СПОСОБ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕР И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G06F3/33 

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики и может быть использовано, например при отображении объемной трехмерной или плоской двумерной информации в тренажерах, в компьютерных играх и медицинском оборудовании.

Известен способ ввода информации в компьютер и устройство для его осуществления, в которых управляют изображением или его фрагментом посредством, например специального приспособления типа "мышь" [1]
К недостаткам известного способа и устройства следует отнести ограниченность вида выполняемых воздействий, которые сводятся лишь к перемещению, например курсора по двум координатам. Кроме того, наличие многожильного кабеля, связывающего "мышь" с компьютером, ограничивает функциональные возможности устройства, особенно в интерактивных компьютерных играх.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранным за прототип являются способ ввода информации в компьютер и устройство для его осуществления, в которых предусмотрено формирование шести видов управляющих воздействий путем осуществления трехмерного перемещения или вращения вокруг трех взаимно перпендикулярных осей объемного изображения посредством специального джойстика [2]
Известные способ и устройство увеличивают число управляющих воздействий, однако оно по-прежнему невелико, так как управление изображением сводится лишь к его перемещению по трем координатам и вращению вокруг трех осей. Следует отметить также сложность реализующего устройства для управления изображением по трем измерениям и наличие соединительного электрического кабеля между устройством и компьютером. Кроме того, в прототипе не используется фактическое положение оператора (как корпуса оператора, так и его какого-либо органа) в пространстве, как источник вводимой информации.

Целью изобретения является расширение числа управляющих воздействий при вводе информации в компьютер.

Другой целью изобретения является обеспечение при вводе в компьютер информации возможности использования ее как положения в пространстве тела оператора, так и взаиморасположения отдельных частей тела оператора друг относительно друга.

Для решения поставленной задачи способ ввода информации в компьютер включает формирование управляющих воздействий и их осуществление.

В отличие от прототипа формирование управляющих воздействий и их осуществление включают в себя определение в течение всего процесса ввода информации текущих значений пространственных координат по крайней мере двух, имеющих возможность перемещения друг относительно друга источников собственного или отраженного излучения.

По крайней мере один из источников излучения должен быть связан с телом оператора. Кроме того, не менее, чем один из источников излучения должен быть активным источником модулированного излучения с управляемыми параметрами модуляции. В течение всего процесса ввода информации определяют текущие значения параметров модуляции, вводят текущие значения параметров модуляции и пространственных координат источников излучения в компьютер. Характер управляющих воздействий задается параметрами модуляции. Степень воздействия (темп, амплитуда, интенсивность и т.п.) задается величиной изменения разности текущих значений составляющих пространственных координат источников излучения с величиной соответствующих составляющих, зафиксированных на этапе инициализации их начальных значений.

Исходные (начальные) значения разности составляющих пространственных координат источников излучения инициализируют (фиксируют), используя их как точку отсчета.

Способ ввода информации в компьютер может быть реализован на основе использования оптической или звуковой локации, а также других способов беспроводной связи.

Поставленная задача решается тем, что устройство для ввода информации в компьютер содержит передающий блок и канал связи.

В отличии от известного технического решения передающий блок может иметь по крайней мере две, имеющие возможность перемещения друг относительно друга части, включающие источники собственного или отраженного звукового излучения. По крайней мере одна из частей должна быть выполнена с возможностью связи с телом оператора, а также один из источников собственного звукового излучения должен быть активным источником модулированного звукового излучения с управляемыми параметрами модуляции. Канал связи выполнен в виде звукового локатора (сонара), звукового приемного блока и интерфейса при этом, источники собственного или отраженного звукового излучения, звуковой приемный блок или звуковой локатор (сонар) имеют между собой звуковую связь, выход звукового приемного блока электрически соединен с входом интерфейса, а выход интерфейса с входным портом компьютера.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для ввода информации в компьютер, содержащем блок и канал связи, передающий блок имеет по крайней мере две, имеющие возможность перемещения друг относительно друга части, включающие источники собственного или отраженного оптического излучения. По крайней мере одна из частей должна быть выполнена с возможностью связи с телом оператора, а также один из источников собственного оптического излучения должен быть активным источником модулированного оптического излучения с управляемыми параметрами модуляции. Канал связи выполнен в виде оптического локатора, оптического приемного блока и интерфейса при этом, источники собственного или отраженного оптического излучения, оптический приемный блок и оптический локатор имеют между собой оптическую связь, выход оптического приемного блока электрически соединен с входом интерфейса, а выход интерфейса с входным портом компьютера.

Часть, содержащая активный источник модулированного оптического излучения, может быть выполнена в виде активного оптического передатчика. Активный оптический передатчик может содержать источник постоянного тока, по крайней мере три электрически соединенных друг с другом электромеханических ключа, управляемый генератор, электронный ключ и активный источник модулированного оптического излучения, причем вход электромеханических ключей соединен с одним из полюсов источника постоянного тока, а выход с управляющим входом управляемого генератора, выход которого электрически соединен с управляющим входом электрического ключа, кроме того, между выходом электронного ключа и подсоединенным полюсом источника постоянного тока последовательно подсоединен активный источник оптического модулированного излучения, а противоположный полюс источника постоянного тока заземлен.

Оптический приемный блок может содержать по крайней мере один фотоприемник, один полосовый усилитель, по крайней мере по три узкополосных фильтра, детектора, усилителя низкой частоты и пороговых обнаружителя, а также схему ИЛИ, регистр, схему отбора по максимуму и два аналого-цифровых преобразователя.

Выход фотоприемника должен быть электрически соединен с входом полосового усилителя, выход полосового усилителя соединен с входами узкополосных фильтров, выход каждого из которых соединен с входом одного из детекторов, выход каждого из детекторов соединен с входом одного из усилителей низкой частоты, выходы каждого из усилителей низкой частоты соединены с входом одного из пороговых обнаружителей, кроме того, выход первого из усилителей низкой частоты соединен также с входом первого из аналого-цифровых преобразователей, выходы остальных усилителей низкой частоты соединены с входами схемы отбора по максимуму, выход схемы отбора по максимуму соединен с входом второго из аналого-цифровых преобразователей, выходы обоих аналого-цифровых преобразователей соединены с первым и пятым входами интерфейса, выход первого из пороговых обнаружителей соединен с вторым входом интерфейса, выходы остальных пороговых обнаружителей соединены с входами схемы ИЛИ и с входами регистра, а выходы схемы ИЛИ и регистра соединены с третьим и четвертым входами интерфейса.

Оптический приемный блок в зависимости от решаемой задачи может иметь более чем один фотоприемник, а следовательно и более одной, связанной с ним цепочки элементов (полосовой усилитель, узкополосные фильтры, детекторы и т. д.).

Именно совокупность признаков, характеризующих заявляемое устройство, позволяет осуществить заявляемый способ, кроме того, эта совокупность признаков не направлена на решение других задач, не связанных с реализацией заявляемого способа. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые способ и устройство связаны между собой единым изобретательским замыслом.

В качестве источника отраженного оптического излучения может быть использован контррефлектор. Возможен вариант, когда вместо источника отраженного излучения (контррефлектора) используется источник собственного излучения с фиксированными параметрами модуляции, отличными от параметров модуляции активного источника модулированного оптического излучения.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства ввода информации в компьютер с использованием модулированного оптического излучения; на фиг.2 блок-схема активного оптического передатчика; на фиг.3 блок-схема приемного блока; на фиг.4 принципиальная схема реализации способа ввода информации в компьютер с использованием модулированного излучения; на фиг.5 блок-схема устройства ввода информации в компьютер с использованием модулированного звукового излучения; на фиг. 6 блок-схема активного звукового передатчика; на фиг.7 - блок-схема звукового приемного блока.

Устройство для осуществления способа ввода информации в компьютер с использованием модулированного оптического излучения, содержит передающий блок 1 и канал связи 2 (фиг.1). Передающий блок 1 содержит активный передатчик 3 и источник отраженного оптического излучения, выполненный в виде контррефлектора 4. Канал связи 2 имеет оптический локатор 5, оптический приемный блок 6 и интерфейс 7. Оптический локатор 5, активный передатчик 3 и контррефлектор 4 имеют между собой оптическую связь. Выход интерфейса 7 электрически соединен с входным портом компьютера 8, имеющего дисплей 9. Контррефлектор 4 закреплен на оправе очков 10 оператора 11, а активный передатчик 3 находится в его руке. Оптический локатор 5 жестко закреплен на дисплее 9.

Активный оптический передатчик 3 (фиг.2) содержит источник постоянного тока 12, четыре последовательно соединенных друг с другом электромеханических ключа 13-1. 13-4, управляемый генератор 14 (например микросхема КР531ГГ1), электронный ключ 15(например транзистор КТ603Б) и активный источник модулированного оптического излучения 16 (например светодиод на инфракрасных лучах АЛ107Г). Вход электромеханиических ключей 13 соединен с положительным полюсом источника постоянного тока 12, а выход с управляющим входом управляемого генератора 14. Выход управляемого генератора 14 электрически соединен с управляющим входом электронного ключа 15. Между выходом электронного ключа 15 и положительным полюсом источника постоянного тока 12 последовательно подсоединен активный источник модулированного оптического излучения 16. Отрицательный полюс источника постоянного тока 12 заземлен.

Оптический приемный блок 6 содержит (фиг.3) фотоприемник 17, полосовой усилитель 18, пять узкополосных фильтров 19-1.19-5, пять детекторов 20-1. 20-5, пять усилителей низкой частоты 21-1.21-5, пять пороговых обнаружителей 22-1.22-5, схему ИЛИ 23, регистр 24, схему отбора по максимуму 25, два аналого-цифровых преобразователя 26-1 и 26-2. Выход фотоприемника 17 электрически соединен с входом полосового усилителя 18, а выход полосового усилителя 18 соединен с входами узкополосных фильтров 19-1.19-5. Выход каждого из узкополосных фильтров 19-1.19-5 соединен с входом одного из детекторов 20-1. 20-5, выход каждого из которых соединен с входом одного из усилителей низкой частоты 21-1.21-5. Выход каждого из усилителей низкой частоты 21-1.21-5 соединен с входом одного из пороговых обнаружителей 22-1.22-5. Выход первого усилителя низкой частоты 21-1 соединен также с входом первого аналого-цифрового преобразователя 26-1. Выходы остальных усилителей низкой частоты 26-2. 26-5 соединены с входами схемы отбора по максимуму 25. Выход схемы отбора по максимуму 25 соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя 26-2. Выходы обоих аналого-цифровых преобразователей 26-1 и 26-2 и первого порогового обнаружителя 22-1 соединены с входами интерфейса 7. Выходы остальных пороговых обнаружителей 22-2.22-5 соединены с входами схемы ИЛИ 23 и с входами регистра 24. Выходы схемы ИЛИ 23 и регистра 24 соединены с входами интерфейса 7.

Устройство для осуществления способа ввода информации в компьютер с использованием модулированного звукового излучения содержит передающий блок 1 и канал связи 2 (фиг.5). Передающий блок 1 содержит активный звуковой передатчик 27 и источник отраженного звукового излучения 28. Канал связи 2 имеет звуковой локатор 29, звуковой приемный блок 30 и интерфейс 7. Звуковой локатор 29, активный звуковой передатчик 27 и источник отраженного звукового излучения 28 имеют между собой оптическую связь. Выход интерфейса 7 электрически соединен с входным портом компьютера 8, имеющего дисплей 9. Источник отраженного звукового излучения 28 закреплен на оправе очков 10 оператора 11, а активный звуковой передатчик 27 находится в его руке. Звуковой локатор 5 жестко закреплен на дисплее 9.

Активный звуковой передатчик 27 (фиг.6) содержит источник постоянного тока 12, четыре последовательно соединенных друг с другом электромеханических ключа 13-1. 13-4, управляемый генератор 14 (например микросхема КР531ГГ1), электронный ключ 15 (например транзистор КТ603Б) и активный источник модулированного звукового излучения 31 (например пъезоэлемент). Вход электромеханических ключей 13 соединен с положительным полюсом источника постоянного тока 12, а выход с управляющим входом управляемого генератора 14. Выход управляемого генератора 14 электрически соединен с управляющим входом электронного ключа 15. Между выходом электронного ключа 15 и положительным полюсом источника постоянного тока 12 последовательно подсоединен активный источник модулированного звукового излучения 31. Отрицательный полюс источника постоянного тока 12 заземлен.

Звуковой приемный блок 30 содержит (фиг.7) приемник звука 32, полосовой усилитель 18, пять узкополосных фильтров 19-1.19-5, пять детекторов 20-1. 20-5, пять усилителей низкой частоты 21-1.21-5, пять пороговых обнаружителей 22-1. 22-5, схему ИЛИ 23, регистр 24, схему отбора по максимуму 25, два аналого-цифровых преобразователя 26-1 и 26-2. Выход приемника звука 32 электрически соединен с входом полосового усилителя 18, а выход полосового усилителя 18 соединен с входами узкополосных фильтров 19-1.19-5. Выход каждого из узкополосных фильтров 19-1.19-5 соединен с входом одного из детекторов 20-1.20-5, выход каждого из которых соединен с входом одного из усилителей низкой частоты 21-1.21-5. Выход каждого из усилителей низкой частоты 21-1.21-5 соединен с входом одного из пороговых обнаружителей 22-1.22-5. Выход первого усилителя низкой частоты 21-1 соединен также с входом первого аналого-цифрового преобразователя 26-1. Выходы остальных усилителей низкой частоты 26-2.26-5 соединены с входами схемы отбора по максимуму 25. Выход схемы отбора по максимуму 25 соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя 26-2. Выходы обоих аналого-цифровых преобразователей 26-1 и 26-2 и первого порогового обнаружителя 22-1 соединены с входами интерфейса 7. Выходы остальных пороговых обнаружителей 22-2.22-5 соединены с входами схемы ИЛИ 23 и с входами регистра 24. Выходы схемы ИЛИ 23 и регистра 24 соединены с входами интерфейса 7.

Устройство ввода информации в компьютер с использованием модулированного оптического излучения работает следующим образом.

Оптический локатор 5 производит поэлементное зондирование пространства перед собой узким оптическим (например ИК) лучом. Приемная и передающая диаграммы направленности оптического локатора 5 совпадают своими максимумами и примерно равны по ширине. В некоторый момент времени зондирующий луч оптического локатора 5 попадает на контррефлектор 4, расположенный, например на очках 10 оператора 11, и оптический приемный блок 6 зафиксирует сигнал от контррефлектора 4. В другой момент времени передающая и приемная диаграммы оптического локатора 5 будут направлены своими максимумами на работающий активный передатчик 3. В это момент оптический приемный блок 6 зафиксирует сигнал на частоте отличной от частоты зондирующего луча оптического локатора 5. Частота модулированного оптического излучения активного источника оптического модулированного излучения 16 задается электромеханическими ключами 13-1.13-4. Путем замыкания того или иного электромеханического ключа 13-1. 13-4 меняют на фиксированную величину напряжение на управляющем электроде управляемого генератора 14.

Частота работы управляемого генератора 14 определяет частоту модулированного оптического излучения активного источника модулированного оптического излучения 16 Fi. В принципе 4 электромеханических ключа 13 могут создать 16 фиксированных напряжений и, следовательно, фиксированных частот Fi, т. е. устройство позволяет вводить поочередно 16 различных функций. Если потребуется совмещение функций, например перемещения и одновременного вращения элемента изображения, требуется второй активный передатчик 3. Переменное напряжение на выходе управляемого генератора 14 с частотой Fi подается на вход электронного ключа 15, который модулирует ток с этой же частотой в цепи активного источника модулированного оптического излучения 16. Таким образом получается модулированный на одной из частот Fi (от F2 до F5) световой поток. Пространственное положение активного источника модулированного оптического излучения 16, совпадающее с пространственным положением активного передатчика 3, как его неотъемлемой части, фиксируется оптическим локатором 5, приемная диаграмма которого имеет узкую направленность, а система сканирования обеспечивает покадровый обзор значительного телесного угла (например 70-90^o по азимуту и 30-40 ^o по углу места) с темпом обновления информации 20-50 Гц. Компьютер 8 сравнивает моменты появления сигналов от контррефлекторов 4 (частота которых F1) и сигналов от активного передатчика 3 (частота которых Fi= F1) и определяет их угловые координаты (азимут и угол места). Разница по дальности между контррефлетором 4 и активным передатчиком 3 определяется путем сравнения амплитуд сигналов от них.

При легко достижимом у оптического локатора 5 угловом разрешении один градус, при секторе обзора 70x40 градусов по азимуту и углу места соответственно, и при разрешении по дальности порядка 10 см можно получить не менее 64x32x16 32 тыс. различимых положений активного передатчика 3, что в сочетании с набором из 5-6 функций позволяет осуществить плавный характер и многофункциональность управляющих воздействий.

Оптический приемный блок 6 работает следующим образом.

Сигнал с фотоприемника 17 усиливается полосовым усилителем 18, полоса пропускания которого достаточна для воспроизведения всех частот модуляции от F1 до F5. Линейка узкополосных фильтров 19-1.19-5 выделяет частоту модуляции инфракрасного луча, которая либо совпадает с частотой модуляции инфракрасного луча оптического локатора 5 (частота F1), либо с одной из четырех частот модуляции активного передатчика 3 (частоты F2.F5). Линейка детекторов 20-1. 20-5 выделяет огибающую принятого сигнала, которая описывает либо приемопередающую диаграмму направленности для частоты F1, либо приемную диаграмму направленности для частоты Fi= F1. Сигнал с выхода каждого из детекторов 20-1. 20-5 подается на входы усилителей низкой частоты 21-1.21-5. Сигнал с выходов усилителей низкой частоты 21-1.21-5 подается на соответствующие входы пороговых обнаружителей 22-1.22-5. Наличие сигнала на какой-либо частоте вызывает появление импульса на выходе одного из пороговых обнаружителей 22-1. 22-5 и меняет состояние регистра 24. Состояние регистра 24 и выхода порогового обнаружителя 22-1 анализируется компьютером 8 и расшифровывается им как введение той или иной функции, а момент его появления на выходе порогового обнаружителя 22-1, определяемый положением тела оператора 11, и на выходе схемы "ИЛИ" 23, определяемый положением одной руки (или обеих рук) оператора 11, задает направление и скорость (интенсивность) выполнения вводимой функции. Схема отбора по максимуму 25 выделяет максимальный сигнал, зафиксированный одним из узкополосных фильтров 19-2.19-5. Выделенный сигнал преобразуется аналого-цифровым преобразователем 26-2 и подается на вход компьютера 8, где он сравнивается с сигналом, преобразованным аналого-цифровым преобразователем 26-1 с выхода узкополосного фильтра 19-1. Это сравнение позволяет проводить управление изображением по глубине (в направлении Z).

Устройство ввода информации в компьютер с использованием модулированного звукового излучения работает следующим образом.

Звуковой локатор 29 производит поэлементное зондирование пространства перед собой узким звуковым лучом. Приемная и передающая диаграммы направленности звукового локатора 29 совпадают своими максимумами и примерно равны по ширине. В некоторый момент времени зондирующий луч звукового локатора 29 попадает на источник звукового отраженного излучения 28, расположенный, например на очках 10 оператора 11, и звуковой приемный блок 30 зафиксирует сигнал от источника отраженного звукового излучения 28. В другой момент времени передающая и приемная диаграммы звукового локатора 29 будут направлены своими максимумами на работающий звуковой передатчик 27. В этот момент звуковой приемный блок 30 зафиксирует сигнал на частоте отличной от частоты зондирующего луча звукового локатора 29. Частота модулированного звукового излучения активного источника модулированного звукового излучения 31 задается электромеханическими ключами 13-1.13-4. Путем замыкания того или иного электромеханического ключа 13-1.13-4 меняют на фиксированную величину напряжение на управляющем электроде управляемого генератора 14. Частота работы управляемого генератора 14 определяет частоту модулированного звукового излучения активного источника модулированного звукового излучения 31 Fi. В принципе 4 электромеханических ключа 13 могут создать 16 фиксированных напряжений, и, следовательно, 16 фиксированных частот Fi, т.е. устройство позволяет вводить поочередно 16 различных функций. Если требуется совмещение функций, например перемещения и одновременного вращения элемента изображения, требуется второй активный звуковой передатчик 27. Переменное напряжение на выходе управляемого генератора 14 с частотой Fi подается на вход электронного ключа 15, который модулирует ток с этой же частотой в цепи активного источника модулированного звукового излучения 31. Таким образом получается модулированный на одной из частот Fi (от F2 до F5) световой поток. Пространственное положение активного источника модулированного звукового излучения 31, совпадающее с пространственным положением активного звукового передатчика 27, как его неотъемлимой части, фиксируется звуковым локатором 29, приемная диаграмма которого имеет узкую направленность, а система сканирования обеспечивает покадровый обзор значительного телесного угла. Компьютер 8 сравнивает моменты появления сигналов от источника звукового отраженного излучения 28 (частота которых F1) и сигналов от активного звукового передатчика 27 (частота которых Fi=F1) и определяет их угловые координаты (азимут и угол места). Разница по дальности между звуковым источником звукового отраженного излучения 28 и активным звуковым передатчиком 27 определяется путем сравнения амплитуд сигналов от них.

Звуковой приемный блок 6 работает следующим образом.

Сигнал с приемника звука 32 усиливается полосовым усилителем 18, полоса пропускания которого достаточна для воспроизведения всех частот модуляции от F1 до F5. Линейка узкополосных фильтров 19-1.19-5 выделяет частоту модуляции звукового луча, которая совпадает либо с частотой модуляции луча звукового локатора 29 (частота F1), либо с одной из четырех частот модуляции звукового передатчика 27 (частоты F2.F5). Линейка детекторов 20-1.20-5 выделяет огибающую принятого сигнала, которая описывает либо приемопередающую диаграмму направленности для частоты F1, либо приемную диаграмму направленности для частоты Fi= F1. Сигнал выхода каждого из детекторов 20-1.20-5 подается на входы усилителей низкой частоты 21-1.21-5. Сигнал с выходов усилителей низкой частоты 21-1.21-5 подается на соответствующие входы пороговых обнаружителей 22-1.22-5. Наличие сигнала на какой-либо частоте вызывает появление импульса на выходе пороговых обнаружителей 22-1.22-5 и меняет состояние регистра 24. Состояние регистра 24 и выхода порогового обнаружителя 22-1 анализируется компьютером 8 и расшифровывается им как введение той или иной функции, а момент его появления на выходе порогового обнаружителя 22-1, определяемый положением тела оператора 11, и на выходе схемы "ИЛИ" 23, определяемый положением одной руки (или обеих рук) оператора 11, задает направление и скорость (интенсивность) выполнения вводимой функции. Схема отбора по максимуму 25 выделяет максимальный сигнал, зафиксированный одним из узкополосных фильтров 19-2.19-5. Выделенный сигнал преобразуется аналого-цифровым преобразователем 26-2 и подается на вход компьютера 8, где он сравнивается с сигналом, преобразованным аналого-цифровым преобразователем 26-1 с выхода узкополосного фильтра 19-1. Это сравнение позволяет проводить управление изображением по глубине (в направлении Z).

Способ введения информации в компьютер с использованием модулированного излучения реализуется следующим образом.

Пример реализации способа ввода информации в компьютер основан на базе использования принципов оптической локации.

Вначале оператор 11 с активным оптическим передатчиком 3, например в руке (точка A на фиг.4) и контррефлектором и, закрепленным, например, на очках 10 (точка О на фиг.4) располагается перед дисплеем 9 компьютера 8 и оптическим локатором 5, установленным на дисплее 9. Затем, после включения в работу активного оптического передатчика 3, оптического локатора 5 и компьютера 8 с дисплеем 9 проводят инициализацию, т.е. определяют посредством оптической локации координаты активного оптического передатчика 3, а, следовательно, и активного источника оптического модулированного излучения 16 и контррефлектора 4 и вычисляют их разностные координаты (определяют пространственные координаты точек A и O и разностные координаты X₀, Y₀,Z₀). После этого оператор 11, воздействуя на активный оптический передатчик 3, например путем установления той или иной частоты модуляции, задает тот или иной характер управляющего воздействия. Управляющие воздействия могут обеспечивать пространственное перемещение по трем координатам, например курсора на экране дисплея 9, задавать вращение вокруг трех осей любого фрагмента изображения, изменять масштаб изображения по любой из координат, изменять яркость и цвет изображения или его фрагмента, управлять интенсивностью и тембром звукового сопровождения и т.д. Допустим оператор 11 установил частоту модуляции излучения, которая соответствует осуществлению возможности регулирования пространственного перемещения по трем координатам курсора на экране дисплея 9. Если затем оператор 11 при неизменном положении контррефлектора 4 в точке O переместит активный оптический передатчик 3 из точки A в точку A', то разность их пространственнных координат изменится на величину ΔX, ΔY, ΔZ. Это вызовет перемещение, например курсора по трем координатам на величины, пропорциональные составляющим ΔX, ΔY, ΔZ. Если оператор 11, вернувшись в исходное положение, изменит характер управляющего воздействия, установив частоту модуляции, соответствующую возможности вращения изображения (или его фрагмента, или управляемого объекта) вокруг трех осей, то теперь перемещение активного оптического передатчика 3 из точки A в точку A' позволит задать ту или иную скорость вращения вокруг той или иной оси вращения, пропорциональную соответствующей составляющей разности пространственных координат ΔX, ΔY, ΔZ.

При наличии двух активных оптических передатчиков 3 в обеих руках оператора 11 возможна комбинация управляющих воздействий (вводимых функций), например возможно одновременное независимое движение управляемого объекта по всем трем координатам и его вращение вокруг всех трех осей.

Конкретные управляющие воздействия могут быть осуществлены следующим образом.

Если нажата кнопка электромеханического ключа 13-2 (например "Старт"), это означает, что взаимное расположение контррефлектора 4 и активного оптического передатчика 3 по всем трем координатам фиксируется, и в дальнейшем это их взаимное положение будет принято за отправную точку отсчета при вводе информации и управлении. Фактически, это приводит к инициализации режима работы.

Если нажата кнопка электромеханического ключа 13-2 (например "Перемещение"), это означает, что теперь положение руки оператора 11, в которой зафиксирован оптический передатчик 3, по всем трем измерениям будет заставлять двигаться поступательно управляемый объект, например поступательно двигать по всем трем координатам орган исполнительного механизма (робота-манипулятора) или курсор на экране дисплея 9, или поступательно двигать активный элемент в компьютерной игре (например управлять движением слаломиста, которому нужно пройти последовательность ворот, представленных с стерео-изображении). Причем величина отклонения активного оптического передатчика 3 от зафиксировано (при нажатии кнопки 13-1) расположения оператора 11 с контррефлектором 4 будет определять величину (или скорость) этого движения. Отметим, что перемещение оператора 11 (и контррефлектора 4) вместе с активным оптическом передатчиком 3 без их взаимного смещения, не приведет к влиянию на управляемый объект, что очень важно в тех ситуациях, например в компьютерных стереоиграх, где требуется активное движение оператора 11.

Фиг. 4 иллюстрирует сказанное. На фиг.4 положение контррефлектора 4, закрепленного, например на очках 10 оператора 11, изображено точкой O, а исходное положение активного оптического передатчика 3 в руке оператора 11 - точкой A. Если в этом положении включить кнопку 13-1 активного оптического передатчика 3, то разностные координаты между точками O и A (ΔX, YΔ, ΔZ) в дальнейшем будут исходными.

Если в этом положении оператора 11 будет включена, например кнопка 13-2 активного оптического передатчика 3, то никакого воздействия на изображение не последует, поскольку названная разность координат была зафиксирована при инициализации. Также никакого воздействия на изображение не произойдет, если оператор 11 будет произвольным образом перемещаться в пространстве, не меняя относительного расположения контррефлектора 4 и активного оптического передатчика 3, (т.е. не меняя положения, например руки относительно головы). Это обстоятельство очень важно при оглядывании изображения, при участии оператора 11 в подвижных электронных играх и т.д. Однако, если оператор 11 переместит активный оптический передатчик 3 относительно контррефлектора 4, например на величину ΔX по горизонтали, это вызовет смещение изображения на экране монитора (или управляемого органа манипулятора) пропорционально величине ΔX. Возможен вариант управления, при котором скорость смещения изображения по горизонтали будет пропорциональна величине ΔX. Разумеется, перемещение активного оптического передатчика 3 относительно контррефлектора 4 по вертикали на величину ΔY или по дальности на величину ΔZ вызовет аналогичное воздействие на смещение изображения (или скорости смещения) также по вертикали и по глубине расположения изображения в стереоизображении.

Если нажата кнопка электромеханического ключа 13-3 (например "Вращение"), это означает, что теперь взаимное расположение руки оператора 11, в которой зажат активный оптический передатчик 3, и закрепленного на очках 10 контррефлектора 4 будет вращать по всем трем степеням свободы управляемый объект, например вращать укладываемую объемную фигуру в объемный стакан при игре типа "тетрис". Аналогично предыдущему случаю, величина и направление отклонения положения активного оптического передатчика 3 от зафиксированного взаимного положения оператора 11 с контррефлектором 4, будет определять ось, направление и угловую скорость вращения управляемого объекта.

Если нажата кнопка электромеханического ключа 13-4 (например "Выход"), это означает окончание действия или компьютерной игры.

Повторное нажатие кнопки электромеханического ключа 13-1 зафиксирует новое исходное взаимное расположение контррефлектора 4 и активного оптического передатчика 3.

При наличии двух активных оптических передатчиков 3 в обеих руках оператора 11 возможно увеличить разнообразие вводимых функций, например возможно одновременное независимое движение по всем трем координатам и вращение по всем трем осям управляемого объекта, также возможно менять цвет, масштаб изображения и т.д. Для этого функции двух активных оптических передатчиков 3 разделяются, например управление функциями "Старт", "Масштаб", "Выход" можно присвоить активному оптическому передатчику 3, размещаемому, например в правой руке оператора 11, а функции "Вращение", "Цвет", "Яркость", "Звук" присвоить активному оптическому передатчику 3, размещаемому, например в левой руке оператора 11. Разумеется, для передачи каждой функции нужна своя частота Fi и соответствующий канал фильтрации сигнала и обработки информации в активном оптическом блоке 6.

Реализация способа ввода информации в компьютер с использованием модулированного звукового излучения в принципе не отличается от его реализации на основе использования оптической локации.

Таким образом предлагаемый способ ввода информации в компьютер и устройство для его осуществления решает поставленную задачу расширения числа управляющих воздействий, обеспечение возможности использования при вводе в компьютер многофункциональной информации, как положение в пространстве тела оператора, так и взаимное расположение отдельных его частей.

Следует иметь ввиду, что форма выполнения изобретения, описанная выше и показанная на чертежах, представляет собой только возможный предпочтительный вариант его осуществления. Могут быть использованы различные вариации выполнения изобретения в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, отдельные элементы могут быть заменены эквивалентными.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при воспроизведении трехмерной информации на экране видеомонитора, в компьютерных играх, в том числе стереоиграх. Изобретение позволяет обеспечит удобства и расширить функциональные возможности при вводе многомерной информации, зависящей от положения тела оператора в пространстве. 3 с. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ ввода информации в компьютер, заключающийся в том, что формируют управляющие воздействия, соответствующие параметрам вводимой информации, и передают их в компьютер, отличающийся тем, что формируют управляющие воздействия путем отслеживания с помощью определителя координат в течение всего процесса ввода информации текущих значений пространственных координат, по крайней мере двух имеющих возможность перемещения относительно друг друга источников собственного или отраженного излучения, по крайней мере один из которых связан с телом оператора, а также один из них является активным источником модулированного излучения с управляемыми параметрами модуляции, определяют значения параметров модуляции, преобразуют их в коды и вводят в компьютер, вводят в компьютер текущие значения пространственных координат источников излучения, при этом характер управляющих воздействий задают параметрами модуляции, а степень воздействия величиной изменения разности текущих значений составляющих пространственных координат источников излучения с величиной составляющих, зафиксированных при инициализации их начальных значений. 2. Устройство ввода информации в компьютер, содержащее передающий блок и канал связи, отличающееся тем, что передающий блок выполнен в виде по крайней мере двух, имеющих возможность перемещения одна относительно другой частей, включающих источники собственного или отраженного звукового излучения, при этом по крайне мере одна из частей выполнена с возможностью связи с телом оператора, а также один из источников собственного излучения является активным источником модулированного звукового излучения с управляемыми параметрами модуляции, канал связи выполнен в виде звукового локатора (сонара), звукового приемного блока и интерфейса, при этом источники собственного или отраженного звукового излучения, звуковой приемный блок и звуковой локатор (сонар) имеют между собой звуковую связь, выход звукового приемного блока электрически соединен с входом интерфейса, а выход интерфейса с входным портом компьютера. 3. Устройство ввода информации в компьютер, содержащее передающий блок и канал связи, отличающееся тем, что передающий блок выполнен в виде по крайней мере двух, имеющих возможность перемещения одна относительно другой частей, включающих источники собственного или отраженного оптического излучения, при этом по крайней мере одна из частей выполнена с возможностью связи с телом оператора, а также один из источников собственного излучения является активным источником модулированного оптического излучения с управляемыми параметрами модуляции, канал связи выполнен в виде оптического локатора, оптического приемного блока и интерфейса, при этом источники собственного или отраженного оптического излучения, оптический приемный блок и оптический локатор имеют между собой оптическую связь, выход оптического приемного блока электрически соединен с входом интерфейса, а выход интерфейса с входным портом компьютера. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что источник отраженного оптического излучения выполнен в виде контррефлектора. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что часть, включающая активный источник модулированного оптического излучения, выполнена в виде активного оптического передатчика, содержащего источник постоянного тока, по крайней мере три электрически соединенных друг с другом электромеханических ключа, управляемый генератор, электронный ключ и активный источник модулированного оптического излучения, причем вход электромеханических ключей соединен с одним из полюсов источника постоянного тока, а выход с управляющим входом управляемого генератора, выход которого электрически соединен с управляющим входом электронного ключа, кроме того, между выходом электронного ключа и подсоединенным полюсом источника постоянного тока последовательно подсоединен активный источник модулированного оптического излучения, а противоположный полюс источника постоянного тока заземлен. 6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оптический приемный блок содержит по крайней мере один фотоприемник, один полосовой усилитель, по крайней мере по три узкополосных фильтра, детектора, усилителя низкой частоты и пороговых обнаружителя, а также схему ИЛИ, регистр, схему отбора по максимуму и два аналого-цифровых преобразователя, при этом выход фотоприемника электрически соединен со входом полосового усилителя, выход полосового усилителя с входами узкополосных фильтров, выход каждого из которых соединен с входом одного из детекторов, выход каждого из детекторов с входом одного из усилителей низкой частоты, выходы каждого из усилителей низкой частоты с входом одного из пороговых обнаружителей, кроме того, выход первого из усилителей низкой частоты соединен также с входом первого аналого-цифрового преобразователя, выходы остальных усилителей низкой частоты соединены с входами схемы отбора по максимуму, выход схемы отбора по максимуму соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя, выходы обоих аналого-цифровых преобразователей соединены с первым и пятым входами интерфейса, выход первого порогового обнаружителя соединен с вторым входом интерфейса, выходы остальных пороговых обнаружителей с входами схемы ИЛИ и с входами регистра, а выходы схемы ИЛИ и регистра соединены с третьим и четвертым входами интерфейса.