SE535881C2 - Videokonferenssystem som använder en kamera med inverterat teleskop - Google Patents

Abstract

Den föreliggande uppfinningen avser ett system for videokonferenser i naturlig storlek anordnat i en studio som har ett lokalt konferensutrymme (100).Videokonferenssystemet innefattar en optisk inenhet (3 O), en optisk utenhet (40), enskärm (60), en nätverksenhet (34), och en genomskinlig barriär (38). Dengenomskinliga barriären (38) är anordnad att försluta och skyddavideokonferenssystemet från det lokala konferensutrymmet (100) och skärmen (60) äranordnad snedställd, med en vinkel a i relation till den optiska utenheten (40), mellanden genomskinliga barriären (38) och den optiska utenheten (40) på ett sådant sätt attden totalt reflekterar en bild (31) av det lokala konferensutrymmet in i kameran (30) ochär genomskinlig for ett konferensdeltagare som sitter i det lokal konferensutrymmet(100) och betraktar den optiska utenheten (40). Den optisk inenheten (3 0) är en kameramed ett linssystem i form av ett inverterat teleskop. FIG. 3b Översättning av ursprungligt inlämnade handlingar

Description

l5 20 25 30 35 535 881 D betraktar konferensdeltagaren A på bildskärmen så upplever konferensdeltagaren A att han tittar till vänster om A. Vidare, om E eller för den delen D eller F betraktar B dvs rakt mot kameran kommer alla på vänstersidan uppleva att E tittar rakt på honom eller henne personligen. Om E sedan ställer en fråga så kommer A, B och C att svara samtidigt på frågan. För att kunna genomföra en känslig förhandling i en videokonferensmiljö istället för ”på riktigt” är det sålunda väldigt viktigt att eliminera detta ögonkontaktsfenomen.

En lösning på detta problem beskrivs i PCT-ansökan SE2011/050064 med samma sökande som den föreliggande uppfinningen. Denna ansökan är härmed införlivad som referens. l denna ansökan beskrivs en studio, en studiokonfiguration samt en kalibreringsmetod för videokonferenser i naturlig storlek. Huvudsyftet är att skapa standardiserade studior utrustade med ett standardiserat och kalibrerat videokonferenssystem. Genom att göra så är det möjligt att visa hela det lokala konferensutrymmet i studion skalenligt och ytan avvikelser i det avlägsna konferensutrymmet. En lokal konferensdeltagare kan sålunda etablera ögonkontakt med och registrera kroppsrörelser hos avlägsna konferensdeltagare.

I en utföringsforrn av detta system används speglar för att öka det optiska avståndet mellan det lokala konferensutrymmet och kameran som används för att spela in konferensutrymmet. Detta är ett viktigt särdrag hos videokonferenssystemet eftersom ett ökat avstånd kommer att reducera parallaxvinkeln. Det kan enklast beskrivas genom att föreställa sig en närbild av en persons ansikte. I en sådan bild kommer personens näsa att se oproportionerligt stor ut järnfört med resten av ansiktet. Detta är ett välkänt problem. I en studio eller ett konferensrum där utrymmet nästa alltid är begränsat är det inget enkelt problem att åtgärda.

Också WO 2008/036931 beskriver ett videokonferenssystem som använder tvåvägsspeglar för att skapa en optisk bana som är längre än det fysiska avståndet mellan en användare och kameran.

Användningen av speglar är en lösning på problemet, men kan vara mycket komplicerad om man använder mer än en spegel för att öka det optiska avståndet. Det finns sålunda ett behov av ett videokonferenssystem som trots begränsade utrymmen ytterligare kan minska parallaxfelet. 10 15 20 25 30 35 535 881 Sammanfattning Syñet med den föreliggande uppfinningen är att reducera parallaxfenomenen på ett sådan sätt att användaren av videkonferenssystemet upplever en ”riktig” bild i naturlig storlek även om konferensutrymmet är begränsat.

Enligt en aspekt av den föreliggande uppfinningen uppnås syñet med ett videokonferenssystem för videokonferenser i naturlig storlek anordnat i en studio som har ett lokalt konferensutrymme. Videokonferenssystemet innefattar en optisk inenhet, en optisk utenhet och en nätverksenhet. Den optisk inenheten är en kamera med ett avbildningssystem i form av ett inverterat teleskop genom vilket det synliga ljuset av objekt som skall filmas löper för att skapa bilder.

Enlig en tördragen uttöringsform av videokonferenssystemet innefattar nätverksenheten ytterligare en bearbetningsenhet för att förstora och förbättra ljusstyrkan i de skapade bildema.

Enligt en arman utföringsform innefattar videokonferenssystemet ytterligare en skärm och en genomskinlig barriär. Den genomskinliga barriären är anordnad att försluta och skydda videokonferenssystemet från det lokala konferensutrymmet och skärmen är anordnad snedställd, med en vinkel a i relation till den optiska utenheten, mellan den genomskinliga barriären och den optiska utenheten på ett sådant sätt att den totalt reflekterar en bild av det lokala konferensutrymmet in i kameran och är genomskinlig för en konferensdeltagare som sitter i det lokal konferensutrymmet och betraktar den optiska utenheten.

Enligt en föredragen utföringsform av den föreliggande uppfinningen ligger vinkeln a i intervallet 30-45°, företrädesvis 37°.

Enligt en arman töredragen utfóringsfonn är en spegel anordnad för att reflektera en bild av det lokala konferensutrymmet in i kameran.

Enligt ytterligare an annan utföringsfonn av den föreliggande uppfinningen är den genomskinliga barriären en ytfolierad polyesterfilm. l0 l5 20 25 30 35 535 881 Kort beskrivning av ritningama För att bättre förstå uppfinningen i detalj kommer en utfóringsfonn av den föreliggande uppfinningen att beskrivas i detalj nedan med hänvisning till de bifogade iitningama, i vilka Figur I visar bristen på ögonkontakt i kända system,.

Figur 2a är en schematísk vy av en första utfóringsfonn av videokonferenssystemet och det lokala konferensutrymmet, Figur 2b är en schematísk vy av en andra utföringsform av videokonferenssystemet och det lokala konferensutrymmet, Figur 2c är en schematísk vy av den optiska utenheten enligt den föreliggande uppfinningen, Figur 3a är en schematísk vy som visar den välkända parallaxeffekten, Figur 3b är en schematísk vy som visar hur stor vinkelförbättring är som effekt av den föreliggande uppfinningen.

Fig 6b är en illustration av ett konferensutrymme innefattat i en studio.

F ig 7 är ett flödesschema för utföringsfonner för ett konfigurationsíörfarande och ett kalibreringsförfarande.

Detaljerad beskrivning Såsom nämnts ovan är ett syfte med den föreliggande uppfinningen att möjliggöra realistiska intryck av konferensdeltagare som befinner sig på olika fysiska platser men som deltar i samma operativa konferensmiljö, så att varje konferensdeltagare upplever en påtaglig närvaro av varje annan konferensdeltagare.

Syftet inkluderar att möjliggöra för avlägsna konferensdeltagare att inte bara se lokala konferensdeltagare, utan också lokala objekt i närheten av den lokala studion klart och tydligt.

Figur 2a visar en schematísk vy av en första utföringsform av videokonferenssystemet och det lokala konferensutrymmet som finns i en studio enligt den föreliggande uppfinningen. Videokonferenssystemet innefattar en inenhet 30, en utenhet 40 och en skärm 60. Videokonferenssystemet skyddas och försluts av en genomskinlig och skyddande baniär 38. Den genomskinliga barriären 38 kan innefatta en antireflexbehandlad ruta av till exempel glas. Den genomskinliga barriären 38 10 15 20 25 30 35 535 881 skyddar videokonferenssystemet från manipulering av konferensdeltagare som är närvarande i det lokala konferensutrymmet. Detta är ett mycket viktigt särdrag, eñersom inställningen av och sambandet mellan skärmen (60), den optiska inenheten 30 och den optiska utenheten 40 har en stor betydelse for att åstadkomma ett videokonferenssystem som är kapabelt att visa bilder i naturlig storlek. Den genomskinliga barriären 30 tillåter sålunda att de komponenter som fixerats, installerats och konflgurerats enlig en på förhand bestämd konstruktion kommer att vidmakthålla samma avstånd, vinklar och andra aspekter så som avses. Inställningen och kalibreringen av videokonferenssystemet i studion beror på många olika parametrar och det anses att det ligger att inom fackmarmens kompetens att ställa in ett sådant videokonferenssystem. SE201l/050064 med samma sökande som föreliggande uppfinning beskriver inställningen av ett videokonferenssystem i en studio och ett kalibreringsfórfarande för detta ändamål. En annan fördel med att fórsluta videokonferenssystemet med den genomskinliga barriären 38 är att variationer i lufitrycket in kommer att påverka skärmens 60 position, vilket kommer att beskrivas nedan.

Både den optiska inenheten 30 och den optiska utenheten 40 är anslutna till nätverksenheten 34. Nätvärksenheten 34 innefattar en bearbetningsenhet och ett nätverkskort och är anpassad och konfigurerad för att ta emot information från ett kommunikationsnätverk 4l. Kommunikationsnätverket 41 kan vara Intemet, ett telekommunikationsnätverk eller någon annan typ av lokalt eller globalt nätverk.

Inforrnationen kan vara videosignaler innefattande rörliga bilder, lj udsignaler, men även data till exempelvis en PowerPoint presentation och andra olika typer av mediainnehåll.

Videokonferenssystemet är också anpassat och konflgurerat för att ta emot still- och rörliga bilder 31 från det lokala konferensutrymmet 100 och möjliggöra att bilderna 31 återges vid en avlägsen plats. Videokonferenssystemet är också anpassat och konñgurerat för att ta emot avlägsna still- och rörliga bilder 32 från en avlägsen plats och återge dessa på den optiska utenheten 40, som kommer att beskrivas närmare med i samband med figur 2c.

Diagonalt igenom utrymmets som fórsluts av den genomskinliga barriären 38 och en bakre vägg 39 av studion löper skärmen 60, som är snedställd med en vinkel a i relation till den optiska utenheten 40 och den bakre väggen 39. Skärmen 60 kan bestå av en film monterad på en ram. Filmen kan vara en ytfolierad polyesterfilm med en mycket hög genomskinlighet. Eñersom filmen kan tillverkas så tunn är den mycket lätt och den 10 15 20 25 30 35 535 881 förorsakar inte spökbilder såsom tjockare glasspeglar. Skärmen 60 kan behandlas så att brytningsvinkeln är olika på varje sida så att ytan som är vänd mot utenheten 40 har en trubbig kritisk vinkel och ytan som delvis är vänd mot barriären 38 och delvis mot inenheten 30 har en spetsig kritisk vinkel. Detta har den fördelen att det maximerar överföringen av bildskärmsljuset samtidigt som det maximerar det ljus som överförs in genom barriären 38 och som sedan reflekteras in i inenheten 30.

Så som nämnts ovan är skärmen 60 något snedställd med en vinkel o. i relation till den optiska utenheten 40 och den bakre väggen 39 av studion. Vinkeln a kan vara 37 grader, men den kommer att bero på bland annat avståndet till konferensdeltagaren som uppehåller sig i det lokala konferensutrymmet 100. Om u är för liten kommer den vänstra delen av skärmen 60 att falla under den kritiska vinkeln med avseende på konferensdeltagarna och kommer sålunda reflektera en bild som kommer störa de överförda bildema 32 från den optiska utenheten 40. Vidare kan en visuell återkopplingsslinga inträffa på den högra sidan av skärmen 60 med en oönskad bild-i bild-i bild. Den optiska inenheten 30 är placerad och snedställd så att dess fokus träffar skärmen 60 med en vinkel på omkring 45 grader. Därmed kan en totalt reflekterad bild 31 av det lokala konferensutrymmet 100 och allting i dess siktriktning mottas av den optiska inenheten 30. Med ett u mindre än 37 grader kommer det i ökande grad vara svårt att snedställa kameran på ett sådant sätt att man får en rak bild. En icke rak bild kommer att försämra användarupplevelsen i termer av ögonkontakt etc. Den del av skärmen 60 som kan betraktas av den optiska inenheten 30 och genom vilken bilden 32 av ett avlägset utrymme kan ses utgör ett duplexornråde 50. Efiersom skärmen 60 är snedställd mindre än 45 grader kommer x-komponenten av duplexområdet 50 vara bredare än y-komponenten av duplexontrådet 50. Detta ger en sorts optisk utväxling för bildbredden som inte förvränger bilden 31 såsom en vidvinkellins kanske skulle ha gjort och som vidare inte påverkar känsligheten i tvärrörelsema.

Skärmen 60 kan, såsom nämnts ovan, bestå av en genomskinlig film. Filmen är monterad på någon slags ram. Filmen kan vara en ytfolierad polyesterfilm med en mycket hög genomskinlighet. Eftersom filmen är så turm år den mycket lätt och den förorsakar inga spökbilder vilket tjockare glasspeglar gör. Filmen är också i princip oförstörbar. Montering av filmen på robust aluminiumram möjliggör en skärmstorlek som är lika med hela konferensstudioväggen. Storleken är viktig för att skapa en enskild operationell konferensmiljö. 10 15 20 25 30 35 535 881 Den optiska inenheten 30 och den optiska utenheten 40 är anpassade och konñgurerade för att tillhandahålla kontinuerlig dubbelriktad bildöveriöring via ett duplexområde 50 på skärmen 60. Nätverksenheten 34 tillhandahåller mottagna bilder 32 till den optiska utenheten 40. De visade avlägsna bildema 32 är synliga genom den helt och hållet genomskinliga skyddande barriären 38, såsom nämnts ovan. I den andra riktningen kan reflektioner från det lokal konferensutrymmet 100, dvs de lokala bildema 31, passera genom genomskinliga barriären 38. Bilden 31 överförs sedan, dvs reflekteras i ytan på skärmen 60, på grund av total reflektion. Det är sålunda möjligt för en konferensdeltagare att se genomen skärmen 60 eftersom den är helt och hållet genomskinlig, men ljuset från bilden 31 ab det lokala konferensutryrnmet 100 reflekteras tack vare egenskapema hos filmen som utgör skännen 60. Till slut når bilden 31 öppningen hos den optiska inenheten 30, som omvandlar den till ett format som kan sändas elektroniskt till nätverksenheten 34.

Den optiska inenheten 30 kan vara en kamera placerad på ett sådant sätt att den spelar in bilden 31 som reflekteras på skärmen 60. Skillnadema i placeringen av kameran 31 har stora implikationer. Om kameran placeras så att skärmen är mellan det lokala konferensutrymmet och kameran, så måste kameran placeras nära skärmen. Om inte detta görs kommer karnerabilden också att innefatta störande reflektioner från skännytan. En sådan lösning skulle spara studioutrymme, eftersom det inte skulle vara nödvändigt att snedställa skärmen 60. Detta skulle emellertid begränsa det optiska avståndet mellan kameran och det lokala konferensutrymmet. Så som är väl känt kommer så är parallaxfenomenet mer framträdande desto kortare det optiska avståndet Det skulle sålunda inte vara möjligt att åstadkomma en bild i naturlig storlek med en kamera bakom skärmen.

Att placera den optiska utenheten 40 bakom skärmen såsom in den föreliggande uppfinningen tillåter att skärmen 60 snedställs påtagligt mindre än 45 grader. Detta är en fördel eñersom det reducerar marginalen såsom närrmts ovan och därför det upplevda avståndet, samtidigt som det optiska avståndet till kameran inte påverkas.

Figur 2b är en schematisk vy av en andra utföringsfonn av videokonferenssystemet och det lokala konferensutrymmet. För att ytterligare eliminera parallaxfenomenen är videokonferenssystemet försett med speglar 65. Denna 10 15 20 25 30 35 535 881 utföringsform har åtminstone två fördelar. För det första kan det optiska avståndet mellan kameran 30 och det lokala konferensutrymmet 100 som avbildas i bilden 31 ökas. Detta leder i sin tur till en rakare strålbana, mera parallell, och ökar sålunda videokonferenssystemet förmåga att bidra till en studio med en riktig ögonkontaktupplevelse. En andra fördel är att bilden 31 når kameran 30 dubbelt spegelvänd, dvs korrekt. l ytterligare en annan föredragen utföringsform är kameran 30 försedd med ett avbildningssystem i form av ett inverterat teleskop genom vilket det synliga ljuset av objekt som skall filmas löper för att skapa bilder. Detta kommer att ytterligare öka det optiska avståndet och ytterligare räta ut strålbanan vilket enkelt förstås av fackmannen på området. Detta är lätt att föreställa sig. Förmodligen har alla av oss som bam vänt en kikare bak och fram och upplevt hur långt bort allting verkade. Genom att applicera denna princip med ett inverterat teleskop kan det optiska avståndet sålunda förlängas ytterligare. Denna princip visas i figurema 3a och 3b. I figur 3a är en konferensdeltagare på ett faktiskt avstånd A från kameran 30. En normal kamera skulle se denna konferensdeltagare på samma optiska avstånd. Genom att förse kameran 30 med ett avbildningssystem i form av ett inverterat teleskop kommer det optiska avståndet emellertid bli A+ B. Ur kamerans synvinkel är sålunda konferensdeltagren längre bort.

Hur stor vinkelförbättringen blir framgår bäst av figur 3b . Så so enkelt förstås av fackmannen på området beror den faktiska förbättringen på det avbildningssystem som används. Det anses också att det ligger inom fackmannens förmåga att konstruera ett lämpligt avbildningssystem i form av ett inverterat teleskop eftersom de är väl kända.

Det skall också förstås att principen med det inverterade teleskopet kan användas tillsammans med alla olika utföringsforrner av den föreliggande uppfinningen, dvs både tillsammans med utföringsforrnen i figur 2a och utföringsformen i figur 2b, som också använder speglar för att öka det optiska avståndet.

Avbildningssystemet kan vara i form av ett inverterat brytningsteleskop, i.e. ett inverterat teleskop som använder linser för att skapa bilder. Det är också möjligt att använda ett inverterat teleskop i form av ett inverterat reflekterande teleskop, i.e. som använder speglar för att för att skapa bilder. Också ett katadioptiskt teleskop, dvs en kombination av speglar och linser kan användas för att skapa bilder. Användningen av ett optiskt inverterat teleskop kommer att minska den upplevda vinkelstorleken hos nära objekt såväl som dess upplevda ljusstyrka. Bildema som skapas av avbildningssystemet 10 15 20 25 30 535 881 är sålunda oftast väldigt små och något mörka. Hur små och mörka bilderna är beror på den reduktion som bildavbildningssystemet ger, vilket enkelt förstås av fackmarmen på området.

För att förbättra bilden som har skapats av avbildningssystemet skickas bilden till bildbearbetningsenheten, vilken så som har nämnts ovan är en integrerad del av nätverksenheten 34. Bildbearbetningsenheten kan emellertid också vara en separat enhet som är ansluten till kameran 30. Bildbearbetningsenheten är konfigurerad att förstora de skapade bilderna med en utsträckning som motsvarar reduktionen av bilderna som avbildningssystemet i form av det inverterade teleskopet har gjort med objekten som filmas. Det finns många olika förstoringstekniker idag och den föreliggande uppfinningen är inte beroende av någon speciell förstoringsteknik vilket enkelt förstås av fackmannen på området.

I en föredragen utföringsforrn av den föreliggande uppfinningen är avbildningsmedlen vidare konfigurerade att förstärka ljusstyrkan hos de skapade bildema. Även här finns det flera kända tekniker för att förbättra ljusstyrkan som fackmannen kan välja från. Syfiet med att förbättra ljusstyrkan är att skapa en bild som ser så naturlig och realistisk ut som möjligt.

Genom att avvända bildbearbetningsmedel är det möjligt att ”återskapa” bildema som skapats av bildavbildningssystemet i form av det inverterade teleskopet.

Det år sålunda möjligt att utnyttja fördelen med det optiska avståndet som skapas med det inverterade teleskopet och på samma gång ta de negativa effekterna som det inverterade teleskopet skapar i form av mindre och mörkare bilder.

Den optiska utenheten 40 visas närmare i figur 2c och innefattar en bildfommingsenhet 45 och en bildvisningsyta 43, så som till exempel bakprojektionsskärm 43 och bakprojektor 45. Den optiska utenheten 40 kan alternativt vara en LCD-enhet eller en plasmaskärrn eller någon annan lämplig bildvisningsenhet.

Bildvisningsytan 43 av den optiska utenheten 40 är arrangerad längs en gränssnittsyta 10, så att den optiska utenheten 40 är innesluten mellan gränssnittet l0 och den bakre väggen 39 av studion och parallellt med gränssnittet 10. l0 535 881 10 Den föreliggande uppfinningen har beskrivits ovan tillsammans med ett specifikt videokonferenssystem som anses utnyttja den stora fördel som avbildningssystemet i form av ett inverterat teleskop ger. Det skall emellertid förstås att kameran 30 med bildavbildningssystemet i form av det inverterade teleskopet kan användas i samband varje känt eller framtida videokonferenssystem som använder kamera. Även om den föreliggande uppfinningen har beskrivits med hänvisning till föredragna uttöringsforrner skall det förstås att andra utlöríngsfonner och variationer likväl är möjliga inom ramen lör uppfinningen som bäst definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 535 881 11 PATENTKRAV

1. l. Ett system för videokonferenser i naturlig storlek anordnat i en studio som har ett lokalt konferensutrymme (100), varvid videokonferenssystemet innefattar en optisk inenhet (30), en optisk utenhet (40) och en nätverksenhet (34) kännetecknat av att den optiska inenheten (30) är en kamera med ett avbildningssystem i form av ett inverterat teleskop genom vilket det synliga ljuset av objekt som skall filmas löper för att skapa bilder.

2. Videokonferenssystem enligt patentkrav l, i vilket nätverksenheten (34) ytterligare innefattar en bearbetningsenhet för att förstora de skapade bilderna.

3. Videokonferenssystem enligt patentkrav 1 eller 2, i vilket nätverksenheten (34) ytterligare innefattar en bearbetningsenhet för att förbättra lj usstyrkan i de skapade bildema.

4. Videokonferenssystem enligt något av patentkraven l till 3, ytterligare innefattande en skärm (60) och en genomskinlig barriär (3 8), varvid den genomskinliga barriären (3 8) är anordnad att försluta och skydda videokonferenssystemet från det lokala konferensutrymmet (100) och skärmen (60) är anordnad snedställd, med en vinkel a i relation till den optiska utenheten (40), mellan den genomskinliga barriären (38) och den optiska utenheten (40) på ett sådant sätt att den totalt reflekterar en bild (31) av det lokala konferensutrymmet in i kameran (30) och är genomskinlig för en konferensdeltagare som sitter i det lokala konferensutrymmet (100) och betraktar den optiska utenheten (40).

5. Videokonferenssystem enligt patentkrav 4, i vilket vinkeln u ligger i intervallet 30-45°, företrädesvis 37°.

6. Videokonferenssystem enligt något av föregående patentkrav, i vilket en spegel (65) är anordnad för att reflektera en bild (31) av det lokala konferensutrymmet (100) in i kameran.

7. Videokonferenssystem enligt något av patentkraven 4 till 6, i vilket den genomskinliga barriären (38) är en ytfolierad polyesterfilm.