Método de navegación óptico para un dispositivo apuntador en un monitor de un sistema informático.

Método y sistema de navegación óptico para un dispositivo apuntador apropiado para equipos informáticos.

La invención se refiere a un método y sistema de navegación óptico para un dispositivo apuntador en un monitor de un sistema informático, y comprende: detectar por medio de una pluralidad de sensores ópticos una información de desplazamiento generada por un usuario sobre dicha pluralidad de sensores ópticos; en un módulo de procesamiento, comparar la información de desplazamiento obtenida por los sensores ópticos con información de desplazamiento de unos gestos preestablecidos, que llevan asociados la ejecución de uno o varios eventos; si la información de desplazamiento detectada por los sensores ópticos es igual a la información de desplazamiento de algún gesto preestablecido, ejecutar el evento, o eventos, asociado a dicho gesto preestablecido; si la información de desplazamiento detectada por los sensores ópticos difiere de la de algún gesto preestablecido, desplazar un cursor en el monitor del sistema informático de acuerdo a la información de desplazamiento detectada sobre los sensores ópticos.

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere, en general, al campo de los métodos de navegación y más específicamente a los métodos de navegación ópticos para dispositivos apuntadores en equipos informáticos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En general se llama dispositivos señalizadores a aquellos dispositivos que nos permiten traducir movimientos de nuestro cuerpo en entradas de control de un computador. Este tipo de dispositivos existe desde hace más de 60 años, siendo el “ratón” uno de los primeros, y seguramente el más conocido actualmente. El primer modelo de ratón de ordenador fue inventado por Doug Engelbart en el año 1963, y patentado en el año 1970.

Pese a que era mucho más cómodo de usar que las alternativas, el uso del ratón no se generalizó hasta los años 80. Hasta entonces no había habido una gran necesidad de dispositivos apuntadores, pero eso cambió cuando se empezó a popularizar el uso de interfaces gráficas de usuario (GUI) , sustituyendo a la terminal de línea de comando que hasta entonces había predominado. En particular, hasta entonces todos los procesadores de texto utilizaban el teclado, y no tenían necesidad de un dispositivo señalizador.

Fue muy prometedor desde sus principios, y se ha fabricado usando diversos tipos de tecnología -mecánicos, ópticos, láser, etc. Pese a su edad, y pese a los grandes avances tecnológicos de las últimas décadas, no se ha encontrado todavía un dispositivo de entrada alternativo que combine de igual forma fiabilidad, comodidad de uso, practicidad y que además resulte ergonómico.

El uso de dispositivos señalizadores puede ocupar más de dos tercios del tiempo que estemos delante de un computador, siendo el ratón el que predomina en uso entre todos ellos. Debido a que el ratón se suele posicionar a un lado del teclado, obliga a los músculos del cuello y del brazo del usuario a estar en una posición antinatural. Esto, en conjunto con las acciones repetitivas que suele conllevar el uso del ratón, aumenta el estrés sobre estas partes del cuerpo humano, resultando en posibles apariciones de dolencias músculo-esqueléticas por actividades repetitivas, como el síndrome del túnel carpal.

El uso de dispositivos como el “trackball” no elimina este problema, sino que sólo cambia la articulación afectada. Un Trackball mueve el puntero sin la necesidad de tener que mover el dispositivo gracias a que dispone de una esfera en su parte superior, que por norma general se mueve con el dedo pulgar, y estos movimientos se traducen en desplazamientos del cursor. Gracias a ello disminuye considerablemente el espacio necesario para controlar el dispositivo. Sin embargo, el trackball no es inmune a los problemas de lesiones por acción repetitiva, porque traslada los problemas de ergonomía del antebrazo y las manos a la articulación del dedo pulgar.

Además del conocido ratón mecánico tradicional, existen alternativas como los ratones ópticos cuyo funcionamiento se basa en incorporar un LED que ilumina la superficie que está por debajo, y tienen una pequeña cámara que saca fotos de ésta a intervalos regulares. Al comparar imágenes consecutivas, un sensor puede calcular los desplazamientos realizados, que serán traducidos a desplazamientos del cursor. El ratón óptico sigue teniendo los mismos problemas de ergonomía que el ratón convencional, además de presentar dificultades para trabajar sobre superficies con mucho brillo, o sobre superficies muy lisas y poco comunes, como los espejos; los ratones láser solucionan los problemas de operación sobre superficies difíciles usando un diodo láser y detección de cambios de fase en la luz reflejada para seguir el movimiento; sin embargo, su operación por un usuario humano es idéntica a la de un ratón óptico, por lo que no incorpora mejora ninguna en el campo en el campo de la ergonomía. También existen ratones 3D, dispositivos que no sólo detectan movimientos en el plano horizontal, sino que también los detectan en el plano vertical; un dispositivo señalizador de este tipo es el mando de la consola Wii . Este mando puede calcular su posición utilizando una cámara de infrarrojos integrada en el dispositivo, que mide los desplazamientos que observa con respecto a una emisora de luz infrarroja, que está posicionada cerca del monitor o la televisión. Su uso prolongado sigue pudiendo producir dolores musculares, ya que no suelen permitir el tener brazos o manos en reposo, provocando cansancio y estrés muscular.

En los últimos años han aparecido otros dispositivos de entrada que tienen una interfaz basada en gestos. Esta interfaz intenta convertir acciones que producimos de forma (casi) natural en señales de entrada, dando una operación mucho más intuitiva. Su éxito también se debe a que evitan tener que sujetar un cuerpo voluminoso en la mano. Ejemplos de estos dispositivos son el mando de la consola Wii, los iPad y el Kinect de la Xbox.

Sin embargo, a pesar de tener una interfaz más intuitiva, estos aparatos consumen muchos recursos del sistema, especialmente en el caso de los interfaces sin contacto físico basados en procesamiento de imagen. En estos sistemas una o más cámaras capturan imágenes que luego son procesadas para identificar los gestos realizados y convertirlos en señales de entrada para el sistema operativo.

En general, los problemas que plantean estos tipos de dispositivos de entrada son tres:

- requieren un hardware relativamente costoso (cámaras, telémetros por ultrasonidos

o infrarrojos, etc.) .

-si hacen el procesamiento de las imágenes usando la CPU del ordenador pueden tener un impacto negativo en el rendimiento del mismo, porque este procesamiento suele requerir una considerable potencia de cálculo. Si se quiere evitar este problema, es necesario incorporar un procesador propio al sistema sensor (como en el caso de la Kinect) , lo que contribuye a encarecerlo aún más.

- en general, el rendimiento de estos sistemas sólo es adecuado para aplicaciones como los videojuegos, en las que las condiciones de trabajo y distancias al sensor están estrictamente determinadas, y en las que el vocabulario de posibles gestos es limitado. Sin embargo, en sistemas de propósito general aparecen problemas de resolución de la cámara y de iluminación, y este tipo de tecnología no siempre es capaz de discriminar correctamente una mano o brazo del entorno que lo rodea, apareciendo a veces la necesidad de artificios de ayuda a la segmentación de la imagen (como, por ejemplo, el uso de guantes blancos) .

Otro ejemplo de interfaces guiados por gestos son los Touchpads y pantallas táctiles multitoque, que han ganado especial aceptación con su uso en dispositivos como el iPad o el iPhone. Sin embargo, en los sistemas con sensores capacitivos (como el Touchpad) pueden aparecer problemas electrónicos incluso por la mera presencia (o ausencia) de grasa en la piel del usuario, mientras las pantallas táctiles adolecen de falta de precisión. Además, en el caso de los Touchpads, su integración en un portátil o notebook suele consumir una considerable superficie, que podría ahorrarse (o dedicarse a agrandar el teclado) de no ser necesaria la presencia del dispositivo señalizador. El funcionamiento de un Touchpad se basa en la traducción de variaciones capacitivas en un dieléctrico en movimientos del cursor y pulsaciones (tap) virtuales. Los Touchpads suelen estar integrados en los ordenadores portátiles y se usan también en algunos sobremesas cuando se dispone de poco espacio de trabajo. Para usarlos, basta con mover uno o varios dedos sobre la superficie de control; el movimiento producido con los dedos se traducirá a desplazamientos del cursor. Algunos tienen una franja de control en uno de los laterales, que se puede usar para simular la rueda del ratón; un movimiento hacia arriba o hacia abajo se corresponde con girar la rueda del ratón en ese mismo sentido.

Los touchpads no siempre producen movimientos fluidos, y con frecuencia son necesarios múltiples movimientos laterales consecutivos del dedo para desplazar el cursor de un lado del monitor hacia otro, razón por la cual es frecuente que los usuarios acaben recurriendo a conectar un ratón USB externo. Los problemas de sensibilidad del Touchpad se pueden notar más cuando se maneja con dedos parcialmente o completamente húmedos, como ocurre justo después de haberse lavado las manos. Adicionalmente, debido a la tecnología en la que está basado, no es posible usar un Touchpad con otra cosa que no sean los dedos desnudos.

Los Touchpad capacitivos permiten la detección de pulsaciones simultaneas con múltiples dedos, característica llamada “multitoque” (“multitouch”)...

1. Método de navegación óptico para un dispositivo apuntador en un monitor de un sistema informático caracterizado por que comprende: -detectar por medio de al menos 2 sensores ópticos una información de desplazamiento generada por un usuario sobre dichos sensores ópticos;

- comparar la información de desplazamiento obtenida por los sensores ópticos con

información de desplazamiento de unos gestos preestablecidos, que llevan asociados la ejecución de uno o varios eventos;

- si la información de desplazamiento detectada por los sensores ópticos es igual a

la información de desplazamiento de algún gesto preestablecido, ejecutar el evento,

o eventos, asociado a dicho gesto preestablecido;

- si la información de desplazamiento detectada por los sensores ópticos no es igual a la de ningún gesto preestablecido desplazar un cursor en el monitor del sistema informático de acuerdo a la información de desplazamiento detectada sobre los sensores ópticos.

2. El método de la reivindicación 1 donde los datos de desplazamiento son detectados por 3 sensores ópticos dispuestos en línea sobre un teclado de ordenador, los datos recogidos por los sensores ópticos laterales activan distintas funcionalidades y gestos.

3. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde además se detecta un evento de click procesando una señal de seguimiento, y las señales de desplazamiento en un eje vertical y un eje horizontal, por tanto se detecta un click cuando en un determinado intervalo de tiempo coinciden una variación en la señal de seguimiento junto con ausencia de datos de desplazamiento detectados por los sensores ópticos en el eje vertical y horizontal.

4. El método de la reivindicación 3 donde la señal de seguimiento es squal

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde los gestos preestablecidos comprenden información de desplazamiento que emula el giro de la rueda de un ratón de ordenador.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde los gestos preestablecidos comprenden información de desplazamiento que emula el conocido evento de arrastrar una selección, habitualmente realizado mediante un ratón de ordenador.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde los gestos preestablecidos comprenden información de desplazamiento que produce el evento de lanzar una aplicación.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde los gestos preestablecidos comprenden información de desplazamiento que produce el evento de abrir un fichero.

9. – El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde los gestos preestablecidos comprenden información de desplazamiento que produce el evento de minimizar todas las aplicaciones abiertas.

10. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde los gestos preestablecidos son configurados por el usuario asociando cualquier evento con una secuencia de gestos a realizar sobre los sensores ópticos.

11. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la información de desplazamiento que los sensores ópticos detectan del usuario se produce actuando el usuario con los dedos sobre los sensores ópticos.

12. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la información de desplazamiento que los sensores ópticos detectan del usuario se produce actuando el usuario sobre los sensores ópticos con cualquier parte de su cuerpo o con un objeto.

13. El método de la reivindicación 1 donde para el desplazamiento del cursor se utiliza un algoritmo de aceleración configurado para transmitir gradualmente el movimiento del usuario sobre los sensores ópticos.

14. Sistema de navegación óptico apropiado para apuntar y activar funciones en un equipo informático; el sistema está caracterizado por comprender:

-una pluralidad de sensores ópticos que detectan la información de desplazamiento

de un usuario actuando sobre ellos y se los proporcionan a un microcontrolador;

-un microcontrolador que establece las comunicaciones entre la pluralidad de

sensores ópticos y un módulo de procesamiento al que entrega la información de desplazamiento detectada por la pluralidad de sensores ópticos; -un módulo de procesamiento que:

o detecta por medio de al menos 2 sensores ópticos una información de desplazamiento generada por un usuario sobre dichos sensores ópticos;

o compara la información de desplazamiento con información de desplazamiento de unos gestos preestablecidos que llevan asociados la ejecución de unos eventos;

o si la información de desplazamiento detectada por los sensores ópticos es igual a la información de desplazamiento de algún gesto preestablecido, ejecutar el evento asociado a dicho gesto preestablecido;

o si la información de desplazamiento no es igual a la información de desplazamiento de ningún gesto preestablecido, desplazar un cursor en el monitor del sistema informático de acuerdo a la información de desplazamiento detectada sobre los sensores ópticos.

-15. El sistema de la reivindicación 14 donde la pluralidad de sensores ópticos es 3 sensores ópticos dispuestos en línea sobre el teclado de un ordenador, donde el sensor óptico central recoge información de desplazamiento del usuario y los sensores ópticos laterales detectan clicks que activan distintas funcionalidades y gestos.

16. – El sistema de la reivindicación 15 donde la pluralidad de sensores ópticos se dispone inmediatamente encima de los cursores de un teclado de ordenador.

17. Un programa informático que comprende medios de código de programa adaptados para realizar las etapas del método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 cuando dicho programa se ejecuta en un procesador de propósito general, un procesador de señal digital, una FPGA, un ASIC, un microprocesador, un microcontrolador, o cualquier otra forma de hardware programable.

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