專利名稱：操作裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于操作計(jì)算機(jī)或者由計(jì)算機(jī)支持的設(shè)備的裝置，包括一個(gè)第一裝置，通過它可以確定物體在一個(gè)軸上的位置。
一種此類裝置例如具有EP 0 706 648 B1中所公開的裝置的結(jié)構(gòu)。這種已知的裝置主要用于檢測(cè)玻璃片上的水滴，因?yàn)榭梢耘c被檢測(cè)的水滴無關(guān)地開啟一個(gè)玻璃刷。
在已知的裝置中，在兩個(gè)射線源和一個(gè)射線接收器之間形成兩個(gè)測(cè)量段(Messstrecke)。由射線源發(fā)出的射線在位于玻璃片表面上的水滴處發(fā)生反射并由射線接收器接收。兩個(gè)測(cè)量段通過一個(gè)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器按時(shí)間間隔的方式或交替的方式工作。
將由射線接收器檢測(cè)的檢測(cè)信號(hào)濾波并在一個(gè)由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器控制的同步調(diào)制器中再次分解為與各測(cè)量段相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)。在一個(gè)比較器中由此確定出一個(gè)有用信號(hào)，用作成功潤(rùn)濕的標(biāo)準(zhǔn)。如果兩個(gè)射線源發(fā)出的射線被等強(qiáng)度地反射，則有用信號(hào)為零。
將有用信號(hào)輸入到信號(hào)定心級(jí)。據(jù)此，可以在其輸出端上出現(xiàn)或不出現(xiàn)一個(gè)控制電壓，以該控制電壓控制射入到測(cè)量段上的射線量，從而根據(jù)一個(gè)時(shí)間常數(shù)產(chǎn)生對(duì)檢測(cè)信號(hào)的反饋控制。以此可以實(shí)現(xiàn)，在測(cè)量裝置的傳感器的活性范圍內(nèi)記錄動(dòng)態(tài)變化，其中同時(shí)進(jìn)行有效的外部光補(bǔ)償(Fremdlichtkompensation)。
通過使用合適的裝置，可以利用由射線接收器接收到的、從一個(gè)位于玻璃片上的物體反射來的射線確定物體在玻璃上的位置。以此可以實(shí)現(xiàn)，對(duì)以已知的裝置例如可以類似于一個(gè)用于控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)的所謂觸控板的功能而加以使用。
以已知的裝置或觸控板是不能執(zhí)行除確定在XY平面內(nèi)的位置以外的其它功能的。如果需要在XY平面上的一個(gè)指定位置執(zhí)行其它的功能，例如縮放功能，必須操作一個(gè)獨(dú)立的操作單元。這時(shí)很不利的，因?yàn)橥ǔＴ诓僮鳘?dú)立的操作單元時(shí)，則將離開在XY平面內(nèi)所需的位置。另外，操作一個(gè)獨(dú)立的操作單元也會(huì)令人感覺麻煩。
本發(fā)明的任務(wù)是按如下方式設(shè)計(jì)一個(gè)上述裝置，使其適用于其它功能的簡(jiǎn)單實(shí)施例。
通過權(quán)利要求1的特征部分實(shí)現(xiàn)該任務(wù)。具有優(yōu)點(diǎn)的本發(fā)明的擴(kuò)展由從屬權(quán)利要求給出。
根據(jù)本發(fā)明用于操作計(jì)算機(jī)或者由計(jì)算機(jī)支持的設(shè)備的裝置，其包括一個(gè)第一裝置，通過它可以確定物體在一個(gè)軸上的位置，其特征在于，設(shè)置有可用于確定物體距離軸的間距的裝置。
由于具有可用其確定物體與軸之間間距的裝置，可以實(shí)現(xiàn)那些與間距相關(guān)的功能。單元的第一裝置可以用于確定一個(gè)物體在軸上或者例如在XY平面內(nèi)的位置，可通過該確定物體與軸之間的間距的裝置確定物體在Z方向上的位置。通過該裝置確定的物體與軸、或者與XY平面的間距可以用于控制一個(gè)獨(dú)立的功能。
例如如果該物體是人的指尖，則單元的第一裝置可以用于控制一個(gè)計(jì)算機(jī)的光標(biāo)，而用于確定與XY平面的間距的裝置可以用于控制一個(gè)在XY平面內(nèi)相關(guān)位置處的縮放功能，如在本發(fā)明的一個(gè)特殊的實(shí)施方式中所設(shè)置。以此通過該根據(jù)本發(fā)明的裝置以簡(jiǎn)單的方式控制計(jì)算機(jī)的光標(biāo)并且同時(shí)通過手指在Z方向的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)縮放功能。
將根據(jù)本發(fā)明的裝置用于控制一個(gè)且?guī)в屑傻目s放功能的計(jì)算機(jī)的光標(biāo)也是有利的，但根據(jù)本發(fā)明的裝置例如也可以用在電視或音頻設(shè)備范圍中。另外，根據(jù)本發(fā)明的裝置也可以很好地應(yīng)用于多媒體終端以及在展示設(shè)備中的媒體技術(shù)中。此外，根據(jù)本發(fā)明的裝置還可以應(yīng)用于遠(yuǎn)程操作或者游戲中，特別是3D游戲中。特別是使用游戲手柄作為游戲控制臺(tái)時(shí)。另外，根據(jù)本發(fā)明的裝置也可以很好地應(yīng)用于手機(jī)、發(fā)報(bào)機(jī)、掌上電腦以及此類設(shè)備中。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式特別具有優(yōu)點(diǎn)，其中在同一單元中與第一裝置一樣安裝一個(gè)第二裝置。以此可以采用和確定物體在X方向上的位置同樣的方式來確定物體在Y方向上的位置?；旧峡梢允褂孟嗤脑u(píng)估電路。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式特別具有優(yōu)點(diǎn)，其中可以連續(xù)地確定與平面之間的間距。以此可以以連續(xù)的方式實(shí)現(xiàn)其它功能。特別在縮放功能中這具有很大的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明中提出的一個(gè)實(shí)施方式是具有優(yōu)點(diǎn)的，其中至少設(shè)置兩個(gè)射線發(fā)射器和一個(gè)射線接收器，該射線接收器接收從各射線發(fā)射器發(fā)射出來并被物體反射的射線，其中由射線接收器接收到的反射射線的差別用于評(píng)估。例如評(píng)估可以通過形成由射線接收器接收到的各反射射線的關(guān)系進(jìn)行。也就是說，為確定物體相對(duì)于軸的或相對(duì)于平面的位置，形成由射線接收器接收到的、射線發(fā)射器的反射射線的關(guān)系。為確定相對(duì)軸的或相對(duì)平面的物體的間距，可以形成由射線接收器接收到的、一個(gè)或所有的射線發(fā)射器的反射射線的和。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是具有優(yōu)點(diǎn)的，其中為確定物體相對(duì)于軸的或相對(duì)于平面的位置，形成由射線接收器接收到的、射線發(fā)射器的反射射線的差，為確定物體相對(duì)于軸或相對(duì)于平面的間距，形成由射線接收器接收到的、射線發(fā)射器的反射射線的和。
通過形成由射線接收器接收到的反射射線的差以確定物體相對(duì)于軸或相對(duì)平面的位置，以及通過形成由射線接收器接收到的反射射線和以確定物體相對(duì)于軸或相對(duì)于平面的間距，可以使用很少的組件搭建工作很可靠的電路。因?yàn)闊o論是形成差還是形成和，都可以很大程度上共用組件。
在另一個(gè)特殊的本發(fā)明的實(shí)施方式中規(guī)定，射線發(fā)射器發(fā)出射線脈沖而相應(yīng)的由射線接收器接收到的脈沖通過一個(gè)各自所屬的內(nèi)部脈沖補(bǔ)償。通過脈沖補(bǔ)償可以實(shí)現(xiàn)電路的可靠工作。另外，通過補(bǔ)償脈沖可以以簡(jiǎn)單的方式形成由射線接收器接收到的反射射線的差與和。
因此為進(jìn)行補(bǔ)償需使用可控放大器，為確定物體相對(duì)于軸的、如果需要或?yàn)榇_定物體相對(duì)于平面的位置，可由該可控放大器的控制信號(hào)形成差，且為確定相對(duì)于軸的、如果需要或?yàn)榇_定相對(duì)于平面的物體的間距，可由該可控放大器的控制信號(hào)形成和，如同在另一個(gè)特殊的發(fā)明的實(shí)施方式中所規(guī)定的。此處裝置可以具有計(jì)算單元的結(jié)構(gòu)，通過該計(jì)算單元形成差與和。
本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)在如下按圖中順序的實(shí)施例的描述中給出。
唯一的一個(gè)附圖
是根據(jù)本發(fā)明的裝置的示意圖。
從圖中可以看到，從第一射線發(fā)射器發(fā)出一個(gè)紅外線1a，該第一射線發(fā)射器設(shè)置有一個(gè)由一個(gè)驅(qū)動(dòng)器控制的發(fā)光二極管。該紅外線1a通過一個(gè)由玻璃構(gòu)成的軸5并在一個(gè)人的指尖4處反射。反射射線1b也通過玻璃形狀的軸5并由一個(gè)射線接收器3接收，該射線接收器3上設(shè)置有一個(gè)光電管和一個(gè)放大器。
以同樣的方式，如同從第一射線發(fā)射器發(fā)出一個(gè)紅外線1a在人的指尖4處反射后由一個(gè)射線接收器3接收一樣，一個(gè)由與第一射線發(fā)射器結(jié)構(gòu)相同的第二射發(fā)射器2發(fā)出的紅外線2a在人的指尖4處反射，并由射線接收器3接收。
第一射線發(fā)射器1和第二射線發(fā)射器2通過一個(gè)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器6按時(shí)間間隔的控制。相應(yīng)的，射線接收器3按時(shí)間間隔的接收第一射線發(fā)射器1的反射光1b和第二射線發(fā)射器2的反射光2b。由射線接收器3接收到的第一射線發(fā)射器1和第二射線發(fā)射器2的反射光1b和反射光2b傳送到一個(gè)加法器13處。
在加法器13處其它信號(hào)被反相極化，這些信號(hào)是用以補(bǔ)償由射線接收器3給出的信號(hào)。補(bǔ)償信號(hào)是可控制放大器11，12的輸出信號(hào)，在它們的輸入端11E和12E同樣具有來自時(shí)鐘脈沖發(fā)生器6的脈沖。第一個(gè)可控放大器11同時(shí)由第一射線發(fā)射器1控制。第二可控放大器同時(shí)由第二射線發(fā)射器2控制。
由加法器13輸出的信號(hào)連接到補(bǔ)償器14的輸入端。補(bǔ)償器14的輸出信號(hào)在第一射線發(fā)射器1被控制期間傳送到第一計(jì)數(shù)器15的計(jì)數(shù)裝置輸入端，時(shí)鐘脈沖發(fā)生器6的輸出信號(hào)傳送到該計(jì)數(shù)器15的計(jì)數(shù)輸入端處。補(bǔ)償器14的輸出信號(hào)在第二射線發(fā)射器2被控制期間傳送到一個(gè)第二計(jì)數(shù)器16的計(jì)數(shù)裝置輸入端，將時(shí)鐘脈沖發(fā)生器6的輸出信號(hào)傳送到該計(jì)數(shù)器16的計(jì)數(shù)輸入端處。第一計(jì)數(shù)器15的輸出信號(hào)傳送到第一可控制放大器11的控制輸入端11s。第二計(jì)數(shù)器16的輸出信號(hào)傳送到第一可控制放大器12的控制輸入端12s。另外，將第一計(jì)數(shù)器15的輸出信號(hào)傳送到一個(gè)計(jì)算單元17的第一輸入端17a，以及將第二計(jì)數(shù)器16的輸出信號(hào)傳送到一個(gè)計(jì)算單元17的第二輸入端17b。
信號(hào)的時(shí)間分配通過開關(guān)7，8，9，10進(jìn)行，它們同步接通。
在加法器13中進(jìn)行比較，由射線接收器3接收到的第一射線發(fā)射器1的信號(hào)大于同時(shí)施加在加法器13上的第一可控制放大器11的輸出信號(hào)，則補(bǔ)償器14的輸出信號(hào)起作用使第一計(jì)數(shù)器15向上計(jì)數(shù)。以此第一計(jì)數(shù)器15的輸出信號(hào)增大，其結(jié)果是第一可控制放大器11的放大作用增加。該過程將一直重復(fù)，直至由第一可控制放大器11給出的信號(hào)大于射線接收器3所屬的輸出信號(hào)。
如果情況是射線接收器3的輸出信號(hào)小于第一個(gè)可控放大器11所屬的輸出信號(hào)，則補(bǔ)償器14的輸出信號(hào)起作用使第一計(jì)數(shù)器15向下計(jì)數(shù)。因此施加到第一可控制放大器11的控制輸入端11S的信號(hào)減小，從而第一可控制放大器11的放大作用減小，其結(jié)果是第一可控制放大器11的輸出信號(hào)減小。因此第一計(jì)數(shù)器15的輸出信號(hào)圍繞某一數(shù)值波動(dòng)。
在上述描述的方式中，第二計(jì)數(shù)器16也工作，它與第二可控制放大器12結(jié)合，處理由第二射線發(fā)射器2給出的信號(hào)。
由于由指尖4所反射的第一射線發(fā)射器1和第二射線發(fā)射器2的信號(hào)的強(qiáng)度與指尖4的位置有關(guān)，該信號(hào)可以用于確定指尖4相對(duì)于第一射線發(fā)射器1和第二射線發(fā)射器2的位置。通過在計(jì)算單元17中形成第一計(jì)數(shù)器15的輸出信號(hào)和第二計(jì)數(shù)器16的輸出信號(hào)之間的差，以確定位置。差值作為指尖4相對(duì)于軸5的位置的判斷尺度。
由于指尖4所反射的射線的強(qiáng)度也同指尖4與射線接收器3之間的間距以及指尖4與軸5之間的間距有關(guān)，因此由射線接收器3接收到的射線也可以用于確定指尖4與射線接收器3之間的間距以及指尖4與軸5之間的間距。為此在計(jì)算單元17中將第一計(jì)數(shù)器15的輸出信號(hào)和第二計(jì)數(shù)器16的輸出信號(hào)相加。相加后的信號(hào)作為指尖4與軸5之間間距的判斷尺度。
圖中所描述的軸5是XY平面中的X軸，但也可以用相同的結(jié)構(gòu)來描述Y軸，則指尖4的位置在由X軸和Y軸張成的平面中可以確定。為確定指尖4與這一平面之間的間距，形成由所有四個(gè)射線發(fā)生器所給出的并反射的脈沖的和。
權(quán)利要求
1.一種用于操作計(jì)算機(jī)或者由計(jì)算機(jī)支持的設(shè)備的裝置，帶有一個(gè)第一裝置(1，2，3)，通過它可以確定物體(4)在一個(gè)軸(5)上的位置，其特征在于，設(shè)置有用于確定物體(4)相對(duì)于軸(5)的間距的裝置(17)。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，設(shè)置有第二裝置，通過它可確定物體在一個(gè)平面上的位置，其中通過裝置(17)可確定物體(4)與平面之間的間距。
3.如權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，第一裝置(1，2，3)，必要時(shí)還有第二裝置，用于控制圖像再現(xiàn)單元中光標(biāo)的位置，并且通過裝置(17)來控制縮放功能。
4.如權(quán)利要求2或3的裝置，其特征在于，第二裝置基本上與第一裝置(1，2，3)具有相同的結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1至4之一的裝置，其特征在于，可連續(xù)地確定物體(4)與軸(5)之間的間距，如果需要也可以連續(xù)地確定物體(4)與平面之間的間距。
6.如權(quán)利要求1至5之一的裝置，其特征在于，至少設(shè)置有兩個(gè)射線發(fā)生器(1，2)和一個(gè)射線接收器(3)，該射線接收器(3)接收由各個(gè)射線發(fā)生器(1，2)發(fā)射的、并被物體(4)反射的射線(1b，2b)，其中為確定物體(4)相對(duì)于軸(5)的位置或如果需要確定物體(4)相對(duì)于平面的位置，對(duì)不同的由射線接收器(3)接收到的反射射線(1b，2b)的差別進(jìn)行評(píng)估。
7.如權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，為了確定物體(4)相對(duì)于軸(5)的位置或如果需要確定物體(4)相對(duì)于平面的位置，形成不同的由射線接收器(3)接收到的射線發(fā)生器(1，2)的反射射線(1b，2b)的差，并且為了確定物體(4)相對(duì)于軸(5)的間距或如果需要確定物體(4)相對(duì)于平面的間距，形成不同的由射線接收器(3)接收到的射線發(fā)生器(1，2)的反射射線(1b，2b)的和。
8.如權(quán)利要求6或7的裝置，其特征在于，射線發(fā)生器(1，2)發(fā)出射線脈沖，相應(yīng)地由射線接收器(3)接收到的脈沖以各自所屬的內(nèi)部脈沖進(jìn)行補(bǔ)償。
9.如權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，為進(jìn)行補(bǔ)償使用可控制放大器(11，12)，并且裝置(17)被設(shè)計(jì)為計(jì)算單元(17)，為了確定物體(4)相對(duì)于軸(5)的位置或如果需要確定物體(4)相對(duì)于平面的位置，它由放大器(11，12)的控制信號(hào)(11s，12s)形成差，為確定物體(4)相對(duì)于軸(5)的間距或如果需要確定物體(4)相對(duì)于平面的間距，它由放大器(11，12)的控制信號(hào)(11s，12s)形成和。
全文摘要
一種用于操作計(jì)算機(jī)或者由計(jì)算機(jī)支持的設(shè)備的裝置，包括一個(gè)第一裝置(1，2，3)，通過該裝置可以確定一個(gè)位于軸(5)上的物體(4)的位置，其特征在于設(shè)置有用于確定物體(4)距離軸(5)的間距的裝置(17)。
文檔編號(hào)G06F3/038GK1564997SQ02819855
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2002年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月7日
發(fā)明者安德爾斯·理查特爾, 斯特芬·格羅曼, 卓格·路姆爾哲姆 申請(qǐng)人:米－茵有限公司