專利名稱：用于顯示裝置的遙控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制顯示裝置的遙控裝置，其中包括用于檢測(cè)遙控裝置相對(duì)于顯示裝置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的定向裝置。
本發(fā)明還涉及一種顯示裝置和上述遙控裝置的系統(tǒng)。
本發(fā)明還涉及一種用于上述系統(tǒng)中的顯示裝置。
背景技術(shù)：
隨著電視的先進(jìn)特性的出現(xiàn)，例如互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、家庭購物和玩游戲，用戶必須能夠從通常的觀看距離控制這些新特性。為此原因，需要集成常規(guī)遙控器和指示設(shè)備(例如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo))的功能的遙控器。各種解決方案已經(jīng)被提出用于這種集成。其中一些基于在光筆中采用的技術(shù)，其中檢測(cè)由顯示裝置的陰極射線管產(chǎn)生的光點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)與同步信號(hào)相比較。該解決方案僅僅可以應(yīng)用于距顯示屏的有限距離范圍內(nèi)。其它解決方案基于由顯示設(shè)備所發(fā)射并由遙控器所接收的紅外信號(hào)。例如，美國專利US5,644,126公開一種顯示裝置和遙控器的系統(tǒng)，該顯示裝置具有光源，例如發(fā)光二極管，其光線由遙控器所接收并且通過柵格所引導(dǎo)。所得的干涉圖案投射到陣列傳感器上。如果遙控器移動(dòng)，則干涉圖案偏移，這由陣列傳感器所檢測(cè)。然后，該運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為用于控制顯示裝置的功能的適當(dāng)命令，例如，從屏幕顯示的菜單選擇一個(gè)菜單選項(xiàng)。
已有系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是遙控器和顯示裝置需要相適應(yīng)而實(shí)現(xiàn)所需功能。因此，它們不能夠提供可以作為附件應(yīng)用到常規(guī)顯示裝置的遙控器。另外，僅僅相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以由美國專利US5,644,126的系統(tǒng)所檢測(cè)。
本發(fā)明的目的和概述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在開篇中所述的遙控裝置，它避免現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。為此目的，根據(jù)本發(fā)明的遙控裝置的特征在于定向裝置包括圖像傳感器和用于把圖像投射到圖像傳感器上的成像光學(xué)系統(tǒng)，該定向裝置適合于從投影圖像的運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)出所述運(yùn)動(dòng)。投影圖像可以是任何圖像，例如顯示屏、窗口或燈。如果用戶移動(dòng)遙控裝置，則投影圖像將相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。投影圖像的運(yùn)動(dòng)例如可以通過比較從圖像傳感器獲得的連續(xù)幀而檢測(cè)。用于檢測(cè)和分析投影圖像的軟件算法實(shí)際上是已知的，并且將僅僅對(duì)與所公開的發(fā)明相關(guān)的部分進(jìn)行討論?？梢詮南挛闹蝎@得背景信息，例如一種用于處理激光斑點(diǎn)圖案以提取高分辨率的運(yùn)動(dòng)的方法，Andrew Houghton、Graham Ress和Peter Ivey測(cè)量科學(xué)和技術(shù)第8號(hào)(1997)，第611-617頁，IOP出版公司。
使用電子光斑互相關(guān)的線性和旋轉(zhuǎn)編碼器，Ichirou Yamagouchi和Tadashige Fujita，光學(xué)工程/1991年12月/第30卷第12號(hào)，第1862-1868頁。
然后投影圖像的運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)拿?，用于控制顯示設(shè)備的功能，例如光標(biāo)位置。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)是同樣可以檢測(cè)該旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的遙控裝置的一個(gè)實(shí)施例的特征在于遙控裝置還包括用于響應(yīng)用戶命令或預(yù)定事件啟動(dòng)定向裝置的啟動(dòng)裝置。該啟動(dòng)裝置可以包括用于檢測(cè)拿起遙控裝置的事件的把握或傾斜傳感器。另外，啟動(dòng)裝置可以包括必須特意按下以啟動(dòng)定向裝置的按鈕。在啟動(dòng)時(shí)，遙控裝置可以執(zhí)行初始化，例如，提供默認(rèn)的光標(biāo)位置。然后，所有后續(xù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光標(biāo)運(yùn)動(dòng)。
另一個(gè)實(shí)施例的特征在于遙控裝置還包括用測(cè)量到投影在圖像傳感器上的對(duì)象的距離的距離測(cè)量裝置，該定向裝置適用于相對(duì)所述距離調(diào)節(jié)所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如，遙控裝置可以具有自動(dòng)聚焦裝置。另一方面，自動(dòng)聚集裝置保證在圖像傳感器上產(chǎn)生清晰投影圖像，而與到被投影對(duì)象的距離無關(guān)。另一方面，自動(dòng)聚焦裝置可以提供關(guān)于遙控裝置與所述對(duì)象之間的距離的信息，當(dāng)確定向裝置的靈敏度時(shí)，可以考慮該信息。例如，當(dāng)把遙控裝置對(duì)準(zhǔn)附近的對(duì)象時(shí)，遙控裝置的運(yùn)動(dòng)將造成投影圖像的相對(duì)較大的運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，與對(duì)準(zhǔn)遠(yuǎn)方對(duì)象的情況相比，該運(yùn)動(dòng)可以被轉(zhuǎn)換為相對(duì)較小的光標(biāo)運(yùn)動(dòng)。用于自動(dòng)對(duì)焦的技術(shù)是眾所周知的，例如參見用于測(cè)量聚集誤差的數(shù)字方法，Adolf W.Lohmann,DavidMendiovic和Zeev Zalevsky，應(yīng)用光學(xué)/第36卷第28號(hào)/1997年10月1日第7204-7209頁。
用于絕對(duì)距離測(cè)量的光點(diǎn)技術(shù)，G.E.Hege,H.J.Tiziani,Tech.Messen 54(6)，第237-242頁(1987)。
另一個(gè)實(shí)施例的特征在于該定向裝置還適用于識(shí)別顯示裝置的圖像。如上文所述，顯示裝置本身可以常規(guī)用作為要對(duì)準(zhǔn)的對(duì)象。通常，由于產(chǎn)生光線，因此顯示屏在觀看環(huán)境中是突出的。為了控制顯示在顯示屏上的對(duì)象，顯示屏的特定性能最好被考慮，例如，屏幕的大小和/或圖像刷新速率可以被用于從周圍環(huán)境中識(shí)別出屏幕。
另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，定向裝置還適用于存儲(chǔ)顯示裝置的特性(尺寸、刷新速率)。通過明確地存儲(chǔ)這些特征，例如通過下載或通過按鍵的方法明確地輸入，定向裝置可以預(yù)先知道關(guān)于顯示裝置的投影圖像的情況。因此，可以避免例如由于燈光的閃爍或者窗口的尺寸所造成的混淆。
另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，定向裝置適用于識(shí)別在顯示裝置的顯示屏上具有預(yù)定特性的圖標(biāo)。按照這種方式可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地識(shí)別顯示屏，因?yàn)閳D標(biāo)可以通過特定形狀或顏色組合來變得唯一。圖標(biāo)可以位于固定的位置，或者可以為屏幕光標(biāo)的兩倍大小。
另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，所述預(yù)定特性包括預(yù)定參數(shù)的周期改變(例如，顏色、亮度)。按照這種方法，進(jìn)一步簡化顯示裝置的準(zhǔn)確識(shí)別。
另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，遙控器適用于從所述周期改變解碼與顯示裝置相關(guān)的狀態(tài)信息。以前實(shí)施例的周期改變可以用表示所述狀態(tài)信息的信號(hào)來調(diào)制。狀態(tài)信息可以包括靈敏度設(shè)置、顯示裝置的特征等等。
一個(gè)實(shí)施例的特在于，定向裝置適用于通過從顯示裝置的投影圖像推導(dǎo)出所述相對(duì)位置，確定遙控裝置相對(duì)于顯示裝置的相對(duì)位置。按照這種方式，不但可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)定位，而且可以實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定位，因?yàn)樵陲@示屏的識(shí)別之后，定向裝置可以獲得必要的特征，例如屏幕尺寸。
本發(fā)明特別適合于電視接收器、監(jiān)視器、(游戲)計(jì)算機(jī)和演示設(shè)備。
附圖簡述通過下文參照實(shí)施例對(duì)非限定性的例子的說明，本發(fā)明的這些方面和其它方面將變得清楚。在圖中，

圖1簡要示出根據(jù)本發(fā)明的遙控裝置和顯示裝置，圖2示出根據(jù)本發(fā)明的遙控裝置的相關(guān)元件的方框圖，圖3示出由根據(jù)本發(fā)明的遙控裝置所檢測(cè)的各種類型的運(yùn)動(dòng)，圖4簡要示出通過根據(jù)本發(fā)明的遙控裝置的絕對(duì)光標(biāo)定位，圖5示出信息從顯示裝置傳送到根據(jù)本發(fā)明的遙控裝置的例子。
實(shí)施例的描述圖1示出包括顯示屏2和遙控器3的電視接收器1。遙控器3包括具有與計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的按鍵相同功能的電路板4和按鍵5。另外，常規(guī)的遙控按鍵可以具有例如數(shù)字鍵、圖文電視按鍵等等。遙控器3還包括用于檢測(cè)該遙控器何時(shí)被用戶所拿起的把握傳感器6。成像光學(xué)系統(tǒng)8能夠把例如電視接收器1這樣的遠(yuǎn)處對(duì)象的圖像投影到置于電路板4上的圖像傳感器7上。LED(發(fā)光二極管)9安裝在電路板4上，用于把紅外線信號(hào)發(fā)送到電視接收器1上。自動(dòng)聚焦點(diǎn)裝置10被提供用于在圖像傳感器7上建立清晰的投影，并且用于測(cè)量到被投影對(duì)象的距離。
圖2示出遙控器3的相關(guān)年限和方框圖。顯示屏2的圖像被投影到圖像傳感器7上，圖像傳感器7是感光單元的矩陣，例如光電二極管或集成的光電管。通過像素尋址單元13對(duì)感光單元的尋址而使得感光單元(像素)被定期地掃描。所得的電信號(hào)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器14轉(zhuǎn)換并以數(shù)字形式發(fā)送到信號(hào)處理器12。構(gòu)成用于檢測(cè)相對(duì)于要被控制的顯示裝置的相對(duì)硬度的定向裝置的信號(hào)處理器12能夠從可用信息中提取突出顯著的元素。用于檢測(cè)這種元素的軟件算法本身是已知的。例如，信號(hào)處理器12可以尋找大小和對(duì)比度數(shù)值超過特定閾值的光亮和黑暗區(qū)域之間的躍變。對(duì)于適當(dāng)?shù)脑?，信?hào)處理器12可以查找顯示屏幕2的邊角、光標(biāo)或者所顯示內(nèi)容的其它元素。另外，相關(guān)技術(shù)可以用于突出元素的提取。這些技術(shù)本身是已知的。
所述元素的座標(biāo)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(未示出)中。通過存儲(chǔ)至少兩個(gè)元素的座標(biāo)，可以檢測(cè)延著兩個(gè)座標(biāo)軸的平移和旋轉(zhuǎn)。定期地，例如每一幀或者幾幀的平均，所檢測(cè)的平移或旋轉(zhuǎn)將被轉(zhuǎn)換為用于控制電視接收器1的適當(dāng)命令，并且通過由LED9所產(chǎn)生的紅外信號(hào)或者通過其它發(fā)送方法發(fā)送到電視接收器1。信號(hào)處理器12或者其它專用電路與按鍵5和把握傳感器6的狀態(tài)從所計(jì)算的平移和旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生要被發(fā)送的代碼。
當(dāng)遙控器3由用戶所操作時(shí)，把握傳感器啟動(dòng)信號(hào)處理器12。在啟動(dòng)時(shí)，開始執(zhí)行如下功能的初始化流程把初始化代碼發(fā)送到電視接收器1，使得鼠標(biāo)和/或菜單被啟動(dòng)。
從圖像傳感器捕獲圖像確定圖像的突出元素的座標(biāo)，并且通過互相關(guān)技術(shù)計(jì)算相對(duì)平移或旋轉(zhuǎn)。為了識(shí)別圖像元素，不需要考慮到所有相素。僅僅需要存儲(chǔ)和處理接近這種元素的像素，因此減少了處理量。根據(jù)所請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間，在把相應(yīng)命令發(fā)送到電視接收器1之前，所檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)可以在多次測(cè)量上取平均。
顯示屏2的識(shí)別可以通過考慮到顯示屏2的特定特征而增強(qiáng)。通常，顯示器的特征在于特定的刷新速率，從25Hz(傳統(tǒng)的電視)到160Hz。該刷新頻率可以被檢測(cè)，并且可以用于確定在圖像傳感器7上從顯示屏2獲得的信息。從該信息，可以提取突出元素，元素包括具有特定對(duì)比度和尺寸的明-暗躍變。為了可靠地識(shí)別，至少應(yīng)當(dāng)考慮幾個(gè)像素。
如果在時(shí)刻t的兩個(gè)元素的位置分別由(x0,y0)(t)和(x1,y1)(t)給出，則相對(duì)于點(diǎn)(x0,y0)的平移和旋轉(zhuǎn)可以通過確定在時(shí)刻t0和t1的相繼點(diǎn)的兩點(diǎn)的座標(biāo)而計(jì)算，該座標(biāo)分別為(x0,y0)(t0)、(x1,y1)(t0)和(x0,y0)(t1)、(x1,y1)(t1)。
現(xiàn)在平移被定義為dx=x0(t1)-x0(t0)dy=y0(t1)-y0(t0)旋轉(zhuǎn)被定義為Θ=arctan((x1(t1)-x1(t0)-dx)/(y1(t1)-y1(t0)-dy))圖3示出遙控器3的各種自由度。所有所述的測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)而不用適應(yīng)要被控制的顯示裝置的軟件或硬件。通過與預(yù)定的方式適應(yīng)在顯示屏2上顯示的內(nèi)容可以獲得附加的可靠性和功能。例如，光標(biāo)可能難以在所顯示圖像的不可預(yù)測(cè)內(nèi)容中檢測(cè)。該問題可能可以通過定期的改變光標(biāo)的一些特性而解決，例如其亮度。通過定期地把光標(biāo)顯示和關(guān)閉，例如，每隔一個(gè)刷新周期，檢測(cè)器能夠從所顯示圖像中清楚地識(shí)別光標(biāo)。通過時(shí)間濾波，能夠可靠的檢測(cè)光標(biāo)位置。
相對(duì)于顯示屏2的絕對(duì)位置可以通過把其位置與其它元素的固定位置相比較而確定。圖4示出具有位置(Xc,Yc)的光標(biāo)15和分別在位置(X2,Y2)和(X1,Y1)處的兩個(gè)元素16和18。第三元素17存在于位置(X0,Y0)上將增加計(jì)算的可靠性。通過選擇用于其它元素的固定位置，例如顯示屏的邊角，信號(hào)處理器12能夠推算屏幕的尺寸。光標(biāo)15的絕對(duì)位置(X,Y)被定義如下X=xc(x2-x1)Y=yc/(y2-y1)光標(biāo)特性的周期改變可以被調(diào)制以從顯示裝置1把信息發(fā)送到遙控器3。例如，與顯示裝置1的狀態(tài)相關(guān)的信息或者遙控器3的靈敏度的所需改變可以被傳送到遙控器3。光標(biāo)調(diào)制是通過控制表示要被發(fā)射的信息的代碼的周期改變而實(shí)現(xiàn)的。
這在圖4中示出。階躍函數(shù)19表示幀周期，高電平表示偶數(shù)幀，低電平表示奇數(shù)幀。階躍函數(shù)20表示光標(biāo)信號(hào)，高電平表示“光標(biāo)顯示”，并且低電平表示“光標(biāo)消失”。用于編碼信息的技術(shù)本身是眾所周知的。
總而言之，本發(fā)明涉及用于控制顯示裝置的遙控裝置。遙控器包括圖像傳感器和用于在圖像傳感器上投影例如顯示屏幕的圖像的成像光學(xué)系統(tǒng)。如果用戶移動(dòng)遙控裝置，則被投影圖像將相應(yīng)地移動(dòng)。從被投影圖像的運(yùn)動(dòng)，推導(dǎo)出遙控裝置相對(duì)于顯示裝置的相對(duì)移動(dòng)的，并且被轉(zhuǎn)換為發(fā)送到顯示裝置的控制命令。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照所示的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是在本發(fā)明思想的范圍內(nèi)可以有各種變化和改進(jìn)。
“包括”這個(gè)詞不排除存在除了權(quán)利要求書中所列之外的其它要素或步驟。
權(quán)利要求
1．一種用于控制顯示裝置的遙控裝置，其中包括用于檢測(cè)遙控裝置相對(duì)于顯示裝置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的定向裝置，其特征在于，該定向裝置包括圖像傳感器和用于把圖像投射到圖像傳感器上的成像光學(xué)系統(tǒng)，該定向裝置適合于從投影圖像的運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)出所述運(yùn)動(dòng)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控裝置，其特征在于，該遙控裝置還包括用于響應(yīng)用戶命令或預(yù)定事件啟動(dòng)定向裝置的啟動(dòng)裝置。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的遙控裝置，其特征在于，該遙控裝置還包括用測(cè)量到投影在圖像傳感器上的對(duì)象的距離的距離測(cè)量裝置，該定向裝置適用于相對(duì)所述距離調(diào)節(jié)所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或3中所述的遙控裝置，其特征在于，該定向裝置還適用于識(shí)別顯示裝置的圖像。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的遙控裝置，其特征在于，該定向裝置還適用于存儲(chǔ)顯示裝置的特性(尺寸、刷新速率)。
6．根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的遙控裝置，其特征在于，該定向裝置適用于識(shí)別在顯示裝置的顯示屏上具有預(yù)定特性的圖標(biāo)。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的遙控裝置，其特征在于，所述預(yù)定特性包括預(yù)定參數(shù)的周期改變(例如，顏色、亮度)。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的遙控裝置，其特征在于，該遙控器適用于從所述周期改變解碼與顯示裝置相關(guān)的狀態(tài)信息。
9．根據(jù)權(quán)利要求4至8中的任何一項(xiàng)所述的遙控裝置，其特征在于，該定向裝置適用于通過從顯示裝置的投影圖像推導(dǎo)出所述相對(duì)位置，確定遙控裝置相對(duì)于顯示裝置的相對(duì)位置。
10．一種具有權(quán)利要求4至9中所述的遙控裝置的特點(diǎn)的顯示裝置和遙控裝置的系統(tǒng)，其特征在于，該顯示裝置適合于顯示具有特性的圖標(biāo)用于當(dāng)顯示裝置的圖像投影到遙控裝置的圖像傳感器上時(shí)增加顯示裝置的圖像的可識(shí)別性。
11．一種具有權(quán)利要求10中所述的系統(tǒng)的顯示裝置的特點(diǎn)的顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制顯示裝置的遙控裝置。該遙控裝置包括圖像傳感器(7)和用于把顯示屏(2)的圖像投射到圖像傳感器上的成像光學(xué)系統(tǒng)(8)。如果用戶移動(dòng)遙控裝置,則所投影的圖像將相應(yīng)地移動(dòng)。從所投影的圖像推導(dǎo)出遙控裝置相對(duì)于顯示裝置的相對(duì)運(yùn)動(dòng),并轉(zhuǎn)換為發(fā)送到顯示裝置的控制命令。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1310827SQ00800986
公開日2001年8月29日 申請(qǐng)日期2000年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月31日
發(fā)明者R·杜維, S·M·B·鮑默, G·A·米納赫－科勒赫 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司