WO2000003348A1 - Vorrichtung zur projektion - Google Patents

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WO2000003348A1
WO2000003348A1 PCT/DE1999/001926 DE9901926W WO0003348A1 WO 2000003348 A1 WO2000003348 A1 WO 2000003348A1 DE 9901926 W DE9901926 W DE 9901926W WO 0003348 A1 WO0003348 A1 WO 0003348A1
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computer
projection
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projected onto
predetermined
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PCT/DE1999/001926
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Inventor
Christoph Maggioni
Bernhard KÄMMERER
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0425—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means using a single imaging device like a video camera for tracking the absolute position of a single or a plurality of objects with respect to an imaged reference surface, e.g. video camera imaging a display or a projection screen, a table or a wall surface, on which a computer generated image is displayed or projected

Definitions

  • the invention relates to a device for projection with a display controlled by a computer, which can be projected onto a predetermined surface.
  • Such a device is known as a commercial video projector that is controlled by a computer.
  • a video projector enables the large-scale projection of a screen representation of the computer, preferably onto a screen.
  • the video projector is a large, stationary unit that only perceives a functionality of the projection and must be carefully placed in front of the screen and adjusted to the dimensions of the screen.
  • a method for recognizing spoken language is nowadays commercially available accessories for a computer system. With a computer on which such a process takes place, you get a complete and compact system for speech recognition. Some commercially available audio cards for personal computers have a microphone input and, with the associated software, are able to recognize spoken language or to carry out predetermined actions on the personal computer with specific spoken commands. General information on a method and a system for recognizing spoken language is contained in [1].
  • a method and an arrangement for contactless input are known from [2].
  • a user can make an input without contact by recognizing gestures of the user by a computer and converting them into a predetermined action.
  • the object of the invention is to provide a projection device which avoids the disadvantages described above.
  • a projection device which has a computer-controlled display which can be projected onto a predetermined surface. Furthermore, an adjustment device is provided which allows the device to move freely over the
  • the device comprises an adjusting device which enables the device to be freely moved over a surface.
  • the freely movable adjustment device enables a user to adjust the device above the surface. In particular, it is possible to briefly move the projection device to one of several different locations.
  • One embodiment consists in the fact that a camera is provided, which is an object, in particular a pointing object, that is located on the surface.
  • a camera is provided, which is an object, in particular a pointing object, that is located on the surface.
  • several recordings are made per predetermined period of time, so that a change in the pointing object over the surface per unit of time can be determined by comparing the several recordings with one another by the computer.
  • a predetermined action is triggered by the type of movement or the type of dwell for a predetermined period of time at a predetermined location above the surface onto which a display of the display is projected (cf. [2]).
  • a display area (display) projected onto the surface by the computer for example a graphical user interface of a commercially available operating system, can thus be operated by moving or stopping the pointing object.
  • Display object with graphical user interface in particular the functionality of a commercially available computer mouse.
  • the movement is carried out continuously above the surface, and remaining at a suitable point for a predetermined period of time triggers an action associated with this point.
  • the computer can assign this functionality, for example in the form of a virtual switch.
  • the pause here corresponds to the mouse click.
  • the pointing object is a human hand or a finger of the human hand.
  • a system for speech recognition (see [1]) is provided, by means of which an interaction with an image projected by the computer takes place by means of natural language utterance.
  • the area projected onto the surface offers the user various options for triggerable actions. This is done, for example, using buttons or icons on the graphical user interface.
  • the system for Speech recognition makes it possible to recognize a natural language utterance and to link it with a given action.
  • the user can select options of the graphical user interface by pronouncing a keyword associated with an action.
  • the system for speech recognition preferably has a microphone which ensures that the natural language utterance is recorded.
  • the system for speech recognition runs on a computer, whereby preferably the same computer can be used as for the representation of the graphical user interface.
  • the system for speech recognition and / or the camera are arranged in the device for projection and thus represent a compact, movable unit for projection and interaction with the interface of the computer (graphical user interface).
  • the computer displays various functional units on the user interface, it being possible to switch between the functional units.
  • functional units are a virtual telephone, a virtual video telephone, a graphical user interface, an application for operating application-specific hardware or a virtual audio device.
  • the selection of the suitable device is made either by a verbal command or a gesture, the verbal command being implemented using the system for speech recognition and the gesture being recorded by the camera for the computer in digitized form
  • the projection surface is used for the projection only when required. If this is not required, the projection can be dispensed with - even temporarily.
  • the size of the display area or the size of the objects displayed on the display area can also be set individually. This is accomplished by optically enlarging (zooming).
  • the projection device can also represent only a section of the entire predetermined image.
  • a complete functionality of a personal computer can be directly controlled and used through interaction with the user interface.
  • implementing the device similar to the shape of a desk lamp is a compact and highly integrated solution.
  • Fig.l a device for projection
  • FIG. 2 shows a scenario for the use of a device for projection.
  • Fig.l shows a device VOR for projection.
  • This device VOR is designed with an adjustment device VST, which enables free adjustment above the surface OBF to be projected onto.
  • a lighting unit L illuminates a projection display DISP, which throws an image to be projected onto the surface OBF.
  • the content of the image to be projected is generated by a computer R.
  • a camera K records the surface OBF and transmits the recording to the computer R.
  • the surface OBF is scanned by the camera K, so that a predetermined number of recordings are made per unit of time. The more pictures are taken per unit of time, the more continuously the computer R can react to the movement or action of a pointing object ZO.
  • the camera K records the surface OBF, in particular the pointing object ZO showing the surface OBF, and transmits this to the computer R.
  • the computer R compares the position of the pointing object ZO with the projected representation belonging to the position and, if necessary, guides it with this position linked action.
  • the drawing is advantageously carried out by holding the pointing object ZO at this position for a predetermined period of time.
  • An interface IFC to the outside world ensures that further functions, such as telephone or video conference, can be perceived.
  • a computer for speech recognition also runs on the computer R, which links natural language utterances that are recorded by a microphone MIK with predetermined actions. Certain actions are also made possible in the form of acoustic feedback to the user via a loudspeaker LS.
  • FIG. 2 shows a scenario for the use of a device for projection.
  • the device for projection VOR has an adjustment device VST.
  • the device replaces a conventional lamp and at the same time provides the functionality of a personal computer.
  • the device VOR temporarily maps the user interface onto the OBF desk. If the pointing object moves onto a projected button, the camera contained in the device VOR records the pointing object on the virtual button and, if the pointing object freezes, an action associated with the button is triggered for a predetermined period of time.
  • a complex command or an input of a text is preferably carried out by natural language
  • the MIK microphone and the loudspeaker LS in the device VOR are suitable for an acoustic dialogue with the PC and for making a telephone call.
  • a second camera is installed in the device VOR for performing video telephony, which has a head area of the

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Abstract

Eine Vorrichtung (VOR) zur Projektion umfaßt ein von einem Rechner (R) angesteuertes Display (DISP), das auf eine vorgegebene Oberfläche (OBF) projizierbar ist. Weiterhin ist eine Verstelleinrichtung (VST) vorgesehen, die eine frei bewegliche Ausrichtung der Vorrichtung über der Oberfläche ermöglicht.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Projektion
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Projektion mit einem von einem Rechner angesteuerten Display, das auf eine vorgegebene Oberfläche projizierbar ist.
Eine solche Vorrichtung ist bekannt als ein handelsüblicher Videobeamer, der von einem Rechner angesteuert wird. Ein derartiger Videobeamer ermöglicht die großflächige Projektion einer Bildschirmdarstellung des Rechners, vorzugsweise auf eine Leinwand.
Dabei ist es von Nachteil, daß der Videobeamer eine große, stationäre Einheit ist, die ausschließlich eine Funktionalität der Projektion wahrnimmt und sorgfältig vor der Leinwand plaziert und auf die Abmessungen der Leinwand eingestellt werden muß.
Ein Verfahren zur Erkennung gesprochener Sprache ist heutzutage handelsübliches Zubehör für ein Computersystem. Mit einem Rechner, auf dem ein solches Verfahren abläuft, erhält man ein komplettes und kompaktes System zur Spracherkennung. Manche im Handel erhältliche Audiokarte für Personalcomputer verfügt über einen Mikrofoneingang und ist mit der zugehörigen Software in der Lage, gesprochene Sprache zu erkennen bzw. mit bestimmten gesprochenen Kommandos vorgegebene Aktionen auf dem Personalcomputer auszuführen. Allgemeine Informationen zu einem Verfahren und einem System zur Erkennung gesprochener Sprache sind in [1] enthalten.
Ein Verfahren und eine Anordnung zur berührungslosen Eingabe (Gestik-Computer, Virtual-Touch-Screen) sind aus [2] bekannt. Dabei kann ein Benutzer berührungslos eine Eingabe durchführen, indem Gesten des Benutzers von einem Rechner erkannt und in eine vorgegebene Aktion umgesetzt werden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Projektion anzugeben, die oben beschriebene Nachteile vermeidet .
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung zur Projektion angegeben, die ein von einem Rechner angesteuerten Display aufweist, das auf eine vorgegebene Oberfläche projizierbar ist. Weiterhin ist eine VerStelleinrichtung vorgesehen, die eine frei bewegliche Ausrichtung der Vorrichtung über der
Oberfläche ermöglicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Projektion ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs eines Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Vorrichtung umfaßt eine Versteileinrichtung, die eine frei bewegliche Ausrichtung der Vorrichtung über einer Oberfläche ermöglicht.
Durch die frei bewegliche VerStelleinrichtung kann ein Benutzer die Vorrichtung oberhalb der Oberfläche verstellen. Insbesondere ist es möglich, kurzfristig die Vorrichtung zur Projektion an eine von mehreren voneinander verschiedenen Stellen zu verschieben.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß der Rechner in der
Vorrichtung angeordnet ist. Dies ist von Vorteil funktioneile und kompakte Vorrichtung herzustellen, die geringe Anforderungen an einen Platzbedarf stellt und leicht verschoben werden kann.
Eine Ausgestaltung besteht darin, daß eine Kamera vorgesehen ist, die ein Objekt, insbesondere ein Zeigeobjekt, das sich auf der Oberfläche befindet, aufnimmt. Dabei erfolgen mehrere Aufnahmen pro vorgegebener Zeitdauer, so daß eine Veränderung des Zeigeobjekts über der Oberfläche pro Zeiteinheit ermittelt werden kann, indem die mehreren Aufnahmen von dem Rechner miteinander verglichen werden. Durch die Art der Bewegung bzw. die Art des Verweilens für eine vorgegebene Zeitdauer an einer vorgegebenen Stelle oberhalb der Oberfläche, auf die eine Anzeige des Displays projiziert wird, wird eine vorgegebene Aktion ausgelöst (vgl. [2]).
Ein von dem Rechner auf die Oberfläche projizierter Darstellungsbereich (Anzeige) , beispielsweise eine grafische Benutzerschnittstelle eines handelsüblichen Betriebssystems, kann somit durch Bewegung oder Verharren des Zeigeobjekts bedient werden. Dabei gewährleistet die Interaktion von
Zeigeobjekt mit grafischer Benutzerschnittstelle insbesondere die Funktionalität einer handelsüblichen Computermaus. Die Bewegung wird kontinuierlich über der Oberfläche durchgeführt, ein Verharren für eine vorgegebene Zeitdauer auf einer geeigneten Stelle löst eine mit dieser Stelle verbundene Aktion aus. Dazu kann von dem Rechner diese Stelle mit einer Funktionalität, beispielsweise in Form eines virtuellen Schalters, belegt sein. Das Verharren auf dieser Stelle entspricht dem Mausklick.
Auch ist es eine Ausgestaltung der Erfindung, daß das Zeigeobjekt eine menschliche Hand bzw. ein Finger der menschlichen Hand ist.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, daß ein System zur Spracherkennung (siehe [1]) vorgesehen ist, durch das eine Interaktion mit einem von dem Rechner projizierten Bild mittels natürlichsprachlicher Äußerung erfolgt. Der auf die Oberfläche projizierte Bereich bietet dem Benutzer verschiedene Möglichkeiten für auslösbare Aktionen an. Dies geschieht beispielsweise durch Schaltflächen bzw. Bildsymbole der graphischen Benutzeroberfläche. Mit dem System zur Spracherkennung ist es möglich, eine natürlichsprachliche Äußerung zu erkennen und mit einer vorgegebenen Aktion zu verknüpfen. Somit kann der Benutzer Optionen der graphischen Benutzerschnittstelle auswählen, indem er jeweils ein mit einer Aktion verknüpftes Schlüsselwort ausspricht.
Vorzugsweise weist das System zur Spracherkennung ein Mikrophon auf, das eine Aufnahme der natürlichsprachlichen Äußerung gewährleistet. Das System zur Spracherkennung läuft auf einem Rechner ab, wobei vorzugsweise der gleiche Rechner eingesetzt werden kann wie für die Darstellung der graphischen Benutzeroberfläche.
Insbesondere ist es ein Vorteil, wenn das System zur Spracherkennung und/oder die Kamera in der Vorrichtung zur Projektion angeordnet sind und somit eine kompakte bewegliche Einheit zur Projektion und Interaktion mit der Schnittstelle des Rechners (graphische Benutzerschnittstelle) darstellen.
Es ist auch eine Weiterbildung, daß eine helle Fläche auf die Oberfläche projiziert wird und dadurch die Vorrichtung zur Projektion die Funktionalität einer herkömmlichen Lampe erfüllt.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, daß von dem Rechner auf der Benutzeroberfläche verschiedene funktionale Einheiten dargestellt werden, wobei zwischen den funktionalen Einheiten umgeschaltet werden kann. Beispiele für solche funktionalen Einheiten sind ein virtuelles Telefon, ein virtuelles Videotelefon, eine graphische Benutzerschnittstelle, eine Applikation zur Bedienung anwendungsspezifischer Hardware oder ein virtuelles Audiogerät. Die Auswahl des geeigneten Gerätes erfolgt entweder durch ein verbales Kommando oder eine Geste, wobei das verbale Kommando anhand des Systems zur Spracherkennung umgesetzt wird und die Geste von der Kamera aufgenommen, dem Rechner in digitalisierter Form zur
Verfügung gestellt und schließlich in vorgegebene Aktionen umgesetzt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nur bei Bedarf die Projektionsoberfläche für die Projektion benutzt wird. Besteht dieser Bedarf nicht, kann von der Projektion - auch vorübergehend - abgesehen werden. Auch kann die Größe der Darstellungsfläche bzw. die Größe der auf der Darstellungsfläche abgebildeten Objekte individuell eingestellt werden. Dies wird bewerkstelligt durch ein optisches Vergrößern (Zoomen) . Die Vorrichtung zur Projektion kann auch nur einen Ausschnitt des gesamten vorgegebenen Bildes darstellen. Ferner kann, wie beschrieben, durch Interaktion mit der Benutzeroberfläche eine komplette Funktionalität eines Personalcomputers direkt gesteuert und genutzt werden. Schließlich ist eine Realisierung der Vorrichtung ähnlich der Form einer Schreibtischlampe eine kompakte und in hohem Maße integrierte Lösung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert.
Es zeigen
Fig.l eine Vorrichtung zur Projektion;
Fig.2 ein Szenario für den Einsatz einer Vorrichtung zur Projektion.
Fig.l zeigt eine Vorrichtung VOR zur Projektion. Diese Vorrichtung VOR ist mit einer Verstelleinrichtung VST ausgeführt, die eine freie Verstellung über der Oberfläche OBF, auf die projiziert werden soll, ermöglicht. Eine Leuchteinheit L beleuchtet ein Projektionsdisplay DISP, das ein zu proj izierendes Bild auf die Oberfläche OBF wirft. Der Inhalt des zu proj izierenden Bildes wird von einem Rechner R erzeugt. Eine Kamera K nimmt die Oberfläche OBF auf und übermittelt die Aufnahme an den Rechner R. Dabei wird insbesondere die Oberfläche OBF von der Kamera K abgetastet, so daß eine vorgegebene Anzahl von Aufnahmen pro Zeiteinheit entstehen. Je mehr Aufnahmen pro Zeiteinheit gemacht werden, desto kontinuierlicher kann auf die Bewegung bzw. d e Aktion eines Zeigeobjekts ZO von dem Rechner R reagiert werden. Die Kamera K nimmt die Oberflache OBF, insbesondere das m die Oberflache OBF zeigende Zeigeobjekt ZO auf und übermittelt dies an den Rechner R. Der Rechner R vergleicht die Position des Zeigeobjekts ZO mit der zu der Position gehörenden projizierten Darstellung und fuhrt gegebenenfalls eine mit diese Position verknüpfte Aktion aus. Die Auslosung erfolgt vorteilhaft durch Verharren des Zeigeobjekts ZO für eine vorgegebene Zeitdauer an dieser Position. Eine Schnittstelle IFC zur Außenwelt stellt sicher, daß weitergehende Funktionalitaten, wie Telefon oder Videokonferenz, wahrgenommen werden können. Auf dem Rechner R lauft ferner ein System zur Spracherkennung, das naturlichsprachliche Äußerungen, die von einem Mikrophon MIK aufgenommen werden, mit vorgegebenen Aktionen verknüpft. Auch werden bestimmte Aktionen m Form akustischer Ruckmeldung über einen Lautsprecher LS an den Benutzer ermöglicht.
Fig.2 zeigt ein Szenario für den Einsatz einer Vorrichtung zur Projektion. Die Vorrichtung zur Projektion VOR weist eine Verstellemrichtung VST auf. In Figur 2 wird deutlich, daß die Vorrichtung eine herkömmliche Lampe ersetzt und gleichzeitig die Funktionalitat eines Personalcomputers bereitstellt. Dazu bildet die Vorrichtung VOR die Benutzungsoberflache temporar auf den Schreibtisch OBF ab. Verfahrt das Zeigeobjekt auf eine projizierte Schaltflache, so wird durch die in der Vorrichtung VOR enthaltene Kamera das Zeigeobjekt auf der virtuellen Schaltflache aufgenommen und bei Vernarren des Zeigeobjekts f r eine vorgegebene Zeitdauer eine mit der Schaltflache verknüpfte Aktion ausgelost. Ein komplexer Befehl bzw. eine Eingabe eines Textes erfolgt vorzugsweise durch naturlichsprachliche
Äußerung, die von der Vorrichtung VOR anhand des Systems zur Spracherkennung automatisch erkannt wird. Das Mikrophon MIK und der Lautsprecher LS in der Vorrichtung VOR sind geeignet für einen akustischen Dialog mit dem PC und für die Durchführung eines Telefonats. Zusätzlich wird für die Durchführung einer Videotelefonie eine zweite Kamera in der Vorrichtung VOR eingebaut, die einen Kopfbereich des
Benutzers aufnimmt; alternativ ist es möglich, daß durch Einsatz eines Kippspiegels nur eine Kamera in der Vorrichtung verwendet wird. Dabei wird das aufgenommene Bild durch einen von dem Kippspiegel bestimmten Strahlengang bestimmt. Je nach Kippzustand des Kippspiegels wird entweder der Kopfbereich des Benutzers oder die Oberfläche OBF aufgenommen. Das Bild des Gesprächspartners wird bei der Videotelefonie auf die Oberfläche OBF projiziert.
Literaturverzeichnis :
[1] N. Haberland et al . : "Sprachunterricht - Wie funktioniert die computerbasierte Spracherkennung?", c't - Magazin für Computertechnik - 5/1998, Heinz Heise Verlag, Hannover, 1998, Seiten 120 bis 125.
[2] Projektion mit Gestenbedienung und Auswertung im sichtbaren Bereich US-Patentschrift 5,528,263

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Projektion, mit einem von einem Rechner angesteuerten Display, das auf eine vorgegebene Oberfläche projizierbar ist, mit einer VerStelleinrichtung, die eine frei bewegliche Ausrichtung der Vorrichtung über der Oberfläche ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kamera vorgesehen ist, die ein Zeigeobjekt auf der Oberfläche aufnimmt und eine abgetastete und digitalisierte Bewegung des Zeigeobjekts anhand des Rechners in vorgegebene Aktionen umsetzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner in der Vorrichtung angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurc gekennzeichnet, daß das Zeigeobjekt eine menschliche Hand oder ein Finger dieser Hand ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein System zur Spracherkennung vorgesehen ist, durch das eine Interaktion mit einem von dem Rechner projizierten Bild mittels natürlichsprachlicher Äußerung erfolgt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine helle Fläche auf die Oberfläche projiziert wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurc gekennzeichnet, daß anhand des Rechners unterschiedliche funktionale Einheiten einem Benutzer zur Interaktion angeboten werden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
Darstellungen der funktionalen Einheiten umschaltbar sind.
PCT/DE1999/001926 1998-07-10 1999-07-01 Vorrichtung zur projektion WO2000003348A1 (de)

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