ДЕТЕКТИРОВАНИЕ СВЕТА Российский патент 2018 года по МПК G01J1/02 H01L31/00 H04M1/21 H05B37/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к мобильному устройству, выполненному с возможностью детектирования света, испускаемого из источника света.

Уровень техники изобретения

Детектирование света требуется во множестве вариантов.

В уровне техники машинного проектирования является известным, например, из документа «Mac OS X 10.6: Identifying audio ports», загружаемого с адреса URL: http://support.apple.com/kb/ph7208 на дату 6 августа 2013 года, что переносные устройства могут иметь ряд аудиопортов. Такие аудиопорты могут представлять собой порты ввода с комбинированной функцией, которая предоставляет возможность ввода либо цифрового оптического ввода, либо аналогового аудиоввода. Цифровой оптический ввод может, например, использоваться для ввода аудио, передаваемого с использованием протокола S/PDIF по кабелю Toslink. Тот же самый документ дополнительно раскрывает, что также является известным наличие комбинированного порта вывода, который может быть использован либо в качестве порта вывода для наушников (аналогового), либо в качестве оптического порта вывода аудио (цифрового).

В одном конкретном контексте, должно осуществляться детектирование кодированного света, испускаемого из источника света. Световые детекторы, выполненные с возможностью детектирования кодированного света, испускаемого из источника света, как правило, основываются на использовании одного фотодетектора, как правило, фотодиода, с целью захвата данного света и его преобразования в электрический сигнал, назначенный к дополнительной обработке.

В последнее время в смартфонах была обеспечена возможность кодированного детектирования света посредством использования любого из имеющихся собственных светочувствительных датчиков, то есть, датчиков внешнего освещения для адаптации яркости средства отображения или распознавания приближения, а также с помощью имеющейся камеры или камер. Точечные датчики, как правило, находятся спереди устройства, будучи обращенными к пользователю. Задняя и фронтальная камеры, как правило, являются перпендикулярно ориентированными к плоскости устройства. Например, делается ссылка на документ WO 2012/127439.

Сущность изобретения

Авторы изобретения обнаружили, что текущее местоположение собственных светочувствительных датчиков на смартфоне ограничивает возможные применения для светового детектора, и в частности, ограничивает его функциональные возможности как устройства по принципу «укажи и управляй». Авторы изобретения обнаружили, что существующие устройства по принципу «укажи и управляй», такие как инфракрасные устройства дистанционного управления, имеют свои светочувствительные датчики на верхнем краю устройства. Авторы изобретения, таким образом, далее обеспечивают мобильное устройство, например, смартфон, с возможностью детектирования света из верхнего края устройства, так что это обеспечивает устройству возможность функционировать как устройство дистанционного управления «указания и управления». После разработки такого устройства становятся возможными другие варианты детектирования света, как это описано далее.

Один аспект настоящего изобретения обеспечивает мобильное устройство для детектирования света из источника света, внешнего относительно мобильного устройства, причем данное мобильное устройство имеет корпус, который вмещает: гнездо аудиоразъема, сконфигурированное с возможностью приема компонента аудиовывода для обеспечения аудиосигнала, сгенерированного в мобильном устройстве, к пользователю через штекер аудиоразъема, вставленный в данное гнездо аудиоразъема; фотодетектор, выполненный в гнезде аудиоразъема для детектирования света, когда гнездо аудиоразъема не соединено со штекером аудиоразъема, посредством чего гнездо аудиоразъема функционирует с возможностью коллимирования принятого света от внешнего источника света, для распознавания посредством данного фотодетектора; и процессор, выполненный с возможностью обработки сигнала, принятого от фотодетектора, и с возможностью генерирования из него сигнала управления функцией для управления функцией в зависимости от данного принятого света.

Настоящее изобретение выгодным образом обеспечивает существующему гнезду мобильного устройства, такого как смартфон, возможность быть использованным с целью коллимирования принятого света. «Указание и управление» требует угловой чувствительности, которая может быть обеспечена посредством размещения фотодетектора на оси цилиндрической части гнезда на некотором расстоянии от поверхности. При обеспечении возможности функционирования в качестве устройства «указания и управления», данное устройство также вмещает передатчик для передачи сигнала управления функцией на внешнее устройство. Например, когда, для идентификации источника света, осуществляется кодирование детектированного света, сигнал управления может управлять работой данного идентифицированного источника света.

Это выгодным образом обеспечивает мобильному устройству возможность функционировать как устройство дистанционного управления «указания и управления».

В альтернативном варианте мобильное устройство может функционировать в качестве измерителя яркости, где детектированный свет представляет внешние уровни яркости. Данные уровни яркости могут отображаться на дисплея мобильного устройства через сигнал управления функцией.

В предпочтительном варианте мобильное устройство является сконфигурированным с возможностью детектирования видимого света, хотя настоящее изобретение этим не ограничивается. Также предусматривается мобильное устройство, сконфигурированное с возможностью детектирования (например) инфракрасного света.

Фотодетектор может содержать один или более фотодиодов.

Для лучшего понимания настоящего изобретения, с целью демонстрирования, как это может быть осуществлено на практике, далее будет сделана ссылка на нижеследующие чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой вид в перспективе мобильного устройства;

фиг.2A демонстрирует соединитель аудиоразъема;

фиг.2B демонстрирует гнездо аудиоразъема;

фиг.3 иллюстрирует мобильное устройство в процессе использования;

фиг.4 представляет собой схематический вид в поперечном сечении через гнездо аудиоразъема;

фиг.4A представляет собой вид в перспективе гнезда аудиоразъема;

фиг.5 представляет собой вид в перспективе альтернативной компоновки в гнезде аудиоразъема;

фиг.6 иллюстрирует оптический ограничитель в гнезде аудиоразъема; и

фиг.7 и 8 иллюстрируют альтернативные варианты осуществления оптических ограничителей в гнезде аудиоразъема.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Фиг.1 демонстрирует типичный смартфон 100, вмещающий стандартизированное (например, 3,5 мм) гнездо 110 аудиоразъема для соединения данного смартфона с внешними устройствами аудиовывода (наушниками, внешними громкоговорителями и так далее). Типичное гнездо 110 аудиоразъема более детально продемонстрировано на фиг.2B. Внешние устройства аудиовывода, как правило, соединены с гнездом 110 посредством кабеля, соединенного со стандартизированным (например, 3,5 мм) штекером 120 аудиоразъема, продемонстрированным на фиг.2A. Другие мобильные вычислительные устройства, такие как планшеты, также, как правило, вмещают гнезда аудиоразъемов. Гнездо 110 имеет цилиндрическую часть 114 (см. фиг.3), приспособленную под принятый контактный штырь 124 штекера 120. Смартфон включает в себя схемы генерирования аудиосигнала, которые генерируют аудиосигнал, подающийся на гнездо 110. Например, посредством выполнения определенных приложений, процессор может генерировать музыку или голосовой сигнал из звонка.

Один вариант осуществления будет описан далее со ссылкой на фиг.3. Фиг.3 демонстрирует мобильное устройство 300, вмещающее стандартизированное гнездо 110 аудиоразъема по типу, продемонстрированному на фиг.1, на верхней стороне устройства, когда оно ориентировано как устройство пользователя. Цилиндрическая часть 114 является открытой слева посредством отверстия 112.

Авторы изобретения обнаружили, что отверстие 112 и цилиндрическая часть 114 функционируют в комбинации друг с другом с целью коллимирования падающего света, который, как правило, является по существу изотропным и гомогенным. То есть, отверстие 112 функционирует в качестве оптической апертуры, с цилиндрической частью, позволяющей только свету, который является по существу параллельным цилиндрической части, проходить на значительное расстояние вниз цилиндрической части. Чем больше длина цилиндрической части, тем больше эффект коллимации. Это проиллюстрировано на фиг.4.

Авторы изобретения дополнительно в полной мере осознали, что этот эффект коллимации может быть использован посредством выполнения фотодетектора 320 (продемонстрирован на фиг.3 и на фиг.4) в гнезде 110 аудиоразъема с целью детектирования света, коллимированного посредством гнезда аудиоразъема, как это описано выше. Цилиндрическая часть 114 имеет ось 322, на которой, на достаточном расстоянии (далее «глубина») от отверстия 112, выполнен фотодетектор 320.

Фотодетектор 320 функционально соединен с процессором 360, также вмещаемым устройством 300. Процессор 360 выполнен с возможностью обработки сигнала, принятого от фотодетектора, и с возможностью генерирования из него сигнала 370 управления функцией для управления функцией в зависимости от принятого света. Примерные функции описаны позднее.

Как проиллюстрировано на фиг.4A, для отверстия 112 гнезда 110, имеющего радиус r и фотодетектор, выполненный на расстоянии D от отверстия 112, свет, падающий на детектор 320 (после прохождения через цилиндрическую часть 114), отклоняется от направления, параллельного цилиндрической части 114, самое большее, на угол , который стремится к нулю по мере того, как расстояние D увеличивается.

В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.5, этот угол еще дополнительно уменьшают до посредством выполнения коллимирующей оптики (например, линзы, апертурной диафрагмы) в гнезде 320. То есть, коллимирующей оптики 410, функционирующей в комбинации с естественным коллимирующим эффектом гнезда 112 с целью обеспечения большего общего эффекта коллимации.

Полезное воплощение этого осуществляется в варианте «указания и управления», в котором процессор 360 обрабатывает принятый кодированный свет с целью идентификации источника света, испускающего данный кодированный свет, а мобильное устройство имеет передатчик для передачи сигнала 370 управления на идентифицированный источник света. Передача сигнала управления может достигаться с использованием «второго» канала связи, проводного или беспроводного. В случае нынешних мобильных устройств этот второй канал может быть основан на формате Wi-Fi. Сигнал управления может быть основан на обработке кодированного света, как более подробно описано позднее. «Указание и управление» требует угловой избирательности, которая обеспечивается посредством вышеупомянутого размещения фотодетектора.

Фиг.3 отображает типичное положение устройства 300 во время действия «указания и управления», с гнездом 112 устройства 300, направленным в сторону источника 350 кодированного света.

Передатчик может, например, быть в форме (инфракрасного) испускающего свет источника, размещенного в устройстве 300, так чтобы данное устройство могло функционировать в качестве традиционного (инфракрасного) устройства дистанционного управления, или может быть в форме беспроводного радиопередатчика (например, с технологией Bluetooth).

Предусматривается схожее использование в контексте детектирования кодированного света для управления светом и установки света.

На фиг.6 продемонстрирован альтернативный вариант осуществления, в котором, выполнен во внутренней окружности цилиндрической части, кольцеобразно расположенный, например, круглый, ограничитель 610 света. Как должно быть понятно, в зависимости от глубины, на которой размещен данный круглый ограничитель) 610, осуществляется захват различных полей обзора 620. Более значительная глубина приводит в результате к более узкому полю обзора. Хотя продемонстрирован круглый ограничитель, подразделение круга на два или более сегмента может обеспечивать более точное угловое измерение.

Эта характеристика используется в дополнительном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.7, в котором на увеличивающихся глубинах являются встроенными три ограничителя света 610a, 610b и 610c с целью одновременного захвата различных перекрывающихся полей обзора 620a, 620b и 620c, соответственно. Эти ограничители света могут представлять собой круглые, полукруглые или другие дугообразные сегменты.

Механическая форма аудиоразъема функционирует в качестве коллиматора, и таким образом, в зависимости от глубины, на которой встроен оптический ограничитель, достигается различное поле обзора.

В варианте осуществления по фиг.7, также имеются в наличии соединительный ограничитель света и соответствующий диодный детектор для каждого из круглых ограничителей 610a, 610b, 610c света (в данном варианте осуществления детектор 300 содержит три фотодиода). Это на фиг.7 не продемонстрировано, но, как должно быть понятно, компоновка для каждого ограничителя является схожей с компоновкой, продемонстрированной для одного ограничителя света на фиг.5. Множество фотодиодов обеспечивают угловую избирательность, предоставляющую возможность для детектирования множества световых сигналов.

На фиг.8 продемонстрирован дополнительный вариант осуществления, в котором, в целях одновременного захвата, соответственно, различных не перекрывающихся полей обзора 320a', 320b' и 320c', вдоль одного и того же самого круглого сечения гнезда 110 размещены три кольцеобразно расположенных дугообразных ограничителя 310a', 310b' и 310c' света, из которых каждый является соединенным с отдельным соответствующим фотодиодом 300a', 300b' и 300c', причем фотодетектор 300 содержит три фотодиода.

Степень, до которой каждый ограничитель охватывает окружность гнезда 112, целенаправленно ограничивается, так чтобы каждый захватывал альтернативное поле обзора.

Как должно быть в полной мере понятно, в вариантах осуществления по фиг.6, фиг.7 и фиг.8, именно оба фактора: глубина ограничителей света и эффект коллимации, соответствующий гнезду 112, - функционируют в целях ограничения поля обзора. В варианте осуществления по фиг.8, именно положение ограничителей света на окружности гнезда 112 диктует направление поля обзора.

При использовании в контексте кодированного света, процессор 360 может включать в себя сборщик данных. Данный сборщик данных является выполненным с возможностью получения и хранения данных об источниках света, свет которых был декодирован. Эти данные могут отображаться на экране 380.

Данные об источнике света могут представлять собой, например, информацию о состоянии, информацию о параметрах управления или другой тип данных, относящихся к источнику света или местоположению, где установлен источник света. В данной ситуации следует отметить, что в некоторых случаях достаточным является лишь восстановление посредством фотодетектора 320 уникального идентификатора источника света. Как только источник света был идентифицирован, другая информация об источнике света или о местоположении источника света может быть восстановлена из базы данных или посредством запроса этой информации от источника света с использованием вторичной линии связи, например, радиочастотной связи, между источником света и мобильным устройством 300. Ассоциированные данные об источнике света могут быть представлены на экране 380.

Мобильное устройство может быть использовано нижеследующим образом. В первую очередь пользователь наводит устройство для указания гнезду аудиоразъема направления источника света, о чьих установках пользователь хочет узнать или чьи установки хочет регулировать. Детектированный кодированный свет, переданный от источника света, коллимируется посредством цилиндрической части 114 гнезда на фотодетектор 320 и декодируется посредством процессора 360. Как только источник света был идентифицирован, пользователь может выполнять дистанционное управление источником света, то есть, осуществлять дистанционную регулировку его настроек, как это в текущий момент известно в уровне техники.

В альтернативном способе, свет, принятый от источника света, не обязательно представляет собой кодированный свет, но представляет собой лишь свет, сгенерированный посредством источника света и являющийся показателем уровня яркости. Яркость происходит из конкретного направления по причине коллимирующего эффекта гнезда. Фотодетектор 320 генерирует сигнал, являющийся показателем направленного света. Процессор 360 выполнен с возможностью приема и обработки сигнала с целью генерирования, посредством этого, уровня яркости, который может отображаться на экране 380.

Выше были описаны варианты осуществления мобильного устройства в соответствии с настоящим изобретением, как это определено в прилагаемых пунктах формулы изобретения. Эти варианты должны рассматриваться только как исключительно не ограничивающие примеры. Как это понятно специалисту в области техники, в пределах объема настоящего изобретения, как это определено посредством прилагаемой формулы изобретения, возможным является множество дополнительных модификаций и альтернативных вариантов осуществления.

Необходимо отметить, что в целях осуществления настоящей заявки на изобретение, и в частности, в отношении прилагаемой формулы изобретения, слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а указатель единственного числа (в английском - неопределенный артикль) не исключает множественности, что само по себе должно быть очевидным для специалиста в области техники.

Изобретение относится к мобильному устройству для детектирования света, испускаемого из источника света. Техническим результатом является обеспечение возможности функционировать мобильному устройству как устройство дистанционного управления «указания и управления». Результат достигается тем, что мобильное устройство (300) включает в себя фотодетектор (320), выполненный на конце цилиндрической части (114) гнезда для гнезда аудиоразъема в мобильном устройстве. Данная цилиндрическая часть гнезда служит для коллимирования света на фотодетектор. 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Мобильное устройство (300) для детектирования света из источника (350) света, расположенного внешне относительно мобильного устройства, имеющее корпус, который вмещает:

гнездо (110) аудиоразъема, сконфигурированное с возможностью приема компонента аудиовывода для обеспечения аудиосигнала, сгенерированного в мобильном устройстве, к пользователю через штекер аудиоразъема, вставленный в данное гнездо (110) аудиоразъема;

фотодетектор (320), выполненный в гнезде (110) аудиоразъема с целью детектирования света, когда гнездо (110) аудиоразъема не является соединенным со штекером аудиоразъема, посредством чего гнездо (110) аудиоразъема функционирует с возможностью коллимирования принятого света от внешнего источника (350) света для распознавания посредством данного фотодетектора (320); и

процессор (360), выполненный с возможностью обработки сигнала, принятого от фотодетектора (320), и с возможностью генерирования из него сигнала управления функцией для управления функцией в зависимости от принятого света.

2. Мобильное устройство (300) по п.1, содержащее передатчик, выполненный с возможностью передачи сигнала управления функцией на внешнее устройство для управления внешним источником (350) света.

3. Мобильное устройство (300) по п.1 или 2, причем процессор (360) выполнен с возможностью декодирования сигнала от детектированного света, причем данный сигнал обеспечивает идентификатор внешнего источника (350) света.

4. Мобильное устройство (300) по п.1, содержащее дисплей, выполненный с возможностью отображения для пользователя информации о принятом свете в ответ на сигнал управления функцией.

5. Мобильное устройство (300) по п.4, причем упомянутую информацию выбирают из:

измерения яркости; и

данных, ассоциированных с внешним источником (350) света.

6. Мобильное устройство (300) по одному из пп.1, 2, 4 или 5, причем фотодетектор (320) выполнен с возможностью детектирования инфракрасного света.

7. Мобильное устройство (300) по одному из пп.1, 2, 4 или 5, причем фотодетектор (320) выполнен с возможностью детектирования видимого света.

8. Мобильное устройство (300) по одному из пп.1, 2, 4 или 5, содержащее дополнительную коллимирующую оптику в гнезде (110) аудиоразъема для дополнительного коллимирования принятого света.

9. Мобильное устройство (300) по п.8, содержащее один или более кольцеобразно расположенных ограничителей света в гнезде (110) аудиоразъема для сбора света, коллимированного посредством гнезда, и соединенных для направления собранного света на фотодетектор (320).

10. Мобильное устройство (300) по п.9, причем один из данных одного или более кольцеобразно расположенных ограничителей света представляет собой круглый ограничитель, расположенный в окружности гнезда аудиоразъема, выбранный из непрерывно круглого ограничителя и сегментированного круглого ограничителя.

11. Мобильное устройство (300) по п.9 или 10, в котором множество кольцеобразно расположенных ограничителей света выполнены на различных глубинах вдоль продольной оси гнезда аудиоразъема.

12. Мобильное устройство (300) по п.9 или 10, причем множество дугообразных ограничителей света выполнены кольцеобразно вокруг одной и той же окружности гнезда (110) аудиоразъема с возможностью обеспечения различных не перекрывающихся полей обзора, причем каждый дугообразный ограничитель света соединен с соответствующим фотодиодом фотодетектора (320).

13. Мобильное устройство (300) по п.1, содержащее сборщик данных, выполненный с возможностью получения и хранения данных об источнике (350) света, свет от которого был детектирован.