TW201607306A - 控制游標的方法、遙控器以及智慧電視 - Google Patents

控制游標的方法、遙控器以及智慧電視 Download PDF

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Abstract

本發明描述了一種控制游標的方法、遙控器以及智慧電視。控制游標的方法包含響應於觸發信號同時發送複數個超聲波信號，接收複數個超聲波信號，基於每個超聲波信號的發送時間與到達時間之間的渡越時間來確定每個超聲波信號所經過的距離，基於各個超聲波信號所經過的距離來確定遙控器的位置，以及基於遙控器的位置將游標顯示在螢幕上。這樣藉由遙控器的運動來控制螢幕上的所述游標。

Description

控制游標的方法、遙控器以及智慧電視
各個實施例大體上涉及智慧電視系統、方法、裝置和電腦程式，更加具體地，涉及一種人機交互介面和遠端運動控制技術。
隨著電視聯網功能的持續發展和逐漸轉向智慧電視時代，新型人機界面和遙控器的發展已經持續進行。
隨著聯網功能而持續增長的業務使得列表選擇更加複雜，以上下左右和OK鍵功能為特徵的傳統功能表已經變得不能滿足正常使用的需要，但是提供過於複雜的功能表則可能會導致遙控器的操作麻煩和慢速。迄今為止，在許多電視製造商和品牌的共同努力下，已經出現了三種通用的人機界面解決方案：語音辨識、手勢識別和運動感應。
對於語音辨識，加入語音辨識功能對於電視產品的多樣性具有深遠的影響，其原因在於各個不同地區存在更大量的複雜方言和地方口音。
對於手勢識別，通過遊戲機已經證實手勢識別在商業上是可用的，然而，對於許多網頁，尤其是要求謹慎且精確遙控器移動的網頁，手勢控制不穩定。同樣，手勢識別不被認為是一種優越的人體工程設計，疲勞容易影響手臂的伸展能力和姿勢。此外，在手勢識別中的運動通常由設置在電視前面的鏡頭捕捉，以及許多人不願意將鏡頭安裝在他們日日觀看的電視上，尤其是可以聯網的電視。
運動捕捉，也稱為空中指向，被認為是一種在目前發展迅速的技術。可以發現，妨礙其應用的最小障礙是電視，原因在於，當提及電腦使用時，消費者已經廣泛地接受並且瞭解了電腦遙控器、觸控板或Wii式控制器。然而，這些運動捕捉（空中指向）裝置也比普通的遙控器貴得多，它們的高成本也成為妨礙其廣泛應用的主要障礙。
需要提出一種克服了現有方法所面臨的問題諸如成本、隱私問題等的人機界面和遙控器。
以下發明內容僅僅是代表性的並且是非限制性的。
通過使用各個實施例，克服了上述問題，以及實現了其他優點。
本發明提供用於控制游標的方法、遙控器以及智慧電視，其可以有效的定位遙控器的位置，並基於遙控器的位置來控制游標。
根據本發明的一個方面，本發明提供一種用於控制游標的方法，其包括：響應於觸發信號同時發送多個超聲波信號；接收所述超聲波信號；基於每個超聲波信號的發送時間與到達時間之間的渡越時間來確定每個超聲波信號所經過的距離，基於各個超聲波信號所經過的距離來確定所述遙控器的位置；以及基於所述遙控器的位置將游標顯示在螢幕上。
進一步的，多個超聲波發射器用於分別發送所述多個超聲波信號，多個超聲波接收器用於分別接收所述超聲波信號，其中多個超聲波發射器位於遙控器內，而多個超聲波接收器分別位於同一平面內的不同位置，該多個超聲波接收器定義了一個坐標系以定位所述遙控器相對於該多個超聲波接收器的位置，通過該坐標系的轉換將所述遙控器相對於該多個超聲波接收器的位置轉換成所述螢幕上的一個相應位置，並在所述螢幕上的相應位置顯示所述游標；或者，多個超聲波接收器位於遙控器內，而多個超聲波發射器分別位於同一平面內的不同位置，該多個超聲波發射器定義了一個坐標系以定位所述遙控器相對於該多個超聲波發射器的位置，通過該坐標系的轉換將所述遙控器相對於該多個超聲波發射器的位置轉換成所述螢幕上的一個相應位置，並在所述螢幕上的相應位置顯示所述游標。
進一步的，所述觸發信號源自所述遙控器，所述觸發信號為射頻觸發信號，基於觸發信號的發送時間來確定所述超聲波信號的發送時間。
進一步的，多個超聲波接收器位於遙控器內，而多個超聲波發射器分別位於同一平面內的不同位置，所述多個超聲波發射器中的每一個都配置為接收所述觸發信號並且響應於接收到所述觸發信號而發送所述超聲波信號。
根據本發明的另一個方面，本發明提供一種用於控制游標的遙控器，其包括：射頻發射器，其配置為發送射頻觸發信號；多個超聲波接收器，其配置為分別接收多個超聲波信號；處理器，被配置為基於所述射頻觸發信號的發射時間確定每個超聲波信號的發送時間，基於每個超聲波信號的發送時間和到達時間之間的時間差來確定每個超聲波信號所經過的距離，基於各個超聲波信號所經過的距離來確定所述遙控器的位置；通訊介面，用於發送有關所述遙控器的所述位置的位置資訊。
進一步的，所述遙控器還包括有另外多個超聲波接收器，該另外多個超聲波接收器亦配置為分別接收所述多個超聲波信號，所述處理器基於所述多個超聲波接收器和所述另外多個超聲波接收器獲取的每個超聲波信號的到達時間計算得到所述多個超聲波接收器的位置以及所述另外多個超聲波接收器的位置，基於這兩組多個超聲波接收器的位置確定所述遙控器的旋轉。
進一步的，所述遙控器包含在智慧型電話中。
進一步的，射頻發射器週期性地發送射頻觸發信號；所述多個超聲波接收器週期性的分別接收多個超聲波信號；所述處理器基於所述遙控器的多個位置來確定運動軌跡。
根據本發明的再一個方面，本發明提供一種用於控制游標的電視，其包括：螢幕，其配置有顯示游標；射頻接收器，其配置為接收來自遙控器的觸發信號；位於不同位置的多個超聲波發射器，其配置為響應於接收到所述觸發信號同時發送多個超聲波信號；至少一個處理器，其被配置為接收有關所述遙控器的所述位置的位置資訊；將有關所述遙控器的所述位置的所述位置資訊轉換為用於所述游標的顯示位置，將所述游標顯示在所述顯示位置處。
進一步的，位置資訊包括以下至少一個：所述遙控器在給定時間處的確定位置、在給定時間處用於所述多個超聲波信號中的每一個超聲波信號的渡越時間、以及表示所述遙控器在多個時間處的多個位置的運動軌跡。
進一步的，所述顯示器是三維顯示器，以及其中，將有關所述遙控器的所述位置的所述位置資訊轉換為用於所述游標的顯示位置包括：將有關所述遙控器的所述位置的所述位置資訊轉換為用於遙控器的三維顯示位置。
與現有技術相比，本發明在位於同一平面的多個位置和遙控器之間傳輸多個超聲波信號，基於每個超聲波信號的發送時間與到達時間之間的渡越時間來確定每個超聲波信號所經過的距離，基於各個超聲波信號所經過的距離來確定所述遙控器的位置，至少部分地基於所述遙控器的位置將游標顯示在螢幕上。這樣借由所述遙控器的運動來控制在所述螢幕上的所述游標。
各個實施例的特徵、權益和優點中的其中之一旨在提供通過使用空間遙控器控制游標的技術。附加的目的、特徵和優點將在審查以下結合隨附附圖所做的詳細說明時變得顯而易見。
根據一個實施例，提供了一種空間遙控器，其包括配置為發送RF信號(有時也可以RF觸發信號)的射頻（RF）觸發器。這些RF信號可以用於週期性地觸發設置在電視上的多個超聲波發射器。多個超聲波發射器在被來自RF觸發器的RF信號觸發時多個發送超聲波信號。設置於遙控器上的多個超聲波接收器接收由設置在電視上的多個超聲波發射器發送的超聲波信號。處理器基於由超聲波發射器發送的超聲波信號到達超聲波接收器的渡越時間來計算空間遙控器相對於多個超聲波發射器的位置。空間遙控器的一系列位置可以用於形成空間遙控器的運動軌跡。空間遙控器將該運動軌跡或位置的位置資訊通過無線地通過通訊介面發送至電視，以及通過電視將該運動軌跡作為游標軌跡顯示到電視螢幕上。其中，多個超聲波發射器分別位於同一平面內的不同位置，該多個超聲波發射器定義了一個坐標系以定位所述空間遙控器相對於該多個超聲波發射器的位置，通過該坐標系的轉換將所述遙控器相對於該多個超聲波發射器的位置轉換成所述電視螢幕上的一個相應位置，並在所述電視螢幕上的相應位置顯示所述游標。需要知道的是，由於多個超聲波接收器設置於所述空間遙控器的同一位置處，該多個超聲波接收器可以被統稱為一個超聲波接收機，也就是說，該超聲波接收機可以接收多個超聲波信號。
在另一實施例中，空間遙控器可以包括按照相同或不同頻率運行的至少兩個超聲波接收機。這至少兩個超聲波接收機相隔一定距離。這樣，可以通過計算超聲波接收機的不同軌跡來推導遙控器的旋轉，例如，通過分別使用設置在電視上的至少三個超聲波發射器來計算每個超聲波接收機的3D位置。通過使用該資訊，可以確定遙控器的方位或旋轉。
在另一替代實施例中，可以存在設置在電視上的至少三個超聲波發射器。RF觸發器按照相同或不同的頻率發送RF信號，以及獨立的超聲波發射器可以由這些RF信號觸發。RF信號的傳播速度比超聲波信號的傳播速度快得多。由此，發送RF信號至不同位置的時間差相對於發送超聲波信號至不同位置的時間差而言可以忽略不計，因此空間遙控器發送的RF信號可以假設為同時到達不同的超聲波發射器，這樣超聲波發射器被同時觸發。可以參考RF信號的發送時間來確定被觸發的超聲波發射器發出超聲波信號的時間，兩者有一定的延時關係，但是各個超聲波發射器發出超聲波信號的時間可以被認為是同時的。
空間遙控器可以是智慧型電話的一部分，例如，用智慧型電話代替空間遙控器。將空間遙控器的運動狀況和運動軌跡資訊同時轉換為螢幕游標的運動和軌跡，以便遠端地控制游標。
空間遙控器也可以由具有超聲發送和接收功能的裝置組成。超聲波由空間遙控器發送然後受到設置在智慧螢幕周圍的有源或無源超聲反射器反射。通過計算被不同反射器反射的超聲波的時間差來得出空間遙控器的空間位置，由此，按照相同的方式，經由空間遙控器實現控制游標的目的。
根據另一實施例，具有空間遙控器的電視系統包括固定安裝在電視螢幕周圍的多個超聲波接收器。該系統也電連接至電視，向電視輸出電信號。空間遙控器同步地且週期性地發送RF信號和超聲波信號，也可以說，空間遙控器回應RF信號而發出超聲波信號。智慧電視受到RF信號的觸發而開始接收來自安裝在電視螢幕周圍的超聲波接收器的電信號，當超聲波接收器接收到空間遙控器發送的超聲波時，輸出電信號。在電視上的處理器基於不同超聲波接收器檢測到超聲波信號的渡越時間(收到RF信號的時間和檢測到超聲波信號的時間之間的時間差)來計算空間遙控器的位置。空間遙控器的一系列位置形成空間遙控器的運動軌跡，然後可以將該運動軌跡顯示在電視螢幕上。其中，多個超聲波接收器分別位於同一平面內的不同位置，該多個超聲波接收器定義了一個坐標系以定位所述空間遙控器相對於該多個超聲波接收器的位置，通過該坐標系的轉換將所述遙控器相對於該多個超聲波接收器的位置轉換成所述電視螢幕上的一個相應位置，並在所述電視螢幕上的相應位置顯示所述游標。需要知道的是，由於多個超聲波發射器設置於所述空間遙控器的同一位置處，該多個超聲波發射器可以被統稱為一個超聲波發射機，也就是說，該超聲波發射機可以發射多個超聲波信號。
每個超聲波信號的渡越時間是指從該超聲波信號的發送時間到該超聲波信號的接收時間的時間差，其中該超聲波信號的發送時間可以基於所述RF信號的發送時間確定。
第一實施例
第1圖是示出了根據第一實施例的3D空間遙控器的示意圖。系統100包括遙控器110，該遙控器110能夠週期性地發送RF觸發信號並且同步地接收超聲波信號。超聲波發射器120、122、124、126位於電視螢幕115周圍的不同位置，它們位於同一個平面內。游標140顯示在電視螢幕115上。根據本實施例，遙控器110的位置用於確定顯示游標140的位置。將空間遙控器的運動狀況和運動軌跡資訊轉換為螢幕游標的運動和軌跡，以便遠端地控制游標。
在一個非限制性修改例中，為設置在智慧螢幕115周圍的超聲波發射器120、122、124、126增加了接收功能，以及為空間遙控器110增加了超聲反射功能。這樣，通過控制不同超聲波發射器在不同的時間發送超聲波信號，可以創建具有不同相位的超聲波信號來進行空間掃描。系統100根據反射強度的變化來定位空間遙控器110，然後經由回饋系統實現對空間遙控器110的追蹤。
RF信號的傳播速度比超聲波的傳播速度高得多。因此，超聲波發射器120、122、124、126響應接收到來自空間遙控器110的RF信號而同時發出多個超聲波信號，也就是說超聲波信號的發送時間可以基於RF觸發信號的發送時間確定。
在一個非限制性實施例中，遙控器110是3D空間遙控器。3D空間遙控器110通過以下步驟工作：
1）三個或三個以上的超聲波發射器120、122、124、126固定安裝在電視螢幕115周圍。每個超聲波發射器120、122、124、126受到RF信號的觸發而發送超聲波信號。
2）空間遙控器110具有週期性地發送RF信號的RF觸發器和接收來自超聲波發射器120、122、124、126的超聲波信號的超聲波接收器。RF信號的傳播速度比超聲波信號的傳播速度高得多。由此，發送RF信號至不同位置的時間差相對於發送超聲波信號至不同位置的時間差而言可以忽略不計。換言之，由空間遙控器110發送到的RF信號可以假設為同時到達不同的超聲波發射器120、122、124、126，超聲波發射器被同時觸發。
3）RF信號由空間遙控器110在運動中週期性地發送以觸發超聲波發射器120、122、124、126。由此，空間遙控器110在每個RF信號發送之後接收一組超聲波信號。可以根據超聲波信號到達空間遙控器110的時間來計算此時空間遙控器110相對於這些超聲波發射器120、122、124、126的位置。基於空間遙控器110的一系列連續的位置來生成空間遙控器110的運動軌跡。
4）將空間遙控器110的位置資訊通過資訊通訊介面無線地發送至智慧電視。
5）通過智慧電視將運動軌跡作為游標軌跡投影到電視螢幕115上。這使用戶能夠借由空間遙控器110的運動來控制在電視上的游標140。具體的，該多個超聲波發射器120、122、124、126定義了一個坐標系以定位所述空間遙控器110相對於該多個超聲波發射器120、122、124、126的位置，通過該坐標系的轉換將所述遙控器110相對於該多個超聲波發射器120、122、124、126的位置轉換成所述電視螢幕115上的一個相應位置。
在本實施例的一個修改例中，兩個超聲波接收機固定在空間遙控器上。這些接收器相隔一定距離。這使系統能夠基於這兩個超聲波接收機的不同軌跡來推導空間遙控器110的旋轉。其中每個超聲波接收機包括分別接受多個超聲波信號的多個超聲波接收機。
在本實施例的另一修改例中，空間遙控器110可以具有超聲發送和接收功能。不同頻率的超聲波由空間遙控器110發送然後受到設置在智慧螢幕周圍的有源或無源超聲反射器（替代或補充了發射器120、122、124、126）反射。通過計算被不同反射器反射的超聲波的時間來得出空間遙控器110的空間位置，由此，經由改變空間遙控器110的位置來控制游標140。
本發明提供了一種基於在固定位置處的超聲波發射陣列120、122、124、126發送的超聲波信號到達遙控器110的時間來計算遙控器110的空間位置的方法。由於超聲波信號以相同的速度行進，所以可以基於超聲波信號到達遙控器110所需的時間來計算遙控器110與每個發射器120、122、124、126的距離。通過使用該資訊，例如，通過使用三邊測量法可以從幾何上確定遙控器110的位置。然後，可以將遙控器110的位置轉換為用於游標140的位置。然後，遙控器位置的相對變換可以轉譯為游標140位置的響聲變化，諸如，用腳將遙控器110移到左邊可以轉譯為將游標140移到螢幕的左邊（移動相同距離或移動一些調整距離）。
第二實施例
第2圖是示出了根據第二實施例的系統200的示意圖。系統200包括遙控器210，該遙控器210能夠週期性地發送RF信號和多個超聲波信號，也可以說，該遙控器210相應週期性的RF信號來發送多個超聲波信號。超聲波接收器220、222、224、226配置為接收來自遙控器210的超聲波信號並且定位在電視螢幕215周圍的不同位置。超聲波接收器220、222、224、226還配置為將從超聲波信號轉換來的電信號發送至控制器，諸如，用於電視和/或機上盒。游標240顯示在電視螢幕215上。根據本實施例，遙控器210的位置用於確定顯示游標240的位置。
在本實施例中提供的3D空間遙控器210通過以下步驟工作：
1）三個或三個以上的超聲波接收器220、222、224、226固定安裝在電視螢幕215周圍的不同位置，他們位於同一個平面上，並且與電視電連接。超聲波接收器220、222、224、226在接收到超聲波信號時輸出電信號至電視。
2）空間遙控器210同步地發送RF信號和超聲波信號。智慧電視收到RF信號的觸發而開始接收來自安裝在電視螢幕215周圍的超聲波接收器220、222、224、226的電信號。當超聲波接收器220、222、224、226接收到空間遙控器210發送的超聲波時生成電信號。
3）RF信號的傳播速度比超聲波的傳播速度高得多，以及空間遙控器210同時發送RF信號和超聲波信號。因此，隨著電視接收到來自空間遙控器210的RF信號，可以在電視上設置空間遙控器210發送超聲波信號的開始時間(發送時間)。
4）在不同位置處的超聲波接收器220、222、224、226接收來自空間遙控器210的超聲波信號的時間是不同的。同時，將超聲波信號轉換為電信號並且將電信號發送至電視的時間相對於超聲波的發送時間可以忽略不計。電視接收來自不同超聲波接收器220、222、224、226的電信號的時間差幾乎等於超聲波接收器220、222、224、226接收空間遙控器210發送的超聲波信號的時間差。
5）來自不同超聲波接收器220、222、224、226的電信號的時間差相當於是接收空間遙控器210發送的超聲波信號的時間差(渡越時間)。由此，根據超聲波信號的渡越時間和超聲波信號的速度來確定超聲波接收器220、222、224、226到空間遙控器210的距離，進而可以推導出遙控器210相對於超聲波接收器220、222、224、226的位置。
6）可以通過接收在運動中的空間遙控器210週期性地發送的RF信號和超聲波信號來計算空間遙控器210的運動軌跡。
7）通過電視將空間遙控器210的運動狀況和運動軌跡資訊轉換為螢幕游標240的運動和軌跡，以便實現借由空間遙控器210的運動控制在電視螢幕215上的游標240。具體的，該多個超聲波接收器220、222、224、226定義了一個坐標系以定位所述遙控器210相對於該多個超聲波接收器的位置，通過該坐標系的轉換將所述遙控器210相對於該多個超聲波接收器的位置轉換成電視螢幕上的一個相應位置，並在所述電視螢幕上的相應位置顯示所述游標。
在一個實施例中，為設置在智慧螢幕215周圍的超聲波接收器220、222、224、226增加了發送功能，以及為空間遙控器210增加了超聲反射功能。這樣，通過控制不同超聲波發射器在不同的時間發送超聲波信號，可以創建具有不同相位的超聲波信號來進行空間掃描。空間遙控器210的位置取決於反射強度的變化，然後經由回饋系統實現對空間遙控器210的追蹤。
3D空間遙控器210包括RF觸發的超聲波發射機。設置在智慧螢幕215（電視螢幕、平板顯示器螢幕等）附近的陣列超聲波接收器220、222、224、226同時被來自遙控器210的RF信號觸發。通過計算接收由陣列超聲波接收器220、222、224、226接收到的超聲波的時間差來推導遙控器210的位置。超聲波不停地被運動中的遙控器210觸發，從而可以獲得遙控器210的運動狀況和3D運動軌跡，以及經由螢幕的游標214將遙控器210的運動狀況和運動軌跡資訊反射到智慧螢幕上。這使得能夠借由遙控器210的3D運動來控制智慧螢幕215的游標240。該3D空間遙控器210不僅適用於3D游標控制，例如，遙控器210也可以用於2D顯示器（例如，通過忽略y軸）。
兩個不同頻率的相隔一定距離的超聲波發射機可以固定在遙控器210上，然後可以通過計算兩個超聲波發射機的不同軌跡來推導遙控器210的旋轉。
遙控器210也可以由擁有超聲波發射接收功能的裝置組成。不同頻率的超聲波由遙控器210發送然後受到設置在智慧螢幕215附近的有源或無源超聲反射器（替代或補充了接收器220、222、224、226）反射。通過計算在遙控器210發送之後接收到的不同反射器超聲波的時間差來得出遙控器210的空間位置，由此，實現經由遙控器210控制游標240的目的。
將空間遙控器210的運動狀況和運動軌跡資訊轉換為螢幕游標240的運動和軌跡，以便遠端地控制游標240。
在一個非限制性實施例中，為設置在智慧螢幕215周圍的超聲波接收器220、222、224、226增加了發送功能，以及為空間遙控器210增加了超聲反射功能。這樣，通過控制不同超聲波發射器在不同的時間發送超聲波信號，可以創建具有不同相位的超聲波信號來進行空間掃描。空間遙控器210由系統取決於反射強度的變化而定位，然後經由回饋系統實現對空間遙控器210的追蹤。
第3圖示出了適合用於實踐各個實施例的裝置的框圖。遙控器310包括控制器，諸如，資料處理器（DP）312、電腦可讀介質（存儲電腦指令，諸如程式（PROG）315的記憶體（MEM）314）、和合適的無線通訊介面（諸如，超聲波接收器316和RF發射器/接收器318）。遙控器310也可以包括鍵區319和/或專用處理器，例如，位置確定晶片313。
第4圖示出了適合用於實踐各個實施例的系統400的框圖。系統400包含頂置單元410和各個發射器/接收器420、422。頂置單元410包括控制器，諸如，資料處理器（DP）412、電腦可讀介質（存儲電腦指令，諸如程式（PROG）415的記憶體（MEM）414）、和合適的無線通訊介面（諸如，RF接收器416）。頂置單元410還與發射器/接收器420、422一起運行以便接收/發送無線信號（諸如，超聲波信號）。頂置單元410也可以包括專用處理器，例如，遙控器位置確定晶片413。
發射器/接收器420、422可以設置於顯示單元（諸如，電視），可以設置於頂置單元410，以及/或者設置於顯示單元外部。雖然示出了兩個發射器/接收器420、422，但是系統400可以包含更多個發射器/接收器。
程式315、415可以包括當由相關資料處理器 312、412執行時使遙控器310和頂置單元410能夠根據實施例運行的程式指令。即，各個實施例可以至少部分地由可執行的電腦軟體實現，由遙控器310的DP 312、頂置單元的DP 412實現，由遙控器310/頂置單元410的硬體實現，或者由軟體和硬體的組合實現。
一般而言，遙控器310的各個實施例可以包括電視遙控器、電纜盒遙控器、蜂窩電話、平板電腦、遊戲裝置、音樂播放機、以及包含這些功能的組合的其他裝置。
一般而言，頂置單元410的各個實施例可以包括包含在電視中的處理單元、電纜盒、遊戲系統以及包含這些功能的組合的其他裝置。
MEM 314、414可以是適合本地技術環境的任何類型並且通過使用任何適合的資料存儲技術來實施，諸如，磁記憶體裝置、基於半導體的記憶體裝置、閃速記憶體、光記憶體裝置、固定記憶體和可移除記憶體。DP 312、412可以是適合本地技術環境的任何類型，並且可以包括通用電腦、專用電腦、微處理器和多核處理器，作為非限制性示例。無線通訊介面（例如，發射器/接收器318、RF接收器416等）可以是適合本地技術環境的任何類型並且可以通過使用任何適合的通信技術來實施，諸如RF系統，包括使用光通信系統，諸如紅外系統和/或光掃描系統、RF通信系統、或這些部件的組合。另外，通信介面可以是使用發射器、接收器和/或收發器的雙向介面，或者作為適合本實施例的單向介面。
第5圖圖示了根據另一實施例的在第一位置處顯示游標。如圖所示，遙控器和顯示器處於第一系統狀態500。遙控器相對於螢幕515位於第一遙控器位置510處。發射器520分別產生超聲波信號530、532、534、536。然後在遙控器處接收這些信號530、532、534、536並且確定第一遙控器位置510。基於確定的第一遙控器位置510，將游標顯示在第一游標位置540處。
在一個非限制性實施例中，可以確定每個超聲波信號530、532、534、536從相關發射器520行進至遙控器所需的時間量。該資訊然後可以用於確定在第一遙控器位置510與相關發射器520之間的距離。例如，基於在遙控器處接收第一信號530的時間，可以通過使用已知的超聲波信號的速度來計算在第一遙控器位置510與相關發射器520之間的距離。將用於每個超聲波信號530、532、534、536的距離資訊組合起來能夠在3D環境下確定第一遙控器位置510。
第6圖圖示了根據另一實施例的在第二位置處顯示游標。如圖所示，在第二系統狀態600下，遙控器已經從第一遙控器位置510移到了第二遙控器位置610。虛線部分612表示遙控器位置變化。
在第二遙控器位置610處，遙控器接收來自相關發射器520的每個超聲波信號630、632、634、636。由於遙控器位置變化612，超聲波信號630、632、634、636到達的時延不同。像之前一樣，該資訊用於確定第二遙控器位置610。該資訊然後用於將游標顯示在第二游標位置640處，該第二游標位置640從第一游標位置540偏移了游標位置變化642。
在一個非限制性實施例中，基於一定比例將遙控器位置變化612轉換為游標位置變化642。例如，可以將移動遙控器的1英尺的移動轉換為在螢幕515上移動10英寸或轉換為顯示面積的百分比（例如，沿著x軸的移動等於螢幕大小的50%）。作為替代實施方式，比例可以基於遙控器位置而發生變化，例如，當遙控器沿著y軸遠離螢幕515時的比例可以比當遙控器靠近螢幕515時的比例更大。這使游標的位置能夠在視覺上更靠近使用者在其視野中可以看見遙控器的地方。
在另一非限制性實施例中，遙控器可以包括附加的傳感電路。雖然可以基於位置變化來確定移動速度，但是遙控器可以包括附加的速度或移動檢測感測器。例如，遙控器可以包括用於檢測遙控器已經開始移動的加速計。該資訊可以用於點亮在遙控器上的按鈕以及/或者向發射器520發送RF信號以便觸發超聲波信號的發送，從而可以確定遙控器的位置。加速計可以較為簡單，以避免如用於遊戲遙控裝置中的更敏感感測器的高成本。
從上可知，遙控器可以包括多個超聲波接收器、發射器或反射器，從而也可以確定遙控器的定向和旋轉。該資料可以用於改變游標的圖像，例如，以反映遙控器的定向/旋轉。作為替代實施方式，該資訊可以用於更改遙控器的功能，例如，當垂直握持時移動遙控器可以被詮釋為不改變游標的位置，從而使用戶可以重新定位遙控器。作為另一非限制性示例，扭轉遙控器可以是選擇一個選項和/或返回上級螢幕/功能表的命令。
第7圖是示出了適合用於實踐各個實施例的系統700的示意圖。系統700包括位於顯示器外殼730內的螢幕715。位於顯示器外殼730外部的是在顯示器外殼730上方的第一感測器外殼740和在顯示器外殼730下方的第二感測器外殼742。每個感測器外殼740、742都包括一個或多個發射器/接收器720。在示出的非限制性實施例中，第一感測器外殼740具有兩個反發器/接收器720，而第二感測器外殼742具有一個發射器/接收器720。感測器外殼740、742連接至頂置處理單元710。通過使用至少三個發射器/接收器720，頂置處理單元710能夠在3D中確定遙控器的位置。
在另外的非限制性實施例中，系統700可以包括額外的發射器/接收器720。該額外的發射器/接收器720可以包括在感測器外殼740、742中和/或設置在附加的感測器外殼中。作為替代實施方式，單個感測器外殼可以同時包含感測器外殼740、742。
在附加的非限制性實施例中，感測器外殼740、742可以位於不同的佈置中，例如，第二感測器外殼740、742中的一個或兩個都可以沿著顯示器外殼730側定位。作為替代實施方式，感測器外殼740、742可以定位為遠離顯示器外殼730，諸如，嵌在牆體中或併入揚聲器系統中。
在另外的非限制性實施例中，頂置處理單元710可以包含在顯示器外殼730中，在遠端裝置（諸如，攝像機或電纜盒），或者在感測器外殼740、742中的一個或兩個內。
如上所述，遙控器可以發送RF信號以便觸發來自發射器/接收器720的超聲波信號。在一個非限制性實施例中，頂置處理單元710可以接收RF信號是來自發射器/接收器720中的任何一個或來自附加感測器的指示。頂置處理單元710然後可以指令發射器/接收器720開始超聲波信號的發送。
作為替代實施方式，每個發射器/接收器720都可以包括用於在接收到RF信號時自動開始發送超聲波信號的電路系統。當發射器/接收器720的回應延遲足夠短時，可以將超聲波信號認為是與RF信號同時發送。在這種情況下，可以將超聲波信號在發射器/接收器720與遙控器之間傳播（或行進）所需的時間確定為在遙控器發送RF信號的時間與遙控器接收超聲波信號的時間之間的時間差。
在另一替代實施例中，遙控器可以配置為發送另一較高速的信號，以便觸發較低速的超聲波信號。例如，遙控器可以發送紅外（IR）觸發信號。
第8圖是示出了適合用於實踐各個實施例的系統800的示意圖。在本實施例中，系統800是具有內置多個發射器/接收器820的電視。多個發射器/接收器820位於顯示器外殼830內並且設置在螢幕815周圍。如圖所示，發射器/接收器820與螢幕815相鄰。在另外的實施例中，發射器/接收器820和螢幕815可以部分地或完全地重疊，例如，發射器/接收器820中的一個或多個可以完全位於螢幕815後面。
如上所述，各個實施例提供了一種通過使用3D運動來控制游標的方法、設備和（多個）電腦程式。
第9圖是圖示了根據各個實施例的執行電腦程式指令的方法和結果的邏輯流程圖。根據實施例，方法在框910處執行回應於觸發信號而同時發送多個超聲波信號的步驟。在框920處，接收所述多個超聲波信號。在框930處，基於每個超聲波信號的發送時間與到達時間之間的渡越時間來確定每個超聲波信號所經過的距離，基於各個超聲波信號所經過的距離來確定所述遙控器的位置。該方法還在框940處執行至少部分地基於遙控器的位置將游標顯示在螢幕上的步驟。
可以將在第9圖中示出的各個框視為方法步驟，作為使用電腦程式代碼產生的操作，和/或作為構成以實現相關功能的一個或多個邏輯電路元件。
在一個實施例中，本發明提供了一種通過使用3D運動來控制游標的遙控器。該遙控器包括配置為週期性地向設置在電視上的多個超聲波發射器發送RF信號的RF發射器。當被RF信號觸發時，所述超聲波發射器發送多個超聲波信號。該遙控器還包括配置為接收超聲波信號的超聲波接收器。處理器基於所述多個超聲波信號到達超聲波接收器的時間來計算空間遙控器相對於超聲波發射器的位置。空間遙控器的一系列位置形成空間遙控器的運動軌跡。空間遙控器將該運動軌跡無線地發送至電視，以及通過電視將該運動軌跡作為游標軌跡投影到電視螢幕上。
在上述遙控器中的任何一個的又一實施例中，RF發射器發送不同頻率的RF信號。超聲波發射器可以被不同頻率的RF信號觸發。例如，處於第一頻率下的一個RF信號觸發單個超聲波發射器（或一組超聲波發射器組），而處於第二頻率下的第二RF信號觸發不同的超聲波發射器（或不同的一組超聲波發射器）。
在上述遙控器中的任何一個的另一實施例中，RF信號的傳播速度比超聲波的傳播速度高得多。由此，RF信號到達不同位置的時間相對於超聲波信號到達不同位置的時間而言可以忽略不計。換言之，由空間遙控器發送到的RF信號可以假設為同時到達不同的超聲波發射器，從而認為超聲波發射器被同時觸發。
在上述遙控器中的任何一個的又一實施例中，空間遙控器可以是智慧型電話的一部分，例如，用智慧型電話代替空間遙控器。
在上述遙控器中的任何一個的另一實施例中，將空間遙控器的運動和運動軌跡資訊轉換為螢幕游標的運動和軌跡，以便遠端地控制游標。
附加實施例提供了一種通過使用3D運動控制游標的遙控器。遙控器配置為提供超聲發送和接收功能。不同頻率的超聲波信號由空間遙控器發送然後受到設置在智慧螢幕周圍的有源或無源超聲反射器反射。通過計算被不同反射器反射的超聲波的時間來得出空間遙控器的空間位置。該資訊然後用於確定遙控器的位置並且因此控制游標。由此，可以借由空間遙控器控制游標。
在上述電視系統中的任何一個的又一實施例中，超聲波接收器還包括發送功能。遙控器提供超聲反射功能，例如，而不是超聲波信號發送功能。因此，通過超聲波發射器創建具有不同相位的超聲波信號來進行空間掃描。超聲波信號收到遙控器的反射然後由超聲波接收器接收。基於反射強度變化來確定空間遙控器的位置。
在上述電視系統中的任何一個的另一實施例中，RF信號的傳播速度比超聲波的傳播速度高得多。RF信號和超聲波信號由空間遙控器同時發送。因此，當電視再接收到超聲波信號之前接收到來自空間遙控器的RF信號時，可以在電視上設置空間遙控器發送超聲波的開始時間，從而使接收RF信號的時間和接收超聲波信號的時間之間的時間差有效地與超聲波信號從遙控器行進至超聲波接收器所需的時間量相同。
在上述電視系統中的任何一個的又一實施例中，可以基於由遙控器發送的、由處於不同固定位置處的超聲波接收器接收的超聲波信號的到達時間來計算遙控器的空間位置。
所描述的各種操作僅僅是示例性的並且不暗含任何具體順序。進一步地，當恰當時，可以按照任何順序來使用這些操作並且可以部分地使用這些操作。在瞭解了上述實施例之後，應該理解，附加實施例可以採用涉及在電腦系統中傳送或存儲的資料的各種電腦實施操作。這些操作是要求對物理量進行物理操縱的操作。通常，雖然並不一定，這些量採取能夠被存儲、傳送、組合、比較和操縱的電、磁或光信號的形式。
此處描述的過程、進程和/或模組可以在硬體、軟體（體現為具有程式指令的電腦可讀介質）、固件、或其組合中實現。例如，此處描述的功能可以由執行來自記憶體或其他存儲裝置的程式指令的處理器執行。
雖然上述說明已經涉及到具體實施例，但是，可以對所描述的實施例進行其他改變和修改，以獲得這些實施例的一些或所有優點。本領域的技術人員進一步要瞭解的，在不脫離此處所公開的構思的情況下，可以對上述系統和方法進行修改。因此，本發明不應該視為受到所公開實施例的限制。此外，在不相應使用其他特徵的情況下，也可以使用所描述實施例的各種特徵。由此，應該將本說明書視為僅僅是對各種原理的圖示，而不是限制本發明。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、200、400、700、800‧‧‧系統
110、210、310、510、610‧‧‧遙控器
115、215‧‧‧電視螢幕
120、122、124、126、220、222、224、226‧‧‧超聲波發射器
140、240‧‧‧游標
312、412‧‧‧資料處理器
313、413‧‧‧位置確定晶片
314、414‧‧‧記憶體
315、415‧‧‧程式
316‧‧‧超聲波接收器
318‧‧‧RF發射器/接收器
319‧‧‧鍵區
410‧‧‧頂置單元
416‧‧‧RF接收器
420、422、820‧‧‧發射器/接收器
500‧‧‧第一系統狀態
515、715、815‧‧‧螢幕
520‧‧‧發射器
530、532、534、536、630、632、634、636‧‧‧超聲波信號
540‧‧‧第一游標位置
600‧‧‧第二系統狀態
612‧‧‧遙控器位置變化
640‧‧‧第二游標位置
642‧‧‧游標位置變化
710‧‧‧頂置處理單元
720‧‧‧發射器/接收器
730、830‧‧‧顯示器外殼
740、742‧‧‧感測器外殼
910、920、930、940‧‧‧框
第1圖為根據第一實施例的3D空間遙控器的示意圖。 第2圖為根據第二實施例的3D空間遙控器的示意圖。 第3圖為適合用於實踐各個實施例的裝置的框圖。 第4圖為適合用於實踐各個實施例的另一裝置的框圖。 第5圖為根據另一實施例的在第一位置處顯示游標。 第6圖為根據另一實施例的在第二位置處顯示游標。 第7圖為適合用於實踐各個實施例的TV配件裝置的示意圖。 第8圖為具有適合用於實踐各個實施例的內置裝置的TV的示意圖。 第9圖為執行包含在記憶體中的電腦程式指令的方法和結果的邏輯流程圖。
910、920、930、940‧‧‧框

Claims (20)

  1. 一種用於控制游標的方法，其特徵在於，其包括： 響應於一觸發信號同時發送多個超聲波信號； 接收所述超聲波信號； 基於每個超聲波信號的發送時間與到達時間之間的渡越時間來確定每個超聲波信號所經過的距離，基於各個超聲波信號所經過的距離來確定一遙控器的一位置；以及 基於所述遙控器的所述位置將所述游標顯示在一螢幕上。
  2. 如請求項1所述的方法，其特徵在於：多個超聲波發射器用於分別發送所述多個超聲波信號，多個超聲波接收器用於分別接收所述超聲波信號； 其中多個超聲波發射器位於遙控器內，而多個超聲波接收器分別位於同一平面內的不同位置，該多個超聲波接收器定義了一個坐標系以定位所述遙控器相對於該多個超聲波接收器的位置，通過該坐標系的轉換將所述遙控器相對於該多個超聲波接收器的位置轉換成所述螢幕上的一個相應位置，並在所述螢幕上的相應位置顯示所述游標；或者 多個超聲波接收器位於遙控器內，而多個超聲波發射器分別位於同一平面內的不同位置，該多個超聲波發射器定義了一個坐標系以定位所述遙控器相對於該多個超聲波發射器的位置，通過該坐標系的轉換將所述遙控器相對於該多個超聲波發射器的位置轉換成所述螢幕上的一個相應位置，並在所述螢幕上的相應位置顯示所述游標。
  3. 如請求項2所述的方法，其中：所述觸發信號源自所述遙控器，所述觸發信號為射頻觸發信號，基於觸發信號的發送時間來確定所述超聲波信號的發送時間。
  4. 如請求項3所述的方法，其中，多個超聲波接收器位於遙控器內，而多個超聲波發射器分別位於同一平面內的不同位置，所述多個超聲波發射器中的每一個都配置為接收所述觸發信號並且響應於接收到所述觸發信號而發送所述超聲波信號。
  5. 如請求項3所述的方法，多個超聲波接收器被所述觸發信號同時觸發而開始接收所述超聲波信號，此時被認為是所述超聲波信號的發送時間，直到確定接收到所述超聲波信號，此時被認為是所述超聲波信號的接收時間。
  6. 如請求項1所述的方法，其進一步包括： 週期性地發送多個超聲波信號；以及 基於所述遙控器的多個位置來確定運動軌跡。
  7. 如請求項1所述的方法，其進一步包括：將有關所述遙控器的所述位置的位置資訊從所述遙控器發送至一電視。
  8. 如請求項7所述的方法，其中，位置資訊包括以下至少一個：所述遙控器在給定時間處的確定位置、在給定時間處用於所述多個超聲波信號中的每一個超聲波信號的渡越時間、以及表示所述遙控器在多個時間處的多個位置的運動軌跡。
  9. 一種用於控制游標的遙控器，其特徵在於，其包括： 一射頻發射器，其配置為發送一射頻觸發信號； 多個超聲波接收器，其配置為分別接收多個超聲波信號； 一處理器，被配置為基於所述射頻觸發信號的發射時間確定每個超聲波信號的發送時間，基於每個超聲波信號的發送時間和到達時間之間的時間差來確定每個超聲波信號所經過的距離，基於各個超聲波信號所經過的距離來確定所述遙控器的一位置；及 一通訊介面，用於發送有關所述遙控器的所述位置的位置資訊。
  10. 如請求項9所述的遙控器，其中，其還包括有另外多個超聲波接收器，該另外多個超聲波接收器亦配置為分別接收所述多個超聲波信號， 所述處理器基於所述多個超聲波接收器和所述另外多個超聲波接收器獲取的每個超聲波信號的到達時間計算得到所述多個超聲波接收器的位置以及所述另外多個超聲波接收器的位置，基於這兩組多個超聲波接收器的位置確定所述遙控器的旋轉。
  11. 如請求項9所述的遙控器，其中，所述遙控器包含在智慧型電話中。
  12. 如請求項9所述的遙控器，其中，射頻發射器週期性地發送射頻觸發信號；所述多個超聲波接收器週期性的分別接收多個超聲波信號；所述處理器基於所述遙控器的多個位置來確定運動軌跡。
  13. 一種用於控制游標的電視，其特徵在於，其包括： 一螢幕，其配置有顯示游標； 一射頻接收器，其配置為接收來自一遙控器的一觸發信號； 位於不同位置的多個超聲波發射器，其配置為響應於接收到所述觸發信號同時發送多個超聲波信號； 至少一個處理器，其被配置為接收有關所述遙控器的一位置的一位置資訊；將有關所述遙控器的所述位置的所述位置資訊轉換為用於所述游標的顯示位置，將所述游標顯示在所述顯示位置處。
  14. 如請求項13所述的電視，其中，所述位置資訊包括以下至少一個：所述遙控器在給定時間處的確定位置、在給定時間處用於所述多個超聲波信號中的每一個超聲波信號的渡越時間、以及表示所述遙控器在多個時間處的多個位置的運動軌跡。
  15. 如請求項13所述的電視，其中，所述顯示器是三維顯示器，以及其中，將有關所述遙控器的所述位置的所述位置資訊轉換為用於所述游標的顯示位置包括：將有關所述遙控器的所述位置的所述位置資訊轉換為用於遙控器的三維顯示位置。
  16. 一種使用請求項1-8任一所述的方法的遙控器，其特徵在於，其包括： 射頻發射器，其配置為發送射頻觸發信號；及 多個超聲波發射器，其配置為基於發送的射頻觸發信號同時分別發送多個超聲波信號。
  17. 如請求項16所述的遙控器，其中，其還包括有另外多個超聲波發射器，該另外多個超聲波發射器亦配置為分別發射所述多個超聲波信號，這兩組多個超聲波發射器位於所述遙控器的不同位置，基於確定的這兩組多個超聲波發射器的位置確定所述遙控器的旋轉。
  18. 一種用於控制游標的電視，其特徵在於，其包括： 一螢幕，其配置有顯示游標； 一射頻接收器，其配置為接收來自一遙控器的一射頻觸發信號； 位於不同位置的多個超聲波接收器，其配置為響應於接收到所述射頻觸發信號同時開始接收來自所述遙控器的多個超聲波信號，所述遙控器的多個超聲波信號與射頻觸發信號被同時發送； 一處理器，其被配置為基於開始接收所述多個超聲波信號的時間與每個超聲波信號的到達時間之間的時間差來確定每個超聲波信號所經過的距離，基於各個超聲波信號所經過的距離來確定遙控器的位置，基於所述遙控器的位置將一游標顯示在螢幕的相應位置上。
  19. 如請求項18所述的電視，其中，多個超聲波接收器分別位於同一平面內的不同位置，該多個超聲波接收器定義了一個坐標系以定位所述遙控器相對於該多個超聲波接收器的位置，通過該坐標系的轉換將所述遙控器相對於該多個超聲波接收器的位置轉換成所述螢幕上的一個相應位置，並在所述螢幕上的相應位置顯示所述游標。
  20. 如請求項19所述的電視，其中，週期性地接收到所述射頻觸發信號和所述多個超聲波信號；所述處理器基於所述遙控器的多個位置來確定所述游標在所述螢幕上的運動軌跡。
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