專利名稱：操作裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于操作計算機或者由計算機支持的設備的裝置，包括一個第一裝置，通過它可以確定物體在一個軸上的位置。
一種此類裝置例如具有EP 0 706 648 B1中所公開的裝置的結構。這種已知的裝置主要用于檢測玻璃片上的水滴，因為可以與被檢測的水滴無關地開啟一個玻璃刷。
在已知的裝置中，在兩個射線源和一個射線接收器之間形成兩個測量段(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。兩個測量段通過一個時鐘脈沖發(fā)生器按時間間隔的方式或交替的方式工作。
將由射線接收器檢測的檢測信號濾波并在一個由時鐘脈沖發(fā)生器控制的同步調(diào)制器中再次分解為與各測量段相對應的檢測信號。在一個比較器中由此確定出一個有用信號，用作成功潤濕的標準。如果兩個射線源發(fā)出的射線被等強度地反射，則有用信號為零。
將有用信號輸入到信號定心級。據(jù)此，可以在其輸出端上出現(xiàn)或不出現(xiàn)一個控制電壓，以該控制電壓控制射入到測量段上的射線量，從而根據(jù)一個時間常數(shù)產(chǎn)生對檢測信號的反饋控制。以此可以實現(xiàn)，在測量裝置的傳感器的活性范圍內(nèi)記錄動態(tài)變化，其中同時進行有效的外部光補償(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。以此可以實現(xiàn)，對以已知的裝置例如可以類似于一個用于控制計算機光標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平面上的一個指定位置執(zhí)行其它的功能，例如縮放功能，必須操作一個獨立的操作單元。這時很不利的，因為通常在操作獨立的操作單元時，則將離開在XY平面內(nèi)所需的位置。另外，操作一個獨立的操作單元也會令人感覺麻煩。
本發(fā)明的任務是按如下方式設計一個上述裝置，使其適用于其它功能的簡單實施例。
通過權利要求1的特征部分實現(xiàn)該任務。具有優(yōu)點的本發(fā)明的擴展由從屬權利要求給出。
根據(jù)本發(fā)明用于操作計算機或者由計算機支持的設備的裝置，其包括一個第一裝置，通過它可以確定物體在一個軸上的位置，其特征在于，設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，可以實現(xiàn)那些與間距相關的功能。單元的第一裝置可以用于確定一個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獨立的功能。
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計算機的光標，而用于確定與XY平面的間距的裝置可以用于控制一個在XY平面內(nèi)相關位置處的縮放功能，如在本發(fā)明的一個特殊的實施方式中所設置。以此通過該根據(jù)本發(fā)明的裝置以簡單的方式控制計算機的光標并且同時通過手指在Z方向的移動實現(xiàn)縮放功能。
將根據(jù)本發(fā)明的裝置用于控制一個且?guī)в屑傻目s放功能的計算機的光標也是有利的，但根據(jù)本發(fā)明的裝置例如也可以用在電視或音頻設備范圍中。另外，根據(jù)本發(fā)明的裝置也可以很好地應用于多媒體終端以及在展示設備中的媒體技術中。此外，根據(jù)本發(fā)明的裝置還可以應用于遠程操作或者游戲中，特別是3D游戲中。特別是使用游戲手柄作為游戲控制臺時。另外，根據(jù)本發(fā)明的裝置也可以很好地應用于手機、發(fā)報機、掌上電腦以及此類設備中。
本發(fā)明的一個實施方式特別具有優(yōu)點，其中在同一單元中與第一裝置一樣安裝一個第二裝置。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估電路。
本發(fā)明的一個實施方式特別具有優(yōu)點，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)的方式實現(xiàn)其它功能。特別在縮放功能中這具有很大的優(yōu)點。
本發(fā)明中提出的一個實施方式是具有優(yōu)點的，其中至少設置兩個射線發(fā)射器和一個射線接收器，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估。例如評估可以通過形成由射線接收器接收到的各反射射線的關系進行。也就是說，為確定物體相對于軸的或相對于平面的位置，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系。為確定相對軸的或相對平面的物體的間距，可以形成由射線接收器接收到的、一個或所有的射線發(fā)射器的反射射線的和。
本發(fā)明的一個實施方式是具有優(yōu)點的，其中為確定物體相對于軸的或相對于平面的位置，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，為確定物體相對于軸或相對于平面的間距，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于軸或相對平面的位置，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于軸或相對于平面的間距，可以使用很少的組件搭建工作很可靠的電路。因為無論是形成差還是形成和，都可以很大程度上共用組件。
在另一個特殊的本發(fā)明的實施方式中規(guī)定，射線發(fā)射器發(fā)出射線脈沖而相應的由射線接收器接收到的脈沖通過一個各自所屬的內(nèi)部脈沖補償。通過脈沖補償可以實現(xiàn)電路的可靠工作。另外，通過補償脈沖可以以簡單的方式形成由射線接收器接收到的反射射線的差與和。
因此為進行補償需使用可控放大器，為確定物體相對于軸的、如果需要或為確定物體相對于平面的位置，可由該可控放大器的控制信號形成差，且為確定相對于軸的、如果需要或為確定相對于平面的物體的間距，可由該可控放大器的控制信號形成和，如同在另一個特殊的發(fā)明的實施方式中所規(guī)定的。此處裝置可以具有計算單元的結構，通過該計算單元形成差與和。
本發(fā)明的其它細節(jié)、特征和優(yōu)點在如下按圖中順序的實施例的描述中給出。
唯一的一個附圖
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)出一個紅外線1a，該第一射線發(fā)射器設置有一個由一個驅(qū)動器控制的發(fā)光二極管。該紅外線1a通過一個由玻璃構成的軸5并在一個人的指尖4處反射。反射射線1b也通過玻璃形狀的軸5并由一個射線接收器3接收，該射線接收器3上設置有一個光電管和一個放大器。
以同樣的方式，如同從第一射線發(fā)射器發(fā)出一個紅外線1a在人的指尖4處反射后由一個射線接收器3接收一樣，一個由與第一射線發(fā)射器結構相同的第二射發(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通過一個時鐘脈沖發(fā)生器6按時間間隔的控制。相應的，射線接收器3按時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傳送到一個加法器13處。
在加法器13處其它信號被反相極化，這些信號是用以補償由射線接收器3給出的信號。補償信號是可控制放大器11，12的輸出信號，在它們的輸入端11E和12E同樣具有來自時鐘脈沖發(fā)生器6的脈沖。第一個可控放大器11同時由第一射線發(fā)射器1控制。第二可控放大器同時由第二射線發(fā)射器2控制。
由加法器13輸出的信號連接到補償器14的輸入端。補償器14的輸出信號在第一射線發(fā)射器1被控制期間傳送到第一計數(shù)器15的計數(shù)裝置輸入端，時鐘脈沖發(fā)生器6的輸出信號傳送到該計數(shù)器15的計數(shù)輸入端處。補償器14的輸出信號在第二射線發(fā)射器2被控制期間傳送到一個第二計數(shù)器16的計數(shù)裝置輸入端，將時鐘脈沖發(fā)生器6的輸出信號傳送到該計數(shù)器16的計數(shù)輸入端處。第一計數(shù)器15的輸出信號傳送到第一可控制放大器11的控制輸入端11s。第二計數(shù)器16的輸出信號傳送到第一可控制放大器12的控制輸入端12s。另外，將第一計數(shù)器15的輸出信號傳送到一個計算單元17的第一輸入端17a，以及將第二計數(shù)器16的輸出信號傳送到一個計算單元17的第二輸入端17b。
信號的時間分配通過開關7，8，9，10進行，它們同步接通。
在加法器13中進行比較，由射線接收器3接收到的第一射線發(fā)射器1的信號大于同時施加在加法器13上的第一可控制放大器11的輸出信號，則補償器14的輸出信號起作用使第一計數(shù)器15向上計數(shù)。以此第一計數(shù)器15的輸出信號增大，其結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，直至由第一可控制放大器11給出的信號大于射線接收器3所屬的輸出信號。
如果情況是射線接收器3的輸出信號小于第一個可控放大器11所屬的輸出信號，則補償器14的輸出信號起作用使第一計數(shù)器15向下計數(shù)。因此施加到第一可控制放大器11的控制輸入端11S的信號減小，從而第一可控制放大器11的放大作用減小，其結果是第一可控制放大器11的輸出信號減小。因此第一計數(shù)器15的輸出信號圍繞某一數(shù)值波動。
在上述描述的方式中，第二計數(shù)器16也工作，它與第二可控制放大器12結合，處理由第二射線發(fā)射器2給出的信號。
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的信號的強度與指尖4的位置有關，該信號可以用于確定指尖4相對于第一射線發(fā)射器1和第二射線發(fā)射器2的位置。通過在計算單元17中形成第一計數(shù)器15的輸出信號和第二計數(shù)器16的輸出信號之間的差，以確定位置。差值作為指尖4相對于軸5的位置的判斷尺度。
由于指尖4所反射的射線的強度也同指尖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，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。為此在計算單元17中將第一計數(shù)器15的輸出信號和第二計數(shù)器16的輸出信號相加。相加后的信號作為指尖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構來描述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，形成由所有四個射線發(fā)生器所給出的并反射的脈沖的和。
權利要求
1.一種用于操作計算機或者由計算機支持的設備的裝置，帶有一個第一裝置(1，2，3)，通過它可以確定物體(4)在一個軸(5)上的位置，其特征在于，設置有用于確定物體(4)相對于軸(5)的間距的裝置(17)。
2.如權利要求1的裝置，其特征在于，設置有第二裝置，通過它可確定物體在一個平面上的位置，其中通過裝置(17)可確定物體(4)與平面之間的間距。
3.如權利要求1或2的裝置，其特征在于，第一裝置(1，2，3)，必要時還有第二裝置，用于控制圖像再現(xiàn)單元中光標的位置，并且通過裝置(17)來控制縮放功能。
4.如權利要求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)具有相同的結構。
5.如權利要求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.如權利要求1至5之一的裝置，其特征在于，至少設置有兩個射線發(fā)生器(1，2)和一個射線接收器(3)，該射線接收器(3)接收由各個射線發(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)相對于軸(5)的位置或如果需要確定物體(4)相對于平面的位置，對不同的由射線接收器(3)接收到的反射射線(1b，2b)的差別進行評估。
7.如權利要求6的裝置，其特征在于，為了確定物體(4)相對于軸(5)的位置或如果需要確定物體(4)相對于平面的位置，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)相對于軸(5)的間距或如果需要確定物體(4)相對于平面的間距，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)部脈沖進行補償。
9.如權利要求8的裝置，其特征在于，為進行補償使用可控制放大器(11，12)，并且裝置(17)被設計為計算單元(17)，為了確定物體(4)相對于軸(5)的位置或如果需要確定物體(4)相對于平面的位置，它由放大器(11，12)的控制信號(11s，12s)形成差，為確定物體(4)相對于軸(5)的間距或如果需要確定物體(4)相對于平面的間距，它由放大器(11，12)的控制信號(11s，12s)形成和。
全文摘要
一種用于操作計算機或者由計算機支持的設備的裝置，包括一個第一裝置(1，2，3)，通過該裝置可以確定一個位于軸(5)上的物體(4)的位置，其特征在于設置有用于確定物體(4)距離軸(5)的間距的裝置(17)。
文檔編號G06F3/038GK1564997SQ02819855
公開日2005年1月12日 申請日期2002年9月6日 優(yōu)先權日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 申請人:米－茵有限公司