DE102006041937A1

DE102006041937A1 - Object e.g. finger, position determining method for motor vehicle, involves successively determining coordinates of position of object in orthogonal co-ordinate system in separate calculation sections from distance values of sensors

Info

Publication number: DE102006041937A1
Application number: DE102006041937A
Authority: DE
Inventors: Katharina Bachfischer; Lennart Bendewald; Christoph WÄLLER; Gerald Grote; Heiner Grote
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2008-03-27

Abstract

The method involves providing a sensor arrangement (3) with a set of distance measuring sensors (S1-S4), which contactlessly determines distance measured values that are a measure for a distance of a position of the object from the corresponding distance measuring sensor. Coordinates of the position of the object in an orthogonal co-ordinate system are successively determined in separate calculation sections from distance values of the distance measuring sensors. The distance values are derived from the distance measured values. An independent claim is also included for a device for determining a position of an object, in particular a body part in a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Position eines Objekts, insbesondere eines Körperteils, in einem Kraftfahrzeug mit Hilfe einer Sensoranordnung mit Entfernungsmesssensoren, die Entfernungsmesswerte berührungslos ermitteln, die ein Maß für eine Entfernung der Position des Objekts von dem entsprechenden Entfernungsmesssensor sind.The The invention relates to a method and a device for determining a position of an object, in particular a body part, in a motor vehicle with the aid of a sensor arrangement with distance measuring sensors, the distance measurements contactless determine which is a measure of a distance the position of the object from the corresponding distance sensor are.

In modernen Kraftfahrzeugen werden vermehrt Multifunktionsbedieneinrichtungen verwendet, die eine Anzeigevorrichtung umfassen. Die Anzeigevorrichtung ist häufig mit einem positionsbestimmenden Messsensor ausgestattet, der eine Position einer Berührung durch einen Nutzer bestimmen kann. Solche Anzeigevorrichtungen werden als Touchscreen bezeichnet. Auf der Anzeigevorrichtung werden beispielsweise Bedienelemente eingeblendet, denen Funktionen und/oder Aktionen zugeordnet sind. Wird die als Touchscreen ausgebildete Anzeigevorrichtung an einer Stelle berührt, an der ein Bedienelement eingeblendet ist, so wird die entsprechende Funktion oder Aktion ausgeführt. Die für die Darstellung der unterschiedlichen Bedienelemente zur Verfügung stehende Anzeigefläche ist begrenzt. Um bei einer Vielzahl von dargestellten Bedienelementen nur genau ein Bedienelement mittels einer Berührung zu betätigen, ist eine Konzentration und Sorgfalt seitens eines Nutzers erforderlich. Bei einer Fahrt auf einer unebenen Straße ist es für einen Nutzer mit großen Fingern häufig schwierig, eine solche Bedienhandlung während der Fahrt fehlerfrei auszuführen. Daher ist es wünschenswert, eine Bedienabsicht eines Nutzers vor einer Berührung des positionsbestimmenden Messsensors zu erfassen und einzelne oder mehrere der dargestellten Bedienelemente, für die eine erhöhte Bedienwahrscheinlichkeit ermittelt wurde, für eine Betätigung optimal skaliert darzustellen. Hierfür ist es erforderlich, die Position des zur Bedienung benutzten Objekts, beispielsweise eines Körperteils, insbesondere eines Fingers, vor einer eigentlichen Betätigungshandlung zu erfassen.In modern motor vehicles are increasingly multi-functional controls used, which include a display device. The display device is common equipped with a position-determining measuring sensor, which has a Position of a touch determined by a user. Such displays become referred to as a touch screen. For example, on the display device Controls that show functions and / or actions assigned. Will the trained as a touch screen display device touched in one place, on which a control is displayed, so the corresponding function or action performed. The for the representation of the different controls available display area is limited. To only use a variety of illustrated controls to operate exactly one operating element by means of a touch is a concentration and care on the part of a user required. When driving on a rough road, it is for a user with big fingers often difficult, such an operator action while driving error-free perform. Therefore it is desirable an operating intention of a user before touching the position-determining Measuring sensor to capture and one or more of the illustrated Controls for which an increased Operating probability has been determined to represent optimal scaled for actuation. Therefor it is necessary to determine the position of the object used for operation, for example, a body part, in particular a finger, before an actual act of action capture.

Um die Position eines Körperteils berührungslos messen zu können, ist in der Druckschrift WO 2004/078536 ein Messprinzip für Entfernungsmesssensoren beschrieben, bei dem über einen Nutzer übertragene Hochfrequenzsignale ausgewertet werden. Nahe dem Körper des Nutzers ist ein Hochfrequenzsender angeordnet. In einem Kraftfahrzeug befindet sich ein solcher Hochfrequenzsender vorzugsweise integriert in einem Fahrzeugsitz. Die in den Körper des Nutzers eingekoppelten Hochfrequenzsignale werden von den Entfernungsmesssensoren kapazitiv empfangen. Anhand einer Signalstärke kann die Entfernung eines Körperteils von dem Entfernungsmesssensor ermittelt werden. Anhand mehrerer solcher Entfernungsmesssensoren, die in einer Sensoranordnung angeordnet sind, ist es prinzipiell möglich, die Position des Körperteils im Raum mittels trigonometrischer Berechnungsverfahren zu ermitteln.In order to measure the position of a body part without contact, is in the document WO 2004/078536 described a measuring principle for distance measuring sensors, are evaluated in the transmitted via a user high-frequency signals. Near the user's body is a radio frequency transmitter. In a motor vehicle, such a high-frequency transmitter is preferably integrated in a vehicle seat. The high-frequency signals coupled into the user's body are received capacitively by the distance measuring sensors. Based on a signal strength, the distance of a body part can be determined by the distance measuring sensor. On the basis of several such distance measuring sensors, which are arranged in a sensor arrangement, it is possible in principle to determine the position of the body part in space by means of trigonometric calculation methods.

Wird von einem Objekt mittels eines Entfernungsmesssensors eine Entfernung gemessen, so beinhaltet der Entfernungsmesswert die Information, dass sich das Objekt auf einer Kugelfläche befindet, in deren Ursprung sich der Entfernungsmesssensor befindet und deren Radius gleich dem ermittelten Abstand des Objekts von dem Entfernungsmesssensor ist. Anhand von drei Entfernungsmesssensoren, deren Positionen im Raum bekannt sind, kann die Position des vermessenen Objekts eindeutig bestimmt werden. Hierzu muss der Schnittpunkt der drei Kugelflächen, die aus drei Entfernungsmesswerten ermittelt sind, trigonometrisch bestimmt werden. Eine solche Berechnung ist aufwendig und nicht in jedem Falle zuverlässig möglich, sofern Störungen bei der Messung auftreten.Becomes from an object by means of a distance sensor, a distance measured, the distance measurement includes the information that the object is on a spherical surface, at its origin the distance sensor is located and its radius is the same the determined distance of the object from the distance measuring sensor. Based on three distance sensors whose positions in space are known, the position of the measured object can be unique be determined. For this, the intersection of the three spherical surfaces, the are determined from three distance measurement values, trigonometrically determined become. Such a calculation is complicated and not in each Trap reliable possible, provided interference occur during the measurement.

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen der Position eines Objekts mit Hilfe einer Sensoranordnung mit mehreren berührungslos messenden Entfernungsmesssensoren sowie eine Vorrichtung zur verbesserten Positionsbestimmung zu schaffen.Of the Invention is the technical object of an improved Method for determining the position of an object using a Sensor arrangement with several non-contact measuring distance sensors and a device for improved To create position determination.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The The object is achieved by a Method with the features of claim 1 and a device solved with the features of claim 9. Advantageous embodiments The invention will become apparent from the dependent claims.

Hierfür ist vorgesehen, in einem orthogonalen Koordinatensystem die Koordinaten der Position des Objekts sukzessiv in getrennten Berechnungsabschnitten aus den Entfernungsmesswerten abgeleiteten Entfernungswerten der Entfernungsmesssensoren zu ermitteln. Dieses Vorgehen bieten den Vorteil, dass die einzelnen Koordinaten jeweils anhand der Entfernungsmesswerte der Entfernungsmesssensoren ermittelt werden, die für die Bestimmung der jeweiligen Koordinate Entfernungswerte mit der höchsten Aussagekraft zur Verfügung stellen. Es hat sich gezeigt, dass einzelne Koordinaten häufig mit einer höheren Genauigkeit ermittelbar sind als andere Koordinaten. Bei einem Berechnungsverfahren, bei dem die Koordinaten anhand einer Schnittpunktsermittlung von drei durch Entfernungswerte festgelegte Kugelsektoren ermittelt wird, wirkt sich eine Fehler in einem Messsensor oder eine Störung fast immer auf alle drei Koordinaten aus. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es somit möglich, einzelne Koordinaten exakter zu bestimmen. Häufig ist es nämlich möglich die Signifikanz von einzelnen Sensormesswerten einzelner Sensoren auf die Bestimmung einer Koordinate gegenüber anderen Sensormesswerten anderer Entfernungsmesssensoren abzuschätzen. Sensormesswerte, die eine geringere Signifikanz aufweisen, können so unberücksichtigt beleiben. Ferner müssen nur einfachere Berechnungsschritte ausgeführt werden, um die einzelnen Koordinaten zu bestim men. Eine sukzessive Bestimmung im Sinne dieser Beschreibung bedeutet, dass, sofern es möglich ist, eine bereits ermittelte Koordinate bei der Ermittlung der weiteren Koordinaten berücksichtigt wird. Es sind Ausführungsformen möglich, bei denen zwei Koordinaten zeitgleich und im Wesentlichen unabhängig voneinander bestimmt werden. Zumindest jedoch die dritte Koordinate wird auch bei solchen Ausführungsformen in Abhängigkeit von zumindest einer der ermittelten Koordinaten berechnet. Als Entfernungswerte werden die aus den Entfernungsmesswerten abgeleiteten Werte bezeichnet, die man nach einer Berücksichtigung einer Kalibrierung der Entfernungsmesswerte aus diesen erhält. Existiert beispielsweise eine Kalibrierung, mit der die Entfernungsmesswerte auf eine Normlänge bezogen werden, so erhält man aus einem Entfernungsmesswert einen Entfernungswert, der die Entfernung in Einheiten einer Normlänge angibt. Während die Entfernungsmesswerte mit einer zunehmenden Entfernung des vermessenen Objekts von dem Entfernungsmesssensor abnehmen können, nimmt der entsprechende Entfernungswert jeweils stetig mit der Entfernung des Objekts zu.For this purpose, it is provided to determine the coordinates of the position of the object in an orthogonal coordinate system successively in separate calculation sections from the distance measuring values derived distance values of the distance measuring sensors. This procedure offers the advantage that the individual coordinates are respectively determined on the basis of the distance measuring values of the distance measuring sensors, which provide distance values with the highest significance for the determination of the respective coordinate. It has been shown that individual coordinates can often be determined with a higher accuracy than other coordinates. In a calculation method in which the coordinates are determined from an intersection determination of three sphere sectors determined by distance values, an error in a measurement sensor or a disturbance almost always affects all three coordinates. With the proposed method, it is thus possible to determine individual coordinates more accurately. Often it is possible the significance of individual sensor readings of individual sensors on the determination of a coordinate over other sensor to estimate the readings of other distance measuring sensors. Sensor readings that are less significant may be disregarded. Furthermore, only simpler calculation steps must be performed in order to determine the individual coordinates. A successive determination in the sense of this description means that, if possible, an already determined coordinate is taken into account in the determination of the further coordinates. Embodiments are possible in which two coordinates are determined at the same time and essentially independently of each other. However, at least the third coordinate is also calculated in such embodiments as a function of at least one of the determined coordinates. The distance values are the values derived from the distance measurement values which are obtained after taking into account a calibration of the distance measurement values from these. If, for example, there is a calibration with which the distance measurement values are related to a standard length, a distance value is obtained from a distance measurement value which indicates the distance in units of a standard length. While the ranging values may decrease with increasing distance of the measured object from the rangefinder sensor, the corresponding range value increases steadily with the distance of the object.

Eine verbesserte Ermittlung der einzelnen Koordinaten und eine Steigerung der Genauigkeit wird mit einer Ausführungsform erreicht, bei der die einzelnen Koordinaten jeweils in Abhängigkeit einer geschätzten oder bereits ermittelten Projektionspositionsinformation über eine Projektionsposition der Position in einer Projektionsebene ermittelt werden, die von zwei Basisvektoren des Koordinatensystems aufgespannt ist. Eine Kenntnis der Projektionsposition in einer Ebenen, die von zwei Basisvektoren aufgespannt wird (ohne Beschränkung der Allgemeinheit der x-y-Ebene), ist von Vorteil um Ermitteln zu können, wie weit dieser Punkt von den einzelnen Entfernungsmesssensoren entfernt ist. Eine Genauigkeit der Berechnung der Koordinaten nimmt in der Regel zu, wenn Entfernungsmesswerte oder hieraus abgeleitete Entfernungswerte von Entfernungsmesssensoren verwendet oder bevorzugt verwendet werden, die der Projektionsposition in der Projektionsebene am dichtesten benachbart sind. Eine bevorzugte Verwendung kann beispielsweise eine Gewichtung gegenüber Entfernungswerten anderer Entfernungsmesssensoren umfassen.A improved determination of the individual coordinates and an increase accuracy is achieved with an embodiment in which the individual coordinates depending on an estimated or already determined projection position information about a Projection position of the position determined in a projection plane be spanned by two basis vectors of the coordinate system is. A knowledge of the projection position in a plane that is spanned by two basis vectors (without restriction of the Generality of the x-y plane), it is advantageous to be able to determine how far this point away from the individual rangefinder sensors is. An accuracy of the calculation of the coordinates decreases in the Typically, if distance measurements or distance values derived therefrom used or preferably used by distance measuring sensors, the the projection position in the projection plane closest to each other are. A preferred use may be, for example, a weighting across from Distance values of other distance sensors include.

Die Bestimmung der Entfernung einer Projektionsposition zu den einzelnen Entfernungsmesssensoren ist besonders einfach möglich, wenn die mehreren Entfernungsmesssensoren in der Projektionsebene liegen. Daher wird die Projektionsebene und hiermit gekoppelt das Koordinatensystem bevorzugt so gewählt, dass einer der Sensoren im Ursprung des Koordinatensystems angeordnet ist. Zwei Basisvektoren liegen in der Ebene, ein dritter Basisvektor steht senkrecht auf der Projektionsebene.The Determination of the distance of a projection position to the individual Distance measuring sensors is particularly easy if the multiple distance sensors lie in the projection plane. Therefore, the projection plane and coupled therewith preferably the coordinate system selected so that one of the sensors located at the origin of the coordinate system is. Two basis vectors lie in the plane, a third basis vector is perpendicular to the projection plane.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eine Koordinate der Position anhand einer gewichteten Mittlung von trigonometrischen Positionsbestimmungen ermittelt wird, wobei die Positionsbestimmungen jeweils basierend auf gemesse nen Entfernungswerten eines Paares von Entfernungsmesssensoren ausgeführt werden und wobei die Gewichtung der Positionsbestimmungen basierend auf der geschätzten oder bereits ermittelten Projektionspositionsinformation erfolgt. Als trigonometrische Positionsbestimmungen werden solche geometrischen Berechnungen angesehen, bei denen anhand der bekannten Positionen der Entfernungsmesssensoren und die ermittelten Entfernungen der Position des vermessenen Objekts, die aus den Entfernungswerten der Entfernungssensoren errechnet sind, verwendet werden, um in einer zweidimensionalen Ebene eine Koordinatenposition zu errechnen. Dieses setzt voraus, dass sich die Positionen der Entfernungsmesssensoren bezüglich der zu bestimmenden Koordinate unterscheiden. D.h., gibt man die Positionen der Entfernungsmesssensoren in Koordinaten des Koordinatensystems an, in dem die Position des Objekts ermittelt werden soll, so müssen sich die Koordinaten der Entfernungsmesssensoren hinsichtlich der Koordinate unterscheiden, die anhand ihrer Entfernungsmesswerte ermittelt werden soll. Vorzugsweise unterscheiden sie sich in den anderen Koordinaten nicht. Umfasst die Sensoranordnung beispielsweise vier Entfernungsmesssensoren, die in einer Ebene an Eckpunkten eines Rechtecks angeordnet sind, so kann eine Koordinate bezüglich eines Basisvektors, der parallel zu einer Seitenkante des Rechtecks orientiert ist, vorteilhaft jeweils anhand der Entfernungswerte der Paare von Entfernungsmesssensoren ermittelt werden, die jeweils über eine der zu dem Basisvektor parallelen Seitenkanten miteinander verbunden sind. Die so in diesem Positionsbestimmungsverfahren ermittelten Werte für die eine Koordinate werden anschließend mittels einer Mittlung fusioniert, wobei die Positionsbestimmungen stärker gewichtet werden, die mit Hilfe von Entfernungsmesssensorpaaren ermittelt sind, die der Projektionsposition in der Projektionsebene näher benachbart sind. In dem eben erwähnten Beispiel kann prinzipiell eine Positionsbestimmung der Koordinate auch anhand der Entfernungswerte jener Paare von Entfernungsmesssensoren erfolgen, die in diagonal gegenüberliegenden Ecken des Rechtecks angeordnet sind.at a particularly preferred embodiment is provided that at least one coordinate of the position based a weighted averaging of trigonometric position determinations is, with the position determinations each based on measured NEN Distance values of a pair of distance measuring sensors are executed and wherein the weighting of the position determinations based on the estimated or already determined projection position information is carried out. When trigonometric position determinations become such geometrical ones Calculations are considered, in which the known positions the distance measuring sensors and the determined distances of the Position of the measured object resulting from the distance values The distance sensors are calculated to be used in To calculate a coordinate position in a two-dimensional plane. This assumes that the positions of the distance sensors in terms of distinguish the coordinate to be determined. That is, you give the Positions of the distance sensors in coordinates of the coordinate system on, in which the position of the object to be determined, so must the coordinates of the distance sensors with respect to the coordinate which are determined by their distance measurements should. Preferably, they do not differ in the other coordinates. If, for example, the sensor arrangement comprises four distance measuring sensors, which are arranged in a plane at vertices of a rectangle, so can a coordinate regarding a base vector parallel to a side edge of the rectangle oriented, advantageously in each case on the basis of the distance values the pairs of distance measuring sensors are determined, each having a the side edges parallel to the base vector are interconnected are. The thus determined in this positioning method Values for the one coordinate will then be averaged merged, weighting more strongly the positional determinations that are determined by means of distance sensor pairs that the Projection position in the projection plane are closer. By doing just mentioned In principle, a position determination of the coordinate can also be an example based on the distance values of those pairs of distance measuring sensors done in diagonally opposite Corners of the rectangle are arranged.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Entfernungsmesssensoren in Ecken eines Rechtecks angeordnet sind und mindestens eine Koordinate parallel zu gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks ermittelt wird, indem trigonometrische Positionsbestimmungen jeweils für die Paare von Entfernungsmesssensoren ausgeführt werden, die jeweils über die entsprechenden gegenüberliegenden Seiten miteinander verbunden sind, und die Positionsbestimmungen zur Ermittlung der Koordinate gewichtet mit einem Maß für eine Nähe der Projektionsposition zu der entsprechenden der gegenüberliegenden Seiten additiv gemittelt werden. Wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit eine x-Achse entlang einer längeren Seite des Rechtecks gelegt und eine y-Achse entlang einer kürzeren Seite gewählt, so erfolgt eine Bestimmung der Koordinate der Position mittels einer additiven Mittlung der aus zwei getrennten Positionsbestimmungen ermittelten Werte für die x-Koordinate, wobei eine Wichtung mit der relativen Lage der Projektions position entlang der y-Achse erfolgt. Die erste Positionsbestimmung wird mit den Entfernungswerten der Entfernungsmesssensoren an den Enden einer der längeren gegenüberliegenden Seiten ausgeführt, die andere Positionsbestimmung wird mit den Entfernungsmesssensoren ausgeführt, die durch die andere der längeren gegenüberliegenden Seiten miteinander verbunden sind. So erhält man zwei Werte für die x-Koordinate. Liegt die Projektionsposition bezogen auf die y-Richtung, d.h. eine Richtung parallel der kürzeren gegenüberliegenden Seiten, dichter an der ersten der längeren gegenüberliegenden Seiten, so wird der x-Koordinatenwert stärker gewichtet, der mittels der Entfernungswerte der Entfernungsmesssensoren ermittelt ist, die über die erste der längeren gegenüberliegenden Seiten verbunden sind, als der x-Koordinatenwert, der aus der Positionsbestimmung mit Hilfe der Entfernungsmesssensoren ermittelt wurde, die durch die andere der längeren gegenüberliegenden Seiten verbunden sind. Liegt die Projektionsposition näher an der anderen der längeren gegenüberliegenden Seiten, so wird bei einer Mittlung die Gewichtung entsprechend umgekehrt.A particularly preferred embodiment provides that the distance measuring sensors are arranged in corners of a rectangle and mindes at least one coordinate parallel to opposite sides of the rectangle is obtained by performing trigonometric position determinations respectively for the pairs of ranging sensors respectively connected to each other via the respective opposite sides, and weighting the position determinations for determining the coordinate with a measure of proximity of the coordinates Projection position to the corresponding opposite sides are additive averaged. If, without restriction of generality, an x-axis is laid along a longer side of the rectangle and a y-axis is selected along a shorter side, the position coordinate is determined by an additive averaging of the values determined from two separate position determinations for the x-axis. Coordinate, wherein a weighting with the relative position of the projection position along the y-axis takes place. The first position determination is carried out with the distance values of the distance measuring sensors at the ends of one of the longer opposite sides, the other position determination is carried out with the distance measuring sensors which are connected to each other by the other of the longer opposite sides. So you get two values for the x-coordinate. If the projection position relative to the y-direction, ie a direction parallel to the shorter opposite sides, is closer to the first of the longer opposite sides, then the x-coordinate value determined by the distance values of the range-finding sensors over the first one is weighted more of the longer opposite sides than the x-coordinate value obtained from the position determination by means of the distance measuring sensors connected by the other of the longer opposite sides. If the projection position is closer to the other of the longer opposite sides, the weighting is correspondingly reversed during averaging.

Bei einer sukzessiv folgenden Bestimmung der Koordinate parallel zu kürzeren gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks wird vorzugsweise nur der Koordinatenwert verwendet, der mittels einer Positionsbestimmung aus den Entfernungswerten der Entfernungsmesssensoren ermittelt ist, die über die der kürzeren gegenüberliegenden Seiten verbunden sind, die von den kürzeren gegenüberliegenden Seiten der Projektionsposition näher benachbart ist. Es hat sich herausgestellt, dass die Entfernungswerte der Entfernungsmesssensoren die höchste Aussagekraft für eine Bestimmung der Koordinate (im obigen Beispiels der y-Koordinate) parallel zu den kürzeren gegenüberliegenden Seiten besitzen, die der Projektionsposition am nächsten benachbart sind. Daher wird die Ermittlung dieser Koordinate vorzugsweise ausschließlich auf Basis einer Positionsbestimmung anhand der Entfernungswerte dieser (am nächsten benachbarten) Entfernungsmesssensoren ausgeführt.at a successive determination of the coordinate parallel to shorter opposite Sides of the rectangle, preferably only the coordinate value is used, the by means of a position determination from the distance values the distance measuring sensors is determined that over the shorter of the opposite Pages are joined by the shorter ones opposite Pages of the projection position closer is adjacent. It has been found that the distance values of the Distance sensors the highest Significance for a determination of the coordinate (in the above example the y-coordinate) parallel to the shorter opposite Have sides closest to the projection position are. Therefore, the determination of this coordinate is preferably exclusively on Basis of a position determination on the basis of the distance values of these (closest neighbor) Distance measuring sensors executed.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist darüber hinaus vorgesehen, dass in einem mittleren Bereich, bezogen auf die x-Koordinate, d.h. einem mittleren Bereich entlang der längeren der gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks, eine Berechnung der Koordinate entlang der kürzeren gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks anhand einer empirischen Formel erfolgt, in die eine Summe der Differenzen der gemessenen Entfernungswerte der jeweiligen Paare der Entfernungsmesssensoren eingehen, die jeweils über eine der kürzeren gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks miteinander verbunden sind, wenn die Projektionsposition von den kürzeren gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks einen Abstand oberhalb eines Schwellenabstands aufweist. Vorzugsweise beträgt der Schwellenabstand etwa 25 % des Abstands der Entfernungsmesssensoren, die über eine längere der gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks verbunden sind. Dies bedeutet, dass die empirische Ermittlung der y-Position ausgeführt wird, wenn der Abstand der Projektionsposition in x-Richtung von einer der kürzeren gegenüberliegenden Seiten etwa 25 % des Abstands der Entfernungsmesssensoren überschreitet, die durch die längere der gegenüberliegenden Seitenkanten des Rechtecks verbunden sind. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass jeweils die Sensoren verwendet werden, die eine höchste Aussagekraft für die Bestimmung der jeweiligen Koordinate, in diesem Fall der y-Koordinate, haben. In einem mittleren Bereich des Rechtecks sind die Messwerte aller vier Entfernungsmesssensoren zu berücksichtigen. Eine genaue trigonometrische Formel für diese Art der Bestimmung kann mathematisch nicht hergeleitet werden, jedoch ergibt es sich, dass die y-Koordinate von der Differenz der Entfernungswerte abhängig sein muss, die über die kürzeren der gegenüberliegenden Seiten miteinander verbunden sind.at a particularly preferred embodiment is about it also provided that in a middle range, based on the x-coordinate, i. a central area along the longer of the opposite Sides of the rectangle, a calculation of the coordinate along the shorter opposite Sides of the rectangle is made using an empirical formula, in the one sum of the differences of the measured distance values of the respective pairs of distance measuring sensors are received, each having a the shorter one opposite Sides of the rectangle are joined together when the projection position from the shorter ones opposite Sides of the rectangle a distance above a threshold distance having. Preferably the threshold distance is about 25% of the distance of the distance sensors, the above a longer one the opposite Sides of the rectangle are connected. This means that the empirical Determination of the y-position executed is when the distance of the projection position in the x direction from one of the shorter ones opposite Pages exceeds about 25% of the distance of the distance sensors, the through the longer the opposite Side edges of the rectangle are connected. This procedure offers the advantage that in each case the sensors are used, the one highest Significance for the determination of the respective coordinate, in this case the y-coordinate. In a middle area of the rectangle are the readings of all four Distance measuring sensors to consider. A exact trigonometric formula for this kind of determination can not be derived mathematically however, it turns out that the y-coordinate of the difference of the distance values be dependent that has to be over the shorter ones the opposite Pages are connected.

Eine Ermittlung der dritten Koordinate, die senkrecht auf der Projektionsebene steht, d.h. senkrecht zu den parallel gegenüberliegenden Seiten verläuft, wird vorteilhafterweise mittels eines Verfahrens ausgeführt, bei dem eine Koordinate senkrecht zu den parallel gegenüberliegenden Seiten anhand von mindestens zwei trigonometrischen Positionsbestimmungen erfolgt, wobei die trigonometrischen Positionsbestimmungen jeweils mittels eines errechneten Abstands der Projektionsposition von dem entsprechenden Entfernungsmesssensor und dessen gemessenen Entfernungswerts ausgeführt werden und die mindestens zwei trigonometrischen Positionsbestimmungen jeweils für Entfernungsmesssensorpaare ausgeführt werden, die über eine Seite des Rechtecks miteinander verbunden sind, wobei das Entfernungsmesssensorpaar nach folgender Rangfolge ausgesucht wird: a) es wird das Entfernungsmesssensorpaar verwendet, das über eine der kürzeren gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks verbunden ist, sofern diese Verbindende der gegenüberliegenden kürzeren Seiten einen Abstand zu der Projektionsposition aufweist, der kleiner als ein vorgegebener zweiter Schwellenabstand ist, b) andernfalls das Entfernungsmesssensorpaar verwendet wird, das über eine der längeren gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks verbunden ist, sofern die Verbindende der gegenüberliegenden längeren Seiten einen Abstand zu der Projektionsposition aufweist, der kleiner als ein vorgegebener dritter Schwellenabstand ist, und c) andernfalls die Koordinate senkrecht zu den parallel gegenüberliegenden Seiten anhand aller vier trigonometrischen Positionsbestimmungen für die Entfernungsmesssensoren mittels einer empirisch modifizierten Mittlung erfolgt, wenn keine der obigen Bedingungen für eines der Entfernungsmesssensorpaare erfüllt ist. Dies bedeutet, dass die Positionsermittlung der dritten Koordinate mit Hilfe der Entfernungsmesssensoren erfolgt, die über eine der kürzeren gegenüberliegenden Seiten miteinander verbunden sind, sofern die Projektionsposition den zweiten Schwellenabstand für diese kürzeren Seiten unterschreitet. Sei die x-Koordinate eine Koordinate, die entlang der längeren gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks orientiert ist und von links nach rechts weist, und die y-Koordinate, die von einem Ursprung, der in einer linken oberen Ecke des Rechtecks angeordnet ist, nach unten weist, so wird die z-Position anhand eines Abstands der Projektionsposition von den Entfernungsmesssensoren und deren Entfernungswerten ermittelt, die an einer linken Seite des Rechtecks lie gen, sofern die Projektionsposition gemessen entlang der x-Achse von der linken kürzeren Seite des Rechtecks einen Abstand aufweist, der geringer als der zweite Schwellenabstand ist. Ist der Abstand der Projektionsposition von der rechten Seite geringer als der zweite Schwellenabstand, so werden die Entfernungsmesssensoren, die durch die rechte Seite miteinander verbunden sind bzw. deren gemessene Entfernungswerte gemeinsam mit den errechneten Abständen der Projektionsposition von den entsprechenden Entfernungsmesssensoren verwendet, um die z-Koordinate der Position des Objekts zu bestimmen. Liegt die Projektionsposition hingegen in einem mittleren Bereich bezogen auf die x-Koordinate, so werden ein oberer, ein unterer und ein mittlerer Bereich unterschieden. Liegt die Projektionsposition im oberen oder unteren Bereich, so wird die z-Position anhand der durch die obere Seitenkante verbundenen Entfernungsmesssensoren bzw., wenn die Projektionsposition nah benachbart zu der unteren längeren Seite gelegen ist, die entsprechenden Entfernungssensoren verwendet, die durch die untere der längeren gegenüberliegenden Seiten miteinander verbunden sind. Liegt die Projektionsposition hingegen in einem mittleren Bereich sowohl bezüglich der x- als auch der y-Koordinate, so erfolgt die Berechnung der z-Koordinate anhand der trigonometrischen Positionsbestimmungen, die für jeden der vier Entfernungsmesssensoren ausgeführt worden sind, wobei die z-Koordinate mittels einer empirisch modifizierten Mittlung erfolgt. Dieses Vorgehen bietet erneut die Möglichkeit, dass die Entfernungsmesssensoren zur Ermittlung der z-Koordinate verwendet werden, bei deren Auswertung die höchste Genauigkeit bezüglich der gesuchten Position erreicht wird. Die Auswahl der Entfernungsmesssensoren, deren Entfernungswerte verwendet werden, erfolgt erneut anhand der Projektionsposition in der Projektionsebene. Die z-Koordinate wird jeweils mittels einer Mittlung aus zwei z-Koordinatenwerten ermittelt, die ihrerseits in zwei unabhängigen Positionsbestimmungen ermittelt sind. Hierbei werden jeweils die beiden günstigsten Entfernungsmesssensoren ausgewählt. Lediglich in einem mittleren Bereich, in dem alle vier Entfernungsmesssensoren ungefähr eine gleiche Aussagekraft hinsichtlich der z-Position aufweisen, wird eine empirische Mittlung der Positionsbestimmungen für alle vier Entfernungsmesssensoren ausgeführt.A determination of the third coordinate, which is perpendicular to the projection plane, that is perpendicular to the parallel opposite sides is advantageously carried out by a method in which a coordinate perpendicular to the parallel opposite sides on the basis of at least two trigonometric position determinations, the trigonometric Position determinations are carried out in each case by means of a calculated distance of the projection position from the corresponding distance measuring sensor and its measured distance value and the at least two trigonometric position determinations are respectively carried out for distance sensor pairs which are connected to each other via one side of the rectangle, wherein the distance sensor pair is selected according to the following order of priority: a ) it will be the distance measurement used pair of sensors, which is connected via one of the shorter opposite sides of the rectangle, provided that this connecting the opposite shorter sides has a distance to the projection position, which is smaller than a predetermined second threshold distance, b) otherwise using the range sensor pair, which via one of the longer opposite sides of the rectangle is connected, provided that the connecting of the opposite longer sides has a distance to the projection position which is smaller than a predetermined third threshold distance, and c) otherwise the coordinate perpendicular to the parallel opposite sides on the basis of all four trigonometric position determinations for the Distance measuring sensors by means of an empirically modified averaging takes place when none of the above conditions for one of the distance sensor pairs is satisfied. This means that the position determination of the third coordinate takes place with the aid of the distance measuring sensors, which are connected to one another via one of the shorter opposite sides, as long as the projection position falls below the second threshold distance for these shorter sides. Let the x-coordinate be a coordinate oriented along the longer opposite sides of the rectangle facing left to right, and the y-coordinate pointing down from an origin located in a top left corner of the rectangle , the z-position is determined by a distance of the projection position from the rangefinder sensors and their distance values lying on a left side of the rectangle, provided that the projection position measured along the x-axis from the left shorter side of the rectangle has a distance, which is less than the second threshold distance. If the distance of the projection position from the right-hand side is less than the second threshold distance, then the distance-measuring sensors connected to each other by the right-hand side and their measured distance values together with the calculated distances of the projection position from the corresponding distance-measuring sensors are used to calculate the distance. Coordinate the position of the object to determine. On the other hand, if the projection position is in a middle range with respect to the x coordinate, a distinction is made between an upper, a lower and a middle range. If the projection position is upper or lower, the z-position will be based on the distance sensors connected by the upper side edge or, if the projection position is close to the lower longer side, the corresponding distance sensors passing through the lower one of the longer ones connected to each other on opposite sides. On the other hand, if the projection position is in a middle range with respect to both the x and y coordinates, the z coordinate is calculated from the trigonometric position determinations performed for each of the four range sensors, the z coordinate being determined by a empirically modified averaging occurs. This procedure again offers the possibility that the distance measuring sensors are used to determine the z-coordinate, the highest accuracy with respect to the sought position is achieved in its evaluation. The selection of rangefinder sensors whose range values are used is again based on the projection position in the projection plane. The z-coordinate is determined in each case by means of an averaging of two z-coordinate values, which in turn are determined in two independent position determinations. In each case the two most favorable distance measuring sensors are selected. Only in a central region, in which all four distance measuring sensors have approximately the same significance with respect to the z-position, an empirical averaging of the position determinations for all four distance measuring sensors is carried out.

Die vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren Merkmale weisen dieselben Vorteile wie die Merkmale der erfindungsgemäßen Verfahren auf.The advantageous embodiments of the device according to the invention and their features have the same advantages as the features of the inventive method on.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:following The invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment. in this connection demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Position eines Objekts mit Hilfe einer berührungslos messenden Sensoranordnung; 1 a schematic representation of a device for determining the position of an object by means of a non-contact measuring sensor array;

2 eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung zur Veranschaulichung von Koordinatensystemen die zur Positionsbestimmung verwendet werden; 2 a schematic representation of a sensor arrangement for illustrating coordinate systems used for position determination;

3 eine graphische Darstellung für eine Umrechnung von Entfernungsmesswerten in Entfernungswerte; 3 a graphical representation for a conversion of distance measurements in distance values;

4 eine schematische Darstellung der Projektionsebene zur Veranschaulichung der Positionsbestimmung einer Koordinate anhand von Entfernungswerten zweier Entfernungsmesssensoren; 4 a schematic representation of the projection plane to illustrate the position determination of a coordinate based on distance values of two distance measuring sensors;

5 eine Darstellung der Projektionsfläche, in der dargestellt ist, welche Entfernungsmesssensoren zur Koordinatenbestimmung der y-Koordinate in Abhängigkeit der Projektionsposition verwendet werden; und 5 a representation of the projection surface, in which is shown, which distance measuring sensors are used for determining the coordinate of the y-coordinate in dependence on the projection position; and

6 eine schematische Darstellung der Projektionsebene, in der dargestellt ist, welche Entfernungsmesssensoren zur Bestimmung der z-Koordinate in Abhängigkeit von der Projektionsposition verwendet werden. 6 a schematic representation of the projection plane, in which is shown, which distance measuring sensors for determining the z-co dinate be used depending on the projection position.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer in einer Multifunktionsbedienvorrichtung 1 integrierten Vorrichtung 2 mit einer Sensoranordnung 3 zum Bestimmen einer Position eines Objekts, insbesondere eines Fingers 4, in einem Kraftfahrzeug. Ein Fahrer 5 als Nutzer der Multifunktionsbedienvorrichtung 1 sitzt auf einem Fahrersitz 6. In den Fahrersitz 6 ist ein Hochfrequenzsender 7 integriert. Von dem Hochfrequenzsender 7 ausgesandte Hochfrequenzsignale, die vorzugsweise im kHz-Bereich liegen, werden in den Fahrer 5 kapazitiv eingekoppelt. Entfernungsmesssensoren S1–S4 empfangen jeweils das über den Fahrer 5 und den Finger 4 übertragene Hochfrequenzsignal kapazitiv, d.h. berührungslos. Eine empfangene Signalstärke ist ein Maß für die Entfernung des Fingers 4 von dem jeweiligen Entfernungsmesssensor S1–S4. Je geringer der Abstand ist, desto höher ist die empfangene Signalstärke.In 1 is a schematic representation of one in a multi-function operating device 1 integrated device 2 with a sensor arrangement 3 for determining a position of an object, in particular a finger 4 in a motor vehicle. A driver 5 as a user of the multifunction control device 1 sits on a driver's seat 6 , In the driver's seat 6 is a high frequency transmitter 7 integrated. From the high-frequency transmitter 7 emitted high frequency signals, which are preferably in the kHz range, are in the driver 5 capacitively coupled. Distance measuring sensors S1-S4 respectively receive this via the driver 5 and the finger 4 transmitted high frequency signal capacitive, ie contactless. A received signal strength is a measure of the distance of the finger 4 from the respective distance measuring sensor S1-S4. The smaller the distance, the higher the received signal strength.

Die Sensoranordnung 3 ist um eine Anzeigevorrichtung 8 angeordnet, die in der Regel als Touchscreen ausgebildet ist. Die Entfernungsmesssensoren S1–S4 sind jeweils an den Ecken der Anzeigevorrichtung 8 angeordnet. Die Multifunktionsbedienvorrichtung 1 ist in einer Mittelkonsole in einem Cockpit eines Kraftfahrzeugs zwischen dem Fahrersitz 6 und einem Beifahrersitz 9 angeordnet. Die Entfernungsmesssensoren sind mit einer Recheneinheit 10 gekoppelt, in der die Bestimmung der Position des Fingers 4 ausgeführt wird.The sensor arrangement 3 is a display device 8th arranged, which is usually designed as a touch screen. The distance measuring sensors S1-S4 are respectively at the corners of the display device 8th arranged. The multifunction control device 1 is in a center console in a cockpit of a motor vehicle between the driver's seat 6 and a passenger seat 9 arranged. The distance measuring sensors are equipped with a computing unit 10 coupled in determining the position of the finger 4 is performed.

In 2 ist die Anzeigevorrichtung 8 mit den Entfernungsmesssensoren S1–S4 noch einmal schematisch dargestellt. Der Entfernungsmesssensor S1 ist in einer linken oberen Ecke 16 ei nes Rechtecks 17 angeordnet, das durch die Anzeigevorrichtung 8 gebildet ist. Der Entfernungsmesssensor S2 ist in einer oberen rechten Ecke 18, der Entfernungsmesssensor S3 in einer unteren rechten Ecke 19 und der Entfernungssensor S4 in einer unteren linken Ecke 20 des Rechtecks 17 angeordnet. Mit den Entfernungsmesssensoren S1–S4 ist ein orthogonales x'-y'-z'-Koordinatensystem verknüpft. Ein Ursprung des x'-y'-z'-Koordinatensystems fällt mit der Position des Entfernungsmesssensors S1 zusammen. Eine x'-Achse ist entlang einer längeren Seite 21 des Rechtecks 17 ausgerichtet, die die Entfernungsmesssensoren S1 und S2 verbindet. Eine der längeren Seite 21 gegenüberliegende längere Seite 22 ist parallel ausgerichtet. Ein Einheitsbasisvektor der x'-Achse ist somit parallel zu der längeren Seite 21 und einer gegenüberliegenden längeren Seite 22 des Rechtecks 17.In 2 is the display device 8th shown again schematically with the distance measuring sensors S1-S4. The distance measuring sensor S1 is in a left upper corner 16 a rectangle 17 arranged, by the display device 8th is formed. The distance measuring sensor S2 is in an upper right corner 18 , the distance sensor S3 in a lower right corner 19 and the distance sensor S4 in a lower left corner 20 of the rectangle 17 arranged. An orthogonal x'-y'-z 'coordinate system is linked to the distance measuring sensors S1-S4. An origin of the x'-y'-z'coordinate system coincides with the position of the ranging sensor S1. An x 'axis is along a longer side 21 of the rectangle 17 aligned, which connects the distance measuring sensors S1 and S2. One of the longer side 21 opposite longer side 22 is aligned in parallel. A unit basis vector of the x 'axis is thus parallel to the longer side 21 and an opposite longer side 22 of the rectangle 17 ,

Für die weitere Berechnung ist es vorteilhaft, ein so genanntes Abbildungsverhältnis aus einer Breite sw der Anzeigevorrichtung 8 und der Höhe sh der Anzeigevorrichtung 8, die dem Abstand des Entfernungsmesssensors S1 von dem Entfernungsmesssensor S4 entspricht, zu ermitteln. Für das Abbildungs- bzw. Bildschirmverhältnis gilt: aspRatio = sw/sh. For further calculation, it is advantageous to use a so-called imaging ratio of a width sw of the display device 8th and the height sh of the display device 8th , which corresponds to the distance of the distance measuring sensor S1 from the distance measuring sensor S4 to determine. For the picture or screen ratio applies: aspRatio = sw / sh.

Als Normabstand wird im x'-y'-z'-Koordinatensystem ein Abstand der Entfernungsmesssensoren S1 und S2 festgelegt. Dieses bedeutete, dass die Koordinaten jeweils auf die Anzeigevorrichtungsbreite sw, die gleich dem Abstand der Entfernungsmesssensoren S1 und S2 ist, normiert sind. Die Normierung kann in anderen Ausführungsformen beliebig anders gewählt werden.When Norm distance is in the x'-y'-z'-coordinate system set a distance of the distance measuring sensors S1 and S2. This meant that the coordinates were each on the display device width sw, which is equal to the distance of the distance measuring sensors S1 and S2 is normalized. The normalization may be in other embodiments chosen differently become.

Der Einheitsbasisvektor der x'-Achse weist somit eine Länge auf, die dem Abstand der Entfernungsmesssensoren S1 und S2 entspricht. Dies bedeutet, dass der normierte Basisvektor der x'-Achse die Länge einer Bildschirmbreite der Anzeigevorrichtung 8 aufweist, die eine Länge der längeren Seiten 21, 22 des Rechtecks 17 festlegt. Eine y'-Achse 25 ist entlang einer von zwei gegenüberliegenden kürzeren Seiten 26, 27 des Rechtecks 17 von dem Entfernungsmesssensor S1 in Richtung zu dem Entfernungsmesssensor S4 orientiert. Eine z'-Achse 28 erstreckt sich aus der Zeichenebene nach oben. Hierdurch ergibt sich ein orthogonales linkshändiges Koordinatensystem. Die Einheitsbasisvektoren der y'-Achse und der z'-Achse weisen jeweils die gleiche Länge wie der Einheitsbasisvektor der x'-Achse auf.The unit basis vector of the x'-axis thus has a length which corresponds to the distance of the distance measuring sensors S1 and S2. This means that the normalized base vector of the x'-axis is the length of a screen width of the display device 8th which has a length of longer sides 21 . 22 of the rectangle 17 sets. A y'-axis 25 is along one of two opposite shorter sides 26 . 27 of the rectangle 17 oriented by the distance measuring sensor S1 in the direction of the distance measuring sensor S4. A z'-axis 28 extends upwards from the drawing plane. This results in an orthogonal left-handed coordinate system. The unit base vectors of the y'-axis and the z'-axis each have the same length as the unit base vector of the x'-axis.

Die Position des Fingers 4 will man jedoch häufig in Koordinaten angeben, die jeweils auf die entsprechende Anzeigevorrichtungsseitenlänge bezogen sind. Die x-Koordinate relativ zur Anzeigevorrichtungsbreite sw und die y-Koordinate relativ zur Anzeigevorrichtungshöhe sh. Die Länge des Basisvektors in z-Koordinate wird bevorzugt auf 1/100tel gestaucht, so dass die Ko ordinaten einen 100-fachen Wert, bezogen auf einen Basisvektor mit einer Normlänge, aufweisen. Es wird somit bevorzugt, ein zweites x-y-z-Koordinatensystem zu verwenden, bei dem die Basisvektoren eine gleiche Orientierung wie die Basisvektoren der x'-, y'- und z'-Achse ausweisen, jedoch gilt: x = x' y = y'·aspRatio und z = z'·100. The position of the finger 4 however, one often wishes to specify in coordinates which are each related to the corresponding display device page length. The x-coordinate relative to the display device width sw and the y-coordinate relative to the display device height sh. The length of the base vector in the z coordinate is preferably compressed to 1/100 th, so that the coordinates have a value of 100 times, based on a base vector with a standard length. It is thus preferred to use a second xyz coordinate system in which the base vectors have the same orientation as the base vectors of the x'-, y'- and z'-axes, but the following applies: x = x 'y = y' · aspRatio and z = z '· 100.

Für eine Position P mittig im Normabstand über der Anzeigevorrichtung 8 gilt im x'-y'-z'-Koordinatensystem: p'x = 0,5 p'y = 0,5/aspRatio und p'z = 1. For a position P in the center of the standard distance above the display device 8th applies in the x'-y'-z'-coordinate system: p ' x = 0.5 p ' y = 0.5 / aspRatio and p ' z = 1.

Im x-y-z-Koordinatensystem gilt: px = 0, 5 py = 0,5 und pz = 100. In the xyz coordinate system: p x = 0, 5 p y = 0.5 and p z = 100.

Mittels der Recheneinheit 10 wird ein Verfahren zum Bestimmen der Position T = (t_x, t_y, t_z) des Fingers 4 ausgeführt, mit welchem die Koordinaten t_x, t_y, und t_z in dem oben angegebenen x-y-z-Koordinatensystem bestimmt werden. Im Folgenden werden die Berechnungen im x'-y'-z'-Koordinatensystem ausgeführt, sofern sich nicht aus dem Zusammenhang ergibt, dass sich Koordinaten auf das x-y-z-Koordinatensystem beziehen.By means of the arithmetic unit 10 is a method for determining the position T = (t _x , t _y , t _z ) of the finger 4 executed, with which the coordinates t _x , t _y , and t _{z are determined} in the above-specified xyz coordinate system. In the following, the calculations are carried out in the x'-y'-z'-coordinate system, unless the context indicates that coordinates refer to the xyz coordinate system.

Da eine Hand, an der der Finger 4 angewachsen ist, zunächst von der Anzeigevorrichtung 8 wett entfernt ist, werden Vorgabewerte angenommen, die einer Position des Fingers 4 mittig über der Anzeigevorrichtung 8 in einem Normabstand entsprechen. Ebenso können die Vorgabewerte für die Koordinaten der Position des Fingers 4 beliebig anders für die Situation gewählt werden, in der sich der Finger 4 außerhalb des Messbereichs der Entfernungsmesssensoren S1 bis S4 aufhält.As a hand on the finger 4 has grown, first of the display device 8th is set, default values are assumed to be a position of the finger 4 in the middle above the display device 8th in a standard distance correspond. Similarly, the default values for the coordinates of the position of the finger 4 be chosen differently for the situation in which the finger 4 outside the measuring range of the distance measuring sensors S1 to S4 stops.

Als Ausgangsgrößen für die zu ermittelnden Koordinaten t_x, t_y, und t_z sind folgende Werte vorgegeben: tx = 0,5, ty = 0,5* und tz = 100. The following values are specified as output variables for the coordinates to be determined t _x , t _y , and t _z : t x = 0.5, t y = 0.5 * and t z = 100.

Hierbei wird davon ausgegangen, dass sich die Hand zunächst weit entfernt von der Anzeigevorrichtung befindet. Ferner liegt dieser Festlegung die Annahme zugrunde, dass eine maximale Entfernung, die von den Entfernungsmesssensoren S1–S4 bestimmt werden kann, etwa der Einheitsentfernung, d.h. der Entfernung, die der Anzeigenvorrichtungsbreite sw gleich ist, entspricht. Dies bedeutet, dass die Hand von den Entfernungsmesssensoren erfasst wird, wenn ihr Abstand im x'-y'-z'-Koordinatensystem kleiner 1 wird. Die Vorgabewerte können beliebig anders gewählt werden. In vielen Ausführungsformen liegen die aus den Entfernungsmesswerten abgeleiteten Entfernungswerte zwischen 0 und 1,3 (bezogen auf einen Normabstand sw).in this connection It is assumed that the hand initially far away from the Display device is located. Furthermore, this definition is the assumption based on that a maximum distance, that of the rangefinder sensors S1-S4 can be determined, such as the unit distance, i. the distance, which is equal to the display device width sw. This means that the hand is detected by the distance sensors, if their distance in the x'-y'-z'-coordinate system is smaller 1 becomes. The default values can chosen differently become. In many embodiments are the distance values derived from the range measurements between 0 and 1.3 (relative to a standard distance sw).

Im Folgenden soll erläutert werden, wie aus den Entfernungsmesswerten der einzelnen Entfernungsmesssensoren Entfernungswerte abgeleitet werden. Aus einer Kalibrierung sind für jeden der Entfernungsmesssensoren S1–S4 jeweils ein Minimalabstandssensormesswert (MinAbstSenMwi, i = 1...4) sowie ein Einheitsabstandssensormesswert (EinhAbstSenMwi, i = 1...4) bekannt. Der Minimalabstandssensormesswert wird von dem Entfernungsmesssensor erzeugt, wenn der Finger einen minimalen Abstand zu dem entsprechenden Entfernungsmesssensor aufweist. Der Einheitsabstandssensormesswert entspricht dem Entfernungsmesswert (Sensormesswert), der von dem Entfernungsmesssensor erzeugt wird, wenn der Finger den Einheitsabstand von dem Entfernungssensor aufweist, d.h. einen Abstand aufweist, der in der hier beschriebenen Ausführungsform der Anzeigevorrichtungsbreite sw entspricht. Diese beiden Werte werden zur Kalibrierung bzw. Ableitung der Entfernungswerte aus den Entfernungsmesswerten verwendet. Aus einem Entfernungsmesswert SenMwi (i = 1...4) wird ein Entfernungswert si anhand folgender Gleichungen ermittelt: s1 = ((SenMw 1 – c.MinAbstSenMw1)/(c.EinhAbstSenMw1 – c.MinAbstSenMw1)) s2 = ((SenMw 2 – c.MinAbstSenMw2)/(c.EinhAbstSenMw2 – c.MinAbstSenMw2)) s3 = ((SenMw 3 – c. MinAbstSenMw3)/(c. EinhAbstSenMw3 – c.MinAbstSenMw3)) s4 = ((SenMw 4 – c.MinAbstSenMw4)/(c.EinhAbstSenMw4 – c.MinAbstSenMw4)) The following is intended to explain how distance values are derived from the distance measurement values of the individual distance measuring sensors. From a calibration, a minimum distance sensor measured value (MinAbstSenMwi, i = 1 ... 4) and a unit distance sensor measured value (EinhAbstSenMwi, i = 1 ... 4) are known for each of the distance measuring sensors S1-S4. The minimum distance sensor reading is generated by the rangefinder sensor when the finger is at a minimum distance from the corresponding rangefinder sensor. The unit distance sensor measured value corresponds to the distance measurement value (sensor reading) generated by the distance measuring sensor when the finger has the unit distance from the distance sensor, that is, a distance corresponding to the display device width sw in the embodiment described here. These two values are used to calibrate or derive the distance values from the range finding values. From a distance measurement value SenMwi (i = 1... 4), a distance value si is determined on the basis of the following equations: s1 = ((SenMw 1 - c.MinAbstSenMw1) / (c.EinhAbstSenMw1 - c.MinAbstSenMw1)) s2 = ((SenMw 2 - c.MinAbstSenMw2) / (c.EinhAbstSenMw2 - c.MinAbstSenMw2)) s3 = ((SenMw 3 - c.AminAbstSenMw3) / (c. EinhAbstSenMw3 - c.MinAbstSenMw3)) s4 = ((SenMw 4 - c.MinAbstSenMw4) / (c.AinhAbstSenMw4 - c.MinAbstSenMw4))

Ein Vorsatz „c." deutet an, dass der angehängte Wert in einer Kalibrierung bestimmt ist. Der angegebene Zusammenhang gilt unabhängig davon, ob der Entfernungsmesssensor bei einem minimalen Abstand einen maximalen Entfernungsmesswert oder einen minimalen Entfernungsmesswert erzeugt. Entfernungsmesssensoren, die eine kapazitiv eingekoppelte Signalstärke eines über dem Körper eines Menschen übertragenen Hochfrequenzsignals erfassen, weisen einen maximalen Pegelwert, d.h. einen maximalen Entfernungsmesswert, bei einem minimalen Abstand auf. Das heißt, der Minimalabstandssensormesswert ist der maximal erzeugte Wert eines solchen Entfernungsmesssensors. Daher ist der Minimalabstandssensormesswert größer als der Einheitsabstandssensormesswert.One Intent "c." Indicates that the attached Value in a calibration is determined. The specified context is independent of whether the distance sensor at a minimum distance a maximum distance value or a minimum distance value generated. Distance measuring sensors, which capacitively coupled signal strength one over the body of a human being Detect high-frequency signal, have a maximum level value, i.e. a maximum distance reading, at a minimum distance on. This means, the minimum distance sensor measured value is the maximum generated value such a distance sensor. Therefore, the minimum distance sensor reading is greater than the unit distance sensor measured value.

Der angegebene Zusammenhang ist exemplarisch für den Entfernungsmesssensor S1 in 3 graphisch dargestellt. Der Minimalabstandssensormesswert 31 und der Einheitsabstandssensormesswert 32 sind auf der Ordinate eingetragen, auf der die Entfernungsmesswerte dargestellt sind. Den Zusammenhang mit den Entfernungswerten, die auf der Abszisse dargestellt sind, ist über eine Gerade 33 festgelegt, deren Geradensteigung aus dem Minimalabstandssensormesswert 31 und dem Einheitsabstandssensormesswert 32 unter Berücksichtigung der Tatsache ermittelbar ist, dass die Änderung des Entfernungsmesswerts (Sensormesswerts) zwischen dem Minimalabstandssensormesswert 31 und dem Einheitsabstandssensormesswert 32 einer Entfernungsänderung um den Einheitsabstand 34 entspricht. Der oben formelmäßig dargestellte Zusammenhang zwischen den Entfernungsmesswerten SenMw1 und den Entfernungswerten s1 kann mit Hilfe von 3 graphisch ermittelt werden. Dort ist für einen exemplarischen Entfernungsmesswert SenMw1 der zugehörige Entfernungswert s1 eingezeichnet. Allgemein kann anhand von 3 der Entfernungswert mittels des mathematischen Strahlensatzes aus dem Entfernungsmesswert ermittelt werden.The specified relationship is exemplary for the distance measuring sensor S1 in 3 shown graphically. The minimum distance sensor reading 31 and the unit distance sensor measured value 32 are entered on the ordinate on which the distance measurement values are shown. The relationship with the distance values shown on the abscissa is about a straight line 33 whose straight line slope is determined by the minimum distance sensor measured value 31 and the unit distance sensor measured value 32 taking into account the fact that the change of the distance measurement value (sensor measured value) between the minimum distance sensor measured value can be determined 31 and the unit distance sensor measured value 32 a distance change by the unit distance 34 equivalent. The above formulaically illustrated co The relationship between the distance measurement values SenMw1 and the distance values s1 can be determined with the help of 3 be determined graphically. There, the associated distance value s1 is plotted for an exemplary distance measurement value SenMw1. Generally, based on 3 the distance value can be determined from the distance measurement value by means of the mathematical beam set.

Anhand von 4 soll im Folgenden eine Positionsbestimmung anhand von Entfernungswerten von zwei Entfernungsmesssensoren erläutert werden. In 4 ist erneut die Anzeigevorrichtung 8 schematisch dargestellt. Betrachtet man zunächst nur den Entfernungswert s1, so kann aus diesem abgeleitet werden, dass die möglichen Positionen des Objekts, projiziert in eine Projektionsebene, auf einem Kreissektor 41 liegen, in dessen Ursprung sich der Entfernungsmesssensor S1 befindet und dessen Radius durch den Entfernungswert s1 vorgegeben ist. Entsprechendes gilt, bezogen auf den Entfernungsmesssensor S2 oder den Entfernungswert s2, für einen weiteren Kreissektor 42. Die beiden Kreissektoren 41 und 42 schneiden sich in einem Schnittpunkt 43. Um für diesen Schnittpunkt eine Koordinate, beispielsweise die x'-Koordinate, zu bestimmen, wird eine Hilfslinie 44 von dem Schnittpunkt 43 zu der x'-Achse 45 eingezeichnet, die einen rechten Winkel mit der x'-Achse 45 bildet. So ergeben sich zwei Dreiecke 46, 47, für die jeweils getrennt der Satz von Pythagoras angewandt werden kann. Für das eine Dreieck 46 gilt: x'2 + a2 = s12 wobei a die Länge der Hilfslinie 44 ist. Für das andere Dreieck 47 gilt: (1 – x')2 + a2 = s22, wobei erneut davon Gebrauch gemacht wird, dass die Entfernungsmesssensoren S1 und S2 einen Abstand 1 aufweisen. Durch algebraische Umformung ergibt sich ein Wert x' für die x'-Koordinate von: x' = ½(1 + s12 – s22). Based on 4 In the following, a position determination based on distance values of two distance measuring sensors will be explained. In 4 is again the display device 8th shown schematically. Considering first only the distance value s1, it can be deduced therefrom that the possible positions of the object, projected into a projection plane, on a circular sector 41 lie in the origin of the distance measuring sensor S1 and whose radius is predetermined by the distance value s1. The same applies, with reference to the distance measuring sensor S2 or the distance value s2, for a further circular sector 42 , The two circular sectors 41 and 42 intersect at an intersection 43 , In order to determine a coordinate, for example the x'-coordinate, for this point of intersection, an auxiliary line is created 44 from the intersection 43 to the x'-axis 45 plotted a right angle with the x'-axis 45 forms. This results in two triangles 46 . 47 , for each of which the Pythagoras theorem can be applied separately. For the one triangle 46 applies: x ' 2 + a 2 = s1 2 where a is the length of the auxiliary line 44 is. For the other triangle 47 applies: (1 - x ') 2 + a 2 = s2 2 . again making use of the distance measuring sensors S1 and S2 having a distance of 1. Algebraic transformation yields a value x 'for the x'-coordinate of: x '= ½ (1 + s1 2 - s2 2 ).

Anhand der Sensorwerte wurde somit ein Koordinatenwert ermittelt. Diese Art der Berechnung wird als Positionsbestimmung im Sinne des hier Beschriebenen angesehen. Um den Koordinatenwert der Position des Fingers 4 bezüglich der x'-Achse (oder auch x-Achse) endgültig zu bestimmen, wird eine solche Positionsbestimmung ebenfalls mit den Entfernungswerten s3 und s4 der Entfernungsmesssensoren S3, S4 ausgeführt. Bezeichnet man den Koordinatenwert, den man aus der Positionsbestimmung mit Hilfe der Sensorwerte s1 und s2 erhalten hat, als xOben und den Wert, den man mit Hilfe der Entfernungswerte s3 und s4 erhalten hat, als xUnten, so lässt sich die x-Koordinate t_x der Position anhand einer gewichteten Mittlung ermitteln. Hierzu wird abgeschätzt, ob eine Projektionsposition der Position in die Projektionsebene, d.h. in dieser Ausführungsform die x-y-Ebene (oder x'-y'-Ebene), eher nahe der oberen Entfernungsmesssensoren S1 und S2 oder eher näher an den unteren Entfernungsmesssensoren S3 und S4 liegt. Hierzu werden folgende Größen gebildet: sOben = (1 – s1) + (1 – s2) sGesamt = (1 – s1) + (1 – s2) + (1 – s3) + (1 – s4) Based on the sensor values, a coordinate value was thus determined. This type of calculation is considered as position determination in the sense of what is described here. To the coordinate value of the position of the finger 4 With respect to the x'-axis (or x-axis) to determine definitively, such a position determination is also performed with the distance values s3 and s4 of the distance measuring sensors S3, S4. Calling the coordinate value obtained from the position determination with the aid of the sensor values s1 and s2 as x-up and the value obtained with the aid of the distance values s3 and s4 as x-bottom, the x-coordinate t _{x can be defined} determine the position using weighted averaging. For this purpose, it is estimated whether a projection position of the position in the projection plane, ie in this embodiment, the xy plane (or x'-y'-plane), rather close to the upper rangefinding sensors S1 and S2, or rather closer to the lower rangefinding sensors S3 and S4 lies. For this purpose, the following sizes are formed: sUp = (1 - s1) + (1 - s2) sTotal = (1 - s1) + (1 - s2) + (1 - s3) + (1 - s4)

Die Therme (1 – si), i = 1...4, sind ein Maß für die Nähe des Objekts zu dem entsprechenden Entfernungsmesssensor S_i. sOben ist somit ein Maß für die Nähe der Position bzw. der Projektionsposition zu den Entfernungsmesssensoren S1 uns S2. sGesamt hingegen ist ein Maß für die Nähe zu allen vier Entfernungsmesssensoren.The spa (1-si), i = 1 ... 4, are a measure of the proximity of the object to the corresponding distance sensor S _i . So above is a measure of the proximity of the position or the projection position to the distance measuring sensors S1 and S2. in total, however, is a measure of the proximity to all four distance sensors.

Bildet man einen Quotienten aus sOben und sGesamt: anteilOben = sOben/sGesamtso erhält man einen Gewicht, mit dem der Koordinatenwert xOben vorteilhafterweise gewichtet wird. Der Anteil, mit dem der Koordinatenwert xUnten vorteilhafterweise gewichtet wird, ergibt sich gemäß folgender Formel: anteilUnten = 1 – anteilOben. If one forms a quotient of sTo and sTotal: shareOn = sTo / sTotal Thus one obtains a weight with which the coordinate value x above is advantageously weighted. The proportion with which the coordinate value xUnten is advantageously weighted is given by the following formula: shareSun = 1 - share.

Durch diese Gewichtung wird abgeschätzt, welche ungefähre y-Koordinate die Position bzw. die Projektionsposition aufweist. Die x-Koordinate ergibt sich folglich aus folgender Formel: tx = xOben·anteilOben + xUnten·anteilUnten. This weighting estimates which approximate y-coordinate has the position or the projection position. The x-coordinate thus results from the following formula: t x = xsupport · share / + share · share.

In einem nächsten sukzessiv folgenden Berechnungsschritt wird anschließend die y-Position ermittelt. Welche Entfernungswerte verwendet werden, hängt von der zuvor ermittelten x-Koordinate t_x der Position ab.In a next successive calculation step, the y-position is then determined. Which distance values are used depends on the previously determined x-coordinate t _{x of} the position.

In 5 sind unterschiedliche Bereiche der Projektionsebene graphisch dargestellt. Ist die x-Koordinate t_x kleiner einem Schwellenwert XSchwellenwert, so wird die y-Koordinate anhand der Entfernungswerte s1 und s4 der Entfernungsmesssensoren S1 und S4 aus einer Positionsbestimmung ermittelt. In diesem Fall gilt: ty = (1 – s4·s4·aspRatio·aspRatio + s1·s1·aspRatio·aspRatio)/2. In 5 different areas of the projection plane are shown graphically. If the x coordinate t _{x is} smaller than a threshold value X threshold value, then the y coordinate is determined on the basis of the distance values s1 and s4 of the distance measuring sensors S1 and S4 from a position determination. In this case: t y = (1 - s4 · s4 · aspRatio · aspRatio + s1 · s1 · aspRatio · aspRatio) / 2.

Hierbei wird noch einmal darauf hingewiesen, dass t_y die Koordinate in Einheiten der Anzeigevorrichtungshöhe sh angibt. Für die Umrechnung in Längeneinheiten der Einheitslänge gilt: t'_y' = t_y/aspRatio. Ist die ermittelte x-Koordinate t_x größer als 1-x_{Schwellenwert}, so erfolgt die Ermittlung der y-Koordinate mit Hilfe der Sensorwerte der Entfernungsmesssensoren S2 und S3. Es gilt dann folgende Formel: ty = (1 – s3·s3·aspRatio·aspRatio + s2·s2·aspRatio·aspRatio)/2. Here it is again pointed out For example, t _y indicates the coordinate in units of the display device height sh. For the conversion into units of length of the unit length, the following applies: t '_y' = t _y / aspRatio. If the determined x-coordinate t _{x is} greater than 1-x _{threshold value} , then the y-coordinate is determined with the aid of the sensor values of the distance measuring sensors S2 and S3. The following formula then applies: t y = (1 - s3 · s3 · aspRatio · aspRatio + s2 · s2 · aspRatio · aspRatio) / 2.

In einem verbleibenden mittleren Bereich, d.h. x zwischen x_{Schwellenwert} und 1-x_{Schwellenwert} (x_{Schwellenwert} ≤ t_x ≤ 1-x_{Schwellenwert}), erfolgt die Berechnung anhand einer empirischen Formel, die im Folgenden angegeben ist: ty = 0,5 + min(1, max(–1, ((s1 + s2)–(s3 + s4))/(yKorrektur – z2))·aspRatio·aspRatio). In a remaining middle range, ie x between x _{threshold value} and 1-x _{threshold value} (x _{threshold value} ≤ t _x ≤ 1-x _{threshold value} ), the calculation is based on an empirical formula which is indicated below: t y = 0.5 + min (1, max (-1, ((s1 + s2) - (s3 + s4)) / (ycorrection - z2)) · aspRatio · aspRatio).

Hierbei wird jeweils die Differenz zwischen den Entfernungswerten s1 und s3 sowie s2 und s4 gemittelt. min(Term1, Term2, ...) und max(Term1, Term2, ...) sind Funktionen, die das Minimum bzw. das Maximum der ihrer Argumente Term1, Term2, ... angeben. Der Faktor z2 ist gegeben durch: z2 = ((s1 + s2 + s3 + s4)/2) – 1 und stellt eine grobe Schätzung einer gemittelten Entfernung der Position von der Projektionsebene dar. Der Wert yKorrektur ist empirisch durch einfache Versuche ermittelt worden.In each case the difference between the distance values s1 and s3 as well as s2 and s4 is averaged. min (Term1, Term2, ...) and max (Term1, Term2, ...) are functions that specify the minimum or the maximum of their arguments Term1, Term2, .... The factor z2 is given by: z2 = ((s1 + s2 + s3 + s4) / 2) - 1 and represents a rough estimate of an averaged distance of the position from the projection plane. The value ycorrection has been empirically determined by simple experiments.

Schließlich wird als dritter sukzessiver Schritt die z-Position ermittelt. 6 zeigt, welche der Entfernungsmesssensoren S1 bis S4 in Abhängigkeit von den bestimmten Koordinaten t und t,, für eine Berechnung verwendet werden. In Bereichen 51, 52, 53 und 54 erfolgt die Ermittlung anhand zweier Positionsbestimmungen. In einem mittleren Bereich 55 erfolgt die Berechnung anhand einer empirischen Formel, basierend auf den Positionsbestimmungen, die mit Hilfe aller vier Entfernungsmesssensoren S1 bis S4 ausgeführt wurden. Exemplarisch wird die Positionsbestimmung für den Entfernungsmesssensor S1 erläutert. Für die Positionsbestimmung zur Ermittlung der z-Koordinate wird zum einen die Entfernung c1 der Projektionsposition von dem entsprechenden Entfernungsmesssensor S1 und der Entfernungswert s1 des Entfernungsmesssensors S1 verwendet. Für c1, die. Entfernung der Projektionsposition von dem Entfernungsmesssensor S1, gilt:

Finally, the third successive step determines the z-position. 6 shows which of the distance measuring sensors S1 to S4 are used for a calculation as a function of the determined coordinates t and t ,,. In areas 51 . 52 . 53 and 54 the determination is based on two position determinations. In a middle area 55 the calculation is based on an empirical formula based on the position determinations carried out with the aid of all four distance measuring sensors S1 to S4. As an example, the position determination for the distance measuring sensor S1 is explained. For the determination of the position for determining the z coordinate, the distance c1 of the projection position from the corresponding distance measuring sensor S1 and the distance value s1 of the distance measuring sensor S1 are used on the one hand. For c1, the. Distance of the projection position from the distance sensor S1, applies:

Gemäß dem Satz von Pythagoras gilt dann für den z'-Koordinatenwert t'_z basierend auf der Berechnung des Entfernungsmesssensors S1:

According to the Pythagorean theorem, for the z 'coordinate value t' _z based on the calculation of the range finding sensor S1:

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, dass Abstände größer dem Einheitsabstand nicht auftreten sollen. Ferner ist es bevorzugt, wie oben erläutert, die Auflösung der z-Koordinate um einen Faktor 100 zu steigern. Daher ergibt sich bei der hier beschriebenen Ausführungsform ein z-Koordinatenwert

In a preferred embodiment, however, it is provided that distances greater than the unit spacing should not occur. Further, as explained above, it is preferable to increase the resolution of the z coordinate by a factor of 100. Therefore, in the embodiment described herein, a z coordinate value results

Entsprechende Formeln gelten für die Positionsbestimmungen des z-Koordinatenwerts t_z2, t_z3 und t_z4. Abhängig von der bereits bestimmten x-Koordinate t_x und der y-Koordinate t_y kann aus 6 abgeleitet werden, welche Positionsbestimmungen bzw. Koordinatenwerte t_z1–t_z4 zur Ermittlung der z-Koordinate t_z verwendet werden. Liegt die Projektionsposition in dem rechten Bereich 53, so wird folgende geometrische Mittlung ausgeführt: tz = (tz2 + tz3)/2 Corresponding formulas apply to the position determinations of the z coordinate value t _z 2, t _z 3 and t _z 4. Depending on the already determined x coordinate t _x and the y coordinate t _y may be 6 which position determinations or coordinate values t _z 1 -t _z 4 are used to determine the z-coordinate t _z . If the projection position is in the right area 53 , then the following geometric averaging is performed: t z = (t z 2 + t z 3) / 2

Liegt hingegen die Projektionsposition in dem linken Bereich 51, so wird folgende geometrische Mittlung durchgeführt: tz = (tz1 + tz4)/2. On the other hand, if the projection position is in the left area 51 , the following geometric averaging is performed: t z = (t z 1 + t z 4) / 2.

Entsprechend gilt für eine obere Hälfte 52 des zentralen Bereichs folgende Formel: tz = (tz1 + tz2)/2und für eine unteres Bereich 54 des zentralen Bereichs: tz = (tz3 + tz4)/2. Accordingly applies to an upper half 52 of the central area the following formula: t z = (t z 1 + t z 2) / 2 and for a lower area 54 of the central area: t z = (t z 3 + t z 4) / 2.

In dem mittleren Bereich 55 wird die z-Koordinate t_z im Wesentlichen anhand des Minimums der ermittelten z-Koordinatenwerte t_z1 bis t_z4 bestimmt. Es hat sich gezeigt, dass eine leichte Korrektur zu einer verbesserten Positionsbestimmung führt. In dem hier beschriebenen Fall, dass die z-Achse wie oben beschrieben um den Faktor 1/100 gestaucht ist gilt: tz = min(tz1, tz2, tz3, tz4) – 20·1,2. In the middle area 55 the z coordinate t _z is essentially determined on the basis of the minimum of the determined z coordinate values t _z 1 to t _z 4. It has been found that a slight correction leads to an improved position determination. In the case described here, that the z-axis is compressed by the factor 1/100 as described above: t z = min (t z 1, t z 2, t z 3, t z 4) - 20 · 1.2.

Wäre die z-Koordinate nicht um einen Faktor 100 gespreizt, so würde folgende Formel gelten: tz = min(tz1, tz2, tz3, tz4) – 0,2·1,2. If the z-coordinate were not spread by a factor of 100, the following formula would apply: t z = min (t z 1, t z 2, t z 3, t z 4) - 0.2 · 1.2.

Das beschriebene Verfahren zur sukzessiven Ermittlung der Koordinaten hat sich als besonders vorteilhaft für eine Sensoranordnung in einem Kraftfahrzeug herausgestellt. Mit einer solchen Anordnung ist es ebenfalls möglich, einfache Gesten zu ermitteln. Wird beispielsweise anstelle eines Zeigefingers, der auf die Anzeigevorrichtung 8 gerichtet ist, die Hand geöffnet und flach vor die Anzeigevorrichtung gehalten, so kann dies daran erkannt werden, dass min destens zwei Entfernungsmesssensoren Entfernungsmesswerte liefern, die nahezu dem Minimalabstandssensormesswert entsprechen, d.h. maximal sind.The method described for the successive determination of the coordinates has proven to be particularly advantageous for a sensor arrangement in a motor vehicle. With such an arrangement, it is also possible to use simple gestures determine. For example, instead of an index finger on the display device 8th is directed, held the hand and held flat in front of the display device, this can be detected by the fact that at least two rangefinder sensors provide distance readings that are close to the minimum distance sensor measured value, ie maximum.

11: MultifunktionsbedienvorrichtungMulti-function operating device
22: Vorrichtung mit einer Sensoranordnung zum Bestimmen einer Position eines Objektscontraption with a sensor arrangement for determining a position of an object
33: Sensoranordnungsensor arrangement
44: Fingerfinger
55: Fahrerdriver
66: Fahrersitzdriver's seat
77: HochfrequenzsenderRF transmitter
S1–S4S1-S4: EntfernungsmesssensorenDistance Measuring Sensors
88th: Anzeigevorrichtungdisplay device
99: Beifahrersitzpassenger seat
1010: Recheneinheitcomputer unit
1616: linke obere Eckeleft upper corner
1717: Rechteckrectangle
1818: obere rechte Eckeupper right corner
1919: untere rechte Eckelower right corner
2020: untere linke Eckelower left corner
21, 2221 22: längere gegenüberliegende Seitenlonger opposite pages
2323: x'-AchseX axis
2525: y'-Achsey 'axis
26, 2726 27: kürzere gegenüberliegende Seitenshorter opposite pages
2828: z'-Achsez 'axis
3131: MinimalabstandssensormesswertMinimum distance sensor reading
3232: EinheitsabstandssensormesswertUnit distance sensor reading
3333: GeradeJust
3434: Einheitsabstandunit distance
4141: Kreissektorcircular sector
4242: weiterer KreissektorAnother circular sector
4343: Schnittpunktintersection
4444: Hilfslinieledger line
4545: x'-AchseX axis
46, 4746 47: Dreiecketriangles
51–5551-55: Bereicheareas

Claims

Method for determining a position of an object, in particular a body part in a motor vehicle, by means of a sensor arrangement ( 3 ) comprising a plurality of distance measuring sensors (S1-S4) which contactlessly obtain distance measuring values which are a measure for a distance of the position of the object from the corresponding distance measuring sensor (S1-S4), characterized in that in an orthogonal coordinate system the coordinates of the position of the object successively determined in separate calculation sections from the distance measurement values derived distance values of the distance measuring sensors (S1-S4).

Method according to claim 1, characterized in that that the individual coordinates each depend on an estimated or already determined projection position information about a Projection position of the position determined in a projection plane be spanned by two basis vectors of the coordinate system is.

Method according to claim 1 or 2, characterized that the plurality of distance measuring sensors (S1-S4) in the projection plane lie.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one coordinate of the position based a weighted averaging of trigonometric position determinations is determined, the position determinations being based on each on measured distance values of a pair of distance measuring sensors (S1-S4) accomplished be and the weighting of the position based on the esteemed or already determined projection position information takes place.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the distance measuring sensors (S1-S4) in corners of a rectangle ( 17 ) and at least one coordinate parallel to opposite sides ( 21 . 22 ; 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ) is determined by carrying out trigonometric position determinations respectively for pairs of distance measuring sensors (S1, S2 and S3, S4), which in each case via the corresponding opposite sides ( 21 . 22 ; 26 . 27 ) and the position determinations for determining the coordinate are weighted with a measure of a proximity of the projection position to the corresponding one of the opposite sides ( 21 . 22 ; 26 . 27 ) are averaged additive.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coordinate is parallel to shorter opposite sides ( 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ) is determined on the basis of a trigonometric position determination in each case for a pair of distance measuring sensors (S1, S4 or S2, S3), which in each case via the corresponding shorter opposite sides ( 26 . 27 ) are used, wherein that of the pairs (S1, S4 or S2, S3) is used, the distance measuring sensors connecting the side of the opposite shorter sides ( 26 . 27 ) is closer to the projection position.

Method according to one of the preceding An claims, characterized in that the coordinate is parallel to the shorter opposite sides ( 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ) is calculated on the basis of an empirical formula into which a sum of the differences (s1-s4, s2-s3) of the measured distance values of the respective pairs (S1, S4 and S2, S3) of the distance measuring sensors (S1-S4) are received one of the shorter opposite sides ( 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ) are connected together when the projection position from the shorter opposite sides ( 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ) has a distance above a threshold distance.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a coordinate perpendicular to the parallel opposite sides ( 21 . 22 ; 26 . 27 The trigonometric position determinations are carried out in each case by means of a calculated distance of the projection position from the corresponding distance measuring sensor (S1, S2, S3, S4) and its measured distance value, and the at least two trigonometric position determinations respectively for distance measuring sensor pairs (S1 , S2, S2, S3, S3, S4, S4, S1), which pass over one of the sides (FIG. 21 . 22 . 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ), wherein the distance sensor pair (S1, S2, S2, S3, S3, S4, S4, S1) is selected according to the following order of priority: a) the distance sensor pair (S2, S3, S4, S1) is used one of the shorter opposite sides ( 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ), provided that the connecting one of the opposite shorter sides ( 26 . 27 ) has a distance to the projection position that is less than a predetermined second threshold distance, and b) otherwise uses the rangefinder sensor pair (S1, S2, S3, S4) that extends over one of the longer opposite sides (FIG. 21 . 22 ) of the rectangle ( 17 ), provided that the connecting end of the opposite longer sides ( 21 . 22 ) has a distance to the projection position that is smaller than a predetermined third threshold distance, and c) otherwise the coordinate is perpendicular to the parallel opposite sides of all four trigonometric position determinations for the distance measuring sensors (S1-S4) by means of an empirically modified averaging, if none of the above conditions for one of the range sensor pairs (S1, S2, S2, S3, S3, S4, S4, S1) is satisfied.

Contraption ( 2 ) for determining a position of an object, in particular a body part in a motor vehicle, with a sensor arrangement ( 3 ) with a plurality of distance measuring sensors (S1-S4), which determine non-contact distance measuring values which are a measure for a distance of the position of the object from the corresponding distance measuring sensor (S1-S4), characterized in that a computer unit ( 10 ) is configured to determine in an orthogonal coordinate system the coordinates of the position of the object successively in separate calculation sections from distance values derived from the distance measuring values of the distance measuring sensors (S1-S4).

Contraption ( 2 ) according to claim 9, characterized in that the arithmetic unit ( 10 ) is configured to determine the individual coordinates depending on an estimated or already determined projection position information about a projection position of the position in a projection plane, which is spanned by two basis vectors of the coordinate system.

Contraption ( 2 ) according to claim 9 or 10, characterized in that the plurality of distance measuring sensors (S1-S4) lie in the projection plane.

Contraption ( 2 ) according to one of claims 9 to 11, characterized in that the arithmetic unit ( 10 ) is adapted to determine at least one coordinate of the position based on a weighted averaging of trigonometric position determinations, wherein the position determinations are each based on measured distance values of a pair of rangefinding sensors (S1-S4) executable and wherein the weighting of the position determinations based on the estimated or already determined projection position information is executable.

Contraption ( 2 ) according to one of claims 9 to 12, characterized in that the distance measuring sensors (S1-S4) are arranged in corners of a rectangle ( 17 ) are arranged and the arithmetic unit ( 10 ) is configured, at least one coordinate parallel to opposite sides ( 21 . 22 ; 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ) by performing trigonometric position determinations respectively for the pairs of range finding sensors (S1, S2 and S3, S4), each via the corresponding opposite sides (FIG. 21 . 22 ; 26 . 27 ) and the position determinations for determining the coordinate weighted with a measure for a proximity of the projection position to the corresponding one of the opposite sides ( 21 . 22 ; 26 . 27 ) are averaged additive.

Contraption ( 2 ) according to one of claims 9 to 13, characterized in that the arithmetic unit ( 10 ), the coordinate parallel to shorter opposite sides ( 26 . 27 ) of Rectangles ( 17 ) to be determined on the basis of a trigonometric position determination in each case for a pair of distance measuring sensors (S1, S4 or S2, S3), which in each case via the corresponding shorter opposite sides ( 26 . 27 ) are used, wherein that of the pairs (S1, S4 or S2, S3) is used, the distance measuring sensors connecting the side of the opposite shorter sides ( 26 . 27 ) is closer to the projection position.

Contraption ( 2 ) according to one of claims 9 to 14, characterized in that the arithmetic unit ( 10 ), the coordinate parallel to the shorter opposite sides ( 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ) are calculated on the basis of an empirical formula into which a sum of the differences (s1-s4, s2-s3) of the measured distance values of the respective pairs (S1, S4 and S2, S3) of the distance measuring sensors, in each case via one of the shorter opposite sides ( 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ) are connected together when the projection position from the shorter opposite sides ( 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ) has a distance above a threshold distance.

Contraption ( 2 ) according to one of claims 9 to 15, characterized in that the arithmetic unit ( 10 ), a coordinate perpendicular to the parallel opposite sides ( 21 . 22 ; 26 . 27 ), wherein the trigonometric position determinations are each executable by means of a calculated distance of the projection position from the corresponding distance measuring sensor (S1; S2; S3; S4) and its measured distance value, and the at least two trigonometric position determinations respectively for distance measuring sensor pairs (S1 , S2, S2, S3, S3, S4, S4, S1), which pass over one of the sides (FIG. 21 . 22 . 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ), wherein the distance sensor pair (S1, S2, S2, S3, S3, S4, S4, S1) is selected according to the following order of priority: a) the distance sensor pair (S2, S3, S4, S1) is used one of the shorter opposite sides ( 26 . 27 ) of the rectangle ( 17 ), provided that the connecting one of the opposite shorter sides ( 26 . 27 ) has a distance to the projection position that is less than a predetermined second threshold distance, and b) otherwise uses the rangefinder sensor pair (S1, S2, S3, S4) that extends over one of the longer opposite sides (FIG. 21 . 22 ) of the rectangle ( 17 ), provided that the connecting end of the opposite longer sides ( 21 . 22 ) has a distance to the projection position that is smaller than a predetermined third threshold distance, and c) otherwise the coordinate is perpendicular to the parallel opposite sides of all four trigonometric position determinations for the distance measuring sensors (S1-S4) by means of an empirically modified averaging, if none of the above conditions for one of the range sensor pairs (S1, S2, S2, S3, S3, S4, S4, S1) is satisfied.

Contraption ( 2 ) according to one of claims 9 to 16, characterized in that the device ( 2 ) into a multifunction control device ( 1 ) is integrated.

Contraption ( 2 ) according to one of claims 9 to 17, characterized in that the device ( 2 ) is integrated in a cockpit of a motor vehicle.