DE102014207902A1

DE102014207902A1 - Module and method for operating a module

Info

Publication number: DE102014207902A1
Application number: DE102014207902.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Delfs; Frank Fischer; Sebastian Reiss; Gael Pilard
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2015-10-29
Also published as: CN106462298A; TW201604745A; WO2015165619A1; CN106462298B; KR20160147761A; TWI696945B

Abstract

Es wird ein Modul zur Bereitstellung einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle vorgeschlagen, wobei das Modul zur Ortung eines in einer Ortungszone positionierten Objekts konfiguriert ist, wobei das Modul zur Erzeugung eines Primärstrahls konfiguriert ist, wobei das Modul eine Scanspiegelstruktur aufweist, wobei die Scanspiegelstruktur derart steuerbar ist, dass von dem Primärstrahl eine Scanbewegung im Wesentlichen entlang einer Abstrahlfläche innerhalb der Ortungszone durchgeführt wird, wobei das Modul derart konfiguriert ist, dass ein Sekundärsignal detektiert wird, wenn das Sekundärsignal durch Wechselwirkung des Primärstrahls mit dem in der Abstrahlfläche positionierten Objekt erzeugt wird, wobei das Modul zur Erzeugung einer Ortungsinformation in Abhängigkeit des Sekundärsignals konfiguriert ist, wobei das Modul eine Lichtquelle zur Erzeugung des Primärstrahls und eine optische Detektionsanordnung zur Detektion des Sekundärsignals aufweist, wobei die Lichtquelle, die Scanspiegelstruktur und die optische Detektionsanordnung in dem Modul integriert sind.A module for providing a human-machine interface is proposed, wherein the module is configured for locating an object positioned in a locating zone, the module being configured to generate a primary beam, the module having a scanning mirror structure, the scanning mirror structure being controllable in this way in that a scanning movement is performed by the primary beam substantially along a radiating surface within the locating zone, the module being configured to detect a secondary signal when the secondary signal is generated by interaction of the primary beam with the object positioned in the radiating surface, wherein the module is configured to generate location information in dependence on the secondary signal, the module comprising a light source for generating the primary beam and an optical detection arrangement for detecting the secondary signal, wherein the light source, the scans Piegelstruktur and the optical detection device are integrated in the module.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Modul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Vorrichtungen zur Bereitstellung einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle sind allgemein bekannt. The invention is based on a module according to the preamble of claim 1. Devices for providing a man-machine interface are well known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Modul zur Bereitstellung einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle vorzuschlagen, welches eine vergleichsweise kompakte Bauform aufweist und dadurch vielseitig einsetzbar ist.It is an object of the present invention to propose a module for providing a human-machine interface, which has a comparatively compact design and is therefore versatile.

Das erfindungsgemäße Modul und das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein vergleichsweise kompakt und einfach konstruiertes Modul bereitgestellt wird, welches dennoch die Benutzerbefehle vergleichsweise präzise und zuverlässig bestimmen kann. Weiterhin ist eine besonders schnelle Ortung eines Objekts, insbesondere eines Fingers, möglich, sodass ein Modul mit einer sehr flexiblen Verwendungsmöglichkeit, insbesondere zur Erkennung von Benutzerbefehlen durch Erfassung von Benutzergesten, realisiert wird. Die Lichtquelle, die Scanspiegelstruktur und die optische Detektionsanordnung werden in einem einzigen erfindungsgemäßen Modul derart zusammengefasst, dass das Modul in flexibler Weise in eine Vielzahl unterschiedlicher Gerätetypen einbaubar ist. Auf Grund des modularisierten Aufbaus können gemäß dem Baukastenprinzip einzelne Komponenten oder das gesamte Modul flexibler an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Durch die Verwendung einer Scanspiegelstruktur – welche insbesondere ein mikroelektromechanisches System (MEMS) umfasst – bietet das erfindungsgemäße Modul den Vorteil, dass ein gegenüber dem Stand der Technik vergleichsweise stark miniaturisiertes Modul zur Bereitstellung einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle zur Verfügung gestellt wird. Die Mensch-Maschinen-Schnittstelle wird hier auch als Human-Machine-Interface (HMI) und das Modul als HMI-Modul bezeichnet.The module according to the invention and the method according to the independent claims have the advantage over the prior art that a comparatively compact and simply constructed module is provided, which nevertheless can determine the user commands comparatively precisely and reliably. Furthermore, a particularly rapid location of an object, in particular a finger, is possible, so that a module with a very flexible use possibility, in particular for the detection of user commands by detecting user gestures, is realized. The light source, the scanning mirror structure and the optical detection arrangement are summarized in a single module according to the invention such that the module can be installed in a flexible manner in a variety of different types of devices. Due to the modular structure, individual components or the entire module can be flexibly adapted to different requirements according to the modular principle. By using a scanning mirror structure-which in particular comprises a microelectromechanical system (MEMS) -the module according to the invention offers the advantage that a module which is comparatively highly miniaturized compared with the prior art is made available for providing a human-machine interface. The human-machine interface is also referred to here as a human-machine interface (HMI) and the module as an HMI module.

Insbesondere soll unter einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle eine Benutzerschnittstelle verstanden werden, über die ein Mensch mit einem elektrischen Gerät und/oder dem Modul derart interagieren bzw. Befehle eingeben kann, dass das elektrische Gerät und/oder das Modul durch den Menschen gesteuert und/oder bedient wird. Insbesondere dient das Modul als Befehlsgeber für ein elektrisches Gerät. Bevorzugt ist das Objekt ein Finger, ein Stift oder ein anderer Gegenstand, der von einem Benutzer in der Ortungszone positioniert und/oder bewegt wird. Ortung bedeutet hier insbesondere, dass eine Positionskoordinate des Objekts relativ zu dem Modul bestimmt wird, wobei insbesondere aus der Positionskoordinate eine Entfernung zwischen dem Objekt und dem Modul und/oder eine Geschwindigkeit des Objekts relativ zu dem Modul detektiert wird. Insbesondere bedeutet Wechselwirkung des Primärstrahls mit dem Objekt, dass der Primärstrahl an dem Objekt reflektiert wird, sodass das Sekundärsignal ein Anteil des reflektierten Primärstrahls ist, welches durch die optische Detektionsanordnung detektierbar ist. Bevorzugt ist die Lichtquelle zur Erzeugung des in die Ortungszone abgestrahlten Primärstrahls konfiguriert, wobei der Primärstrahl beispielsweise sichtbares und/oder infrarotes Licht umfasst. Unter einer Scanbewegung des Primärstrahls (im Wesentlichen entlang einer Abstrahlfläche) ist insbesondere eine periodische rasterartige bzw. zeilenartige Bewegung des Primärstrahls zwischen zwei Ortungsgrenzen der Ortungszone zu verstehen, wobei insbesondere der Primärstrahl ein kontinuierlicher oder gepulster Lichtstrahl ist. Bevorzugt ist die optische Detektionsanordnung zur Detektion des Sekundärsignals konfiguriert, wobei das Sekundärsignal insbesondere durch Wechselwirkung des Primärstrahls mit dem Objekt erzeugt wird und somit detektierbar ist, wenn das Objekt in der Abstrahlfläche positioniert ist.In particular, a human-machine interface should be understood as meaning a user interface via which a person can interact with an electrical device and / or the module or input commands in such a way that the electrical device and / or the module are controlled by humans and / or or being served. In particular, the module serves as a command transmitter for an electrical device. Preferably, the object is a finger, pen, or other object that is positioned and / or moved by a user in the locating zone. In this case, locating means, in particular, that a position coordinate of the object relative to the module is determined, wherein, in particular, a distance between the object and the module and / or a speed of the object relative to the module is detected from the position coordinate. In particular, interaction of the primary beam with the object means that the primary beam is reflected at the object, so that the secondary signal is a portion of the reflected primary beam that is detectable by the optical detection arrangement. Preferably, the light source is configured to generate the primary beam radiated into the locating zone, wherein the primary beam comprises, for example, visible and / or infrared light. A scanning movement of the primary beam (essentially along a radiating surface) is to be understood in particular as a periodic grid-like or line-like movement of the primary beam between two locating boundaries of the locating zone, in which case in particular the primary beam is a continuous or pulsed light beam. Preferably, the optical detection arrangement is configured to detect the secondary signal, wherein the secondary signal is generated in particular by interaction of the primary beam with the object and is thus detectable when the object is positioned in the emission surface.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Scanspiegelstruktur in eine Ablenkstellung zwischen zwei maximalen Auslenkstellungen einstellbar ist, wobei die Scanspiegelstruktur derart konfiguriert ist, dass der Primärstrahl während der Scanbewegung innerhalb der Ortungsebene zwischen zwei Ortungsgrenzen der Ortungszone bewegt wird.According to a preferred refinement, it is provided that the scanning mirror structure can be adjusted into a deflection position between two maximum deflection positions, the scanning mirror structure being configured such that the primary beam is moved between two detection limits of the detection zone during the scanning movement within the detection plane.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, das Objekt mit hoher Präzision zu orten. Eine im Wesentlichen entlang der Abstrahlfläche erfolgende Scanbewegung bedeutet hier insbesondere eine im Wesentlichen einzeilige Scanbewegung.As a result, it is advantageously possible to locate the object with high precision. A scanning movement taking place essentially along the emission surface here means, in particular, a substantially one-line scanning movement.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Scanspiegelstruktur ein mikroelektromechanisches System (MEMS) ist, wobei die Scanspiegelstruktur ein mikroelektromechanisches Scanspiegelelement aufweist, wobei das Scanspiegelelement insbesondere ein um eine erste Achse und/oder um eine zur ersten Achse im Wesentlichen senkrechte zweite Achse verschwenkbares Spiegelmittel aufweist, wobei insbesondere das Spiegelmittel um die erste und zweite Achse oder nur um die erste Achse verschwenkbar ist.According to a further preferred development, it is provided that the scanning mirror structure is a microelectromechanical system (MEMS), the scanning mirror structure having a microelectromechanical scanning mirror element, the scanning mirror element in particular being pivotable about a second axis and / or about a second axis substantially perpendicular to the first axis Mirror means, in particular, the mirror means is pivotable about the first and second axes or only about the first axis.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, ein vergleichsweise kompaktes Modul bereitzustellen, welches dennoch eine vergleichsweise präzise und schnelle Ortung des Objekts erlaubt. In this way, it is advantageously possible to provide a comparatively compact module which nevertheless allows a comparatively precise and rapid location of the object.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Modul eine Weitwinkeloptik aufweist, wobei die Weitwinkeloptik bzw. Aufweitungsoptik eine konvex gewölbte Spiegeloptik, eine konkav gewölbte Spiegeloptik, ein DOE (Diffractive Optical Element) und/oder eine Linse bzw. ein Linsensystem umfasst.According to a further preferred development, it is provided that the module has a wide-angle optical system, wherein the wide-angle optical system or expansion optical system comprises a convexly curved mirror optical system, a concavely curved mirror optical system, a DOE (Diffractive Optical Element) and / or a lens or a lens system.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, mit einer vergleichsweise kleinen Auslenkung bzw. Änderung einer Ablenkstellung des beweglichen Scanspiegelelements durch die Weitwinkeloptik einen vergleichsweise großen Öffnungswinkel zu erzeugen. Hierdurch kann mit nur einer einzigen beweglichen Spiegelstruktur das Objekt präzise und schnell geortet werden. Insbesondere ist die Weitwinkeloptik in dem Modul bewegungsfest integriert.As a result, it is advantageously possible to produce a comparatively large opening angle with a comparatively small deflection or change of a deflection position of the movable scanning mirror element by the wide-angle optical system. As a result, the object can be precisely and quickly located with only a single movable mirror structure. In particular, the wide-angle optical system is integrated immovably in the module.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Modul eine in dem Modul integrierte weitere Lichtquelle aufweist, wobei die weitere Lichtquelle zur Erzeugung eines weiteren Primärstrahls konfiguriert ist, wobei die Scanspiegelstruktur derart konfiguriert ist, dass eine weitere Scanbewegung des weiteren Primärstrahls im Wesentlichen entlang einer weiteren Abstrahlfläche innerhalb der Ortungszone erfolgt, wobei das Modul derart konfiguriert ist, dass ein weiteres Sekundärsignal detektiert wird, wenn das weitere Sekundärsignal durch Wechselwirkung des weiteren Primärstrahls mit dem in der weiteren Abstrahlfläche positionierten Objekt erzeugt wird, wobei das Modul zur Erzeugung einer weiteren Ortungsinformation in Abhängigkeit des weiteren Sekundärsignals konfiguriert ist.According to a further preferred development, it is provided that the module has a further light source integrated in the module, wherein the further light source is configured to generate a further primary beam, wherein the scan mirror structure is configured such that a further scanning movement of the further primary beam substantially along one further radiating surface within the locating zone, wherein the module is configured such that a further secondary signal is detected when the further secondary signal is generated by interaction of the further primary beam with the positioned in the further radiating surface object, wherein the module for generating a further locating information in Dependence of the further secondary signal is configured.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, die Präzision der Ortung des Objekts sowohl in der Abstrahlfläche, als auch in der weiteren Abstrahlfläche noch weiter zu erhöhen. As a result, it is advantageously possible to further increase the precision of the location of the object both in the emission surface and in the further emission surface.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen,

– dass das Scanspiegelelement zur Erzeugung der Scanbewegung und zur Erzeugung der weiteren Scanbewegung konfiguriert ist, oder
– dass die Scanspiegelstruktur ein weiteres Scanspiegelelement aufweist, wobei das Scanspiegelelement zur Erzeugung der Scanbewegung konfiguriert ist und das weitere Scanspiegelelement zur Erzeugung der weiteren Scanbewegung konfiguriert ist.

According to a further preferred development is provided

- That the scanning mirror element is configured to generate the scanning movement and to generate the further scanning movement, or
- That the scanning mirror structure comprises a further scanning mirror element, wherein the scanning mirror element is configured to generate the scanning movement and the further scanning mirror element is configured to generate the further scanning movement.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, zur Erhöhung der Ortungspräzision zwei Abstrahlflächen auf unterschiedliche Arten zu realisieren und so das Modul an unterschiedliche Anforderungen anzupassen.As a result, it is advantageously possible to realize two radiating surfaces in different ways to increase the locating precision and thus to adapt the module to different requirements.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Abstrahlfläche und die weitere Abstrahlfläche parallel zueinander angeordnet sind, wobei sich die Abstrahlfläche und die weitere Abstrahlfläche entlang einer zur Abstrahlfläche im Wesentlichen senkrechten Projektionsrichtung überlappen, wobei sich die Abstrahlfläche und die weitere Abstrahlfläche insbesondere vollständig überlappen. Weiterhin ist gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, dass die Abstrahlfläche und die weitere Abstrahlfläche entlang der Projektionsrichtung mit einem Abstrahlabstand beabstandet sind, wobei der Abstrahlabstand bevorzugt zwischen 0 und 50 Millimeter, besonders bevorzugt zwischen 1 und 5 Millimeter, ganz besonders bevorzugt 3 Millimeter, beträgt.According to a further preferred refinement, it is provided that the emission surface and the further emission surface are arranged parallel to one another, wherein the emission surface and the further emission surface overlap along a projection direction substantially perpendicular to the emission surface, with the emission surface and the further emission surface in particular completely overlapping. Furthermore, according to a further preferred development, it is provided that the emission surface and the further emission surface are spaced along the projection direction with a radiation distance, wherein the emission distance is preferably between 0 and 50 millimeters, more preferably between 1 and 5 millimeters, most preferably 3 millimeters ,

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, die Präzision der Ortung noch weiter zu erhöhen. Insbesondere ist es weiterhin vorteilhaft möglich, eine Objektbewegung des Objekts entlang einer zur Abstrahlfläche senkrechten Projektionsrichtung zu detektieren, wenn das Objekt in einer zeitlichen Abfolge nacheinander durch die Abstrahlfläche und die weitere Abstrahlfläche hindurch bewegt wird. Insbesondere kann hierdurch eine Klickbewegung oder Tippbewegung des Objekts detektiert werden.As a result, it is advantageously possible to further increase the precision of the location. In particular, it is furthermore advantageously possible to detect an object movement of the object along a projection direction perpendicular to the emission surface, when the object is successively moved through the emission surface and the further emission surface in a temporal sequence. In particular, a clicking movement or a tilting movement of the object can thereby be detected.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Weitwinkeloptik und die Abstrahlfläche entlang einer zur Abstrahlfläche im Wesentlichen senkrechten Projektionsrichtung in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.In accordance with a further preferred development, it is provided that the wide-angle optical system and the emission surface are arranged in different planes along a projection direction substantially perpendicular to the emission surface.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine noch kompaktere Bauform des Moduls bereitzustellen, da einerseits die Lichtquelle und die Scanspiegelstruktur und andererseits die Weitwinkeloptik übereinander angeordnet sind.This makes it advantageously possible to provide an even more compact design of the module, since on the one hand, the light source and the scanning mirror structure and on the other hand, the wide-angle optics are arranged one above the other.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Modul zur Ortung mittels Flugzeitverfahren und/oder mittels Intensitätsmessung konfiguriert ist.According to a further preferred development, it is provided that the module is configured for locating by means of time-of-flight method and / or by means of intensity measurement.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine vergleichsweise präzise und hochauflösende Ortung des Objekts vorzunehmen.As a result, it is advantageously possible to carry out a comparatively precise and high-resolution localization of the object.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die optische Detektionsanordnung ein optisches Detektionselement umfasst, wobei

– das optische Detektionselement und die Lichtquelle in demselben Halbleiterlaserbauelement integriert sind, wobei das Halbleiterbauelement insbesondere ein oberflächenemittierender Laser mit vertikaler Kavität (VCSEL) oder oberflächenemittierender Laser mit externer, vertikaler Kavität (VeCSEL) ist oder
– das optische Detektionselement und die Lichtquelle separat voneinander angeordnet sind, wobei das optische Detektionselement einen Versatzabstand zur Scanspiegelstruktur aufweist, wobei der Versatzabstand kleiner als 5 Zentimeter, bevorzugt kleiner als 2 Zentimeter, ganz besonders bevorzugt kleiner als 1 Zentimeter ist.

According to a further preferred embodiment, it is provided that the optical detection arrangement comprises an optical detection element, wherein

- The optical detection element and the light source are integrated in the same semiconductor laser device, wherein the semiconductor device in particular a surface emitting laser with vertical cavity (VCSEL) or surface emitting laser with external vertical cavity (VeCSEL) or
- The optical detection element and the light source are arranged separately from each other, wherein the optical detection element has an offset distance to the scanning mirror structure, wherein the offset distance is less than 5 centimeters, preferably less than 2 centimeters, most preferably less than 1 centimeter.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine noch kompaktere und kleinere Ausführungsform des Moduls bereitzustellen.This advantageously makes it possible to provide an even more compact and smaller embodiment of the module.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das elektrische Gerät in Abhängigkeit der Ortungsinformation und/oder der weiteren Ortungsinformation steuerbar ist.According to a further preferred development, it is provided that the electrical device can be controlled as a function of the location information and / or the further location information.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, das Modul mit einem elektrischen Gerät zu verwenden und dadurch eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle an dem elektrischen Gerät bereitzustellen. Insbesondere ist das elektrische Gerät ein tragbares elektrisches Gerät, ein Telekommunikationsendgerät, ein Laptop, ein Notebook, ein Personal Computer, ein Fernsehgerät oder ein anderes Gerät zur elektronischen Datenverarbeitung.As a result, it is advantageously possible to use the module with an electrical device and thereby provide a human-machine interface to the electrical device. In particular, the electrical device is a portable electrical device, a telecommunications terminal, a laptop, a notebook, a personal computer, a television or other electronic data processing device.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in dem zweiten Betriebsschritt der auf die Scanspiegelstruktur gerichtete Primärstrahl derart abgelenkt und auf die Weitwinkeloptik gerichtet wird, dass der Primärstrahl durch die Weitwinkeloptik in die Abstrahlfläche abgelenkt wird. Durch die Weitwinkeloptik ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass der überstrichene Winkel des Primärstrahls größer gewählt werden kann als der Scanwinkel des Spiegelmittels. Eine Strahlformungsoptik der Lichtquelle ist bevorzugt an die Weitwinkeloptik derart angepasst, dass die Strahlform des Primärstrahls hinter der Weitwinkeloptik einen Durchmesser von 5 Millimeter, bevorzugt von 3 Millimeter, weiter bevorzugt von 1 Millimeter, ganz besonders bevorzugt von 0,5 Millimeter, nicht übersteigt.According to a preferred development of the method according to the invention, it is provided that, in the second operating step, the primary beam directed onto the scanning mirror structure is deflected and directed towards the wide-angle optical system so that the primary beam is deflected into the emitting surface by the wide-angle optical system. Due to the wide-angle optical system, it is advantageously possible according to the invention that the swept angle of the primary beam can be selected larger than the scanning angle of the mirror means. A beam-shaping optical system of the light source is preferably adapted to the wide-angle optical system such that the beam shape of the primary beam behind the wide-angle optical system does not exceed a diameter of 5 millimeters, preferably 3 millimeters, more preferably 1 millimeter, most preferably 0.5 millimeters.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, mit einer vergleichsweise kleinen Auslenkung bzw. Änderung einer Ablenkstellung der Scanspiegelstruktur einen vergleichsweise großen Öffnungswinkel zu erzeugen. Hierdurch kann mit nur einer einzigen beweglichen Spiegelstruktur das Objekt präzise und schnell geortet werden. As a result, it is advantageously possible to produce a comparatively large opening angle with a comparatively small deflection or change in a deflection position of the scanning mirror structure. As a result, the object can be precisely and quickly located with only a single movable mirror structure.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigenShow it

1 bis 7 ein Modul gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 1 to 7 a module according to various embodiments of the present invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.

In 1 ist ein Modul 2 zur Bereitstellung einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Ansicht dargestellt. Das Modul 2 ist hier zur Ortung eines in einer Abstrahlfläche 30 angeordneten Objekts 4 konfiguriert. Das Modul 2 ist derart konfiguriert, dass der Primärstrahl 3 eine Scanbewegung im Wesentlichen entlang der Abstrahlfläche 30 durchführt, wobei ein Sekundärsignal 5 detektiert wird, wenn der Primärstrahl 3 mit dem in der Abstrahlfläche 30 positionierten Objekt 4 derart wechselwirkt, dass das Sekundärsignal 5 erzeugt wird. Beispielsweise wird das Sekundärsignal 5 durch Reflexion des Primärstrahls 3 an dem Objekt 4 erzeugt, wenn der Primärstrahl 3 in eine Abstrahlrichtung 101 abgestrahlt wird und auf das Objekt 4 trifft und wenn das Objekt vom Modul 2 aus betrachtet in der Abstrahlfläche 30 in Abstrahlrichtung 101 positioniert ist.In 1 is a module 2 to provide a man-machine interface according to an embodiment of the present invention in a schematic view. The module 2 is here to locate a in a radiating surface 30 arranged object 4 configured. The module 2 is configured such that the primary beam 3 a scanning movement substantially along the radiating surface 30 performs, with a secondary signal 5 is detected when the primary beam 3 with the in the radiating surface 30 positioned object 4 interacts such that the secondary signal 5 is produced. For example, the secondary signal 5 by reflection of the primary beam 3 on the object 4 generated when the primary beam 3 in a direction of radiation 101 is radiated and onto the object 4 meets and if the object is from the module 2 seen in the radiating surface 30 in the direction of radiation 101 is positioned.

Das Modul 2 ist zur Ortung des Objekts 4 durch Detektion des Sekundärsignals 5 konfiguriert, wobei die Ortung des Objekts 4 in Abhängigkeit einer Distanzdetektion und/oder Intensitätsdetektion erfolgt, wobei die Distanzdetektion insbesondere mittels eines Flugzeitverfahrens und/oder die Intensitätsdetektion mittels einer Intensitätsdetektion erfolgt, wobei die Intensitätsdetektion einen Intensitätsvergleich zwischen einer gemessenen Intensität des Sekundärsignals 5 und einer Referenzintensität umfasst. Die Referenzintensität wird beispielsweise in einer Referenzmessung gemessen und in dem Modul 2 abgespeichert. The module 2 is to locate the object 4 by detection of the secondary signal 5 configured, where the location of the object 4 Depending on a distance detection and / or intensity detection takes place, the distance detection is carried out in particular by means of a time-of-flight method and / or the intensity detection by means of an intensity detection, wherein the intensity detection an intensity comparison between a measured intensity of the secondary signal 5 and a reference intensity. The reference intensity is measured, for example, in a reference measurement and in the module 2 stored.

Ortung des Objekts 4 bedeutet hier eine Positionsbestimmung des gesamten Objekts oder lediglich eines Objektteils (beispielsweise eines vom Primärstrahl 3 erzeugten Projektionspunktes auf einer Objektoberfläche des Objekts 4), wobei sich die Positionsbestimmung auf eine Bestimmung einer Entfernung bzw. eines Abstands zwischen Modul 2 und Objekt 4 bzw. Objektteil bezieht und/oder auf eine Bestimmung einer Position des (mit dem Objektteil zusammenhängenden) Projektionspunktes relativ zu einem (mit einem weiteren Objektteil zusammenhängenden) weiteren Projektionspunkt, wobei insbesondere der Projektionspunkt und weitere Projektionspunkt jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten während der Scanbewegung erzeugt werden.Location of the object 4 here means a position determination of the entire object or only an object part (for example, one of the primary beam 3 generated projection point on an object surface of the object 4 ), wherein the position determination is based on a determination of a distance or distance between module 2 and object 4 or object part and / or relates to a determination of a position of the (related to the object part) projection point relative to a (related to another object part) further projection point, in particular the projection point and others Projection point are generated at different times during the scan movement.

Bevorzugt weist das Modul 2 ein erstes Teilmodul 21, ein zweites Teilmodul 22, ein drittes Teilmodul 23, ein viertes Teilmodul 24, ein fünftes Teilmodul 25, ein sechstes Teilmodul 26, ein siebtes Teilmodul 27 ein achtes Teilmodul 28 und/oder weitere Teilmodule auf. Hierdurch wird ein modularisiert aufgebautes Modul 2 bereitgestellt, welches beispielsweise nach dem Baukastenprinzip an eine Vielzahl unterschiedlicher elektrischer Geräte 1 und/oder Anwendungsfälle flexibel anpassbar ist.Preferably, the module 2 a first submodule 21 , a second submodule 22 , a third sub-module 23 , a fourth submodule 24 , a fifth submodule 25 , a sixth submodule 26 , a seventh sub-module 27 an eighth submodule 28 and / or further submodules. This will be a modularized module 2 provided, for example, according to the modular principle to a variety of different electrical devices 1 and / or use cases is flexibly adaptable.

In einer beispielhaften Ausführungsform des Moduls 2 ist das erste Teilmodul 21 ein zur Erzeugung des Primärstrahls 3 und/oder eines weiteren Primärstrahls 3‘ konfiguriertes Lichtmodul 21 und/oder das zweite Teilmodul 22 ein zur Erzeugung einer Scanbewegung des Primärstrahls 3 und/oder einer weiteren Scanbewegung des weiteren Primärstrahls 3‘ konfiguriertes Scanmodul 22 und/oder das dritte Teilmodul 23 ein zur Erzeugung eines Detektionssignals in Abhängigkeit des Sekundärsignals 5 und/oder weiteren Sekundärsignals 5‘ konfiguriertes erstes Steuer- und/oder Detektionsmodul 23 und/oder das vierte Teilmodul 24 ein Auswertemodul 24 zur Erzeugung einer Ortungsinformation und/oder das fünfte Teilmodul 25 ein zweites Steuer- und/oder Detektionsmodul 25 und/oder das sechste Teilmodul 26 ein Steuermodul 26 zur Steuerung einer Energieversorgung und/oder das siebte Teilmodul 27 ein Kameramodul und/oder das achte Teilmodul 28 ein zur Kommunikation mit einem elektrischen Gerät 1 und/oder Datenübertragung an das elektrische Gerät 1 konfiguriertes Kommunikationsmodul 28.In an exemplary embodiment of the module 2 is the first submodule 21 a for generating the primary beam 3 and / or another primary beam 3 ' configured light module 21 and / or the second sub-module 22 a for generating a scanning movement of the primary beam 3 and / or a further scanning movement of the further primary beam 3 ' configured scan module 22 and / or the third sub-module 23 a for generating a detection signal in response to the secondary signal 5 and / or further secondary signal 5 ' configured first control and / or detection module 23 and / or the fourth sub-module 24 an evaluation module 24 for generating a location information and / or the fifth sub-module 25 a second control and / or detection module 25 and / or the sixth sub-module 26 a control module 26 for controlling a power supply and / or the seventh sub-module 27 a camera module and / or the eighth submodule 28 a for communication with an electrical device 1 and / or data transmission to the electrical device 1 configured communication module 28 ,

In 2 ist ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Modul 2 weist eine Lichtquelle 6 zur Erzeugung eines Primärstrahls 3 auf. Die Lichtquelle ist bevorzugt eine Laserdiode, beispielsweise in Form eines oberflächenemittierenden Lasers. Der von der Lichtquelle 6 erzeugte Primärstrahl 3 ist insbesondere ein sichtbarer Lichtstrahl 3 – d.h. Licht von etwa 380 Nanometer (nm) bis 780 nm Wellenlänge – oder ein Infrarot (IR) Lichtstrahl 3.In 2 is a module 2 according to an embodiment of the present invention. The module 2 has a light source 6 for generating a primary beam 3 on. The light source is preferably a laser diode, for example in the form of a surface emitting laser. The one from the light source 6 generated primary beam 3 is in particular a visible light beam 3 - ie light from about 380 nanometers (nm) to 780 nm wavelength - or an infrared (IR) light beam 3 ,

Das Modul 2 weist hier die Scanspiegelstruktur 7 mit dem mikroelektromechanischen Scanspiegelelement 7 auf. Insbesondere ist das Modul 2 derart konfiguriert, dass der Primärstrahl 3 durch die Scanspiegelstruktur 7 in der Weise abgelenkt wird, dass der Primärstrahl 3 sich im Wesentlichen entlang der (ebenen) Abstrahlfläche 30 erstreckt. Das mikromechanische Scanspiegelelement 7 ist in mehrere Ablenkstellungen in einem Bereich zwischen zwei maximalen Auslenkstellungen (des Scanspiegelelements 7 bzw. des weiteren Scanspiegelelements 7‘) einstellbar. In einer ersten maximalen Auslenkstellung der zwei maximalen Auslenkstellungen wird der Primärstrahl 3 durch die Scanspiegelstruktur 7 in eine erste Abstrahlrichtung 101‘ entlang der Abstrahlfläche 30 abgestrahlt. In einer zweiten maximalen Auslenkstellung der zwei maximalen Auslenkstellungen wird der Primärstrahl 3 durch die Scanspiegelstruktur 7 in eine zweite Abstrahlrichtung 101‘ entlang der Abstrahlfläche 30 abgestrahlt. Durch die erste Abstrahlrichtung 101‘ und die zweite Abstrahlrichtung 101‘‘ werden hier die Ortungsgrenzen 101‘, 101‘‘ der Ortungszone 30 definiert. Insbesondere haben in dieser Ausführungsform die Begriffe Ortungszone 30 und Abstrahlfläche 30 dieselbe Bedeutung. Das mikromechanische Scanspiegelelement 7 ist insbesondere derart konfiguriert, dass das Scanspiegelelement 7 eine Auslenkungsbewegung zwischen den zwei maximalen Auslenkstellungen ausführt, wenn das Scanspiegelelement 7 mit einem Steuersignal beaufschlagt wird. Insbesondere ist der Primärstrahl 3 ein Laserstrahl 3 – beispielsweise ein kontinuierlicher Laserstrahl 3 oder ein gepulster Laserstrahl 3.The module 2 here has the scanning mirror structure 7 with the microelectromechanical scanning mirror element 7 on. In particular, the module 2 configured such that the primary beam 3 through the scanning mirror structure 7 is deflected in such a way that the primary beam 3 essentially along the (plane) radiating surface 30 extends. The micromechanical scanning mirror element 7 is in a plurality of deflecting positions in a range between two maximum deflection positions (of the scanning mirror element 7 or the further scanning mirror element 7 ' ) adjustable. In a first maximum deflection position of the two maximum deflection positions, the primary beam 3 through the scanning mirror structure 7 in a first emission direction 101 ' along the radiating surface 30 radiated. In a second maximum deflection position of the two maximum deflection positions, the primary beam 3 through the scanning mirror structure 7 in a second emission direction 101 ' along the radiating surface 30 radiated. Through the first emission direction 101 ' and the second emission direction 101 '' here are the locational limits 101 ' . 101 '' the location zone 30 Are defined. In particular, in this embodiment, the terms locating zone 30 and radiating surface 30 the same meaning. The micromechanical scanning mirror element 7 is particularly configured such that the scanning mirror element 7 performs a deflection movement between the two maximum deflection positions when the scanning mirror element 7 is applied with a control signal. In particular, the primary beam 3 a laser beam 3 - For example, a continuous laser beam 3 or a pulsed laser beam 3 ,

Insbesondere wird der Primärstrahl 3 während der Scanbewegung mit einer Scanfrequenz bewegt, wobei die Scanfrequenz mit einer Scanperiode der Scanbewegung zusammenhängt. Insbesondere wird der Primärstrahl 3 während der Scanperiode aus der ersten Ortungsgrenze 101‘ (dargestellt durch einen Primärstrahl mit Bezugszeichen 3‘) bis zur zweiten Ortungsgrenze 101‘‘ (dargestellt durch einen Primärstrahl mit Bezugszeichen 3‘‘) und wieder zurück zur ersten Ortungsgrenze 101‘ gescannt bzw. verschwenkt. Die Scanfrequenz beträgt bevorzugt zwischen 1 und 2000 Hertz (Hz), besonders bevorzugt zwischen 5 und 500 Hz, ganz besonders bevorzugt zwischen 10 und 200 Hz. In particular, the primary beam 3 during the scan movement moves at a scan frequency, wherein the scan frequency is related to a scan period of the scan movement. In particular, the primary beam 3 during the scanning period from the first detection limit 101 ' (represented by a primary beam with reference numerals 3 ' ) to the second detection limit 101 '' (represented by a primary beam with reference numerals 3 '' ) and back to the first detection limit 101 ' scanned or swiveled. The scanning frequency is preferably between 1 and 2,000 hertz (Hz), more preferably between 5 and 500 Hz, most preferably between 10 and 200 Hz.

In einer Ablenkstellung in einem Bereich zwischen den maximalen Auslenkstellungen des Scanspiegelelements 7 wird der Primärstrahl 3 in eine Abstrahlrichtung 101 abgestrahlt. Wenn ein Objekt 4 – beispielsweise ein Finger 4 eines Benutzers – so in der Abstrahlfläche 30 angeordnet bzw. positioniert wird, dass das Objekt 4 die Abstrahlfläche 30 berührt bzw. schneidet, wird durch Wechselwirkung – d.h. beispielsweise Reflexion – des Primärstrahls 3 mit dem Objekt 4 das Sekundärsignal 5 erzeugt. Beispielsweise wird das Objekt 4 durch eine Objektbewegung des Objekts 4 entlang einer zur Abstrahlfläche 30 senkrechten Projektionsrichtung 103 in die Abstrahlfläche 30 hinein bewegt, sodass das Objekt 4 in der Abstrahlfläche 30 angeordnet bzw. positioniert ist. Hier wird das Sekundärsignal 5 erzeugt, wenn der Primärstrahl 3 (während der Scanbewegung) in die Abstrahlrichtung 101 abgestrahlt wird.In a deflection position in a region between the maximum deflection positions of the scanning mirror element 7 becomes the primary beam 3 in a direction of radiation 101 radiated. If an object 4 - For example, a finger 4 of a user - so in the radiating surface 30 is arranged or positioned that the object 4 the radiating surface 30 touches or cuts, is by interaction - ie, for example, reflection - of the primary beam 3 with the object 4 the secondary signal 5 generated. For example, the object becomes 4 by an object movement of the object 4 along a to the radiating surface 30 vertical projection direction 103 in the radiating surface 30 moved into it, so the object 4 in the radiating surface 30 is arranged or positioned. Here is the secondary signal 5 generated when the primary beam 3 (during the scan movement) in the emission direction 101 is emitted.

Das Modul 2 umfasst eine zur Detektion des Sekundärsignals 5 konfiguriertes optische Detektionsanordnung 9, 9‘ mit einem optischen Detektionselement 9 – beispielsweise einer Fotodiode 9. In einer alternativen Ausführungsform ist das optische Detektionselement 9 mit der Lichtquelle 9 monolithisch integriert, insbesondere wenn die Lichtquelle ein VCSEL ist. Bevorzugt ist das Modul 2 zur Erzeugung eines Detektionssignals in Abhängigkeit des durch das optische Detektionselement 9 detektierten Sekundärsignals 5 konfiguriert. Insbesondere ist das Modul 2 zur Erzeugung einer Ortungsinformation in Abhängigkeit des Detektionssignals konfiguriert. Bevorzugt ist das Modul 2 zur Erzeugung eines Lagedetektionssignals bezüglich einer Ablenkstellung des Scanspiegelelements 7 und/oder einer weiteren Ablenkstellung des weiteren Scanspiegelelements 7‘ während der Detektion des Sekundärsignals 5 in derart konfiguriert, dass die Ortungsinformation zeitaufgelöst in Abhängigkeit des Detektionssignals und des Lagedetektionssignals erzeugt wird. Insbesondere umfasst die Ortungsinformation eine Entfernungsinformation bezüglich einer Entfernung des Objekts 4 zum Modul 2 und/oder eine Orientierungsinformation bezüglich einer Orientierungsrichtung des Objekts 4 relativ zum Modul 2 und/oder eine Positionskoordinate bezüglich einer Position eines Projektionspunktes auf der Objektoberfläche des Objekts 4. Insbesondere ist das Modul 2 zur Ortung des Objekts mittels des Flugzeitverfahrens (engl. Time-of-Flight, TOF, Detection) und/oder mittels Intensitätsvergleichs jeweils mit zeitaufgelöster Auswertung konfiguriert. The module 2 includes one for detecting the secondary signal 5 configured optical detection arrangement 9 . 9 ' with an optical detection element 9 - For example, a photodiode 9 , In a alternative embodiment is the optical detection element 9 with the light source 9 monolithically integrated, in particular if the light source is a VCSEL. The module is preferred 2 for generating a detection signal as a function of the optical detection element 9 detected secondary signal 5 configured. In particular, the module 2 configured to generate a location information in response to the detection signal. The module is preferred 2 for generating a position detection signal with respect to a deflection position of the scanning mirror element 7 and / or a further deflection position of the further scanning mirror element 7 ' during the detection of the secondary signal 5 in such a way that the location information is generated time-resolved in dependence on the detection signal and the location detection signal. In particular, the location information comprises a distance information relating to a distance of the object 4 to the module 2 and / or orientation information regarding an orientation direction of the object 4 relative to the module 2 and / or a position coordinate with respect to a position of a projection point on the object surface of the object 4 , In particular, the module 2 for the location of the object by means of the time-of-flight procedure (English time-of-flight, TOF, detection) and / or configured by means of intensity comparison each with time-resolved evaluation.

In 3 ist ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier ist ein System mit einem Modul 2 und einer Unterlage 10 dargestellt, wobei das Modul 2 eine Modulunterseite 2‘ aufweist, die auf der Unterlage 10 (Auflagefläche) – beispielsweise ein Tisch – aufliegt. Die Auflagefläche 10 erstreckt sich hier hauptsächlich entlang einer Ebene 100. Das Modul 2 ist insbesondere derart konfiguriert, dass in dem Fall, dass das Modul 2 mit der Modulunterseite 2‘ auf der Auflagefläche 10 aufliegt, die Abstrahlfläche 30 und die Haupterstreckungsebene 100 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und eine Abstrahldistanz 11 – entlang einer zur Abstrahlfläche 30 senkrechten Projektionsrichtung 103 – zwischen der Auflagefläche 10 und der Abstrahlfläche 30 aufweisen. Bevorzugt beträgt die Abstrahldistanz 11 zwischen 0,1 und 10 Millimeter (mm), besonders bevorzugt, zwischen 0,5 und 5 mm, ganz besonders bevorzugt ungefähr 1 mm.In 3 is a module 2 according to an embodiment of the present invention. Here is a system with a module 2 and a pad 10 shown, wherein the module 2 a module base 2 ' which is on the pad 10 (Support surface) - for example, a table - rests. The bearing surface 10 extends here mainly along a plane 100 , The module 2 is particularly configured such that in the case that the module 2 with the module base 2 ' on the support surface 10 rests, the radiating surface 30 and the main extension plane 100 are arranged substantially parallel to each other and a radiation distance 11 - along a to the radiating surface 30 vertical projection direction 103 - between the support surface 10 and the radiating surface 30 exhibit. The emission distance is preferably 11 between 0.1 and 10 millimeters (mm), more preferably between 0.5 and 5 mm, most preferably about 1 mm.

In der in 3 dargestellten Ausführungsform sind die Lichtquelle 6, das Scanspiegelelement 7 und das optische Detektionselement 9 im Wesentlichen in einer ersten Modulebene angeordnet und die Weitwinkeloptik 8 in einer zweiten Modulebene angeordnet, wobei die erste und zweite Modulebene im Wesentlichen planparallel und voneinander beabstandet sind. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, ein besonders kompakt konstruiertes Modul 2 bereitzustellen. Alternativ hierzu kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Lichtquelle 6, das Scanspiegelelement 7, das optische Detektionselement 9 und die Weitwinkeloptik 8 in einer gemeinsamen Modulebene angeordnet sind. In the in 3 illustrated embodiment, the light source 6 , the scanning mirror element 7 and the optical detection element 9 arranged substantially in a first module level and the wide-angle optics 8th arranged in a second module level, wherein the first and second module levels are substantially plane-parallel and spaced from each other. As a result, it is advantageously possible, a particularly compactly constructed module 2 provide. Alternatively, it may be provided according to the invention that the light source 6 , the scanning mirror element 7 , the optical detection element 9 and the wide-angle optics 8th are arranged in a common module level.

In 4 ist ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier ist der Versatzabstand 12 dargestellt, wobei sich der Versatzabstand von einer ersten Stelle des Moduls 2, an der der Primärstrahl 3 von dem Modul 2 abgestrahlt wird, bis zu einer zweiten Stelle des Moduls 2, an der das Sekundärsignal 5 von dem Modul 2 detektiert wird, erstreckt. Die erste Stelle entspricht beispielsweise dem Strahlausgangsbereich des Moduls 2 und die zweite Stelle entspricht beispielsweise einem Detektionsbereich des Moduls 2, wobei in dem Detektionsbereich das optische Detektionselement 9 angeordnet ist. Der Versatzabstand 12 ist erfindungsgemäß kleiner als 5 Zentimeter, bevorzugt kleiner als 2 Zentimeter, ganz besonders bevorzugt kleiner als 1 Zentimeter.In 4 is a module 2 according to an embodiment of the present invention. Here is the offset distance 12 shown, wherein the offset distance from a first location of the module 2 at which the primary beam 3 from the module 2 is radiated to a second point of the module 2 at which the secondary signal 5 from the module 2 is detected extends. For example, the first digit corresponds to the beam output range of the module 2 and the second location corresponds, for example, to a detection area of the module 2 wherein in the detection area the optical detection element 9 is arranged. The offset distance 12 according to the invention is smaller than 5 centimeters, preferably smaller than 2 centimeters, most preferably smaller than 1 centimeter.

In 5 ist ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier umfasst das Modul 2 eine Lichtquelle 6 und eine weitere Lichtquelle 6‘. Die weitere Lichtquelle 6‘ ist zur Erzeugung eines weiteren Primärstrahls 3‘ konfiguriert. Hier ist die Scanspiegelstruktur 7 zur Erzeugung einer weiteren Scanbewegung des weiteren Primärstrahls 3‘ im Wesentlichen entlang einer weiteren Abstrahlfläche 30‘ konfiguriert. Hier wird die Ortungszone 30, 30‘ durch die Abstrahlfläche 30 und die weitere Abstrahlfläche 30‘ gebildet. Die weitere Scanbewegung des weiteren Primärstrahls 3‘ und die Scanbewegung des Primärstrahls 3 erfolgen insbesondere mit gleichen Scanfrequenzen oder mit unterschiedlichen Scanfrequenzen und/oder synchronisiert oder in asynchroner Weise. Die Weitwinkeloptik 8 weist hier ein Spiegelflächenelement 8‘ und ein weiteres Spiegelflächenelement 8‘‘ auf. Der Primärstrahl 3 wird durch das Scanspiegelelement 7 auf das Spiegelflächenelement 8‘ gerichtet und der weitere Primärstrahl 3’ auf das weitere Spiegelflächenelement 8‘‘. Hier sind das Spiegelflächenelement 8‘ und das weitere Spiegelflächenelement 8‘‘ derart konfiguriert, dass der Primärstrahl 3 während der Scanbewegung entlang der Abstrahlfläche 30 und der weitere Primärstrahl 3‘ während der weiteren Scanbewegung entlang der weiteren Abstrahlfläche 30‘ abgestrahlt werden. Hier weisen die Abstrahlfläche 30 und die weitere Abstrahlfläche 30‘ entlang der Projektionsrichtung 103 einen Abstrahlabstand 13 auf.In 5 is a module 2 according to an embodiment of the present invention. Here is the module 2 a light source 6 and another light source 6 ' , The other light source 6 ' is to generate another primary beam 3 ' configured. Here is the scan mirror structure 7 for generating a further scanning movement of the further primary beam 3 ' essentially along another radiating surface 30 ' configured. This is the location zone 30 . 30 ' through the radiating surface 30 and the further radiating surface 30 ' educated. The further scanning movement of the further primary beam 3 ' and the scanning motion of the primary beam 3 in particular with the same scanning frequencies or with different scanning frequencies and / or synchronized or in an asynchronous manner. The wide-angle lens 8th here has a mirror surface element 8th' and another mirror surface element 8th'' on. The primary beam 3 is through the scanning mirror element 7 on the mirror surface element 8th' directed and the further primary beam 3 ' on the further mirror surface element 8th'' , Here are the mirror surface element 8th' and the further mirror surface element 8th'' configured such that the primary beam 3 during the scan movement along the emission surface 30 and the further primary beam 3 ' during the further scanning movement along the further radiating surface 30 ' be radiated. Here point the radiating surface 30 and the further radiating surface 30 ' along the projection direction 103 a radiation distance 13 on.

Wenn das Objekt 4 in der Abstrahlfläche 30 angeordnet ist und der Primärstrahl 3 mit dem Objekt 4 wechselwirkt, wird das Sekundärsignal 5 erzeugt und durch das optische Detektionselement 9 detektiert. Wenn das Objekt 4 in der weiteren Abstrahlfläche 30‘ angeordnet ist und der weitere Primärstrahl 3‘ mit dem Objekt 4 wechselwirkt, wird das weitere Sekundärsignal 5‘ erzeugt und durch das optische Detektionselement 9 detektiert. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) wird das Sekundärsignal 5 durch die Lichtquelle 6 und das weitere Sekundärsignal 5‘ durch die weitere Lichtquelle 6‘ detektiert, insbesondere wenn die Lichtquelle 6 und die weitere Lichtquelle 6‘ VCSELs sind. Durch die Verwendung von zwei (ebenen und parallel zueinander angeordneten) Abstrahlflächen 30, 30‘ ist es vorteilhaft möglich, das Objekt 4 mit vergleichsweise hoher Präzision zu Orten.If the object 4 in the radiating surface 30 is arranged and the primary beam 3 with the object 4 interacts, becomes the secondary signal 5 generated and by the optical detection element 9 detected. If the object 4 in the further radiating surface 30 ' is arranged and the further primary beam 3 ' with the object 4 interacts, the further secondary signal 5 ' generated and by the optical detection element 9 detected. In an alternative embodiment (not shown), the secondary signal 5 through the light source 6 and the other secondary signal 5 ' through the additional light source 6 ' detected, especially when the light source 6 and the other light source 6 ' VCSELs are. By using two (flat and parallel) radiating surfaces 30 . 30 ' it is advantageously possible to use the object 4 with comparatively high precision to places.

In 6 ist ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die hier dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 5 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Lichtquelle 6 und die weitere Lichtquelle 6‘ derart positioniert bzw. angeordnet sind, dass der Primärstrahl 3 und der weitere Primärstrahl 3‘ so geführt werden, dass der Primärstrahl 3 im Wesentlichen entlang der Abstrahlfläche 30 und der weitere Primärstrahl 3‘ im Wesentlichen entlang der weiteren Abstrahlfläche 30‘ abgestrahlt wird, wobei der Primärstrahl 3 und der weitere Primärstrahl 3‘ ausgehend von der Lichtquelle 6 bzw. der weiteren Lichtquelle 6‘ im Wesentlichen im gleichen Punkt auf die Scanspiegelstruktur 7 auftreffen. Die Weitwinkeloptik 8 ist beispielsweise als Freiform ausgebildet. In 6 is a module 2 according to an embodiment of the present invention. The embodiment shown here differs from that in FIG 5 illustrated embodiment in that the light source 6 and the other light source 6 ' are positioned or arranged such that the primary beam 3 and the further primary beam 3 ' be guided so that the primary beam 3 essentially along the radiating surface 30 and the further primary beam 3 ' essentially along the further radiating surface 30 ' is emitted, the primary beam 3 and the further primary beam 3 ' starting from the light source 6 or the further light source 6 ' essentially at the same point on the scanning mirror structure 7 incident. The wide-angle lens 8th is designed for example as a freeform.

In 7 ist ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier weist das Modul 2 eine Scanspiegelstruktur 7, 7‘ mit dem mikroelektromechanischen Scanspiegelelement 7 und einem weiteren mikroelektromechanischen Scanspiegelelement 7‘ und die Weitwinkeloptik 8 auf. Hier sind die Abstrahlfläche 30 und die weitere Abstrahlfläche 30‘ in derselben Ebene 30, 30‘ angeordnet, wobei die Scanbewegung des Primärstrahls 3 im Wesentlichen entlang der Abstrahlfläche 30 durch das Scanspiegelelement 7 und die weitere Scanbewegung des weiteren Primärstrahls 3‘ im Wesentlichen entlang der weiteren Abstrahlfläche 30‘ durch das weitere Scanspiegelelement 7‘ erzeugt wird. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine vergleichsweise hohe Winkelauflösung zur Ortung des Objekts 4 zu erreichen.In 7 is a module 2 according to an embodiment of the present invention. This is where the module points 2 a scanning mirror structure 7 . 7 ' with the microelectromechanical scanning mirror element 7 and another microelectromechanical scanning mirror element 7 ' and the wide-angle optics 8th on. Here are the radiating surface 30 and the further radiating surface 30 ' in the same plane 30 . 30 ' arranged, with the scanning movement of the primary beam 3 essentially along the radiating surface 30 through the scanning mirror element 7 and the further scanning movement of the further primary beam 3 ' essentially along the further radiating surface 30 ' through the further scanning mirror element 7 ' is produced. This advantageously makes it possible to achieve a comparatively high angular resolution for locating the object 4 to reach.

Beispielsweise ist die Lichtquelle 6 alternativ ein VCSEL Dopplersensor, wobei der VCSEL Dopplersensor zur Erzeugung des Primärstrahls 3 und zur Detektion des Sekundärsignals 5 konfiguriert ist.For example, the light source 6 alternatively a VCSEL Doppler sensor, wherein the VCSEL Doppler sensor generates the primary beam 3 and for detection of the secondary signal 5 is configured.

Claims

Module ( 2 ) for providing a man-machine interface, wherein the module ( 2 ) for locating one in a detection zone ( 30 . 30 ' ) positioned object ( 4 ), where the module ( 2 ) for generating a primary beam ( 3 ), where the module ( 2 ) a scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ), wherein the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ) is controllable such that of the primary beam ( 3 ) a scanning movement substantially along a radiating surface ( 30 ) within the detection zone ( 30 . 30 ' ), the module ( 2 ) is configured such that a secondary signal ( 5 ) is detected when the secondary signal ( 5 ) by interaction of the primary beam ( 3 ) with the in the radiating surface ( 30 ) positioned object ( 4 ), the module ( 2 ) for generating location information as a function of the secondary signal ( 5 ), characterized in that the module ( 2 ) a light source ( 6 ) for generating the primary beam ( 3 ) and an optical detection arrangement ( 9 . 9 ' ) for detecting the secondary signal ( 5 ), wherein the light source ( 6 ), the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ) and the optical detection arrangement ( 9 . 9 ' ) in the module ( 2 ) are integrated.

Module according to claim 1, characterized in that the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ) is adjustable in a deflection position between two maximum deflection positions, wherein the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ) is configured such that the primary beam ( 3 ) during the scan movement within the locating plane ( 30 ) between two detection limits ( 101 ' . 101 '' ) of the location zone ( 30 . 30 ' ) is moved.

Module ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ) is a microelectromechanical system (MEMS), the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ) a microelectromechanical scanning mirror element ( 7 ), wherein the scanning mirror element ( 7 ) in particular around a first axis ( 701 ) and / or to the first axis ( 701 ) substantially perpendicular second axis ( 702 ) pivotable mirror means ( 71 ), wherein in particular the mirror means ( 71 ) about the first and second axes ( 701 . 702 ) or only around the first axis ( 701 ) is pivotable.

Module ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the module ( 2 ) a wide-angle lens ( 8th ), wherein the wide-angle optical system ( 8th ) comprises a convexly curved mirror optics, a concave mirror optics, a DOE (diffractive optical element) and / or a lens, the wide-angle optics ( 8th ) is preferably tuned to a beam shaping optical system of the light source such that the beam shape of the primary beam ( 3 ) behind the wide-angle lens ( 8th ) does not exceed a diameter of 5 millimeters, preferably of 3 millimeters, more preferably of 1 millimeter, most preferably of 0.5 millimeters.

Module ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the module ( 2 ) one in the module ( 2 ) integrated further light source ( 6 ' ), wherein the further light source ( 6 ' ) for generating a further primary beam ( 3 ' ) is configured, wherein the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ) is configured such that a further scanning movement of the further primary beam ( 3 ' ) substantially along another radiating surface ( 30 ' ) within the detection zone ( 30 . 30 ' ), whereby the module ( 2 ) is configured such that a further secondary signal ( 5 ' ) is detected when the further secondary signal ( 5 ' ) by interaction of the further primary beam ( 3 ' ) with the in the further radiating surface ( 30 ' ) positioned object ( 4 ), the module ( 2 ) for generating a further location information as a function of the further secondary signal ( 5 ' ) is configured.

Module ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that - the scanning mirror element ( 7 ) is configured to generate the scanning movement and to generate the further scanning movement, or - that the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ) another scanning mirror element ( 7 ' ), wherein the scanning mirror element ( 7 ) is configured to generate the scanning movement and the further scanning mirror element ( 7 ' ) is configured to generate the further scan movement.

Module ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the radiating surface ( 30 ) and the further radiating surface ( 30 ' ) are arranged parallel to each other, wherein the radiating surface ( 30 ) and the further radiating surface ( 30 ' ) along a to the radiating surface ( 30 ) substantially perpendicular projection direction ( 103 ) overlap, whereby the radiating surface ( 30 ) and the further radiating surface ( 30 ) in particular completely overlap.

Module ( 2 ) according to claim 7, characterized in that the radiating surface ( 30 ) and the further radiating surface ( 30 ' ) along the direction of projection ( 103 ) with a radiation distance ( 13 ), the radiation distance ( 13 ) is preferably between 0 and 50 millimeters, more preferably between 1 and 5 millimeters, most preferably 3 millimeters.

Module ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the module ( 2 ) is configured for locating by means of time-of-flight method and / or by means of intensity measurement.

Module ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical detection arrangement ( 9 . 9 ' ) an optical detection element ( 9 ), wherein - the optical detection element ( 9 ) and the light source ( 6 ) are integrated in the same semiconductor laser component, wherein the semiconductor component is in particular a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) or external vertical cavity surface emitting laser (VeCSEL) or - the optical detection element ( 9 ) and the light source ( 6 ) are arranged separately from each other, wherein the optical detection element ( 9 ) an offset distance ( 12 ) to the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ), wherein the offset distance ( 12 ) is less than 5 centimeters, preferably less than 2 centimeters, most preferably less than 1 centimeter.

Electric device ( 1 ) with a module ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical device ( 1 ) is controllable in dependence of the location information and / or the further location information.

Method for operating a module ( 2 ) according to any one of the preceding claims, characterized by the module ( 2 ) an object ( 4 ) is located when the object is in a detection zone ( 30 . 30 ' ), characterized in that in a first operating step a primary jet ( 3 ) by the light source ( 6 ) is generated, wherein the primary beam ( 3 ) on the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ), wherein in a second operating step the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ) is controlled such that of the primary beam ( 3 ) a scanning movement in the radiating surface ( 30 ) of the location zone ( 30 . 30 ' ), wherein in a third operating step, in the deflection position of the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ), a secondary signal ( 5 ) by the optical detection arrangement ( 9 . 9 ' ) is detected when, in the deflection position of the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ), the primary beam ( 3 ) with the object ( 4 ) interacts, wherein in a fourth operating step a location information in dependence of the detected secondary signal ( 5 ) is produced.

Method according to claim 13, characterized in that, in the second operating step, the image on the scanning mirror structure ( 7 . 7 ' ) directed primary beam ( 3 ) so deflected and on the wide-angle optics ( 8th ), that the primary beam ( 3 ) through the wide-angle lens ( 8th ) in the radiating surface ( 30 ) is distracted.