專(zhuān)利名稱(chēng)：3d光標(biāo)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制顯示設(shè)備上的光標(biāo)的遙控器。
遙控器多年來(lái)到處都在使用，并且用于控制各種消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品(例如電視接收機(jī))。當(dāng)和電視接收機(jī)一起使用時(shí)，遙控器能夠控制例如頻道選擇、音量等電視接收機(jī)的各種操作功能。在新近的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，遙控器包括“方向”鍵，用以在顯示屏上將“加亮”區(qū)移動(dòng)到各預(yù)定的區(qū)域從而達(dá)到選擇/設(shè)置電視接收機(jī)的各種功能的目的。
在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，遙控器例如采用計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的形式也是公知的，其用以在計(jì)算機(jī)顯示屏各處移動(dòng)光標(biāo)從而達(dá)到選擇/設(shè)置各種功能的目的。
隨著在電視接收機(jī)上可播放的計(jì)算機(jī)視頻游戲的出現(xiàn)，已經(jīng)對(duì)用于例如在電視接收機(jī)的顯示器上到處移動(dòng)光標(biāo)的鼠標(biāo)式遙控器產(chǎn)生了需求。
美國(guó)專(zhuān)利5,999,167公開(kāi)了一種光標(biāo)控制裝置，其中通過(guò)電視接收機(jī)上的超聲發(fā)射器和手持式遙控器上的超聲接收器陣列來(lái)檢測(cè)手持式遙控器的移動(dòng)，其中控制信號(hào)經(jīng)由手持式遙控器上的紅外發(fā)射器和電視接收機(jī)上的紅外接收器被傳輸?shù)诫娨暯邮諜C(jī)。
盡管此系統(tǒng)的工作情況能夠令人滿(mǎn)意時(shí)，但是該系統(tǒng)的響應(yīng)卻要依賴(lài)于用戶(hù)移開(kāi)電視接收機(jī)的距離。當(dāng)用戶(hù)比較接近于電視接收機(jī)時(shí)，手持式遙控器的一定量的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為光標(biāo)在電視接收機(jī)上的相應(yīng)移動(dòng)。然而，當(dāng)用戶(hù)距離電視接收機(jī)比較遠(yuǎn)時(shí)，為了獲得光標(biāo)的相同的相應(yīng)移動(dòng)，用戶(hù)就需要使手持式遙控器做極其夸大的移動(dòng)。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種對(duì)用戶(hù)移開(kāi)受控裝置的距離不敏感的3D光標(biāo)控制系統(tǒng)。
上述目標(biāo)采用一種光標(biāo)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述光標(biāo)控制系統(tǒng)包括具有用于將控制信號(hào)發(fā)射給受控裝置的裝置的手持式遙控單元，所述手持式遙控單元另外還具有用于發(fā)射超聲位置信號(hào)的裝置；接收裝置，用于接收所述控制信號(hào)并且用于將所述所接收的控制信號(hào)施加到所述受控裝置用以控制所述受控裝置的各種功能；超聲傳感器陣列，用于接收所述超聲定位信號(hào)；和耦合至所述超聲傳感器陣列的裝置，用于檢測(cè)所述手持式遙控單元的移動(dòng)并且用于將光標(biāo)位置信號(hào)施加到所述受控裝置用以在所述受控裝置的顯示器上與所述手持式遙控單元的所述移動(dòng)對(duì)應(yīng)地移動(dòng)光標(biāo)，光標(biāo)移動(dòng)相對(duì)于手持式遙控單元的所檢測(cè)的移動(dòng)處于預(yù)先確定的比率，其中用于檢測(cè)所述手持式遙控單元的裝置包括用于修改所述超聲傳感器陣列的靈敏度以致于使所述預(yù)先確定的比率保持恒定的裝置，由此，手持式遙控單元在比較遠(yuǎn)離受控裝置時(shí)的移動(dòng)，與手持式遙控單元在比較接近受控裝置時(shí)同樣地移動(dòng)的情況相比，導(dǎo)致相同的光標(biāo)移動(dòng)。
在這種光標(biāo)控制系統(tǒng)中，連續(xù)地監(jiān)控遙控單元與超聲傳感器陣列之間的距離，并且根據(jù)所檢測(cè)的距離連續(xù)地修改該光標(biāo)控制系統(tǒng)的靈敏度，以致使遙控單元的移動(dòng)相對(duì)于光標(biāo)的移動(dòng)保持恒定。同樣，遙控單元相同舒適的移動(dòng)被用于相對(duì)地移動(dòng)光標(biāo)，而不管遙控單元與超聲傳感器陣列之間的距離是多少。
考慮到上述和附加的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)，如下文中所表現(xiàn)的那樣，將參考附圖描述本發(fā)明，其中

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)三維計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)系統(tǒng)；圖2A示出人從近距離使用現(xiàn)有技術(shù)三維光標(biāo)控制系統(tǒng)的圖示，而圖2B示出相同的人從遠(yuǎn)距離使用相同的現(xiàn)有技術(shù)三維光標(biāo)控制系統(tǒng)的圖示，和圖2C示出相同的人從遠(yuǎn)距離使用本發(fā)明的光標(biāo)控制系統(tǒng)的圖示；圖3A示出說(shuō)明手持式單元接近于接收器時(shí)和遠(yuǎn)離接收器時(shí)的移動(dòng)之間的差別的圖示；圖3B示出說(shuō)明手持式單元接近于接收器時(shí)和遠(yuǎn)離接收器時(shí)的移動(dòng)之間的差別的另一圖示；圖4示出本發(fā)明的三維光標(biāo)控制系統(tǒng)的電路框圖；圖5示出如在圖4中所示的3D光標(biāo)控制系統(tǒng)用的靈敏度調(diào)節(jié)器的第一實(shí)施例的電路框圖；圖6示出在圖4中所示的3D光標(biāo)控制系統(tǒng)用的靈敏度調(diào)節(jié)器的第二圖1示出供個(gè)人計(jì)算機(jī)使用的公知的三維控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有用于顯示圖像的監(jiān)控器12的個(gè)人計(jì)算機(jī)10。超聲傳感器陣列14a、14b和14c被布置在監(jiān)控器12的外圍各處，并且經(jīng)由與輸入端口18協(xié)作的總線16與個(gè)人計(jì)算機(jī)10通信。3D鼠標(biāo)20示出是處于用戶(hù)的手中，并且包括用于發(fā)射超聲波24的超聲發(fā)射器，所述超聲波由超聲傳感器14a、14b、14c檢測(cè)。3D鼠標(biāo)經(jīng)由總線26從個(gè)人計(jì)算機(jī)10接收工作功率，并且將控制信號(hào)經(jīng)由總線26發(fā)送給個(gè)人計(jì)算機(jī)10。
3D控制系統(tǒng)利用超聲波和多普勒效應(yīng)來(lái)控制光標(biāo)在監(jiān)控器12的顯示器上的移動(dòng)。特別是，以三角形被布置在監(jiān)控器12周?chē)娜齻€(gè)傳感器14a、14b、14c測(cè)量所接收的聲音信號(hào)與參考值之差。例如，當(dāng)發(fā)射器(也即3D鼠標(biāo)20)朝向傳感器移動(dòng)時(shí)，由于多普勒效應(yīng)，所接收的信號(hào)將大于原始信號(hào)。因此，一個(gè)傳感器足以測(cè)量3D鼠標(biāo)相對(duì)于傳感器的距離之差。通過(guò)使用三角形定位的三個(gè)傳感器，就可以測(cè)量發(fā)射器和每個(gè)傳感器之間的絕對(duì)距離。這使得利用3D鼠標(biāo)僅僅通過(guò)在空中移動(dòng)該3D鼠標(biāo)就可以控制光標(biāo)。
雖然該公知系統(tǒng)的工作情況相當(dāng)好，但是申請(qǐng)人注意到該系統(tǒng)還是具有缺點(diǎn)。特別是，將超聲發(fā)射器至接收器(三個(gè)傳感器之一)之間的距離看作向量(x，y，z)，由此接收器位于點(diǎn)(0，0，0)處，并且發(fā)射器的初始點(diǎn)位于x軸上的某處。超聲發(fā)射器越接近于接收器(向量的x分量越小)，每當(dāng)在y-z范圍中移動(dòng)其相移就越大。換句話(huà)說(shuō)，在受控裝置是電視接收機(jī)的情況下，如果你拿著你的3D遙控器靠近電視接收機(jī)，則為了具有相同的光標(biāo)行為，與你從遠(yuǎn)距離處所必須移動(dòng)的相比，你可以進(jìn)行比較小且慢的y-z移動(dòng)。實(shí)際上，相移只是在確定的時(shí)間段內(nèi)在初始距離和最終距離之差的結(jié)果。離開(kāi)接收機(jī)距離越大就意味著應(yīng)該在y-z范圍中做更大的移動(dòng)，以便造成初始距離和最終距離之間的相關(guān)差。
在圖2A和2B中圖解地示出該效果，其中如在圖2A中所示，3D遙控器30小的(且舒適的)移動(dòng)被用于在電視接收機(jī)34上控制光標(biāo)，而如在圖2B中所示，為了實(shí)現(xiàn)相同的光標(biāo)移動(dòng)，則需要3D遙控器30做大的(且比較不舒適的)移動(dòng)。
如在圖3A中所示，(在電視接收機(jī)32處的)接收器34把3D遙控器在與接收器34之間的距離為X(1)處沿Y方向上的移動(dòng)Y(1)解釋成3D遙控器30在與接收器34之間的距離為X(2)處沿Y方向上的移動(dòng)Y(2)是相同的。圖3B以其他方式說(shuō)明該情形“a”是(在點(diǎn)T1處的)發(fā)射器30至(在點(diǎn)R處的)接收器(34)之間的絕對(duì)距離?！癰”是發(fā)射器30正要(從點(diǎn)T1至點(diǎn)T2)進(jìn)行的移動(dòng)?！癱”是由移動(dòng)“b”所引起的絕對(duì)距離的變化。由于該變化“c”，在所發(fā)射的聲音(或者任何其他形式的波)處將出現(xiàn)相移。當(dāng)“a”變大時(shí)，“b”應(yīng)該變大，以便具有相同的“c”。這在以下的公式中示出b=(2a+c)*c.]]>圖4示出本發(fā)明的3D光標(biāo)控制系統(tǒng)的電路框圖。遙控單元100包括用于發(fā)射超聲波104的超聲發(fā)射器102。這些超聲波104由超聲傳感器106a、106b、106c檢測(cè)。來(lái)自傳感器106a、106b和106c的輸出被施加到光標(biāo)控制器108，所述光標(biāo)控制器包括用于利用來(lái)自傳感器106a、106b和106c的輸出信號(hào)來(lái)檢測(cè)遙控單元100的移動(dòng)的移動(dòng)檢測(cè)器110、用于根據(jù)由移動(dòng)檢測(cè)器110所檢測(cè)的移動(dòng)來(lái)確定光標(biāo)位置的光標(biāo)定位器112、和靈敏度調(diào)節(jié)器114。該靈敏度調(diào)節(jié)器114修改光標(biāo)定位器112的靈敏度來(lái)使光標(biāo)移動(dòng)與遙控單元100的所檢測(cè)的移動(dòng)的比率保持恒定，由此補(bǔ)償遙控單元100與傳感器106a、106b和106c之間的距離。來(lái)自光標(biāo)控制器108的輸出被施加給顯示器116。
在圖5中圖形地示出靈敏度調(diào)節(jié)器114的一種實(shí)施例，其中遙控單元100包括變量控制器118，其產(chǎn)生可由遙控單元100的用戶(hù)改變的控制信號(hào)。然后，該控制信號(hào)可以經(jīng)由(未示出的)標(biāo)準(zhǔn)紅外信號(hào)被傳輸給靈敏度調(diào)節(jié)器114。隨后，用戶(hù)能夠調(diào)節(jié)光標(biāo)控制系統(tǒng)的靈敏度，以便能夠使遙控單元100的移動(dòng)相對(duì)于光標(biāo)移動(dòng)保持恒定，以致不管與傳感器106a、106b、106c之間的距離是多少，都能夠?qū)崿F(xiàn)舒適地移動(dòng)遙控單元100。
在圖6的電路框圖中示出靈敏度調(diào)節(jié)器114′的第二實(shí)施例。來(lái)自傳感器106a、106b和106c的輸出被施加給光標(biāo)控制器108′，該光標(biāo)控制器包括用于利用來(lái)自傳感器106a、106b和106c的輸出信號(hào)來(lái)檢測(cè)遙控單元100的移動(dòng)的移動(dòng)檢測(cè)器110。來(lái)自移動(dòng)檢測(cè)器110的輸出被施加到光標(biāo)定位器112用以在顯示器116上移動(dòng)光標(biāo)。此外，移動(dòng)檢測(cè)器110的輸出被施加給靈敏度檢測(cè)器114′，該靈敏度檢測(cè)器然后檢測(cè)遙控單元100與傳感器106a、106b和106c之間的距離。根據(jù)該所確定的此距離，靈敏度檢測(cè)器114′將控制信號(hào)施加給光標(biāo)定位器，用于修改其靈敏度以使遙控單元100的移動(dòng)相對(duì)于光標(biāo)移動(dòng)的比率保持恒定。照這樣，傳感器控制系統(tǒng)的用戶(hù)查覺(jué)不到任何變化，不管離傳感器106a、106b和106c之間的距離是多少，光標(biāo)都隨著遙控單元的相同移動(dòng)而在顯示屏上移動(dòng)。
圖7示出解釋圖6的實(shí)施例的操作的流程圖。從開(kāi)始位置200，在步驟202處，光標(biāo)控制系統(tǒng)檢測(cè)是否在遙控單元100上按下光標(biāo)鍵。如果沒(méi)有，該程序在步驟204處退出。如果在步驟202處確定出光標(biāo)鍵被按下，則在步驟206處確定校準(zhǔn)鍵是否也正被按下。這由用戶(hù)在離傳感器106a、106b和106c的已知距離處來(lái)完成。在步驟208處，光標(biāo)控制系統(tǒng)確定光標(biāo)移動(dòng)與所期望的遙控單元移動(dòng)的比率R，根據(jù)比率R和已知距離來(lái)確定光標(biāo)控制系統(tǒng)的靈敏度設(shè)置SDEFAULT，并且將距離D設(shè)置為默認(rèn)值DDEFAULT、也即已知距離。這標(biāo)志校正階段結(jié)束。
光標(biāo)控制系統(tǒng)現(xiàn)在處于工作階段，并且繼續(xù)進(jìn)行到步驟210。如果在步驟206中確定出校準(zhǔn)鍵沒(méi)有被按下，則系統(tǒng)跳至步驟210。
在步驟210處，光標(biāo)控制系統(tǒng)測(cè)量至遙控單元100的當(dāng)前距離DMEASURE。在步驟212處，光標(biāo)控制系統(tǒng)確定所測(cè)量的距離DMEASURE是否等于所存儲(chǔ)的距離D。如果是這樣，則在步驟214處，光標(biāo)控制系統(tǒng)暫停一個(gè)確定的時(shí)間量(以防止系統(tǒng)動(dòng)作太快)，并且然后返回至步驟202。如果在步驟212處所測(cè)量的距離DMEASURE不等于所存儲(chǔ)的距離，則在步驟216處，光標(biāo)控制系統(tǒng)根據(jù)所測(cè)量的距離DMEASURE計(jì)算新的靈敏度設(shè)置SCALC，以致比率R保持恒定，并且在步驟218處設(shè)置靈敏度設(shè)置S等于SCALC以及設(shè)置距離D等于DMEASURE。在步驟220處，光標(biāo)控制系統(tǒng)暫停一個(gè)確定的時(shí)間量，然后返回至步驟202。
這里所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)的各種改變和修改將呈現(xiàn)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。然而，應(yīng)該理解的是，上述實(shí)施例僅僅是為了說(shuō)明的目的，而并不被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。不偏離本發(fā)明的精神的所有這種修改目的在于將它們都包括在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光標(biāo)控制系統(tǒng)，包括具有用于將控制信號(hào)發(fā)射到受控裝置(32)的裝置的手持式遙控單元(100)，所述手持式遙控單元(100)還具有用于發(fā)射超聲位置信號(hào)的裝置(102)；接收裝置，用于接收所述控制信號(hào)并且用于將所述所接收的控制信號(hào)施加到所述受控裝置(32)用以控制所述受控裝置(32)的各種功能；超聲傳感器陣列(106a，106b，106c)，用于接收所述超聲位置信號(hào)；和耦合至所述超聲傳感器陣列(106a，106b，106c)的裝置(108，110，112)，用于檢測(cè)所述手持式遙控單元(100)的移動(dòng)，并且用于將光標(biāo)位置信號(hào)施加到所述受控裝置(32)用以與所述手持式遙控單元(100)的所述移動(dòng)相對(duì)應(yīng)地在所述受控裝置(32)的顯示器(16)上移動(dòng)光標(biāo)，光標(biāo)移動(dòng)相對(duì)于手持式遙控單元(100)的所檢測(cè)的移動(dòng)處于預(yù)先確定的比率，其中用于檢測(cè)所述手持式遙控單元(100)的移動(dòng)的裝置(108，110，112)包括用于修改所述超聲傳感器陣列(106a，106b，106c)的靈敏度以致使所述預(yù)先確定的比率保持恒定的裝置(114)，由此，手持式遙控單元(100)在比較遠(yuǎn)離受控裝置(32)時(shí)的移動(dòng)，與手持式遙控單元(100)在比較接近于受控裝置(32)時(shí)同樣地移動(dòng)的情況相比，導(dǎo)致相同的光標(biāo)移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光標(biāo)控制系統(tǒng)，其中所述修改裝置(114)包括在所述手持式遙控單元(100)上的可手動(dòng)操作的變量控制器(118)，所述可手動(dòng)操作的變量控制器被耦合至所述控制信號(hào)發(fā)射裝置用以將靈敏度設(shè)置信號(hào)發(fā)射給所述受控裝置(32)的所述檢測(cè)裝置(108、110、112)，其中所述靈敏度設(shè)置信號(hào)修改所述超聲傳感器陣列(106a，106b，106c)的所述靈敏度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光標(biāo)控制系統(tǒng)，其中所述修改裝置包括被耦合至所述超聲傳感器陣列(106a，106b，106c)用以確定所述手持式遙控單元(100)與所述超聲傳感器陣列(106a，106b，106c)之間的距離的裝置(112)、和用于根據(jù)所述所確定的距離修改所述靈敏度的裝置(114′)。
4.一種用于根據(jù)3D遙控單元(100)的移動(dòng)來(lái)控制光標(biāo)在顯示器(116)上的移動(dòng)的方法，所述方法包括步驟檢測(cè)位于離接收器(106a，106b，106c)為預(yù)先確定的距離處的3D遙控單元(100)；根據(jù)所述接收器的靈敏度設(shè)置和所述預(yù)先確定的距離來(lái)確定(108，110，112)光標(biāo)移動(dòng)與3D遙控單元(100)的移動(dòng)的比率；和測(cè)量3D遙控單元(100)離接收器的當(dāng)前距離(106a，106b，106c，110)，并且根據(jù)所測(cè)量的當(dāng)前距離修改所述接收器的靈敏度設(shè)(114′)置以致使所述比率保持恒定。
全文摘要
一種3D光標(biāo)控制系統(tǒng)，包括發(fā)射超聲波的遙控單元(20)。超聲傳感器(14a，14b，14c)測(cè)量遙控單元(20)的位置變化用以控制光標(biāo)在顯示器上的位置。超聲傳感器(14a，14b，14c)還測(cè)量遙控單元(20)移開(kāi)傳感器(14a，14b，14c)的距離。隨后，該距離測(cè)量被用于調(diào)節(jié)3D光標(biāo)控制系統(tǒng)的靈敏度，以致于不管遙控單元(20)離超聲傳感器(14a，14b，14c)的距離是多少，都使光標(biāo)依照遙控單元(20)的相同移動(dòng)而在顯示器上移動(dòng)。
文檔編號(hào)G01S5/18GK1942850SQ200580003605
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月30日
發(fā)明者T·博格曼斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司