CN1564997A - 操作装置 - Google Patents

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CN1564997A CNA028198557A CN02819855A CN1564997A CN 1564997 A CN1564997 A CN 1564997A CN A028198557 A CNA028198557 A CN A028198557A CN 02819855 A CN02819855 A CN 02819855A CN 1564997 A CN1564997 A CN 1564997A
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斯特芬·格罗曼
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    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
    • G06F3/0383—Signal control means within the pointing device

Abstract

一种用于操作计算机或者由计算机支持的设备的装置，包括一个第一装置(1，2，3)，通过该装置可以确定一个位于轴(5)上的物体(4)的位置，其特征在于设置有用于确定物体(4)距离轴(5)的间距的装置(17)。

Description

操作装置
本发明涉及一种用于操作计算机或者由计算机支持的设备的装置，包括一个第一装置，通过它可以确定物体在一个轴上的位置。
一种此类装置例如具有EP 0 706 648 B1中所公开的装置的结构。这种已知的装置主要用于检测玻璃片上的水滴，因为可以与被检测的水滴无关地开启一个玻璃刷。
在已知的装置中，在两个射线源和一个射线接收器之间形成两个测量段(Messstrecke)。由射线源发出的射线在位于玻璃片表面上的水滴处发生反射并由射线接收器接收。两个测量段通过一个时钟脉冲发生器按时间间隔的方式或交替的方式工作。
将由射线接收器检测的检测信号滤波并在一个由时钟脉冲发生器控制的同步调制器中再次分解为与各测量段相对应的检测信号。在一个比较器中由此确定出一个有用信号，用作成功润湿的标准。如果两个射线源发出的射线被等强度地反射，则有用信号为零。
将有用信号输入到信号定心级。据此，可以在其输出端上出现或不出现一个控制电压，以该控制电压控制射入到测量段上的射线量，从而根据一个时间常数产生对检测信号的反馈控制。以此可以实现，在测量装置的传感器的活性范围内记录动态变化，其中同时进行有效的外部光补偿(Fremdlichtkompensation)。
通过使用合适的装置，可以利用由射线接收器接收到的、从一个位于玻璃片上的物体反射来的射线确定物体在玻璃上的位置。以此可以实现，对以已知的装置例如可以类似于一个用于控制计算机光标的所谓触控板的功能而加以使用。
以已知的装置或触控板是不能执行除确定在XY平面内的位置以外的其它功能的。如果需要在XY平面上的一个指定位置执行其它的功能，例如缩放功能，必须操作一个独立的操作单元。这时很不利的，因为通常在操作独立的操作单元时，则将离开在XY平面内所需的位置。另外，操作一个独立的操作单元也会令人感觉麻烦。
本发明的任务是按如下方式设计一个上述装置，使其适用于其它功能的简单实施例。
通过权利要求1的特征部分实现该任务。具有优点的本发明的扩展由从属权利要求给出。
根据本发明用于操作计算机或者由计算机支持的设备的装置，其包括一个第一装置，通过它可以确定物体在一个轴上的位置，其特征在于，设置有可用于确定物体距离轴的间距的装置。
由于具有可用其确定物体与轴之间间距的装置，可以实现那些与间距相关的功能。单元的第一装置可以用于确定一个物体在轴上或者例如在XY平面内的位置，可通过该确定物体与轴之间的间距的装置确定物体在Z方向上的位置。通过该装置确定的物体与轴、或者与XY平面的间距可以用于控制一个独立的功能。
例如如果该物体是人的指尖，则单元的第一装置可以用于控制一个计算机的光标，而用于确定与XY平面的间距的装置可以用于控制一个在XY平面内相关位置处的缩放功能，如在本发明的一个特殊的实施方式中所设置。以此通过该根据本发明的装置以简单的方式控制计算机的光标并且同时通过手指在Z方向的移动实现缩放功能。
将根据本发明的装置用于控制一个且带有集成的缩放功能的计算机的光标也是有利的，但根据本发明的装置例如也可以用在电视或音频设备范围中。另外，根据本发明的装置也可以很好地应用于多媒体终端以及在展示设备中的媒体技术中。此外，根据本发明的装置还可以应用于远程操作或者游戏中，特别是3D游戏中。特别是使用游戏手柄作为游戏控制台时。另外，根据本发明的装置也可以很好地应用于手机、发报机、掌上电脑以及此类设备中。
本发明的一个实施方式特别具有优点，其中在同一单元中与第一装置一样安装一个第二装置。以此可以采用和确定物体在X方向上的位置同样的方式来确定物体在Y方向上的位置。基本上可以使用相同的评估电路。
本发明的一个实施方式特别具有优点，其中可以连续地确定与平面之间的间距。以此可以以连续的方式实现其它功能。特别在缩放功能中这具有很大的优点。
本发明中提出的一个实施方式是具有优点的，其中至少设置两个射线发射器和一个射线接收器，该射线接收器接收从各射线发射器发射出来并被物体反射的射线，其中由射线接收器接收到的反射射线的差别用于评估。例如评估可以通过形成由射线接收器接收到的各反射射线的关系进行。也就是说，为确定物体相对于轴的或相对于平面的位置，形成由射线接收器接收到的、射线发射器的反射射线的关系。为确定相对轴的或相对平面的物体的间距，可以形成由射线接收器接收到的、一个或所有的射线发射器的反射射线的和。
本发明的一个实施方式是具有优点的，其中为确定物体相对于轴的或相对于平面的位置，形成由射线接收器接收到的、射线发射器的反射射线的差，为确定物体相对于轴或相对于平面的间距，形成由射线接收器接收到的、射线发射器的反射射线的和。
通过形成由射线接收器接收到的反射射线的差以确定物体相对于轴或相对平面的位置，以及通过形成由射线接收器接收到的反射射线和以确定物体相对于轴或相对于平面的间距，可以使用很少的组件搭建工作很可靠的电路。因为无论是形成差还是形成和，都可以很大程度上共用组件。
在另一个特殊的本发明的实施方式中规定，射线发射器发出射线脉冲而相应的由射线接收器接收到的脉冲通过一个各自所属的内部脉冲补偿。通过脉冲补偿可以实现电路的可靠工作。另外，通过补偿脉冲可以以简单的方式形成由射线接收器接收到的反射射线的差与和。
因此为进行补偿需使用可控放大器，为确定物体相对于轴的、如果需要或为确定物体相对于平面的位置，可由该可控放大器的控制信号形成差，且为确定相对于轴的、如果需要或为确定相对于平面的物体的间距，可由该可控放大器的控制信号形成和，如同在另一个特殊的发明的实施方式中所规定的。此处装置可以具有计算单元的结构，通过该计算单元形成差与和。
本发明的其它细节、特征和优点在如下按图中顺序的实施例的描述中给出。
唯一的一个附图是根据本发明的装置的示意图。
从图中可以看到，从第一射线发射器发出一个红外线1a，该第一射线发射器设置有一个由一个驱动器控制的发光二极管。该红外线1a通过一个由玻璃构成的轴5并在一个人的指尖4处反射。反射射线1b也通过玻璃形状的轴5并由一个射线接收器3接收，该射线接收器3上设置有一个光电管和一个放大器。
以同样的方式，如同从第一射线发射器发出一个红外线1a在人的指尖4处反射后由一个射线接收器3接收一样，一个由与第一射线发射器结构相同的第二射发射器2发出的红外线2a在人的指尖4处反射，并由射线接收器3接收。
第一射线发射器1和第二射线发射器2通过一个时钟脉冲发生器6按时间间隔的控制。相应的，射线接收器3按时间间隔的接收第一射线发射器1的反射光1b和第二射线发射器2的反射光2b。由射线接收器3接收到的第一射线发射器1和第二射线发射器2的反射光1b和反射光2b传送到一个加法器13处。
在加法器13处其它信号被反相极化，这些信号是用以补偿由射线接收器3给出的信号。补偿信号是可控制放大器11，12的输出信号，在它们的输入端11E和12E同样具有来自时钟脉冲发生器6的脉冲。第一个可控放大器11同时由第一射线发射器1控制。第二可控放大器同时由第二射线发射器2控制。
由加法器13输出的信号连接到补偿器14的输入端。补偿器14的输出信号在第一射线发射器1被控制期间传送到第一计数器15的计数装置输入端，时钟脉冲发生器6的输出信号传送到该计数器15的计数输入端处。补偿器14的输出信号在第二射线发射器2被控制期间传送到一个第二计数器16的计数装置输入端，将时钟脉冲发生器6的输出信号传送到该计数器16的计数输入端处。第一计数器15的输出信号传送到第一可控制放大器11的控制输入端11s。第二计数器16的输出信号传送到第一可控制放大器12的控制输入端12s。另外，将第一计数器15的输出信号传送到一个计算单元17的第一输入端17a，以及将第二计数器16的输出信号传送到一个计算单元17的第二输入端17b。
信号的时间分配通过开关7，8，9，10进行，它们同步接通。
在加法器13中进行比较，由射线接收器3接收到的第一射线发射器1的信号大于同时施加在加法器13上的第一可控制放大器11的输出信号，则补偿器14的输出信号起作用使第一计数器15向上计数。以此第一计数器15的输出信号增大，其结果是第一可控制放大器11的放大作用增加。该过程将一直重复，直至由第一可控制放大器11给出的信号大于射线接收器3所属的输出信号。
如果情况是射线接收器3的输出信号小于第一个可控放大器11所属的输出信号，则补偿器14的输出信号起作用使第一计数器15向下计数。因此施加到第一可控制放大器11的控制输入端11S的信号减小，从而第一可控制放大器11的放大作用减小，其结果是第一可控制放大器11的输出信号减小。因此第一计数器15的输出信号围绕某一数值波动。
在上述描述的方式中，第二计数器16也工作，它与第二可控制放大器12结合，处理由第二射线发射器2给出的信号。
由于由指尖4所反射的第一射线发射器1和第二射线发射器2的信号的强度与指尖4的位置有关，该信号可以用于确定指尖4相对于第一射线发射器1和第二射线发射器2的位置。通过在计算单元17中形成第一计数器15的输出信号和第二计数器16的输出信号之间的差，以确定位置。差值作为指尖4相对于轴5的位置的判断尺度。
由于指尖4所反射的射线的强度也同指尖4与射线接收器3之间的间距以及指尖4与轴5之间的间距有关，因此由射线接收器3接收到的射线也可以用于确定指尖4与射线接收器3之间的间距以及指尖4与轴5之间的间距。为此在计算单元17中将第一计数器15的输出信号和第二计数器16的输出信号相加。相加后的信号作为指尖4与轴5之间间距的判断尺度。
图中所描述的轴5是XY平面中的X轴，但也可以用相同的结构来描述Y轴，则指尖4的位置在由X轴和Y轴张成的平面中可以确定。为确定指尖4与这一平面之间的间距，形成由所有四个射线发生器所给出的并反射的脉冲的和。

Claims (9)

1.一种用于操作计算机或者由计算机支持的设备的装置，带有一个第一装置(1，2，3)，通过它可以确定物体(4)在一个轴(5)上的位置，其特征在于，设置有用于确定物体(4)相对于轴(5)的间距的装置(17)。
2.如权利要求1的装置，其特征在于，设置有第二装置，通过它可确定物体在一个平面上的位置，其中通过装置(17)可确定物体(4)与平面之间的间距。
3.如权利要求1或2的装置，其特征在于，第一装置(1，2，3)，必要时还有第二装置，用于控制图像再现单元中光标的位置，并且通过装置(17)来控制缩放功能。
4.如权利要求2或3的装置，其特征在于，第二装置基本上与第一装置(1，2，3)具有相同的结构。
5.如权利要求1至4之一的装置，其特征在于，可连续地确定物体(4)与轴(5)之间的间距，如果需要也可以连续地确定物体(4)与平面之间的间距。
6.如权利要求1至5之一的装置，其特征在于，至少设置有两个射线发生器(1，2)和一个射线接收器(3)，该射线接收器(3)接收由各个射线发生器(1，2)发射的、并被物体(4)反射的射线(1b，2b)，其中为确定物体(4)相对于轴(5)的位置或如果需要确定物体(4)相对于平面的位置，对不同的由射线接收器(3)接收到的反射射线(1b，2b)的差别进行评估。
7.如权利要求6的装置，其特征在于，为了确定物体(4)相对于轴(5)的位置或如果需要确定物体(4)相对于平面的位置，形成不同的由射线接收器(3)接收到的射线发生器(1，2)的反射射线(1b，2b)的差，并且为了确定物体(4)相对于轴(5)的间距或如果需要确定物体(4)相对于平面的间距，形成不同的由射线接收器(3)接收到的射线发生器(1，2)的反射射线(1b，2b)的和。
8.如权利要求6或7的装置，其特征在于，射线发生器(1，2)发出射线脉冲，相应地由射线接收器(3)接收到的脉冲以各自所属的内部脉冲进行补偿。
9.如权利要求8的装置，其特征在于，为进行补偿使用可控制放大器(11，12)，并且装置(17)被设计为计算单元(17)，为了确定物体(4)相对于轴(5)的位置或如果需要确定物体(4)相对于平面的位置，它由放大器(11，12)的控制信号(11s，12s)形成差，为确定物体(4)相对于轴(5)的间距或如果需要确定物体(4)相对于平面的间距，它由放大器(11，12)的控制信号(11s，12s)形成和。
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