Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Gerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Elektrischen Geräte mit einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle sind allgemein bekannt.The invention relates to an electrical device according to the preamble of claim 1. Electrical devices with a man-machine interface are well known.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Gerät mit einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle vorzuschlagen, wobei der Nutzerkomfort erhöht wird und dennoch eine vergleichsweise präzise Detektion einer Benutzergeste ermöglicht wird.It is an object of the present invention to propose an electrical device with a human-machine interface, which increases user comfort while still allowing comparatively precise detection of a user gesture.
Das erfindungsgemäße elektrische Gerät und das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein vergleichsweise kompakt und einfach konstruiertes elektrisches Gerät mit einer virtuellen Mensch-Maschinen-Schnittstelle für das Anzeigemittel bereitgestellt wird, wobei eine vergleichsweise schnelle – aber dennoch präzise und zuverlässige – Erkennung von Nutzerbefehlen ermöglicht wird. 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. Hierdurch wird der Nutzerkomfort gegenüber dem Stand der Technik erhöht. Auf Grund des modularisierten Aufbaus können einzelne Komponenten oder das gesamte Modul flexibler an die Anforderungen des jeweiligen elektrischen Geräts angepasst werden. Die Mensch-Maschinen-Schnittstelle wird hier auch als Human-Machine-Interface (HMI) und das Modul als HMI-Modul bezeichnet. Insbesondere ist die Mensch-Maschinen-Schnittstelle eine virtuelle Schnittstelle – d. h. eine Benutzerschnittstelle zur Eingabe von Benutzergesten und/oder Befehlen mittels berührungsloser Detektion des Objekts.The electrical device according to the invention and the inventive method according to the independent claims have the advantage over the prior art that a comparatively compact and simply constructed electrical device is provided with a virtual human-machine interface for the display means, wherein a comparatively fast - but nevertheless, accurate and reliable recognition of user commands is enabled. 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. As a result, the user comfort is increased over the prior art. Due to the modularized structure, individual components or the entire module can be adapted more flexibly to the requirements of the respective electrical device. The human-machine interface is also referred to here as a human-machine interface (HMI) and the module as an HMI module. In particular, the human-machine interface is a virtual interface - d. H. a user interface for inputting user gestures and / or commands by means of non-contact detection of the object.
Insbesondere soll unter einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle eine Benutzerschnittstelle verstanden werden, über die ein Benutzer mit einem elektrischen Gerät und/oder dem Modul derart interagieren kann bzw. Befehle eingeben kann, dass das elektrische Gerät und/oder das Modul durch den Benutzer 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 Entfernung zwischen dem Objekt und dem Modul und/oder einer Position des Objekts relativ zu dem Modul unter Verwendung eines Primärstrahls und eines Sekundärsignals detektiert wird, wobei das Sekundärsignal durch Wechselwirkung des Primärstrahls mit dem Objekt erzeugt wird und zu dem Modul zurückgelangt. Insbesondere bedeutet Wechselwirkung hier Reflexion des Primärstrahls an dem Objekt. Bevorzugt ist die Lichtquelle zur Erzeugung des in die Ortungszone abgestrahlten Primärstrahls konfiguriert, wobei der Primärstrahl beispielsweise ein sichtbarer Lichtstrahl oder Infrarot-Lichtstrahl ist. Unter einer Scanbewegung des Primärstrahls im Wesentlichen entlang einer Abstrahlfläche ist insbesondere eine periodische Schwenkbewegung zwischen zwei Ortungsgrenzen der Ortungszone zu verstehen, wobei hier auch bei einem gepulsten Lichtstrahl von einer Scanbewegung gesprochen wird. Bevorzugt ist das Modul zur Detektion des Sekundärsignals konfiguriert, wobei das Sekundärsignal insbesondere durch die Wechselwirkung des Primärstrahls mit dem Objekt erzeugt wird und somit detektierbar ist, wenn das Objekt in der Abstrahlfläche positioniert ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform überlappt die Abstrahlfläche entlang der zur Anzeigeebene des Anzeigemittels im Wesentlichen senkrechten Projektionsrichtung die Anzeigeebene wenigstens teilweise – d. h. in einem Teilbereich der Anzeigeebene – oder vollständig – d. h. über die gesamte Anzeigeebene hinweg. Insbesondere soll unter der Anzeigeebene eine räumlich begrenzte, insbesondere körperliche, ebene Anzeigefläche des Anzeigemittels verstanden werden – beispielsweise eine Anzeige eines Bildschirms. Insbesondere ist das Modul derart konfiguriert, dass für das Anzeigemittel eine Touchscreen-Funktionalität bereitgestellt wird. Bereitstellung der Touchscreen-Funktionalität bedeutet hier beispielsweise, dass an einem berührungsunempfindlichen Anzeigemittel – d. h. ein Anzeigemittel ohne Touchscreen-Funktionalität – durch das Modul ein Berührungsbildschirm erzeugt wird, bei dem durch Berührung eines auf dem Anzeigemittel angezeigten Anzeigebereichs das elektrische Gerät gesteuert werden kann. Der Anzeigebereich weist dabei beispielsweise ein Bildelement, ein Menüelement, ein Textelement oder ein anderes Anzeigeelement auf.In particular, a human-machine interface is to be understood as meaning a user interface via which a user can interact with an electrical device and / or the module or enter commands such that the electrical device and / or the module are controlled by the user and / or operated. 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. Locating here means in particular that a distance between the object and the module and / or a position of the object relative to the module is detected using a primary beam and a secondary signal, wherein the secondary signal is generated by interaction of the primary beam with the object and to the Module back. In particular, interaction here means reflection of the primary beam at the object. Preferably, the light source is configured to generate the primary beam radiated into the locating zone, the primary beam being, for example, a visible light beam or an infrared light beam. A scanning movement of the primary beam substantially along a radiating surface is to be understood in particular as a periodic pivoting movement between two locating boundaries of the locating zone, in which case a scanning movement is also used in the case of a pulsed light beam. Preferably, the module is configured to detect the secondary signal, wherein the secondary signal is generated in particular by the interaction of the primary beam with the object and thus is detectable when the object is positioned in the radiating surface. According to a preferred embodiment, the emission surface overlaps the display plane at least partially along the projection direction which is substantially perpendicular to the display plane of the display means - d. H. in a partial area of the display level - or completely - d. H. across the entire display level. In particular, a spatially limited, in particular physical, flat display surface of the display means should be understood as the display level - for example, a display of a screen. In particular, the module is configured to provide touch screen functionality to the display means. Provision of the touch screen functionality here means, for example, that on a touch-insensitive display means - d. H. a display means without touchscreen functionality - the module generates a touch screen in which the electrical device can be controlled by touching a display area displayed on the display means. The display area has, for example, a picture element, a menu element, a text element or another display element.
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 Abstrahlfläche und die Anzeigeebene zwischen 0,1 und 4 Millimeter, bevorzugt zwischen 0,5 und 2 Millimeter ganz besonders bevorzugt 1 Millimeter, voneinander beabstandet sind.According to a preferred embodiment, it is provided that the emission surface and the display plane are between 0.1 and 4 millimeters, preferably between 0.5 and 2 millimeters, very particularly preferably 1 millimeter apart.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine zuverlässige Detektion eines Nutzerbefehls zu gewährleisten. Auf Grund des vergleichsweise geringen Abstands zwischen Anzeigeebene und Abstrahlfläche ein Nutzerbefehl beispielsweise erst dann erkannt, wenn das Objekt das Anzeigemittel in der Anzeigeebene berührt.As a result, it is advantageously possible to ensure a reliable detection of a user command. Due to the comparatively small distance between the display level and the radiating surface a user command, for example, recognized only when the object touches the display means in the display level.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Modul zur Bereitstellung einer Berührungsbildschirm-Funktionalität für das Anzeigemittel des elektrischen Geräts konfiguriert ist.According to a further preferred development, it is provided that the module is configured to provide a touch-screen functionality for the display means of the electrical device.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, den Herstellungsaufwand für das Anzeigemittel zu reduzieren, da das Anzeigemittel selbst berührungsunempfindlich sein kann. Dennoch ist eine vergleichsweise präzise und zuverlässige Detektion von Nutzergesten möglich.This advantageously makes it possible to reduce the production costs for the display means, since the display means itself can be insensitive to touch. Nevertheless, a comparatively precise and reliable detection of user gestures is possible.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Modul zur Erzeugung eines in die Ortungszone abgestrahlten weiteren Primärstrahls konfiguriert ist, wobei das Modul derart konfiguriert ist, dass eine weitere Scanbewegung des weiteren Primärstrahls im Wesentlichen entlang einer weiteren Abstrahlebene innerhalb der Ortungszone erfolgt, wobei sich die weitere Abstrahlfläche parallel zur Anzeigefläche des Anzeigemittels erstreckt, wobei die Abstrahlfläche, die weitere Abstrahlfläche und die Anzeigefläche wenigstens teilweise überlappen.According to a further preferred development, it is provided that the module is configured to generate a further primary beam radiated into the locating zone, the module being configured such that a further scanning movement of the further primary beam takes place substantially along a further radiation plane within the locating zone the further radiating surface extends parallel to the display surface of the display means, the radiating surface, the further radiating surface and the display surface at least partially overlapping.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, das Objekt mit vergleichsweise hoher Präzision zu orten, um daraus das Signal zur Ableitung der Befehlsinformation zu erzeugen. Durch die präzisere Ortung ist eine genauere Erkennung des vom Nutzer eingegebenen Befehls möglich. Insbesondere ist es hierdurch vorteilhaft möglich, auch bei auftretenden Vibrationen oder Schwingungen des gesamten Moduls – beispielsweise bei mobilen Anwendungen – eine zuverlässige Mensch-Maschinen-Schnittstelle zur Verfügung zu stellen.As a result, it is advantageously possible to locate the object with comparatively high precision in order to generate the signal for deriving the command information therefrom. The more precise location allows a more accurate recognition of the command entered by the user. In particular, this advantageously makes it possible to provide a reliable man-machine interface even when vibrations or oscillations of the entire module occur, for example in mobile applications.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Modul zur Erzeugung eines Ortungssignals zur Ableitung einer Befehlsinformation in Abhängigkeit einer durch das Modul detektierten Benutzergeste konfiguriert ist.According to a further preferred development, it is provided that the module is configured to generate a locating signal for deriving a command information as a function of a user gesture detected by the module.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass das Modul und/oder das elektrische Gerät derart konfiguriert sind, dass die Befehlsinformation aus dem Signal abgeleitet wird. Beispielsweise ist das Modul ein eigenständiges Gerät, ein in dem elektrischen Gerät integriertes Modul oder ein an dem elektrischen Gerät angeschlossenes Modul.As a result, it is advantageously possible for the module and / or the electrical device to be configured in such a way that the command information is derived from the signal. For example, the module is a stand-alone device, a module integrated in the electrical device, or a module connected to the electrical device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Abstrahlfläche und die weitere Abstrahlfläche im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und einen Abstrahlabstand aufweisen, 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 embodiment, it is provided that the emission surface and the further emission surface are arranged substantially parallel to one another and have a radiation distance, wherein the emission distance is preferably between 0 and 50 millimeters, more preferably between 1 and 5 millimeters, very particularly preferably 3 millimeters, is.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich auch eine Bewegung des Objekts entlang einer zur Abstrahlfläche im Wesentlichen senkrechten Projektionsrichtung zu detektieren, sodass beispielsweise die Erkennung von Klickbewegungen und/oder Tippbewegungen eines oder mehrerer Objekte und/oder Multi-Touch-Bewegungen in zuverlässiger Weise möglich ist.As a result, it is advantageously also possible to detect a movement of the object along a projection direction which is substantially perpendicular to the emission surface, so that, for example, the detection of click movements and / or jog movements of one or more objects and / or multi-touch movements is possible in a reliable manner.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Modul in dem elektrischen Gerät integriert oder ein an das elektrische Gerät angeschlossenes Zusatzgerät ist.According to a further preferred embodiment, it is provided that the module is integrated in the electrical device or an accessory connected to the electrical device.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, ein modularisiert aufgebautes Modul bereitzustellen, welches beispielsweise nach dem Baukastenprinzip an eine Vielzahl unterschiedlicher elektrischer Geräte und/oder für verschiedenste Anwendungsfälle flexibel anpassbar ist. Beispielsweise ist das Modul hierdurch mit einer Vielzahl von bereits existierenden elektrischen Geräten verwendbar.As a result, it is advantageously possible to provide a modularized module which can be flexibly adapted, for example, according to the modular principle, to a large number of different electrical devices and / or for a very wide variety of applications. For example, the module is thereby usable with a variety of already existing electrical devices.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das elektrische Gerät ein Notebook, ein Personal Computer, ein Tablet-Computer und/oder ein Fernsehgerät ist, wobei das Anzeigemittel ein Bildschirm, insbesondere ein Flüssigkristallbildschirm, ein Röhrenmonitor, ein Plasmabildschirm oder ein Leuchtdioden (LED) Bildschirm ist.According to a further preferred embodiment, it is provided that the electrical device is a notebook, a personal computer, a tablet computer and / or a television, wherein the display means a screen, in particular a liquid crystal screen, a CRT monitor, a plasma screen or a light emitting diode (LED ) Screen is.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, ein auf eine Vielzahl von Anwendungen zugeschnittenes elektrisches Gerät bereitzustellen.This advantageously makes it possible to provide an electrical device tailored to a large number of applications.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem vierten Betriebsschritt eine Ortungsinformation in Abhängigkeit des detektierten Sekundärsignals erzeugt wird, wobei in einem fünften Betriebsschritt ein Ortungssignal zur Ableitung einer Befehlsinformation in Abhängigkeit der Ortungsinformation erzeugt wird, wobei insbesondere das Ortungssignal zur Steuerung des elektrischen Geräts vom Modul an das elektrische Gerät übertragen wird.According to a preferred development of the method according to the invention, it is provided that in a fourth operating step, locating information is generated as a function of the detected secondary signal, wherein in a fifth operating step a locating signal for deriving a command information is generated as a function of the locating information, wherein in particular the locating signal is used to control the locating signal electrical device is transmitted from the module to the electrical device.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine vergleichsweise zuverlässige und präzise Erkennung von Nutzerbefehlen zu ermöglichen und dadurch den Nutzerkomfort zu erhöhen.As a result, it is advantageously possible to enable comparatively reliable and precise recognition of user commands, thereby increasing user comfort.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Befehlsinformation derart aus dem Ortungssignal abgeleitet wird, dass die Befehlsinformation eine Information bezüglich einer Bewegung des Objekts relativ zur Abstrahlfläche umfasst.According to a further preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that the command information in such a way from the Positioning signal is derived that the command information includes information relating to a movement of the object relative to the radiating surface.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle mit einem erhöhten Nutzerkomfort bereitzustellen, wobei das Modul die Erkennung von Nutzerbefehlen verbessert wird.As a result, it is advantageously possible to provide a human-machine interface with increased user comfort, wherein the module improves the recognition of user commands.
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,
8 bis 12 ein elektrisches Gerät gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, 8th to 12 an electrical device according to various embodiments of the present invention,
13 einen Signalverlauf eines Signals gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 13 a waveform of a signal according to an embodiment 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 further projection point are respectively 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 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 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 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 2000 hertz (Hz), more preferably between 5 and 500 hertz, most preferably between 10 and 200 hertz. In a deflection position in a range 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 an alternative embodiment, 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 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.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Modul 2 eine Weitwinkeloptik 8 aufweist, wobei die Weitwinkeloptik 8 bzw. Aufweitungsoptik 8 eine konvex gewölbte Spiegeloptik, eine konkav gewölbte Spiegeloptik, ein DOE (Diffractive Optical Element) und/oder eine Linse bzw. ein Linsensystem umfasst. Bevorzugt wird der auf die Scanspiegelstruktur 7 gerichtete Primärstrahl 3 derart abgelenkt und auf die Weitwinkeloptik 8 gerichtet, dass der Primärstrahl 3 durch die Weitwinkeloptik 8 in die Abstrahlfläche 30 abgelenkt wird. Durch die Weitwinkeloptik 8 ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass der überstrichene Winkel des Primärstrahls 3 größer gewählt werden kann als der Scanwinkel des Scanspiegels 7. Eine Strahlformungsoptik der Lichtquelle 6 ist bevorzugt an die Weitwinkeloptik 8 derart angepasst, dass die Strahlform des Primärstrahls 3 hinter der Weitwinkeloptik 8 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 another preferred embodiment, it is provided that the module 2 a wide-angle look 8th having the wide-angle optical system 8th or expansion optics 8th a convex curved mirror optics, a concave mirror optics, a DOE (Diffractive Optical Element) and / or a lens or a lens system. It is preferred to apply to the scanning mirror structure 7 directed primary beam 3 so distracted and on the wide-angle optics 8th directed that the primary beam 3 through the wide-angle lens 8th in the radiating surface 30 is distracted. Through the wide-angle lens 8th It is advantageously possible according to the invention that the swept angle of the primary beam 3 greater than the scanning angle of the scanning mirror 7 , A beam shaping optics of the light source 6 is preferred to the wide-angle optics 8th adapted so that the beam shape of the primary beam 3 behind the wide-angle lens 8th a diameter of 5 millimeters, preferably of 3 millimeters, more preferably of 1 millimeter, most preferably of 0.5 millimeters, does not exceed.
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 34 (siehe 3) 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 34 (please refer 3 ) 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 others 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.
In 8 ist ein elektrisches Gerät 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere ist das elektrische Gerät 1 ein tragbares Computergerät – beispielsweise ein Laptop, ein Notebook oder Tablet-Computer- oder ein Personal Computergerät.In 8th is an electrical device 1 according to an embodiment of the present invention. In particular, the electrical device 1 a portable computing device - such as a laptop, a notebook or tablet computer or a personal computing device.
In der hier dargestellten Ausführungsform weist das elektrische Gerät 1 ein Anzeigemittel 1', ein Eingabemittel 1'' und ein Modul 2 auf. Beispielsweise ist das Anzeigemittel 1' ein Bildschirm, insbesondere ein Flüssigkristallbildschirm, ein Röhrenmonitor, ein Plasmabildschirm oder ein Leuchtdioden (LED) Bildschirm. Das Anzeigemittel 1' erstreckt sich hauptsächlich entlang einer Anzeigefläche 100', wobei die Anzeigefläche 100' insbesondere eine räumlich begrenzte Oberfläche 100' des Anzeigemittels 1' ist. Das Eingabemittel 1'' umfasst hier einen Eingabebereich zur Eingabe von Benutzerbefehlen. Das Eingabemittel 1'' erstreckt sich hauptsächlich entlang einer Eingabefläche 100'', wobei die Eingabefläche 100'' insbesondere eine räumlich begrenzte weitere Oberfläche 100'' des Eingabemittels 1'' ist. Bevorzugt umfasst das Eingabemittel 1'' einen Eingabebereich des elektrischen Geräts 1 zur Eingabe von Benutzerbefehlen. In der hier dargestellten Ausführungsform ist das Modul 2 derart in dem elektrischen Gerät 1 integriert, dass sich die Abstrahlzone 30, 30' mit der Abstrahlfläche 30 (und insbesondere der weiteren Abstrahlfläche 30') hauptsächlich parallel zur Eingabefläche 100'' des elektrischen Geräts 1 erstreckt. Das bedeutet beispielsweise, dass das Modul eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle bereitstellt, die hier als Tastatur und/oder Mausersatz fungiert. Hier ist die Abstrahlfläche 30 (und insbesondere auch die weitere Abstrahlfläche 30') vom Eingabemittel 1'' bevorzugt beabstandet. Weiterhin überlappt die Abstrahlfläche 30 (und weitere Abstrahlfläche 30') die Eingabefläche 100'' entlang einer zur Eingabeebene 100'' und/oder Abstrahlfläche 30 senkrechten Projektionsrichtung, sodass die Abstrahlzone 30, 30' und die Eingabefläche 100'' wenigstens teilweise oder vollständig überlappen. Insbesondere ist das Modul 2 in dem elektrischen Gerät 1 monolithisch integriert – d. h. darin eingebaut – oder alternativ mit dem elektrischen Gerät reversibel (lösbar) verbunden bzw. in einem Steckplatz des Geräts 1 eingesteckt.In the embodiment shown here, the electrical device 1 a display means 1' , an input device 1'' and a module 2 on. For example, the display means 1' a screen, in particular a liquid crystal screen, a CRT monitor, a plasma screen or a light emitting diode (LED) screen. The display means 1' extends mainly along a display area 100 ' , wherein the display area 100 ' in particular a spatially limited surface 100 ' the display means 1' is. The input device 1'' here includes an input area for entering user commands. The input device 1'' extends mainly along an input surface 100 '' , where the input area 100 '' in particular a spatially limited further surface 100 '' of the input means 1'' is. Preferably, the input means comprises 1'' an input area of the electrical device 1 for entering user commands. In the embodiment shown here, the module is 2 such in the electrical device 1 integrated, that the radiation zone 30 . 30 ' with the radiating surface 30 (And in particular the other radiating surface 30 ' ) mainly parallel to the input surface 100 '' of the electrical device 1 extends. This means, for example, that the module provides a man-machine interface, which acts as a keyboard and / or mouse replacement here. Here is the radiating surface 30 (And in particular, the other radiating surface 30 ' ) from the input means 1'' preferably spaced. Furthermore, the radiating surface overlaps 30 (and more radiating surface 30 ' ) the input area 100 '' along one to the input level 100 '' and / or radiating surface 30 vertical projection direction, so that the radiation zone 30 . 30 ' and the input area 100 '' at least partially or completely overlap. In particular, the module 2 in the electrical device 1 monolithically integrated - ie incorporated therein - or alternatively reversibly (releasably) connected to the electrical device or in a slot of the device 1 plugged in.
In 9 ist ein elektrisches Gerät 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei diese Ausführungsform im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 8 entspricht, wobei hier das Modul 2 derart an dem Gerät 1 angeordnet ist, dass auf dem Anzeigemittel 1' eine Berührungsbildschirm-Funktionalität (Touchscreen-Funktionalität) bereitgestellt wird. Das bedeutet beispielsweise, dass das – insbesondere berührungsunempfindliche bzw. keine eigene Touchscreen-Funktionalität aufweisende – Anzeigemittel 1' des elektrischen Geräts 1 erst durch das Modul 2 berührungsempfindlich wird. Bevorzugt wird durch das Modul 2 ein Anzeigemittel 1' in der Art eines Berührungsbildschirms erzeugt, bei dem durch Berührung eines auf dem Anzeigemittel 1' angezeigten Anzeigebereichs das elektrische Gerät 1 gesteuert wird bzw. steuerbar ist, wenn das Objekt so in die Nähe des Anzeigebereichs gelangt, dass das Objekt 4 durch das Modul 2 geortet wird. Der Anzeigebereich weist dabei beispielsweise ein Bildelement, ein Menüelement, ein Textelement oder ein anderes Anzeigeelement auf.In 9 is an electrical device 1 according to an embodiment of the present invention, this embodiment substantially corresponding to the embodiment according to FIG 8th corresponds, where here the module 2 such on the device 1 is arranged on the display means 1' a touch screen functionality is provided. This means, for example, that the display means - in particular touch-sensitive or not having its own touch-screen functionality 1' of the electrical device 1 only through the module 2 becomes sensitive to touch. Preference is given by the module 2 a display means 1' generated in the manner of a touch screen, in which by touching one on the display means 1' displayed display area, the electrical device 1 is controlled or controllable when the object comes so close to the display area that the object 4 through the module 2 is located. The display area has, for example, a picture element, a menu element, a text element or another display element.
In 10 ist ein elektrisches Gerät 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei diese Ausführungsform im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 9 entspricht. Hier ist das Modul 2 nicht in dem Gerät 1 integriert, sondern über eine Kabelverbindung 14, beispielsweise eine USB-Kabelverbindung 14, an dem elektrischen Gerät 1 reversibel lösbar angebracht.In 10 is an electrical device 1 according to an embodiment of the present invention, this embodiment substantially corresponding to the embodiment according to FIG 9 equivalent. Here is the module 2 not in the device 1 integrated, but via a cable connection 14 for example, a USB cable connection 14 on the electrical device 1 reversibly detachable attached.
In 11 ist ein elektrisches Gerät 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei diese Ausführungsform im Wesentlichen den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen entspricht. Hier ist das elektrische Gerät 1 ein tragbarer Tablet-Computer, wobei das Anzeigemittel 1' selbst berührungsunempfindlich ist – d. h. eine Touchscreen-Funktionalität an dem Tablet-Computer ausschließlich durch das Modul 2 bzw. über die Mensch-Maschinen-Schnittstelle bereitgestellt wird. Das Gerät 1 weist insbesondere ein Modul 2 und/oder ein weiteres Modul 2 (hier nicht dargestellt) auf.In 11 is an electrical device 1 according to an embodiment of the present invention, this embodiment substantially corresponding to the other embodiments of the invention. Here is the electrical device 1 a portable tablet computer, wherein the display means 1' even touch-insensitive - ie a touchscreen functionality on the tablet computer exclusively through the module 2 or via the human-machine interface is provided. The device 1 has in particular a module 2 and / or another module 2 (not shown here) on.
In 12 ist ein elektrisches Gerät 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei diese Ausführungsform im Wesentlichen den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen entspricht. Hier ist das elektrische Gerät 1 beispielsweise ein Fernsehgerät 1, welches insbesondere ein Modul 2 und/oder ein weiteres Modul 2' aufweist. Durch die Verwendung wenigstens zweier Module 2, 2' ist es vorteilhaft möglich, eine Multi-Touch-Gestenerkennung zu realisieren. Hierdurch wird insbesondere in vorteilhafter Weise an dem elektrischen Gerät ein Multi-Touch-Screen – d. h. ein Bildschirm mit Mehrfingergestenerkennung – bereitgestellt, wobei das Modul 2 und/oder das weitere Modul 2' auf dem Anzeigemittel 1' eine berührungsempfindlichen Eingabe von Daten mit Hilfe von Gesten ermöglicht. Multi-Touch-Funktionalität bedeutet hier, dass gleichzeitig mehrere Berührungen des Anzeigemittels 1' mit dem Objekt 4 – beispielsweise mit einem Finger 4 eines Benutzers – erkannt werden, anstatt nur einen einzigen Berührungspunkt gleichzeitig zu erfassen. Insbesondere kann der Benutzer auf die am Bildschirm angezeigten Elemente tippen, sie verschieben oder mehrere gleichzeitig auswählen. Anwendungsbeispiele sind das Vergrößern und Drehen von Bildern, indem man zwei Finger voneinander wegbewegt oder sie relativ zueinander rotiert.In 12 is an electrical device 1 according to an embodiment of the present invention, this embodiment substantially corresponding to the other embodiments of the invention. Here is the electrical device 1 for example, a TV 1 , which in particular a module 2 and / or another module 2 ' having. By using at least two modules 2 . 2 ' It is advantageously possible to realize a multi-touch gesture recognition. As a result, a multi-touch screen, ie a screen with multi-finger gesture recognition, is advantageously provided on the electrical device, in particular, wherein the module 2 and / or the other module 2 ' on the display means 1' allows touch-sensitive input of data using gestures. Multi-touch functionality here means that several simultaneous touches of the display means 1' with the object 4 - for example with a finger 4 of a user - instead of detecting just a single touch point at a time. In particular, the user can tap on the items displayed on the screen, move them or select several at the same time. Application examples include enlarging and rotating images by moving two fingers away from each other or rotating them relative to each other.
In 13 ist ein Signalverlauf eines Ortungssignalverlaufs eines Ortungssignals gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier wird ein Verfahren zur Erkennung eines Nutzerbefehls durch das erfindungsgemäße Modul 2 beschrieben. Hier ist das Modul 2 zur Erzeugung eines Ortungssignals zur Ableitung einer Befehlsinformation konfiguriert, wobei hier ein Ortungssignalwert (Bezugszeichen 500'') in Abhängigkeit der Zeit (Bezugszeichen 500') dargestellt ist. Beispielsweise bewegt der Benutzer das Objekt 4 (beispielsweise ein Finger oder Stift) zur Eingabe eines Benutzerbefehls, wobei in Abhängigkeit der Bewegung des Objekts 4 das Ortungssignal durch das Modul 2 erzeugt wird. Hierbei werden mehrere Teilbewegungen des Objekts 4 detektiert, wobei das Objekt 4 beispielsweise in eine Inaktivstellung bewegt wird – wobei das Objekt 4 in der Inaktivstellung außerhalb der Abstrahlfläche 30 positioniert ist – oder in eine Aktivstellung bewegt wird – wobei das Objekt 4 in der Aktivstellung in der Abstrahlfläche 30 positioniert wird. Das bedeutet beispielsweise, dass im Fall, dass das Objekt 4 parallel zur Abstrahlfläche 30 bewegt wird, eine von der Aktivstellung unabhängige weitere Aktivstellung detektiert wird, wenn der Abstand zwischen den jeweiligen detektierten Positionen des Objekts 4 größer ist als ein Referenzabstand.In 13 FIG. 2 shows a signal course of a locating signal waveform of a locating signal according to an embodiment of the present invention. Here is a method for detecting a user command by the module according to the invention 2 described. Here is the module 2 configured to generate a locating signal for deriving a command information, in which case a locating signal value (reference numeral 500 '' ) as a function of time (reference numeral 500 ' ) is shown. For example, the user moves the object 4 (For example, a finger or pen) for entering a user command, depending on the movement of the object 4 the locating signal through the module 2 is produced. Here are several partial movements of the object 4 detected, the object 4 for example, is moved to an inactive position - where the object 4 in the inactive position outside the radiating surface 30 is positioned - or moved to an active position - where the object 4 in the active position in the radiating surface 30 is positioned. This means, for example, that in the case that the object 4 parallel to the radiating surface 30 is moved, independent of the active position further active position is detected when the distance between the respective detected positions of the object 4 is greater than a reference distance.
Weiterhin wird hier eine Objektbewegung aus der Inaktivstellung in die Aktivstellung als Aktivierungsbewegung bezeichnet und eine Objektbewegung aus der Aktivstellung in die Inaktivstellung als Inaktivierungsbewegung bezeichnet. Bei dem in 12 dargestellten Ortungssignal wird zunächst während eines ersten Zeitintervalls (siehe Bezugszeichen 501) eine Inaktivstellung des Objekts 4 detektiert, wobei anschließend eine erste Aktivierungsbewegung des Objekts 4 detektiert wird, wobei im Anschluss an das erste Zeitintervall 501 während eines zweiten Zeitintervalls 502 eine Aktivstellung des Objekts 4 detektiert wird, wobei anschließend eine erste Inaktivierungsbewegung des Objekts 4 detektiert wird, wobei im Anschluss an das zweite Zeitintervall 502 während eines dritten Zeitintervalls 503 eine Inaktivstellung des Objekts 4 detektiert wird.Furthermore, here an object movement from the inactive position into the active position is referred to as an activation movement, and an object movement from the active position into the inactive position is referred to as an inactivation movement. At the in 12 The positioning signal shown is first during a first time interval (see reference numerals 501 ) an inactive position of the object 4 detected, followed by a first activation movement of the object 4 is detected, following the first time interval 501 during a second time interval 502 an active position of the object 4 is detected, followed by a first inactivation movement of the object 4 is detected, following the second time interval 502 during a third time interval 503 an inactive position of the object 4 is detected.
Bevorzugt wird aus dem Ortungssignal die Befehlsinformation mit einer Information bezüglich eines Einzelklicks abgeleitet, wenn während eines definierten Zeitraums, der unmittelbar auf das dritte Zeitintervall 503 folgt, eine Inaktivstellung des Objekts 4 detektiert wird. Andernfalls wird (beispielsweise wie in 12 dargestellt) in dem dritten Zeitintervall 503 eine zweite Aktivierungsbewegung des Objekts 4 detektiert, wobei im Anschluss an das dritte Zeitintervall 503 während eines vierten Zeitintervalls 504 eine Aktivstellung des Objekts 4 detektiert wird. Im Anschluss daran wird hier eine zweite Inaktivierungsbewegung des Objekts 4 detektiert, sodass im Anschluss an die zweite Inaktivierungsbewegung während eines fünften Zeitintervalls 505 eine Inaktivstellung des Objekts 4 detektiert wird. Hier wird nach einer dritten Aktivierungsbewegung des Objekts 4 während eines sechsten Zeitintervalls 506 eine Aktivstellung des Objekts 4 detektiert.Preferably, the command information is derived from the locating signal with information relating to a single click when, during a defined period of time, directly to the third time interval 503 follows, an inactive position of the object 4 is detected. Otherwise (as in 12 shown) in the third time interval 503 a second activation movement of the object 4 detected, following the third time interval 503 during a fourth time interval 504 an active position of the object 4 is detected. Following this, here is a second inactivation movement of the object 4 detected so that following the second inactivation movement during a fifth time interval 505 an inactive position of the object 4 is detected. This is after a third activation movement of the object 4 during a sixth time interval 506 an active position of the object 4 detected.
Bevorzugt wird hier aus dem Ortungssignal die Befehlsinformation mit einer Information bezüglich des Benutzerbefehls (beispielsweise hier bezüglich eines Doppelklicks) abgeleitet, insbesondere wenn während eines auf das fünfte Zeitintervall 505 unmittelbar folgenden und vorbestimmten Zeitraums eine Inaktivstellung des Objekts 4 detektiert wird.Here, the command information with information relating to the user command (for example, here with respect to a double-click) is preferably derived from the location signal, in particular if during one on the fifth time interval 505 immediately following and predetermined period of inactivity of the object 4 is detected.
