遠距離電視電話系統的製作方法
2023-06-24 21:32:36 2
專利名稱：遠距離電視電話系統的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及電視電話，更具體而言，涉及具有多個電視設備的電視電話系統。
電視電話系統在遠程通信工業中是熟悉的。隨著近年來在標準電話線上新的壓縮技術的發展，現在已經有可能在標準電話線上有效地發送和接收電視圖像。許多技術上的發展不斷促進這個成長中的工業的發展。例如，在通信標準方面的改進已將傳輸速率增加到56Kbps到64Kbps的量級。在圖象設備方面的其他發展也已促進電視電話的發展，例如，本發明的受讓人OmniViSion Technologies ofSunnyvale,California，研製的單片CMOS圖像傳感器。
利用最新開發的技術，通過將電視圖象捕獲設備，標準的電視顯示單元，和適當的電路進行組合，在標準電話線上兩個同樣的設備之間提供視頻和聲頻通信，已經提出了許多電視電話。幾種電視電話設計的例子被描述在Ishikawa等的美國專利No.4,953,196(「Ishikawa專利」)和Ida等的美國專利No.5,191,601(「Ida專利」)。這些參考材料共同公開了已知的電視電話並涉及增加圖象質量和攝象機安裝特徵的幾項發展。
通常電視電話的一個基本問題是它們要求用戶在利用電視電話的視頻和聲頻能力時停留在一個物理位置上。例如，如果一個用戶想要打電話，用戶必須停留在電視攝象機的視域中並在使他們能夠觀看到電視顯示的距離上。在典型的家庭電視電話中，如Ida專利中所示，將電視攝象機固定在基本設備上。在其他的專門設計中，例如在Ida專利中所公開的電話，某些電視電話具有靈活的電視攝象機的安裝設施，允許用戶改變攝象機視域的方向。然而，即使當一個電視電話具有能夠觀看多個觀察方向的攝象機時，電視電話的操作者不可能在不移出攝象機視域的情況下離開該基本單元。而且，這種系統不可能為想要從多個視域發送圖象，例如從一個建築物的多個房間發送圖象的用戶工作。
另外，正如在以上所描述的例子中所示出的那樣，通常的電視電話一般包括一個具有電話功能的電話部件，一個連到公共模擬電話線的線路控制電路和其他的聲頻通信設備，例如揚聲器和話筒。這些內裝的特徵增加了每個設備研製和製造的成本，而且，並沒有為利用電視電話單元使用他們已有的電話的操作者提供靈活性。
圖1A示出依據本發明構成的電視電話系統的一實施方案的系統方框圖；圖1B示出依據本發明構成的電視電話系統的另一實施方案的系統方框圖；圖2A是一種基本電視單元的實施方案的透視圖；圖2B是基本電視單元的另一實施方案的透視圖；圖2C是基本電視單元的另一個可選實施方案的透視圖；圖3A是遠距離電視單元的一種實施方案的前視圖；圖3B是圖3A的遠距離電視單元的側視圖；圖4更詳細地示出圖1A和1B的電視電話系統的系統方框圖；和圖5示出利用本發明的一種系統的示範性配置的系統方框圖。
本發明涉及一種遠距離電視電話系統，具有一個基本電視單元，被通信連接到至少一個遠距離電視單元。遠距離電視電話系統使遠距離電視單元的用戶能夠與被通過標準電話連接進行通信連接的基本電視單元或類似的電視電話系統通信。電視電話系統也提供其他的電話操作，使基本電視單元或遠距離電視單元的用戶能夠和其他的被通過標準電話連接進行通信連接的普通電話通信。在一種實施方案中，基本電視單元被配置成在標準電話和連到PBX交換局的標準電話牆插座之間連接。在這個實施方案中，基本電視單元利用標準電話進行標準電話操作，例如聲頻通信和撥號功能。在另一種實施方案中，基本電視單元被配置成直接連到牆插座作為一個獨立的單元工作，或者與標準電話並行地工作。本發明也提供其他的實施方案，其中遠距離電視電話系統被配置成從另一個電視電話系統接收攝象機控制命令。這些實施方案使遠距離電視電話系統能夠作為一個遠距離電視監視系統工作。
圖1A示出本發明一種實施方案的系統方框圖。遠距離電視電話系統100包括一個基本電視單元102，多個遠距離電視單元104,106,108和110，和多個數據信道112,114,116和118，使基本單元102能夠與各自的遠距離電視單元104-110通信。基本電視單元102也被適配成與標準外部電話線120通信，其中電話線120被連到商用PBX或類似的電話交換局。數據信道112-118和基本電視單元102也使遠距離電視單元104-110能夠與外部電話線120通信。基本電視單元102也包括必要的電路，使基本電視單元102能夠以電子方式與普通的電話134通信。這種電路使遠距離電視電話系統100的操作者能夠使用電話134進行一般的撥號功能和聲頻通信。
在一種實施方案中，基本電視單元102也包括一個電視捕獲單元130，一個電視顯示屏132，至少一個話筒128，至少一個揚聲器126，和一個用戶控制面板124。每個遠距離電視單元也包括電視捕獲單元160-163，話筒150-153，和揚聲器155-158。
本發明的另一個實施方案示於圖1B中，其中遠距離電視單元104,106和108也可包括一個電視顯示屏170-172和一個用戶控制面板173-175。在系統100中的數據信道112-118可由各種各樣的通信裝置構成。在一種實施方案中，數據信道112-118包括一種硬線配置。在這個實施方案中，該系統包括使用標準金屬導體的必要的電路以便在基本單元102和遠距離電視單元104-110中每一個之間提供電子通信。這種實施方案的一個特別的例子包含使用電源線電子設備。
如圖5中所示，本發明的一種實施方案利用建築物中標準的AC電源線作為用於數據信道112-118的一條鏈路。如圖5中所示，基本單元102安放第一AC電路504，遠距離電視單元104安放第二AC電路502。兩個AC電路502和504通過電源線系統506通信。用於AC電路502和504的電路在技術上是已知的，每個電路的部件是商業上可得到的。
在另一種實施方案中，數據信道112-118可包含一個無線系統。在這個實施方案中，在標準無線電話中所用的電路可被用於在基本單元102和遠距離電視單元104-110中的每一個之間提供電子通信。這種實施方案的一個例子可包含使用900MHz擴譜技術。在另一個實施方案中，數據信道112-118可包含一種計算機網絡配置。在這個實施方案中，系統可利用計算機網絡電路通過使用網絡協議和TCP/IP與聲頻和視頻數據通信。
在包含各種數據信道配置的每個實施方案中，電路應被配置成使基本電視單元102能夠單獨地或集體地與每個遠距離電視單元104-110通信。以下連同圖5所示的實施方案更詳細地描述一種多路傳輸設備。此外，每個數據信道112-118的帶寬應該足夠容納從遠距離電視單元104-110到基本電視單元102的視頻和聲頻數據的傳輸並在遠距離電視單元104-110和基本電視單元102之間傳送雙向控制信號。
用戶控制面板124包含一個鍵盤，使系統操作者能夠將基本電視單元102用作一個單獨的電話。在一種實施方案中，用戶控制面板124包含標準的DTMF 12鍵盤，脫機/掛機狀態開關，揚聲器音量控制，話筒音量控制，和用於電視顯示屏的亮度控制刻度盤。基本電視單元102也提供對用戶利用現有的電話觸板選擇攝象機設備必要的開關和尋址設備。例如，操作者可利用普通電話134的12鍵盤控制哪個遠距離電視單元104-110與基本電視單元顯示屏132通信。
在每個電視單元102和104-110中的電視捕獲單元130和160-163最好由小型化的，單片圖象捕獲設備構成。例如，基本單元可使用由OmniVision Technologies of Sunnyvale,California製造的單片CMOS圖象傳感器。圖象捕獲設備可被配置成捕獲靜止的電視圖象或連續的電視圖象，例如，大約每秒30幀的電視樣本速率。
在一種實施方案中，每個電視單元的電視顯示屏可由標準的彩色或黑白LCD屏組成。在另一種實施方案中，電視顯示屏可由帶有接觸屏性能的LCD屏組成。這些接觸屏性能可由每個電視單元的用戶控制面板124,173-175代替或與其連用。
圖2A是依據本發明的基本電視單元102的一種實施方案的透視圖。基本電視單元102包括用於捕獲電視圖象序列的電視圖象捕獲設備130，話筒128，揚聲器組126，電視顯示屏132，和被配置為控制基本電視單元102和遠距離電視單元之間的網絡結構的電路，用於提供基本單元和遠距離電視單元之間視頻和聲頻通信的裝置，被配置成使基本電視單元102能夠在現有的電話134和標準的PBX電話線120之間連接的電路，和兩個電話插座220和221。插座220被用於將電話網連到基本電視單元102，和插座221被用於將本地的電話連到基本電視單元102。在這個實施方案中，連接兩個插座220和221的電路提供一個開關，使電視電話的操作者可利用現有的電話134實現撥號功能。被包含用於連接兩個插座220和221的開關在電話插口120，現有的電話134和基本單元電路之間提供並行的電子連接。在這個配置中，當現有的電話134和基本電視單元102都與電話網通信時，兩者可被用於脫機狀態。
圖2B是基本電視單元102的另一種實施方案的透視圖。除了包括圖2A實施方案中相同的部件126-132外，圖2B的實施方案包括一個內部電路，使基本電視單元102能夠連到Y連接器電話橋路204。這種允許Y連接器連接的內部電路在技術上是已知的。因此，這種配置只有一個插座220用於將電話網連到基本電視單元102。像圖2A的實施方案那樣，為連接兩個插座220和221所包含的開關在電話插口120，現有的電話134，和基本單元電路之間提供一種並行的電連接。在這個配置中，當現有的電話134和基本電視單元102都與電話網通信時，兩者可被用於脫機狀態。在圖1A和1B中所示的實施方案使電視電話能夠通過一條電話線傳送。這個特徵簡化了安裝，使用戶能夠使用帶電視單元的現有電話。
圖2C是基本電視單元102另一種實施方案的透視圖。在圖2C的實施方案中，基本電視單元102包括圖2B實施方案的所有部件加上多個數字鍵207和功能鍵124。多個數字鍵207被用於標準的撥號功能。這種實施方案使用戶能夠將基本電視單元102用作一個獨立的電話單元或用作一種帶有標準電話的電視系統。此外，多個數字鍵207可被用於將遠距離電視單元104-110激活和去激活。
如圖4中所示，多路轉換器404被配置成從多個數字鍵207接收信道信息。功能鍵124，被用於掛機/脫機狀態控制和其他功能，如揚聲器音量和LCD亮度控制。
在遠距離電視電話系統100的操作中，內部電路被配置成使基本電視單元102在標準電話134與外部電話線建立連接以後能夠連到外部電話線。遠距離電視電話系統100也使操作者能夠通過激活在基本電視單元102上或遠距離電視單元104-108的任何一個上的功能鍵124,173-175之一對遠距離電視系統100作出回應。
圖3A-3B分別示出遠距離電視單元104的一種實施方案的前視和側視圖。遠距離電視單元104包括一個底座302，電視捕獲單元160，至少一個話筒150，和至少一個揚聲器155。遠距離電視單元104尺寸是相當小的，使它能被裝入小的範圍內。
圖4更詳細地示出圖1A-1B的電視電話系統100的系統方框圖。基本電視單元102包括用於控制電視電話系統100操作的微處理器400，連到微處理器400的數位訊號處理器(DSP)405，用於在微處理器400控制下處理話音信號，用於存儲電視電話系統100的功能設置的存儲器402，編碼解碼器(編碼器/解碼器)401，用於對發送到和來自外部線路120的話音信號編碼和對來自DSP 405的數字話音信號編碼，用於控制數據信道112-118的多路轉換器404，連到多路轉換器404用於控制顯示屏132的顯示電路，連到微處理器22的外部鍵盤403，用於控制撥號功能，線路控制，和多路轉換器401，用於在揚聲器126-128和DSP 405之間傳送模擬話音信號的聲頻控制電路411，和一種視頻輸入電路413，用於將由電視攝象機130捕獲的電視圖象傳送到DSP 405。
一個新的特徵是多路轉換器404的多路傳輸部件。通過控制外部鍵盤403或者利用能夠通過電話網120通信的鍵盤，操作者可對遠距離電視單元104-110中每一個獨立地使能或非使能。多路轉換器404的尋址配置在技術上是已知的。
電話134被連到編碼解碼器401，提供開關在電話134和DSP 405的聲頻和視頻信號之間建立通信信道。這使用戶能夠通過在顯示屏132上觀看電視圖象和通過電話134談話既操作基本電視單元102又操作電話134。
因為遠距離電視單元104被設計成放置在建築物中的各個位置中，電視電話系統100也可作為遠距離監視系統工作。例如，遠距離操作者可通過從位於遠距離位置的電視電話系統呼叫基本電視單元102監視他的或她的家。一旦兩個系統在電話線上完成連接，用戶能夠輸入碼，然後通過使用遠距離鍵盤，將每個遠距離電視單元104-110使能。所以，家庭主人能夠遠距離觀看建築物中的各個房間。
正如熟悉本技術的人員將理解的那樣，可以其他的具體形式實施本發明而並不偏離本發明的精神或基本特徵。例如，利用不同數目攝象機和利用不同的圖象捕獲設備的其他配置可被採用。因此，公開本發明的最佳實施方案的內容的目的作為以下權利要求中提出的本發明的範圍的說明，而不是限制。
權利要求
1．一種電視電話系統包括一個基本電視單元；一個遠距離電視單元；和第一電路，用於使基本單元和遠距離電視單元與標準外部電話線電子方式通信，進一步，其中基本電視單元和遠距離電視單元兩者都包括通信裝置，使基本單元和遠距離電視單元能夠互相以電子方式通信。
2．如權利要求1的電視電話系統，還包括具有電話功能的電話部件；和安放在基本電視單元中的第二電路，用於使基本單元能夠與電話部件以電子方式通信。
3．如權利要求2的電視電話系統，其中第二電路也被配置成在電話部件和標準的外部電話線之間提供電子通信。
4．如權利要求2的電視電話系統，其中基本電視單元包括輸入圖象設備，用於捕獲被發送的輸入圖象數據；第三電路，用於將輸入圖象數據數位化為數字圖象數據；第四電路，用於根據接收到的數據圖象數據產生輸出圖象信號；顯示設備，用於顯示輸出圖象信號的圖象；和連到公共模擬電話線的線路控制電路，用於有選擇地將第三電路和電話部件連到公共模擬電話線。
5．如權利要求1的電視電話系統，其中遠距離電視單元，包括電視捕獲單元，用於捕獲被發送到基本電視單元的圖象數據；話筒，用於捕獲被發送到基本電視單元的聲頻信號；揚聲器，用於放出從基本電視單元接收到的聲頻信號；和外殼，其中包含電視捕獲單元，話筒，和揚聲器。
6．如權利要求1的電視電話，還包括具有電話功能的電話部件；安放在基本電視單元內的線路控制電路；連到公共模擬電話線的外部連接器，用於將公共模擬電話線連到電話部件和線路控制電路。
7．如權利要求1的電視電話，其中通信裝置是由TCP/IP協議控制的網絡提供的。
8．如權利要求1的電視電話，其中通信裝置是由包括以下電路的通信電路提供的安放在基本電視單元中的第一AC電路；安放在遠距離電視單元中的第二AC電路，用於將第一和第二AC適配器電路進行通信連接，其中第一和第二AC電路被適配成用於在電源上通信。
9．如權利要求1的電視電話，其中通信裝置由包括安放在遠距離電視單元中的第一發射機和安放在基本電視單元中的接收機的無線系統提供。
10．一種用於在電話線連接上觀看電視圖象的方法，包括呼叫具有基本電視單元和遠距離電視單元的電視攝象機系統，其中基本電視單元和遠距離電視單元每個包括用於捕獲電視圖象的電視捕獲設備；將電視圖象從基本電視單元發送到遠距離電視電話設備；為發送步驟選擇視角，其中視角可由位於基本電視單元中的圖象捕獲設備選擇，或者由位於遠距離電視單元中的圖象的捕獲設備選擇。
11．如權利要求10的方法，還包括捕獲被發送的輸入圖象數據；和將輸入圖象數據數位化為數字圖象數據。
12．如權利要求10的方法，還包括，將數字圖象數據從遠距離電視單元傳送到基本電視單元。
全文摘要
一種遠距離電視電話系統。包括一個基本電視單元,至少一個遠距離電視單元和一個被配置成使基本單元和一個或多個遠距離電視單元能夠在標準的外部電話線上相互通信的電路。
文檔編號H04N7/18GK1319984SQ01112178
公開日2001年10月31日 申請日期2001年3月28日 優先權日2000年3月28日
發明者R·R·福斯特, R·吳 申請人:全視技術有限公司