum anderen Fernsteuervorrichtung zur Verwendung mit der Webkamera 110 dar, um die Positionierung des Cursors 222 zu steuern (siehe 2B). In 7 ist eine Fernsteuerung 360 mit einem optischen Fenster 362 gezeigt. Hinter dem optischen Fenster 362 ist ein Reflektor 364, der ein IR-Signal von einer anderen Quelle erfasst, das IR-Signal fokussiert und das IR-Signal auf die Bilderfassungsvorrichtung der Webkamera 110 richtet, wobei das IR-Signal verwendet wird, um ein Cursorsteuersignal zu erzeugen. Die Fernsteuerung 360 kann in allen anderen Beziehungen auf die Weise der Fernsteuerung 340 arbeiten, die in 5 gezeigt ist. Andere Quellen von Infrarotemissionen, die mit der Fernsteuerung 360 verwendet werden können, umfassen ein Infrarotsignal, das durch die Webkamera 110 selbst erzeugt wird, und Infrarotemissionen, die durch andere Quellen erzeugt werden, wie z. B. eine (künstliche) Raumbeleuchtung, Sonnenlicht und ähnliche Quellen.
8 ist eine exemplarische Schaltung zum Steuern eines Cursors auf einem Bildschirm unter Verwendung einer Webkamera. Elemente der Schaltung, wie in 8 gezeigt ist, können in der Webkamera 110 (siehe 2A) und/oder in dem Prozessorabschnitt 210 oder dem Anzeigeabschnitt 220 (siehe 2B) angeordnet sein.
Das Infrarotsignal IR_S, das aus der Fernsteuerung 120 emittiert wird (siehe 2A) wird durch eine Erfassungs- und Trennungs-Schaltung 410 empfangen, die ein eindeutiges Muster an dem empfangenen Signal IR_S erkennt und das Signal IR_S aus anderen Signalen GI_S trennt, die an der Webkamera 110 empfangen werden. Das somit getrennte Signal IR_S wird zu einer Photodiode 411 geliefert oder einer ähnlichen Vorrichtung, die in der Lichtempfangseinheit der Webkamera 110 umfasst ist, wird photoelektrisch umgewandelt und in eine IR-Empfangssignalverarbeitungseinheit 420 als IR-Empfangssignale IRR_S eingegeben.
Die IR-Empfangssignalverarbeitungseinheit 420 umfasst in einer Vorderstufe einen Verstärker 421, der das Signal IRR_S in ein Signal in einem festen Bereich (Amplitude) verstärkt, so dass eine Signalverarbeitung zuverlässig ausgeführt werden kann, und einen Begrenzer 422, der mit dem Verstärker 421 verbunden ist, um eine Rückkopplungsschleife zu bilden und die Amplitude des Signals auf einen festen Bereich einzustellen. Andere Verstärker und ein Bandpassfilter können in Verarbeitungsrichtung abwärts von dem Verstärker 421 angeschlossen sein und müssen das Signal IRR_S weiter verarbeiten. Die IR-Empfangssignalverarbeitungseinheit 420 gibt Positionserfassungssignale PD_S aus, die jedem der Eingangssignale IRR_S entsprechen, an eine Verschiebungserfassungseinheit 430.
Die Verschiebungserfassungseinheit 430 umfasst eine Detektorschaltung 432, ein Rauschfilter 434 und eine arithmetische Verarbeitungseinheit (APU; arithmetic processing unit) 450. Die Detektorschaltung 432 führt eine Signalverlauftransformationsverarbeitung an den Positionserfassungssignalen PD_S aus, um Positionserfassungsausgangssignale PD_o zu erhalten, die jedem der Eingangssignale IRR_S entsprechen. Die Schaltung 432 entfernt die Modulationswellen aus den Positionserfassungsempfangssignalen PD_S, die Modulationswellen enthalten, um eine Hüllkurve zu erhalten. Das heißt, die Positionserfassungsausgangssignale PD_S können in Amplitudenwerte umgewandelt werden, die eine gewünschte Cursorbewegung anzeigen.
Das Rauschfilter 434 kann ein Kondensator-Widerstand-(CR; capacitor-resistor)-Filter, ein Induktor-Kondensator-(LC; inductor-capacitor)-Filter oder eine ähnliche Schaltungsanordnung aufweisen und entfernt Rauschen, das nicht in der Lichtempfangssignalverarbeitungseinheit 420 entfernt werden kann.
Die arithmetische Verarbeitungseinheit 450 erfasst den Zustand der Bewegung (Verschiebung) der Fernsteuerung 120 durch Ausführen einer digitalen Berechnung an den Positionserfassungsausgangssignalen PD_o und gibt ein Steuersignal C_S an ein Cursorsteuermodul 470 aus, das die Position des Cursors 222 steuert. Die arithmetische Verarbeitungseinheit 450 und das Cursorsteuermodul 470 können durch Verwenden von Verarbeitungseinheiten konfiguriert werden, die in der Webkamera 110, dem Anzeigeabschnitt 220 oder dem Verarbeitungsabschnitts 210 oder jeglicher Kombination dieser Elemente enthalten sind. Damit können die Verarbeitungsfunktionen Software-Merkmale, Hardware-Merkmale, Firmware oder eine Kombination derselben umfassen.
9 ist ein Flussdiagramm, das eine exemplarische Cursorsteueroperation 500 zeigt unter Verwendung der Webkamera 110 aus 2A und des Computersystems aus 2B. Die Operation 500 beginnt mit Block 501, wenn die Webkamera 110 eingeschaltet wird, und das Computersystem 200 läuft. Bei Block 505 empfängt die Webkamera 110 ein Signal I_S. Bei Block 510 bestimmt das Erfassungs- und Trennungsmodul 410, dass das Signal I_S ein definiertes Infrarotsignal umfasst und fährt fort, das Infrarotsignal aus den anderen Signalen GI_S herauszutrennen. Bei Block 515 bestimmt die Verarbeitungslogik, dass das Infrarotsignal ein Signal ist, um eine Fernsteuerung des Cursors 222 unter Verwendung der Fernsteuerung 120 zu ermöglichen. Bei Block 520 empfängt das Cursorsteuermodul ein Signal von dem Prozessorabschnitt 210, das die Fernsteuerung des Cursors 222 durch die Fernsteuerung 120 ermöglicht. Der Cursor 222 ist auf dem Anzeigeabschnitt 220 angezeigt.
Bei Block 525 empfängt die Webkamera 110 Positionserfassungssignale PD_I, die einer Schwenkbewegung der Fernsteuerung 120 in der X- und Y-Richtung entsprechen (z. B. empfängt die Webkamera 110 vier separate Signale PD_L). Die empfangenen Signale PD_L werden in Spannungsamplitudensignale durch die ARU 450 umgewandelt, um das Steuersignal C_S zu entwickeln (Block 530). Das Cursorsteuermodul 470 empfängt (Block 535) das Steuersignal C_S und positioniert den Cursor 222 entsprechend.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf einige wenige spezifische Ausführungsbeispiele. Diese Ausführungsbeispiele sind darstellend für die Erfindungen, die in den folgenden Ansprüchen angegeben sind, und sollten nicht derart betrachtet werden, dass sie diese Erfindungen einschränken. Verschiedene Modifikationen können für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, ohne von dem Wesen und dem Schutzbereich der Erfindungen abzuweichen.
Zusammenfassung
Ein Fernsteuersystem für einen Computer und ein entsprechendes Verfahren umfassen eine Webkamera, die eine Bilderfassungseinheit aufweist, wobei die Bilderfassungseinheit eine oder mehrere Vorrichtungen umfasst, die in der Lage sind, Bilder von mehreren getrennten Abschnitten des elektromagnetischen Spektrums zu empfangen; ein Erfassungs- und Trennungs-Modul, das in der Lage ist, die Bilder zu erfassen und in zumindest ein Signal zu trennen, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, wobei das Signal, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, durch eine Fernsteuervorrichtung erzeugt wird; und eine Verarbeitungseinheit, die das Signal, das zu der Cursorsteuerung in der Lage ist, empfängt und ein oder mehrere Cursorsteuersignale erzeugt, wobei das eine oder die mehreren Cursorsteuersignale Signale umfassen, die eine Bewegung der Fernsteuervorrichtung anzeigen, wobei die Bewegung zu einer Übersetzung in eine Bewegung eines Cursors in der Lage ist, der auf einer Anzeige des Computers angezeigt ist.

Claims

Ein Fernsteuersystem für einen Computer, das folgende Merkmale aufweist: eine Webkamera, die eine Bilderfassungseinheit aufweist, wobei die Bilderfassungseinheit eine oder mehrere Vorrichtungen aufweist, die in der Lage sind, Bilder von mehreren Quellen zu empfangen; ein Erfassungs- und Trennungs-Modul, das in der Lage ist, die Bilder zu erfassen und zu trennen, in zumindest ein Signal, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, wobei das Signal, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, durch eine Fernsteuervorrichtung erzeugt wird; und eine Verarbeitungseinheit, die das Signal empfängt, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, und ein oder mehrere Cursorsteuersignale erzeugt, wobei das eine oder die mehreren Cursorsteuersignale Signale umfassen, die eine Bewegung der Fernsteuervorrichtung anzeigen, wobei die Bewegung zu einer Übersetzung in eine Bewegung eines Cursors in der Lage ist, der auf einer Anzeige des Computers angezeigt ist.
Das Fernsteuersystem gemäß Anspruch 1, bei dem die mehreren Quellen Quellen aufweisen, die Strahlung aus getrennten Abschnitten des elektromagnetischen Spektrums emittieren, und bei dem das Signal, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, ein Infrarotsignal ist.
Das Fernsteuersystem gemäß Anspruch 1, bei dem der Cursor in einer X-Y-Ebene bewegbar ist.
Das Fernsteuersystem gemäß Anspruch 1, bei dem die Cursorsteuersignale ein Cursorfreigabesignal umfassen.
Das Fernsteuersystem gemäß Anspruch 1, bei dem die Cursorsteuersignale ein Cursorübersetzungssignal umfassen.
Das Fernsteuersystem gemäß Anspruch 5, bei dem die Fernsteuervorrichtung eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen aufweist, die angeordnet sind, um Positionserfassungssignale zu erzeugen, die eine Bewegung der Fernsteuervorrichtung anzeigen.
Das Fernsteuersystem gemäß Anspruch 1, bei dem das Signal, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, ein Signal in dem sichtbaren Bereich ist, das durch eine oder mehrere lichtemittierenden Dioden erzeugt wird.
Das Fernsteuersystem gemäß Anspruch 1, das ferner ein Array aus Bilderfassungselementen aufweist, wobei individuelle Bilderfassungselemente das Signal erfassen, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, und wobei die Verarbeitungseinheit das erfasste Signal verarbeitet und Positionen der Bilderfassungselemente auf entsprechende Positionen auf der Computeranzeige abbildet.
Das Fernsteuersystem gemäß Anspruch 8, bei dem die Bilderfassungselemente ladungsgekoppelte Bauelemente (CCDs) sind.
Ein Verfahren zur Fernsteuerung eines Computers, das folgende Schritte aufweist: Empfangen, in einer Bilderfassungsvorrichtung, eines Bildsignals, das Strahlung aufweist, die aus mehreren Quellen emittiert wird; Erfassen, in dem empfangenen Bildsignal, eines Signals, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist; Trennen des Signals, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, von dem Bildsignal; Verarbeiten des getrennten Signals, das zu der Cursorsteuerung in der Lage ist, um ein Cursorsteuersignal zu erzeugen; und Anlegen des Cursorsteuersignals, um eine Bewegung eines Computercursors zu steuern.
Das Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem die mehreren Quellen Strahlung aus separaten, getrennten Abschnitten des elektromagnetischen Spektrums emittieren und bei dem das Signal, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, ein Infrarotsignal ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem das Signal, das zu einer Cursorsteuerung in der Lage ist, ein Signal umfasst, um eine Fernsteuerung des Computercursors zu initiieren.
Das Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem das Cursorsteuersignal ein X-Y-Richtungssteuersignal aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 10, das ferner folgende Schritte aufweist: Empfangen und Verarbeiten eines Signals, um ein Ziehen-und-Fallenlassen-Merkmal auszuführen; und Empfangen und Verarbeiten eines Signals, um ein Element aus einer Liste aus Elementen auszuwählen, die auf einer Computeranzeige angezeigt ist.
Ein System für eine Fernsteuerung eines Computers, das folgende Merkmale aufweist: eine Fernsteuerungseinrichtung, die in der Lage ist, ein Fernsteuerungssignal zu erzeugen zum Empfangen durch eine Webkamera; eine Einrichtung zum Empfangen des erzeugten Fernsteuersignals; eine Erfassungs- und Trennungs-Einrichtung zum Erfassen des empfangenen Fernsteuersignals und zum Trennen des empfangenen Fernsteuersignals von anderen Signalen, die an der Webkamera empfangen werden; eine Einrichtung zum Verarbeiten des getrennten Signals, um Cursorsteuersignale zu liefern; und eine Einrichtung zum Anlegen des Cursorsteuersignals an einen Computercursor.
Das System gemäß Anspruch 15, bei dem die Fernsteuereinrichtung eine Infrarot-Fernsteuereinrichtung aufweist.
Das System gemäß Anspruch 16, bei dem die Fernsteuereinrichtung einen Reflektor aufweist, der Infrarotlicht außerhalb der Fernsteuereinrichtung sammelt und fokussiert
Das System gemäß Anspruch 16, bei dem die Infrarotfernsteuereinrichtung eine Mehrzahl von Infrarot emittierenden Elementen aufweist, die konfiguriert sind, um eine Bewegung der Fernsteuereinrichtung in einer X-Y-Ebene anzuzeigen.
Das System gemäß Anspruch 15, bei dem die Fernsteuereinrichtung eine Einrichtung zum Emittieren sichtbarer Lichtsignale aufweist.
Das System gemäß Anspruch 15, bei dem die Einrichtung zum Empfangen des Fernsteuersignals ein CMOS-Bauelement aufweist.