Беспроводное устройство прямого управления презентацией на проекционном экране

 

Предлагаемое устройство прямого взаимодействия с презентацией предназначено для организации контроля и управления двух- и трехмерными компьютерными приложениями на проекционном экране. Полезная модель отличается от известных устройств тем, что в качестве конструктивного элемента, предназначенного для прямого управления презентацией, используется дифракционный оптический элемент, вращающийся в плоскости, перпендикулярной оптической оси базового лазерного луча на небольшой угол (±5°-15°) относительно нейтрального положения(в обе стороны). В результате, на экране получается набор точек состоящий из базовой точки, четырех и более дополнительных статических точек и двух и более дополнительных динамических точек, которые могут поворачиваться относительно базовой на небольшой угол по и против часовой стрелки. При этом управление презентацией осуществляется с помощью изменения угла (а не расстояния) между лучами соединяющими базовую точку со статическими и динамическими точками.

Существует беспроводное устройство взаимодействия с презентацией известное как мышка, которое излучает инфракрасный сигнал, получаемый приемником, который связан с компьютером и дисплеем. Посредством этого устройства можно только управлять движением курсора по поверхности дисплея.

В процессе взаимодействия с проекционным экраном используются, как правило, приборы, построенные на принципе относительного перемещения. Это хорошо известные устройства взаимодействия, такие как мышка, шаровой манипулятор, сенсорная панель и т.д.

В этом случае движение курсора на экране определяется относительным перемещением, которое осуществляется посредством одного из этих приборов.

Однако эти устройства не являются наилучшим выбором для взаимодействия с данными и объектами на экранах, расположенных на больших расстояниях от пользователей. Естественная реакция для человека - это указать на удаленный от него объект с помощью руки (пальца), указки или просто посмотреть и задержать на нем взгляд.

Таким образом, при больших расстояниях (до проекционного экрана) использование прямых способов управления приложением на проекционном экране, основанных на технике лазерной указки, является естественным. В этом случае, пользователь может управлять приложением на проекционном экране непосредственно, с помощью лазерной точки (пятна) на нем. Следовательно, сам экран является тем пространством, где происходит прямое взаимодействие с приложением и докладчик имеет свободу передвижения.

Кроме того, трехмерные игры, трехмерное моделирование, трехмерный дизайн, трехмерное видео стали привычными и работают на персональных компьютерах и для этого требуют новых способов организации взаимодействия с данными (трехмерная геометрия, сцены и объекты).

Для управления такими приложениями необходимы устройства прямого взаимодействия, которые обладают как минимум, шестью степенями свободы (т.е. могут быть определены их пространственные координаты и ориентация). Однако, устройство управления, известное как пространственная мышка (space mouse), обладающее 6 степенями свободы, также является устройством относительного перемещения (не прямого взаимодействия).

Предлагаемое беспроводное устройство прямого взаимодействия с презентацией на экране предназначено для организации контроля и управления двух- и трехмерными компьютерными приложениями на проекционном экране.

Известен способ прямого взаимодействия и представлен ряд устройств для управления презентацией (компьютером) (патент РСТ/ЕР2003/003185, "Wireless Device for Controlling a Display").

Так, в наиболее близком аналоге полезной модели (WO 2004/086210 А1), для организации взаимодействия используются точки, получаемые в результате пересечения инфракрасных лазерных лучей с экраном, которые регистрируются специальной видеокамерой. В этом устройстве управления, дополнительная точка на экране получается с помощью призмы, закрепленной на подвижной части корпуса устройства. Эта часть корпуса может отклоняться в обоих направлениях на небольшой угол относительно нейтрального положения в плоскости, образуемой лазерными лучами. Таким образом, пользователь может увеличивать или уменьшать расстояние между дополнительной и основной точкой при неподвижном приборе, отклоняя подвижную часть корпуса. Это дает возможность управления приложением. Однако в этом случае возникает проблема потери точек на границе экрана (Фиг.2), что существенно снижает область взаимодействия с приложением. Так динамическая точка 42, увеличивая расстояние с базовой точкой 41, может выйти за пределы экрана 21. Таким образом, рабочая область экрана уменьшается на величину двух полос 40. В этом случае, невозможно «нажать кнопку» находящуюся на верхней и нижней границе экрана (часто используемых для размещения меню презентации).

Так, для известного устройства находящегося на расстоянии 3 метра от экрана, при наклоне призмы на ±1.5°, дополнительная точка будет отклоняться на ±16 см относительно нейтрального положения.

Другая характерная проблема - это непроизвольный наклон всего устройства вместе с кистью руки пользователя в момент наклона призмы в известном устройстве. В связи с чем, происходит смещение базового (центрального) лазерного луча от указываемого объекта на экране в момент передачи управляющего сигнала.

Кроме того, с помощью одного оптического канала, известные устройства контроля презентации могут реализовывать одну из двух функций:

- либо, прямое управление презентацией (4-5 степеней свободы),

- либо, трекинг устройства (определение позиции и ориентации устройства в пространстве, т.е. 6 степеней свободы).

Предлагаемая полезная модель-это устройство, в котором реализованы конструктивные решения, позволяющие преодолеть отмеченные выше проблемы и расширить его функциональные возможности.

Полезная модель отличается от известных устройств тем, что в качестве конструктивного элемента, предназначенного для прямого управления презентацией, используется дифракционный оптический элемент, вращающийся в плоскости, перпендикулярной оптической оси базового лазерного луча на небольшой угол (±5°-15°) относительно нейтрального положения (в обе стороны). В результате, на экране получается набор точек состоящий из базовой точки, четырех и более дополнительных статических точек и двух и более дополнительных динамических точек, которые могут поворачиваться относительно базовой на небольшой угол по и против часовой стрелки. При этом управление презентацией осуществляется с помощью изменения угла (а не расстояния) между прямыми соединяющими базовую точку со статическими и динамическими точками.

Это улучшает биомеханические и функциональные возможности устройства, т.к. в этом случае передача управляющего сигнала происходит вращением, а не наклоном оптического элемента. В результате, устраняется описанная выше проблема небольшого отклонения устройства, вместе с кистью пользователя в момент наклона призмы.

Кроме того, точки при передаче управляющего сигнала не изменяют расстояния от центральной точки, что решает проблему выхода точек за границы экрана. (Фиг.3)

В полезной модели используется симметричная, относительно центральной точки, схема расположения четырех и более дополнительных точек. В этом случае, в любой области проекционного экрана вместе с базовой всегда будет минимум одна статическая точка, что необходимо для контроля и управления презентацией. (Фиг.3)

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства прямого взаимодействия с презентацией; фиг.2 иллюстрирует проблему «потери» сигнала в известном устройстве прямого взаимодействия; на фиг.3 приведена конфигурации дополнительных точек на экране.

Беспроводное устройство прямого управления презентацией на проекционном экране (фиг.1) состоит из корпуса устройства 1, инфракрасного (ИК) лазерного диода 2, фокусирующей

оптики 3 и набора дифракционных оптических элементов (ДОЭ) 11, 12, 13, 14. Лазерный луч 4, излучаемый ИК лазерным диодом 2 и сфокусированный с помощью оптической системы 3, проходя через зафиксированный неподвижно ДОЭ 11, расщепляется на три ИК луча - базовый 5 и два дополнительных луча 7 и 9. При этом углы между этими ИК лазерными лучами известны и определяются оптическими параметрами ДОЭ 11. Дополнительные ИК лучи 7 и 9 проходят через два зафиксированных неподвижно, идентичных по оптическим параметрам и одинаково ориентированным ДОЭ 12 и 14, соответственно. В результате лазерный луч 7 расщепляется на три луча 8, 17 и 18, а лазерный луч 9 - на три луча 10, 19 и 20. При этом ориентация ДОЭ 12 и 14 такова, что плоскость, формируемая расщепленными ими лучами, образует с плоскостью, формируемой лучами 5, 7 и 9, угол в 90°, либо другой фиксированный угол не равный 0° (т.е. ориентация ДОЭ 11 не должна совпадать с ориентацией ДОЭ 12, 14). В месте пересечения ИК лазерных лучей с экраном 21, образуются ИК пятна(точки).

На пути базового ИК лазерного луча 5 стоит ДОЭ 13, который может поворачиваться вокруг оси совпадающей с лучом 5 по и против часовой стрелки (в плоскости перпендикулярной лучу 5). Положение, когда ориентация ДОЭ 13 совпадает с ориентацией ДОЭ 12 и 14, является начальным (базовым). Оптические параметры ДОЭ 13 выбираются из условия, чтобы угол расщепления динамических точек был меньше угла расщепления статических точек (Фиг.3).

В результате на экране образуется геометрическая конфигурация из девяти ИК лазерных точек, одна из которых базовая 22, шесть - статические 24, 27, 28, 25, 26, 29 и две динамические 23, 30.

Поворот динамических точек 23, 30 в плоскости экрана служит для передачи сигнала презентации (например сигнал аналогичный нажатию кнопки или «клик» как у мышки). Для передачи сигнала достаточно зафиксировать изменение угла между лучами, соединяющими базовую точку 22 с одной из динамических 23, 30 и одной из статических 24, 27, 28, 25, 26, 29. Таким образом, как показано на Фиг.3 устройство прямого управления презентацией может быть использовано для контроля приложения в любой части экрана 21. На Фиг.3 представлена конфигурация ИК лазерных точек 33, в которой дополнительные статические точки 24, 27, 28, 25, 26, 29 получены с помощью одинаково ориентированных дифракционных оптических элементов, повернутых на фиксированный угол (5°-15°) относительно нейтрального положения вращающегося дифракционного оптического элемента 13. В такой конфигурации ИК лазерных точек возможна практическая реализация

устройства взаимодействия с функцией самотрекинга т.е. определения его пространственной позиции и ориентации по одной проекции (с помощью одной камеры) и одновременного контроля презентации. Для трекинга устройства необходимо получить координаты базовой и любых двух статических точек (например, 22, 24, 28 в конфигурации 33).

1. Беспроводное устройство прямого управления презентацией на проекционном экране, использующее две или более точек на экране (дисплее), получаемых в результате пересечения инфракрасных лазерных лучей с экраном, при этом регистрация точек производится с помощью камеры, находящейся за/перед экраном, а управление презентацией осуществляется с помощью изменения (увеличения/уменьшения) расстояния между базовой (основной) и дополнительными точками на экране.

2. Беспроводное устройство прямого управления презентацией на проекционном экране по п.1, отличающееся тем, что в качестве конструктивного элемента, предназначенного для прямого управления презентацией, используется дифракционный оптический элемент, имеющий возможность вращаться в плоскости, перпендикулярной оптической оси базового лазерного луча на фиксированный угол (5-15°) относительно нейтрального положения по и против часовой стрелки.

3. Беспроводное устройство прямого управления презентацией на проекционном экране по п.2, отличающееся тем, что в нем реализована схема с зеркально симметричным расположением шести или более дополнительных статических точек относительно базовой точки 22 (при перпендикулярном расположении базового лазерного луча к плоскости экрана), которые получены с помощью одинаково ориентированных оптических элементов, при этом минимум две дополнительных точки всегда находятся на поверхности экрана, при условии, что базовая точка также находится на поверхности экрана.

4. Беспроводное устройство прямого управления презентацией на проекционном экране по п.2, отличающееся тем, что шесть и более дополнительных статических точек получены с помощью одинаково ориентированных оптических элементов, повернутых на небольшой угол (5-15°) относительно нейтрального положения дифракционного оптического элемента имеющего возможность вращаться в плоскости, перпендикулярной оптической оси базового луча.



 

Похожие патенты:

Беспроводной компьютерный манипулятор типа мышь относится к устройствам управления объектами, в частности, к устройствам управления объектами, отображаемыми на дисплее компьютера, используемыми в мобильных телефонных аппаратах, бытовых и технологических устройствах, компьютерных манипуляторах. Изобретение может быть использовано для ввода, обработки и вывода данных путем управления объектами любых устройств визуального отображения текстовой и графической информации, а также для управления роботизированными объектами, летательными и подводными аппаратами, управления объектами в компьютерных играх-симуляторах и при трехмерном проектировании, построении, моделировании.

Устройство беспроводной или usb оптической ручки - мыши относится к компьютерной технике, а точнее к устройствам ввода информации в ПК.

Полезная модель относится к области конструирования детских развивающих игр, в частности, к настольным играм типа «пазлы» с объемными элементами, имеющими несколько ступеней сложности

Полезная модель относится к компьютерной технике, а точнее устройствам ввода информации в ПК

Беспроводной компьютерный манипулятор типа мышь относится к устройствам управления объектами, в частности, к устройствам управления объектами, отображаемыми на дисплее компьютера, используемыми в мобильных телефонных аппаратах, бытовых и технологических устройствах, компьютерных манипуляторах. Изобретение может быть использовано для ввода, обработки и вывода данных путем управления объектами любых устройств визуального отображения текстовой и графической информации, а также для управления роботизированными объектами, летательными и подводными аппаратами, управления объектами в компьютерных играх-симуляторах и при трехмерном проектировании, построении, моделировании.

Система дистанционного непрерывного мониторинга физиологических параметров человека относится к медицинской технике, а именно к устройствам длительного мониторинга физиологических параметров, прежде всего ЭКГ

Полезная модель относится к аттракционам, симулирующим движение автомобиля, самолета и иной техники за счет перемещения кабины с пассажиром в четырех степенях свободы: тангаж, крен, рыскание, вертикальное перемещение
Наверх