专利名称：遥控指示技术的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及遥控指示技术，并且具体涉及指示设备。本发明还涉及一种用于检测由指示设备发射的光的接收装置。
背景技术：
为了使用户与交互内容之间容易交互，典型地使用计算机鼠标进行指示-并 且-点击操作是非常常见并且被接受的。通常，这些操作接近屏幕来执行，并且需要平的表 面或者设备，其是难以使用或者昂贵的。另一方面，对于向后靠并且放松的应用，例如观看视频以及收听音乐，常常使用遥 控(RC)。还可以观察到由于RC控制的应用的复杂程度日益增长，RC按钮的数目正在迅速 增长。这导致了部分用户产生关于为了特定的应用要按哪些按钮的不满和困惑。当前的问题正被传统的向后靠的应用与兴趣在于后端的支持基础设施的PC应用 的聚合加重。由于向后靠和PC领域具有不同的交互装置，因此伴随着该聚合出现了困境。为了处理此问题，已经开发了遥控指示技术。其示例在专利申请US 2006/0267935 Al中公开。此文献公开了一种为用户提供指示能力的、包括发送器部分和接收器部分的输 入设备。发送器部分适于由用户操纵以指定目标区域内的目标点。发送器部分将包括图案 的光束投射到目标区域上。接收器部分包括位于目标区域中的传感器单元。至少一些传感 器单元接收光束的一部分，而不管目标点在目标区域内的位置。接收器部分中的处理单元 分析由传感器单元接收的光束的各部分以确定目标点的属性。该属性可以是目标点的位置 或者相对运动。接收器部分可以与显示设备集成。所公开的输入设备具有以下缺陷其接收器部分是复杂的，因为该接收器部分包 括在目标区域上分布的多个传感器单元。本发明的一个目的是提供一种可以与相对简单的接收装置一起使用的指示设备。 本发明的另一个目的是提供一种要与指示设备一起使用的接收装置。
发明内容
据此，根据本发明的一方面，提供了根据独立权利要求1的指示设备以及根据独 立权利要求9的接收装置。优选实施例在从属权利要求2-8以及10-15中限定。根据本发明的一方面，提供了一种指示设备，其包括用于沿着相互不同的受控方 向发射多个光束的光发射器。这些光束可被单独识别。作为其结果，与此指示设备一起使 用的接收装置可以仅具有单个用于检测由指示设备发射的多个光束中的一个或者多个的 光检测器(传感器)。在一般的情况下，光检测器将仅检测由指示设备发射的光束中的一个 或者一些。接收装置中的处理器确定检测到多个可单独识别的光束中的哪个。所检测的光 束给出指示设备相对于目标表面的定向(指示方向)的指示。接收装置的处理器可以基于所确定的一个或者多个光束并且基于关于所确定的 一个或者多个光束的方向的信息来确定指示设备的指示方向。
此外，光检测器可以检测所检测的一个或者多个光束的光强度。基于所检测的光 强度，处理器可以确定考虑所检测的光束中的哪个来确定指示器的方向。例如，仅具有高于 阈值的检测到的光强度的光束或者仅具有最高的所检测的光强度的光束可用于确定指示 方向。接收装置可以是诸如消费者电子装置、家用设备、照明系统等等之类的器具的一 部分。该指示设备可以用于操作所述器具。根据本发明的一个实施例，指示设备还包括用于控制光发射器一次仅发射多个光 束的子集的控制器。该子集作为时间的函数而变化。结果是，可以被接收装置同时检测的 光束的数目受限制，由此提高了对所检测的光束的确定的可靠性。光发射器可以顺序、即逐一发射多个光束，导致对所检测光束的确定的最优可靠 性。然而，一次发射的光束的子集也可以由多于一个光束组成，这减少了一次发射所有光束 所需的时间。根据本发明的另一个实施例，光发射器包括沿着相互不同的方向发射光束的多个 光源。这些光源例如是激光指示器。由于由激光光束生成的相对较窄的光束，指示设备的 指示方向可以被精确地确定。根据一个替代实施例，光发射器包括用于生成光的光源以及分段的快门 (segmented shutter)。快门中的分段(segment)在第一模式下对于光是透射的，并且在第 二模式下阻挡或者衰减光。指示设备的控制器控制每个分段的模式，并且由此控制多个光 束的发射。使用分段快门来生成光束是成本有效并且可容易实现的。根据本发明的又一个实施例，光发射器包括用于在所发射的光上调制指示被发射 的一个或者多个光束的信息的调制器。这是为接收装置提供信息的高效的方式，该信息是 确定指示设备的多个可单独识别的所发射光束中的哪个被检测的所必需的。接收装置应当 包括用于解调在所发射的光上调制的信息的解调器。根据一个替代实施例，所述光发射器发射同步信号。该同步信号例如由在短时间 期间所有光束的同时发射组成。随后，光发射器以预定方式作为时间的函数来改变被发射 的多个光束的子集。接收装置的处理器确定接收到指示设备的同步信号。处理器然后基于 关于对于由指示设备发射的多个光束的子集的预定变化的信息、来确定检测到可单独识别 的一个或者多个光束中的哪个。此信息例如在制造的时刻或者在指示设备和接收装置第一 次使用时的设置程序中存储在接收装置中。根据此实施例，避免了该信息必须被调制在所 发射的光上。根据再一个实施例，所述光发射器适于发射具有相互不同的光偏振的多个光束中 的至少一些。另外，所述光发射器可以包括具有相互不同的偏振的多个偏振滤波器。接收 装置的光检测器可以包括光偏振滤波器。这使得接收装置能够通过将光束的所检测的光强 度与相互不同的偏振进行比较来确定指示设备的滚动(roll)、即指示设备沿着其纵轴的旋 转。已经确定了用户大多数时间不完全直着握着所述指示设备、而是具有10到20度的滚 动角。如果不考虑此滚动角，则所确定的指示方向可能不会非常精确。根据该实施例，可以 考虑该滚动以确定指示方向，由此增加其精确度。可替代地，可以将指示设备的滚动用作用 于操作该器具的附加参数。本发明的这些和其它方面根据下文中描述的实施例而变得显而易见，并且将参照下文中描述的实施例而被阐明。
通过结合所附说明书并参照附图，本发明将被更好地理解，并且本发明的许多目 的和优点对于本领域技术人员来说将变得更加显而易见，附图中
图1示出了指示系统的示意图。图2示出了根据本发明的一个实施例的指示设备的框图。图3示出了根据本发明的一个实施例的接收装置的框图。图4示出了根据本发明的一个实施例的指示系统的技术细节图。遍布各附图，相似的参考标号指代相似的元件。
具体实施例方式图1示出了指示系统的示意图。指示系统包括指示设备10和接收装置20。该指 示设备能够发射光以使得接收装置20可以导出指示设备的水平定向30、垂直定向40以及 滚动50(即绕其纵轴的定向)。可选地，指示设备包括一个或者多个按钮60，其可以用于“选 择”要操作的器具。可以利用指示设备操作的器具实例是照明系统、音频设备、电视机、游戏 机、家用电器等等。图2示出了根据本发明的一个实施例的指示设备10的功能框图。指示设备10包 括光发射器65，其包括用于生成光的光源70、用于利用信息来调制由光源生成的光的调制 器80、以及分段快门90。如将在下文中更详细地描述的那样，分段快门90阻挡由光源发射 的光的一部分，并且对于所述光的另一部分是透射的。结果是，沿着不同的方向生成多个光 束100。指示设备10包括用于控制光源70、光调制器80以及分段快门90的控制器110。图3示出了接收装置200的实施例的框图。接收装置包括光检测器210以及装载 有用于计算指示设备的定向(指示方向)的计算机程序的处理器220。接收装置可以是(部 分地)借助于指示设备来进行操作的器具的一部分。图4示出了指示系统的技术细节图。光源70和分段快门90放置在指示设备10 的外壳中。分段快门90由IXD快门单元120的阵列组成。这些IXD快门单元可以被控制 器100单独打开或者关闭。结果是，这些LCD快门单元或者阻挡源自光源70的光，或者是 透射的。如果分段快门中的一个单元未关闭，则发射单个光束100，在目标表面130上产生 光点140。此目标例如是要由指示设备操作的器具，诸如照明系统、音频设备、电视机、家用 器具等等。在光点140周围还存在具有更低的光强度的光点区域150和160，这是因为光源 不是无穷小的事实。 逐单元、一个接着一个地激活分段快门中的单元。每次激活单元时，发射不同方向 的对应光束。因此，生成光束的动态图案，即作为时间的函数而变化的光束的图案。这将导 致沿着目标表面130移动的“行进”点。在所生成的光上调制数据流170。数据流包含在该 时刻分段快门中的哪个单元通过光的信息。 为了将“循环时间”、即发射所有的光束一次所需要的时间保持为合理的短，分段 快门优选地具有高的切换速度。满足此要求的可用分段快门是由Bridgestone公司制造 的。这些设备具有大约200微秒的切换速度。然而，分段快门可以借助于阻挡或者衰减光或者不聚焦光并且具有足够高的切换速度的任何其它材料来实现。其实例是使用IMOD(干涉 测量调制器)技术、电湿润显示或者聚合物分散液晶(PDLC)来制造的快门。IMOD像素能够 具有微秒级的切换速度。这些高切换速度使得能够在所发射的光束上调制数据流170。另 外，在对应于特定光束发射的时间段期间，对应的元件导通和关闭若干次，由此利用“1”和 “0”来调制光束。现在假定指示设备如图4所示那样定向，其中接收装置200的光检测器210定位 在光点140的位置处并且单元125未关闭。在此情况下，光检测器将检测具有最高的信号 电平的发射光束100。当单元125的相邻单元未关闭时，光检测器也将检测到尽管具有较低 光强度的发射光束。然而，光检测器将不会检测到通过使远离单元125的单元进入透射模 式而发射的光束，或者仅仅检测到具有低强度的这些光束，这是因为所产生的光点将远离 光检测器的位置。基于数据流170，接收装置的处理器220知道在其接收到最高光强度的时 刻哪个单元未关闭。基于此信息以及基于关于在该单元未关闭时所产生的光束的方向的信 息(其可以在制造接收装置的时刻或者在初始设置程序中装载到处理器)，处理器具有足够 的信息来计算指示设备相对于光源70与光检测器之间的连接线在目标140上的定向。以 此方式，到现在为止描述的指示系统能够确定光源与光检测器之间的连接线与分段快门的 交叉位置。在期望将源(指示设备)坐标系中的此位置清楚无疑地转换为指示轴与目标表面 130的交叉点180 (在“接收器”坐标系中)的位置的情况下，需要确定指示设备的滚动角。 该滚动角被定义为指示设备绕其纵轴的旋转。可以通过将具有相互不同的角度的偏振滤波 器应用于LCD快门的不同单元来确定该滚动角。例如，两个相邻的单元可以包括具有不同 偏振角的不同偏振滤波器。在光检测器也配备有具有不等于LCD快门中的偏振滤波器的角 度的偏振角的偏振滤波器的情况下，可以基于通过关闭两个单元而生成的光束的检测强度 来确定指示设备的滚动角，(这如在专利申请W02007/105133以及US 2004/0222969中详细 描述的那样)。替代的解决方案是可能的，例如三个单元的组可以利用具有60度差的偏振 滤波器来产生，这如在W02007/105133中所详细描述的那样。还可能的是接收装置包括两个光检测器，每个检测器配备有不同的偏振滤波器。 例如，光检测器之一包括垂直偏振滤波器，另一个包括水平偏振滤波器。以此方式，避免了 所检测的光信号在一些滚动角处消失，并且可以正确地检测到由指示设备从远距离发射的 较弱光信号。因此，可以考虑该滚动以确定指示方向，由此增加其精确度。可替代地，除了用于 器具的水平和垂直定向之外，指示设备的滚动可以用作用于操作器具的参数。尽管已经在附图以及上述描述中详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和 描述应被视为例示性或者示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。例如，代替一个光检测器，接收装置可以包括位于目标中或者目标附近的不同位 置处的多个光检测器。因此，可以以更高的精确度来确定指示设备的定向。此外，代替逐单元、一个接着一个地激活分段中的单元的是，可以同时激活分段快 门中的单元的子集(组)。由此，减少了循环时间、即激活所有单元一次所需的时间。该组可 以由彼此远离定位的单元组成。在此情况下，光检测器可能仅检测单元之一的光，因此指示 设备的计算的最终结果的精确度将不受影响。还可能的是组中的单元是相邻的。单元可 以例如以四个相邻单元(垂直方向的两个单元以及水平方向的两个单元)的组来激活。以此方式，产生了比逐个激活单元的情况下大四倍的光束。这可以在利用较低的精确度足以确 定指示设备的定向的情况下进行。此外，代替仅考虑具有最高的检测光强度的光束以确定指示设备的定向的是，可 以考虑所有具有高于特定阈值的检测光强度的光束。可以使用这样的算法，其中基于光束 的检测强度来加权每个所检测的光束的贡献。代替使用具有在关闭时完全阻挡光的单元的分段快门的是，还可以使用衰减光的单元。此外，光发射器可以发射同步信号以开始光发射循环(即其中所有的光束生成一 次的循环)并且随后光发射器以预定方式作为时间的函数来改变被发射的多个光束的子 集。同步信号例如由在短时间期间所有光束的同时发射组成。接收装置的处理器确定接收 到指示设备的同步信号。处理器然后基于关于对于由指示设备发射的多个光束的子集的预 定变化的信息、来确定检测到一个或者更多个光束中的哪个。此信息应当事先存储在接收 装置中，或者通过单独的RF或者顶链路从指示设备传输到接收装置。代替计算指示设备的定向并且基于所确定的定向来向器具提供操作命令的是，还 可以在检测到指示设备的一个或者多个特定光束时直接生成命令。例如，如果检测到指示 指示设备向上指向的光束，则可以直接生成用于增加音频设备或者电视机的音量的命令， 而不用首先计算向上定向的角度。此外，代替单个光源和分段快门的是，光发射器可以包括沿着相互不同的方向发 射光束的多个激光指示器。每个光束可以包括与发射该光束的激光指示器的身份一起调制 在其上的信息。激光指示器可以逐一地或者以小组被开启。可替代地，激光指示器全部同时发射具有相互不同颜色的光束。这使得光检测器 能够区分不同的光束。此外，激光指示器可以发射具有相互不同偏振的光。这使得接收装 置能够确定指示设备的滚动角。如上文对于利用分段快门的实施例所解释的那样，可以产 生发射具有相互不同偏振的光的两个或者三个激光指示器的组。代替通过使用偏振光来确定指示设备的滚动角的是，也可以通过在指示设备中插 入重量以使得由该重量在放置在指示设备中的传感器上施加的力是滚动角的函数来确定 滚动角。通过测量该力，于是可以确定滚动角。可替代地，指示设备可以是空心壳，其中光源和分段快门位于空心壳内部的可旋 转板上。借助于一个或者更多个适当的重量，该板总是保持在水平位置。指示设备的旋转 角对应于空心壳与板之间的角度。可以使得指示设备能够通过为空心板的内表面在若干角 度处提供条形码并且为电路板提供条形码检测器来测量此角度。所检测到的条形码是指示 设备的滚动角的量度。此信息可以被调制在由指示设备发射的光上，并且以此方式被传输 到接收装置。本领域技术人员在实践要求保护的本发明时，根据对于附图、公开以及所附权利 要求书的理解，能够理解并实施所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，词语“包括” 不排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”不排除复数。单个处理器或者其它单元可以 完成权利要求书中陈述的若干项的功能。仅仅是特定手段在相互不同的从属权利要求中陈 述这一事实并不指示这些手段的组合不能被有利地使用。计算机程序可以存储/分布在适 当的介质上，所述适当的介质诸如与其它硬件一起供应或者作为其它硬件的一部分而供应的光学存储介质或者固态介质，但是计算机程序也可以以其它形式分布，诸如经由因特网 或者其它有线或者无线电信系统而分布。权利要求书中的任何附图标记不应当被解释为限 制范围。
权利要求
1.一种指示设备(10)，包括用于沿着相互不同的受控方向发射多个可单独识别的光 束(100)的光发射器(65)。
2.根据权利要求1所述的指示设备，还包括用于控制所述光发射器一次发射所述多个 光束的子集的控制器(110)，所述子集作为时间的函数而变化。
3.根据权利要求2所述的指示设备，其中所述控制器适于控制所述光发射器顺序地发 射所述多个光束。
4.根据权利要求2所述的指示设备，其中所述光发射器包括用于生成光的光源(70) 以及分段快门(90)，其中快门中的分段(120)在第一模式下对于光是透射的，并且在第二 模式下阻挡或者衰减光，所述控制器适于控制分段的模式并且由此控制所述多个光束的发射。
5.根据权利要求1所述的指示设备，其中所述光发射器包括用于在所发射的光上调制 信息的调制器(80 )，所述信息指示被发射的一个或者多个光束。
6.根据权利要求2所述的指示设备，其中所述控制器适于控制所述光发射器发射同步 信号，并且在所述同步信号之后作为时间的函数并且以预定方式改变被发射的多个光束的 子集。
7.根据权利要求1所述的指示设备，其中所述光发射器适于发射具有相互不同的光偏 振的多个光束中的至少一些。
8.根据权利要求7所述的指示设备，其中所述光发射器包括具有相互不同的偏振的多 个偏振滤波器，用于发射具有相互不同的光偏振的光束。
9.一种接收装置(200)，包括-至少一个光检测器(210)，用于检测由指示设备(10)发射的多个可单独识别的光束 (100)中的一个或者多个，以及-处理器(220)，用于确定检测到一个或者多个可单独识别的光束中的哪个。
10.根据权利要求9所述的接收装置，其中所述处理器适于基于所确定的一个或者多 个光束并且基于关于所确定的一个或者多个光束的方向的信息来确定所述指示设备的指 示方向。
11.根据权利要求9所述的接收装置，还包括用于解调在所发射的光上调制的信息的 解调器，所述信息指示由所述指示设备发射的一个或者多个光束，所述处理器基于经过解 调的信息来确定检测到一个或者多个光束中的哪个。
12.根据权利要求9所述的接收装置，其中所述处理器适于确定接收到所述指示设备 的同步信号并且确定检测到一个或者多个光束中的哪个，此确定基于关于所述同步信号之 后、由所述指示设备发射的多个光束的子集的变化的信息来进行。
13.根据权利要求9所述的接收装置，其中所述光检测器适于检测所检测的一个或者 多个光束的光强度。
14.根据权利要求9所述的接收装置，其中所述光检测器包括光偏振滤波器。
15.一种包括根据权利要求9到14中的任一项所述的接收装置的器具。
全文摘要
公开了一种指示设备(10)，包括用于沿着相互不同的受控方向发射多个光束(100)的光发射器(65)。这些光束可单独识别。与此指示设备一起使用的接收装置包括光检测器，用于检测由指示设备发射的多个光束中的一个或者多个。接收装置确定检测到多个可单独识别的光束中的哪个。基于此，可以确定指示设备相对于目标表面的定向。
文档编号G08C23/04GK102067190SQ200980122873
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月4日 优先权日2008年6月19日
发明者H·德科宁, M·H·J·德拉伊杰, T·J·伊金克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司