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 bereitzustellen, welches im Vergleich zum Stand der Technik einen erhöhten Nutzerkomfort aufweist, wobei das Modul dennoch vergleichsweise kompakt und dadurch vielseitiger einsetzbar ist.It is an object of the present invention to provide a module for providing a man-machine interface that has increased user comfort compared to the prior art, yet the module is still relatively compact and thus more versatile.
Das erfindungsgemäße Modul, das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein vergleichsweise kompakt und einfach konstruiertes Modul mit einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle bereitgestellt wird, welches eine vergleichsweise präzise und zuverlässige Erkennung der Gesten des Benutzers ermöglicht. 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. Auf Grund des modularisierten Aufbaus können einzelne Komponenten oder das gesamte Modul flexibler an unterschiedliche Anforderungen 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 Schnittstelle zur berührungslosen Eingabe von Benutzergesten.The inventive module, the inventive method and the inventive system according to the independent claims have the advantage over the prior art that a comparatively compact and simply constructed module is provided with a man-machine interface, which comparatively precise and reliable detection of Gestures of the user allows. 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. Due to the modularized structure, individual components or the entire module can be adapted more flexibly to different requirements. 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 - i. an interface for the contactless input of user gestures.
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. 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 (welche sich insbesondere entlang einer Abstrahlebene erstreckt) 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. Erfindungsgemäß bevorzugt sind das Modul und/oder ein elektrisches Gerät derart konfiguriert, dass die Befehlsinformation aus dem Signal abgeleitet wird. Beispielsweise ist das Modul ein separates Zusatzgerät oder ein in dem elektrischen Gerät (monolithisch) integriertes Modul oder ein an dem elektrischen Gerät angeschlossenes Modul.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, the secondary signal being generated by interaction of the primary beam with the object. 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 an emission surface (which extends in particular along an emission plane) is to be understood in particular as a periodic pivoting movement between two detection boundaries of the location zone, wherein a scanning movement is also used here for 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 the invention, the module and / or an electrical device are configured in such a way that the command information is derived from the signal. For example, the module is a separate auxiliary device or a module integrated in the electrical device (monolithic) or a module connected to the electrical device.
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 das Modul zur Bereitstellung einer Computermausfunktionalität und/oder einer Tastaturfunktionalität für ein elektrisches Gerät konfiguriert ist.According to a preferred development, it is provided that the module is configured to provide a computer mouse functionality and / or a keyboard functionality for an electrical device.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, das Modul als Befehlsgeber für die Eingabe von Daten mit Hilfe von Benutzergesten zu konfigurieren. Insbesondere bedeutet Computermausfunktionalität, dass das Signal zur Ableitung der Befehlsinformation eine Bewegungsinformation bezüglich einer Bewegung des Objekts in der Abstrahlfläche aufweist. Die Bewegungsinformation ist beispielsweise eine Trajektorie des Objekts entlang der Abstrahlfläche und/oder eine Information bezüglich einer Tippbewegung bzw. Klickbewegung. Weiterhin bedeutet Tastaturfunktionalität beispielsweise, dass das Signal zur Ableitung der Befehlsinformation eine Koordinateninformation aufweist, wobei die Koordinateninformation mit einer Position des Objekts innerhalb eines Zeichenelementbereichs zusammenhängt, wobei der Zeichenelementbereich einem Zeichenelement zugeordnet ist. Beispielsweise ist der Zeichenelementbereich eine virtuelle Tastatur – d.h. eine auf eine Bedienfläche projizierte Tastatur.This advantageously makes it possible to configure the module as a command generator for the input of data by means of user gestures. In particular, computer mouse functionality means that the signal for deriving the command information includes motion information relating to movement of the object in the radiating surface. The movement information is, for example, a trajectory of the object along the emission surface and / or information regarding a tip movement or click movement. Furthermore, keyboard functionality means, for example, that the signal for deriving the command information has coordinate information, the coordinate information being related to a position of the object within a character area, the character area being associated with a character element. For example, the drawing element area is a virtual keyboard - i. a keyboard projected onto a control surface.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Modul 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, wobei das Modul zur Erzeugung des Ortungssignals zur Ableitung der Befehlsinformation in Abhängigkeit der weiteren Ortungsinformation konfiguriert ist. According to a further preferred development, it is provided that the module is configured to generate a further primary beam, wherein the scanning mirror structure is configured such that a further scanning movement of the further primary beam takes place substantially along a further radiating surface within the locating zone, wherein the module is configured in this way in that a further secondary signal is detected when the further secondary signal is generated by interaction of the further primary beam with the object positioned in the further radiating surface, wherein the module is configured to generate further locating information as a function of the further secondary signal, wherein the module for generating the Positioning signal is configured to derive the command information in dependence of the further location information.
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.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System umfassend ein elektrisches Gerät und ein Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Gerät ein Anzeigemittel aufweist, wobei das Modul oder das elektrische Gerät zur Ableitung der Befehlsinformation aus dem Ortungssignal konfiguriert ist, wobei insbesondere das Modul zur Steuerung des elektrischen Geräts in Abhängigkeit der Befehlsinformation konfiguriert ist.A further subject of the present invention is a system comprising an electrical device and a module according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrical device comprises a display means, wherein the module or the electrical device for deriving the command information from the locating signal is configured, in particular, the module for controlling the electrical device is configured in dependence on the command information.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine virtuelle Mensch-Maschinen-Schnittstelle durch das Modul an dem elektrischen Gerät bereitzustellen. Bevorzugt erhält der Nutzer über das Anzeigemittel eine Rückmeldung über den über die virtuelle Mensch-Maschinen-Schnittstelle eingegebenen Nutzerbefehl.This makes it advantageously possible to provide a virtual human-machine interface through the module to the electrical device. The user preferably receives feedback about the user command entered via the virtual human-machine interface via the display means.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass das Modul in dem elektrischen Gerät integriert oder ein an das elektrische Gerät angeschlossenes externes Zusatzgerät ist.According to a preferred development of the system according to the invention, it is provided that the module is integrated in the electrical device or is an external 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 des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass das elektrische Gerät und das Modul über eine kabelgebundene oder eine drahtlose Kommunikationsverbindung miteinander verbunden sind, wobei das elektrische Gerät und das Modul zur Datenübertragung des Ortungssignals oder der Befehlsinformation über die Kommunikationsverbindung konfiguriert sind.According to a further preferred development of the system according to the invention, it is provided that the electrical device and the module are connected to each other via a wired or a wireless communication link, wherein the electrical device and the module for data transmission of the locating signal or command information are configured via the communication link.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, ein flexibel einsetzbares Modul bereitzustellen, wobei dennoch eine vergleichsweise zuverlässige und präzise Erkennung von Nutzerbefehlen möglich ist.As a result, it is advantageously possible to provide a module which can be used flexibly, although nevertheless a comparatively reliable and precise recognition of user commands is possible.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass das System ein weiteres Modul umfasst, wobei das weitere Modul zur Bereitstellung einer weiteren Mensch-Maschinen-Schnittstelle für das elektrische Gerät konfiguriert ist.According to a further preferred embodiment of the system according to the invention it is provided that the system comprises a further module, wherein the further module is configured to provide a further human-machine interface for the electrical device.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, ein elektrisches Gerät mit zwei Modulen bereitzustellen, die beispielsweise an unterschiedlichen Positionen in dem elektrischen Gerät integriert sind. Beispielsweise ist das elektrische Gerät eine Tastatur, wobei das Modul und das weitere Modul an gegenüberliegenden Enden in der Tastatur integriert sind. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine Tastatur mit einer Computermausfunktionalität bereitzustellen. Insbesondere erstrecken sich dabei die Abstrahlzonen der beiden Module jeweils hauptsächlich in eine dem elektrischen Gerät abgewandte Richtung. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, an dem elektrischen Gerät zwei Mensch-Maschinen-Schnittstellen bereitzustellen, sodass beispielsweise die Eingabe von mehreren Nutzern gleichzeitig möglich ist.As a result, it is advantageously possible to provide an electrical device with two modules, which are integrated, for example, at different positions in the electrical device. For example, the electrical device is a keyboard, wherein the module and the further module are integrated at opposite ends in the keyboard. This advantageously makes it possible to provide a keyboard with a computer mouse functionality. In particular, the emission zones of the two modules each extend mainly in a direction away from the electrical device. As a result, it is advantageously possible to provide two human-machine interfaces on the electrical device, so that, for example, the input of several users is simultaneously possible.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, das elektrische Gerät eine Tastatur, ein Notebook, ein Personal Computer, ein Tablet-Computer, ein Telekommunikationsendgerät und/oder ein Fernsehgerät ist. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, das Modul mit einem elektrischen Gerät aus einer Vielzahl von flexiblen Geräten zu verwenden und eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle bereitzustellen.According to a further preferred development of the system according to the invention, it is provided that the electrical device is a keyboard, a notebook, a personal computer, a tablet computer, a telecommunication terminal and / or a television set. This advantageously makes it possible to use the module with an electrical device from a variety of flexible devices and to provide a man-machine interface.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Befehlsinformation zur Steuerung eines elektrischen Geräts aus dem Ortungssignal abgeleitet wird, wobei insbesondere die Befehlsinformation zur Steuerung des elektrischen Geräts an das elektrische Gerät gesendet wird.According to a preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that the command information for controlling an electrical device is derived from the locating signal, wherein in particular the command information for Control of the electrical device is sent to the electrical device.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine effiziente Steuerung des Anzeigemittels in Abhängigkeit eines unter Verwendung der Mensch-Maschinen-Schnittstelle eingegebenen Nutzerbefehls zu realisieren.As a result, it is advantageously possible to realize an efficient control of the display means as a function of a user command entered using the man-machine interface.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein weiterer Primärstrahl erzeugt wird, wobei eine weitere Scanbewegung des weiteren Primärstrahls im Wesentlichen entlang einer weiteren Abstrahlfläche innerhalb der Ortungszone erzeugt wird, wobei das Objekt in der weiteren Abstrahlfläche positioniert wird, wobei ein weiteres Sekundärsignal detektiert wird, wenn das weitere Sekundärsignal durch Wechselwirkung des weiteren Primärstrahls mit dem Objekt erzeugt wird, wobei eine weitere Ortungsinformation in Abhängigkeit des weiteren Sekundärsignals erzeugt wird, wobei das Ortungssignal zur Ableitung der Befehlsinformation in Abhängigkeit der weiteren Ortungsinformation erzeugt wird.According to a preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that a further primary beam is generated, wherein a further scanning movement of the further primary beam is generated substantially along a further radiating surface within the locating zone, wherein the object is positioned in the further radiating surface, wherein a further secondary signal is detected when the further secondary signal is generated by interaction of the further primary beam with the object, wherein a further locating information is generated in dependence of the further secondary signal, wherein the locating signal for deriving the command information is generated in dependence of the further locating information.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, das Objekt mit vergleichsweise hoher Präzision zu orten, um durch die präzisere Ortung eine genauere Erkennung des vom Nutzer eingegebenen Befehls zu realisieren, sodass eine zuverlässige Mensch-Maschinen-Schnittstelle zur Verfügung gestellt wird. As a result, it is advantageously possible to locate the object with comparatively high precision in order to realize through the more precise location a more accurate recognition of the command entered by the user, so that a reliable man-machine interface is made available.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Scanbewegung und/oder die weitere Scanbewegung einzeilige Scanbewegungen sind, wobei der Primärstrahl und der weitere Primärstrahl 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 preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the scanning movement and / or the further scanning movement are one-line scanning movements, the primary beam and the further primary beam having a radiation distance, the radiation distance preferably being between 0 and 50 millimeters, particularly preferably between 1 and 5 Millimeter, most 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 des Objekts 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 jogging movements of the object is possible in a reliable manner.
Gemäß einer 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 und/oder relativ zur weiteren Abstrahlfläche umfasst Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle mit einem erhöhten Nutzerkomfort bereitzustellen, wobei das Modul die Erkennung von Nutzerbefehlen verbessert wird.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the command information is derived from the locating signal in such a way that the command information comprises information relating to a movement of the object relative to the radiating surface and / or relative to the further radiating surface. To provide machine interface with increased user comfort, the module is the detection of user commands is improved.
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 11 ein elektrisches Gerät gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, 8th to 11 an electrical device according to various embodiments of the present invention,
12 einen Signalverlauf eines Signals gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 12 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, for example, in measured 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 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 2,000 hertz (Hz), more preferably between 5 and 500 Hz, most preferably between 10 and 200 Hz. 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 through 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 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.
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 8 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 8th 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.
In 8 ist ein elektrisches Gerät 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier ist ein elektrisches Gerät 1 mit einem Modul 2 und einem weiteren Modul 2‘ dargestellt, wobei das Modul 2 und das weitere Modul 2‘ hier insbesondere gleichartig ausgebildet sind. Hier ist das elektrische Gerät 1 insbesondere eine Tastatur für ein Computergerät, beispielsweise für einen Personal-Computer (PC) und/oder ein Notebook und/oder ein anderes Computergerät. Durch die Integration von wenigstens zwei Modulen 2, 2‘ in dem elektrischen Gerät 1 werden an dem elektrischen Gerät 1 bevorzugt wenigstens zwei separate Mensch-Maschinen-Schnittstellen bereitgestellt, die jeweils zur Eingabe von Nutzerbefehlen vorgesehen sind. Hierdurch ist es beispielsweise vorteilhaft möglich, eine Tastatur 1 mit einer Computermausfunktionalität bereitzustellen. Hier ist das Modul 2 und das weitere Modul 2‘ in dem elektrischen Gerät 1 entweder monolithisch integriert oder reversibel lösbar an dem elektrischen Gerät 1 befestigt.In 8th is an electrical device 1 according to an embodiment of the present invention. Here is an electrical device 1 with a module 2 and another module 2 ' shown, wherein the module 2 and the other module 2 ' here are in particular the same design. Here is the electrical device 1 in particular a keyboard for a computer device, for example for a personal computer (PC) and / or a notebook and / or another computer device. By integrating at least two modules 2 . 2 ' in the electrical device 1 be on the electrical device 1 preferably at least two separate man-machine interfaces provided, which are each provided for the input of user commands. This makes it advantageously possible, for example, a keyboard 1 with a computer mouse functionality. Here is the module 2 and the other module 2 ' in the electrical device 1 either monolithically integrated or reversibly detachable on the electrical device 1 attached.
In 9 ist ein elektrisches Gerät 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die hier dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 14, wobei das Modul 2 hier ein separates Gerät 2 ist, welches über eine Kabelverbindung 14 mit dem elektrischen Gerät 1 verbunden ist. Alternativ ist das elektrische Gerät 1 mit dem Modul 2 über eine Drahtlosverbindung – beispielsweise eine Bluetooth-Schnittstelle – oder eine Telekommunikationsverbindung über ein Telekommunikationsnetzwerk – beispielsweise das Internet – verbunden. Insbesondere erfolgt dabei ein Datenaustausch zur Steuerung des elektrischen Geräts 1 von einem entfernten Ort aus.In 9 is an electrical device 1 according to an embodiment of the present invention. The embodiment shown here essentially corresponds to the embodiment according to FIG 14 , where the module 2 here a separate device 2 which is via a cable connection 14 with the electrical device 1 connected is. Alternatively, this is the electrical device 1 with the module 2 via a wireless connection - for example, a Bluetooth interface - or a telecommunications connection via a telecommunications network - for example, the Internet - connected. In particular, there is a data exchange for controlling the electrical device 1 from a remote location.
In 10 ist ein elektrisches Gerät 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier ist das Modul 2 in dem elektrischen Gerät 1 entweder monolithisch integriert oder lösbar an dem elektrischen Gerät 1 befestigt. Beispielsweise ist das elektrische Gerät 1 ein Notebook, Laptop oder anderes tragbares elektrisches Computergerät. Das elektrische Gerät 1 umfasst ein sich hauptsächlich entlang einer Anzeigeebene 100‘ erstreckendes Anzeigemittel 1‘ und ein Eingabemittel 1‘‘ zur Eingabe von Benutzerbefehlen, wobei das Eingabemittel 1‘‘ hier in dem elektrischen Gerät 1 integriert ist. Bevorzugt ist das Modul 2 derart konfiguriert, dass sich die Ortungszone 30, 30‘ hauptsächlich in einen Raumbereich außerhalb des Moduls 2 erstreckt. In 10 is an electrical device 1 according to an embodiment of the present invention. Here is the module 2 in the electrical device 1 either monolithically integrated or detachable on the electrical device 1 attached. For example, the electrical device 1 a notebook, laptop or other portable electrical computing device. The electrical device 1 includes mainly along a display plane 100 ' extending display means 1' and an input means 1'' for inputting user commands, wherein the input means 1'' here in the electrical device 1 is integrated. The module is preferred 2 configured so that the location zone 30 . 30 ' mainly in a room area outside the module 2 extends.
In 11 ist ein elektrisches Gerät 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die hier dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 16, wobei hier das Eingabemittel 1‘‘ eine sich flächig erstreckende Oberfläche 100‘‘ (Eingabebereich) des elektrischen Geräts 1 ist, wobei sich die Ortungszone 30, 30‘ hier hauptsächlich parallel zur Oberfläche 100‘‘ des elektrischen Geräts 1 erstreckt. Insbesondere überlappt die Ortungszone 30, 30‘ den Eingabebereich 100‘‘ vollständig oder wenigstens teilweise entlang einer Projektionsrichtung 103, wobei die Projektionsrichtung 103 senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Eingabebereichs 100‘‘ und zur Haupterstreckungsebene der Abstrahlfläche 30 orientiert ist.In 11 is an electrical device 1 according to an embodiment of the present invention. The embodiment shown here essentially corresponds to the embodiment according to FIG 16 , where here the input means 1'' a flat surface extending 100 '' (Input area) of the electrical device 1 is where the location zone 30 . 30 ' here mainly parallel to the surface 100 '' of the electrical device 1 extends. In particular, the location zone overlaps 30 . 30 ' the input area 100 '' completely or at least partially along a projection direction 103 , where the direction of projection 103 perpendicular to the main extension plane of the input area 100 '' and to the main extension plane of the radiating surface 30 is oriented.
In 12 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 12 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 18 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 18 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 18 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 18 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.
