DE102009003800A1

DE102009003800A1 - Abtastsystem

Info

Publication number: DE102009003800A1
Application number: DE200910003800
Authority: DE
Inventors: Cho-Yi Lin; Hsin-Chi Cheng
Original assignee: Pixart Imaging Inc
Current assignee: Pixart Imaging Inc
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-02-04
Also published as: TW201003477A; TWI441047B

Abstract

Abtastsystem zur Erkennung eines Zeigers und zur Berechnung der Zeigerposition. Das Abtastsystem beinhaltet ein Eingabefeld, ein reflektierendes Element, einen Bildsensor und einen Prozessor, der mit dem Bildsensor verbunden ist. Das Eingabefeld hat eine erste Ebene und einen ersten Bereich, der sich auf der ersten Ebene befindet. Der erste Bereich ist viereckig und hat eine erste Begrenzung, eine zweite Begrenzung, eine dritte Begrenzung und eine vierte Begrenzung, die miteinander verbunden sind. Das reflektierende Element ist an der ersten Begrenzung angeordnet und befindet sich auf der ersten Ebene. Eine zweite Ebene des reflektierenden Elements, die eine reflektierte Spiegelebene ist, ist im Wesentlichen senkrecht zum ersten Bereich und spiegelt den ersten Bereich, um einen zweiten Bereich zu bilden. Der Bildsensor, der den ersten Bereich und den zweiten Bereich abtastet, ist an einem Eckpunkt angebracht, an dem sich die dritte Begrenzung und die vierte Begrenzung schneiden und befindet sich auf der ersten Ebene.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abtastsystem. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Abtastsystem mit einem reflektierenden Element.
Touch-Systeme sind in vielen Patenten offenbart, wie beispielsweise in US Patent 4,782,328 und US Patent 6,803,906 . Jedes Touch-System, das in den beiden oben genannten Patenten offenbart ist, muss über mindestens zwei Sensoren verfügen, weshalb die Herstellungskosten für jedes Touch-System, das in den Patenten offenbart ist, relativ hoch sind. Eines der beiden Patente wird im Nachfolgenden detailliert beschrieben.
1 ist eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Touch-Screen-Systems. Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet das in US Patent 4,782,328 offenbarte Touch-Screen-System 100 ein Eingabefeld 110, einen ersten Fotosensor 120, einen zweiten Fotosensor 130 und einen Prozessor 140. Das Eingabefeld 110 hat einen Touch-Screen-Bereich 112, der rechteckig ist. Der erste Fotosensor 120 und der zweite Fotosensor 130 sind an zwei gegenüberliegenden Enden einer Begrenzung 112a des Touch-Screen-Bereichs 112 angeordnet. Der Abtastbereich des ersten Fotosensors 120 bzw. des zweiten Fotosensors 130 deckt den gesamten Touch-Screen-Bereich 112 ab. Ferner sind der erste Fotosensor 120 und der zweite Fotosensor 130 elektrisch mit dem Prozessor 140 verbunden.
Wenn ein Zeiger 150 den Touch-Screen-Bereich 112 berührt, erkennt der erste Fotosensor 120 den Zeiger 150 entlang eines ersten Abtastpfads 162 und der zweite Fotosensor 130 erkennt den Zeiger 150 entlang eines zweiten Abtastpfads 164. Der Prozessor 140 berechnet die Position des Zeigers 150 anhand des ersten Abtastpfads 162 und des zweiten Abtastpfads 164.
Das herkömmliche Touch-Screen-System 100 muss allerdings über die beiden Fotosensoren 120 und 130 verfügen, weshalb die Produktionskosten relativ hoch sind.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Abtastsystem zu schaffen, dessen Herstellungskosten relativ niedrig sind.
Ein Abtastsystem zur Erkennung eines Zeigers und zur Berechnung der Position des Zeigers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen. Das Abtastsystem beinhaltet ein Eingabefeld, ein reflektierendes Element, einen Bildsensor und einen Prozessor. Das Eingabefeld hat eine erste Ebene und einen ersten Bereich, der sich auf der ersten Ebene befindet. Der erste Bereich ist viereckig und hat eine erste Begrenzung, eine zweite Begrenzung, eine dritte Begrenzung und eine vierte Begrenzung, die miteinander verbunden sind. Das reflektierende Element ist an der ersten Begrenzung angebracht und befindet sich auf der ersten Ebene. Das reflektierende Element weist eine zweite Ebene auf, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Ebene ist, wobei die zweite Ebene eine reflektierende Spiegelebene ist. Die zweite Ebene spiegelt den ersten Bereich, um einen zweiten Bereich zu bilden. Der Bildsensor ist an einem Eckpunkt angeordnet, an dem sich die dritte Begrenzung und die vierte Begrenzung schneiden, und befindet sich auf der ersten Ebene. Ein Abtastbereich des Bildsensors deckt den ersten Bereich und den zweiten Bereich ab. Der Prozessor ist elektrisch mit dem Bildsensor verbunden.
Wenn sich der Zeiger dem ersten Bereich nähert und der Zeiger vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein erstes Spiegelbild derart zu bilden, dass der Zeiger und das erste Spiegelbild im Abtastbereich des Bildsensors liegen und wenn ein Teil des Zeigers, der an den ersten Bereich angrenzt, ein Teil des ersten Spiegelbildes, das an den zweiten Bereich angrenzt, und der Bildsensor nicht kollinear verlaufen, erkennt der Bildsensor den Zeiger und das erste Spiegelbild und der Prozessor berechnet die Position des Zeigers.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erkennt der Bildsensor den Zeiger entlang eines ersten Abtastpfads und erkennt das erste Spiegelbild entlang eines zweiten Abtastpfads. Ferner berechnet der Prozessor die Position des Zeigers anhand des ersten Abtastpfads und des zweiten Abtastpfads.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Bereich ein Rechteck. Der Prozessor verfügt über Informationen eines ersten Abstands ”D1” von der ersten Begrenzung zu der dritten Begrenzung. Der Prozessor berechnet die Position des Zeigers anhand der nachfolgenden Schritte. Zunächst wird ein erster Winkel ”A1” zwischen dem ersten Abtastpfad und der dritten Begrenzung bestimmt. Dann wird ein zweiter Winkel ”A2” zwischen dem zweiten Abtastpfad und der dritten Begrenzung bestimmt. Dann wird ein zweiter Abstand ”D2” vom Zeiger zu der vierten Begrenzung berechnet, indem der doppelte Abstand von D1 durch die Summe aus TangensA1 und TangensA2 dividiert wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Abtastsystem des Weiteren eine erste geradlinige Lichtquelle und eine zweite geradlinige Lichtquelle. Die erste geradlinige Lichtquelle ist an der zweiten Begrenzung angeordnet und befindet sich auf der ersten Ebene. Die erste geradlinige Lichtquelle wird vom reflektierenden Element gespiegelt, um ein zweites Spiegelbild zu bilden. Die zweite geradlinige Lichtquelle ist an der dritten Begrenzung angeordnet und befindet sich auf der ersten Ebene. Die zweite geradlinige Lichtquelle wird vom reflektierenden Element gespiegelt, um ein drittes Spiegelbild zu bilden. Die vierte Begrenzung wird vom reflektierenden Element gespiegelt, um ein viertes Spiegelbild zu bilden. Das reflektierende Element, die erste geradlinige Lichtquelle, die zweite geradlinige Lichtquelle und die vierte Begrenzung umschließen den ersten Bereich. Das reflektierende Element, das zweite Spiegelbild, das dritte Spiegelbild und das vierte Spiegelbild umschließen den zweiten Bereich. Die erste geradlinige Lichtquelle, das zweite Spiegelbild und das dritte Spiegelbild liegen im Abtastbereich des Bildsensors.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Abtastsystem ferner einen ersten geradlinigen Reflektor und einen zweiten Reflektor. Die erste Lichtquelle ist neben dem Bildsensor angeordnet. Der erste Reflektor ist auf der zweiten Begrenzung angeordnet und befindet sich auf der ersten Ebene. Der erste Reflektor wird vom reflektierenden Element gespiegelt, um ein zweites Spiegelbild zu bilden, und besitzt eine erste rück-reflektierende Oberfläche. Die erste rück-reflektierende Oberfläche eignet sich, um das von der ersten Lichtquelle emittierte Licht zu reflektieren. Der zweite Reflektor ist auf der dritten Begrenzung angebracht und befindet sich auf der ersten Ebene. Der zweite Reflektor wird vom reflektierenden Element gespiegelt, um ein drittes Spiegelbild zu bilden, und besitzt eine zweite rück-reflektierende Oberfläche. Die zweite rück-reflektierende Oberfläche eignet sich, um das von der ersten Lichtquelle emittierte Licht zu reflektieren. Die vierte Begrenzung wird vom reflektierenden Element gespiegelt, um ein viertes Spiegelbild zu bilden. Das reflektierende Element, der erste Reflektor, der zweite Reflektor und die vierte Begrenzung umschließen den ersten Bereich. Das reflektierende Element, das zweite Spiegelbild, das dritte Spiegelbild und das vierte Spiegelbild umschließen den zweiten Bereich. Der erste Reflektor, das zweite Spiegelbild und das dritte Spiegelbild liegen im Abtastbereich des Bildsensors. Zudem eignet sich die erste Lichtquelle, um das unsichtbare Licht zu emittieren. Der Bildsensor hat ein Bildabtast-Fenster und einen Filter. Der Filter ist vor dem Bildabtast-Fenster angeordnet und eignet sich, das Licht derart zu filtern, so dass nur das unsichtbare Licht durch den Filter tritt. Ferner ist die erste Lichtquelle eine Licht emittierende Diode, die Infrarot-Licht aussendet (IR LED) und der Filter ein Infrarot durchlässiger Filter (IR durchlässiger Filter).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Bereich viereckig und nicht ein Rechteck. Zudem verfügt der Prozessor über Informationen eines ersten Abstands ”D3” von der ersten Begrenzung zu einer ersten gedachten Linie, die durch den Eckpunkt verläuft und die zu der ersten Begrenzung parallel ist. Der Prozessor berechnet die Position des Zeigers anhand der nachfolgenden Schritte. Zunächst wird ein erster Winkel ”A3” zwischen dem ersten Abtastpfad und der ersten gedachten Linie bestimmt. Dann wird ein zweiter Winkel ”A4” zwischen dem zweiten Abtastpfad und der ersten gedachten Linie bestimmt. Dann wird ein zweiter Abstand ”D4” vom Zeiger zu einer zweiten gedachten Linie, die durch den Eckpunkt verläuft und senkrecht zu der ersten Begrenzung ist, berechnet, indem der doppelte Abstand von D3 durch die Summe von TangensA3 und TangesA4 dividiert wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Abtastsystem des Weiteren eine erste geradlinige Lichtquelle, eine zweite geradlinige Lichtquelle und eine dritte geradlinige Lichtquelle. Die erste geradlinige Lichtquelle ist an der zweiten Begrenzung angeordnet und befindet sich auf der ersten Ebene, wobei die erste geradlinige Lichtquelle vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein zweites Spiegelbild zu bilden. Die zweite geradlinige Lichtquelle ist an der dritten Begrenzung angebracht und befindet sich auf der ersten Ebene, wobei die zweite geradlinige Lichtquelle vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein drittes Spiegelbild zu bilden. Die dritte geradlinige Lichtquelle ist an der vierten Begrenzung angebracht und befindet sich auf der ersten Ebene, wobei die dritte geradlinige Lichtquelle vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein viertes Spiegelbild zu bilden. Das reflektierende Element, die erste geradlinige Lichtquelle, die zweite geradlinige Lichtquelle und die dritte geradlinige Lichtquelle umschließen den ersten Bereich. Das reflektierende Element, das zweite Spiegelbild, das dritte Spiegelbild und das vierte Spiegelbild umschließen den zweiten Bereich. Die erste geradlinige Lichtquelle, das zweite Spiegelbild, das dritte Spiegelbild und das vierte Spiegelbild liegen im Abtastbereich des Bildsensors.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Abtastsystem ferner einen ersten geradlinigen Reflektor, einen zweiten Reflektor und einen dritten Reflektor. Die erste Lichtquelle ist neben dem Bildsensor angeordnet. Der erste Reflektor ist an der zweiten Begrenzung angeordnet und befindet sich auf der ersten Ebene. Der erste Reflektor wird vom reflektierenden Element gespiegelt, um ein zweites Spiegelbild zu bilden und hat eine erste rück-reflektierende Oberfläche. Die erste rück-reflektierende Oberfläche eignet sich, um das von der ersten Lichtquelle emittierte Licht zu reflektieren. Der zweite Reflektor ist an der dritten Begrenzung angeordnet und befindet sich auf der ersten Ebene. Der zweite Reflektor wird vom reflektierenden Element gespiegelt, um ein drittes Spiegelbild zu bilden, und hat eine zweite rück-reflektierende Oberfläche Die zweite rück-reflektierende Oberfläche eignet sich, um das von der ersten Lichtquelle emittierte Licht zu reflektieren. Der dritte Reflektor ist an der vierten Begrenzung angeordnet und befindet sich auf der ersten Ebene. Der dritte Reflektor wird vom reflektierenden Element gespiegelt, um ein viertes Spiegelbild zu bilden, und besitzt eine dritte rück-reflektierende Oberfläche. Die dritte rück-reflektierende Oberfläche eignet sich, um das von der ersten Lichtquelle emittierte Licht zu reflektieren. Das reflektierende Element, der erste Reflektor, der zweite Reflektor und der dritte Reflektor umschließen den ersten Bereich. Das reflektierende Element, das zweite Spiegelbild, das dritte Spiegelbild und das vierte Spiegelbild umschließen den zweiten Bereich. Der erste Reflektor, das zweite Spiegelbild, das dritte Spiegelbild und das vierte Spiegelbild liegen im Abtastbereich des Bildsensors. Zudem eignet sich die erste Lichtquelle, um das unsichtbare Licht zu emittieren. Der Bildsensor hat ein Bildabtast-Fenster und einen Filter. Der Filter ist vor dem Bildabtast-Fenster angeordnet und eignet sich, das Licht derart zu filtern, so dass nur das unsichtbare Licht durch den Filter tritt. Ferner ist die erste Lichtquelle eine Licht emittierende Diode, die Infrarot-Licht aussendet, und der Filter ist ein Infrarot durchlässiger Filter.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Abtastsystem zudem eine erste Lichtquelle, die über der ersten Ebene angeordnet ist und sich außerhalb des ersten Bereichs befindet. Die erste Lichtquelle wird vom reflektierenden Element gespiegelt, um ein zweites Spiegelbild zu bilden. Die erste Lichtquelle und das zweite Spiegelbild liegen außerhalb des Abtastbereichs des Bildsensors. Der Zeiger besitzt eine reflektierende Oberfläche. Die erste Lichtquelle eignet sich, um das unsichtbare Licht zu emittieren und das erste Spiegelbild wird gebildet, indem die erste Lichtquelle die reflektierende Oberfläche des Zeigers beleuchtet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt der Zeiger ein Licht emittierendes Bauteil und das erste Spiegelbild wird durch das Licht vom Licht emittierenden Bauteil abgebildet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn der Zeiger an den ersten Bereich anschließt und der Zeiger vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um das erste Spiegelbild derart zu bilden, dass der Zeiger und das erste Spiegelbild im Abtastbereich des Bildsensors liegen und wenn der Teil des Zeigers, der an den ersten Bereich angrenzt, der Teil des ersten Spiegelbildes, das an den zweiten Bereich angrenzt, und der Bildsensor kollinear verlaufen, der Bildsensor eine Größe des Zeigers entlang eines dritten Abtastpfads erkennt. Der Prozessor verfügt über Informationen einer Beziehung zwischen der Größe des Zeigers am dritten Abtastpfad und einer Länge eines dritten Abstands ”D5” vom Zeiger zum Eckpunkt. Ferner berechnet der Prozessor die Position des Zeigers anhand der Größe des Zeigers.
Der Prozessor des Abtastsystems einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Position des Zeigers durch Nutzung des reflektierenden Elements und des Bildsensors berechnen. Verglichen mit herkömmlichem Stand der Technik nutzt das Abtastsystem der vorliegenden Erfindung einen einzigen Bildsensor, so dass die Herstellungskosten niedrig sind.
Die beigefügten Zeichnungen dienen zum besseren Verständnis der Erfindung und sind in diese Beschreibung eingebunden und ein wesentlicher Bestandteil davon. Die Zeichnungen geben Ausführungsformen der Erfindung wieder und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundsätze der Erfindung zu erklären.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Touch-Screen-Systems.
2 zeigt eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Abtastsystems einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf das in Betrieb befindliche Abtastsystem aus 2.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Prozessors aus 3, der eine Position eines Zeigers berechnet
5 zeigt eine schematische Ansicht eines Bildabtast-Fensters eines Bildsensors aus 3.
6 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein in Betrieb befindliches Abtastsystem einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine schematische Ansicht eines Prozessors aus 6, der eine Position eines Zeigers berechnet.
8 zeigt eine weitere schematische Ansicht eines Prozessors aus 6, der die Position eines Zeigers berechnet.
9 zeigt eine schematische Ansicht eines Bildabtast-Fensters des Bildsensors aus 6.
10 zeigt eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Abtastsystems einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Abtastsystems einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein in Betrieb befindliches Abtastsystem einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein in Betrieb befindliches Abtastsystem einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt.
2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Abtastsystems einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf das in Betrieb befindliches Abtastsystem aus 2. Gemäß den 2 und 3 eignet sich das Abtastsystem 200 zur Erkennung eines Zeigers 270 und zur Berechnung der Position des Zeigers 270. Das Abtastsystem 200 beinhaltet ein Eingabefeld 210, ein reflektierendes Element 220, eine erste geradlinige Lichtquelle 230, eine zweite geradlinige Lichtquelle 240, einen Bildsensor 250 und einen Prozessor 260. Das Eingabefeld 210 kann beispielsweise eine weiße Tafel oder ein Touch-Screen sein und weist eine erste Ebene 214 und einen ersten Bereich 212 auf, wobei sich der erste Bereich 212 auf der ersten Ebene 214 befindet. Der erste Bereich 212 ist viereckig wie zum Beispiel ein Rechteck. Ferner weist der erste Bereich 212 eine erste Begrenzung 212a, eine zweite Begrenzung 212b, eine dritte Begrenzung 212c und eine vierte Begrenzung 212d auf, die miteinander verbunden sind.
Das reflektierende Element 220 ist an der ersten Begrenzung 212a angeordnet und befindet sich auf der ersten Ebene 214. Das reflektierende Element 220 weist eine zweite Ebene 222 auf, die im Wesentlichen senkrecht ist zu der ersten Ebene 214. Die zweite Ebene 222 ist eine reflektierende Spiegelebene. Die zweite Ebene 222 spiegelt den ersten Bereich 212, um einen zweiten Bereich 212' zu bilden. Das reflektierende Element 220 kann ein flacher Spiegel sein, beschränkt sich aber nicht darauf. Die erste geradlinige Lichtquelle 230 ist an der zweiten Begrenzung 212b angeordnet und befindet sich auf der ersten Ebene 214. Die erste geradlinige Lichtquelle 230 wird vom reflektierenden Element 220 gespiegelt, um ein zweites Spiegelbild 230' zu bilden.
Die zweite geradlinige Lichtquelle 240 ist an der dritten Begrenzung 212c angeordnet und befindet sich auf der ersten Ebene 214. Die zweite geradlinige Lichtquelle 240 wird vom reflektierenden Element 220 gespiegelt, um ein drittes Spiegelbild 240' zu bilden. Die vierte Begrenzung 212d wird vom reflektierenden Element 220 gespiegelt, um ein viertes Spiegelbild 212d' zu bilden. Das reflektierende Element 220, die erste geradlinige Lichtquelle 230, die zweite geradlinige Lichtquelle 240 und die vierte Begrenzung 212d umschließen den ersten Bereich 212. Das reflektierende Element 220, das zweite Spiegelbild 230', das dritte Spiegelbild 240' und das vierte Spiegelbild 212d' umschließen den zweiten Bereich 212'.
Der Bildsensor 250 ist an einem Eckpunkt C1 angeordnet, an dem sich die dritte Begrenzung 212c und die vierte Begrenzung 212d schneiden, und befindet sich auf der ersten Ebene 214. Ein Abtastbereich des Bildsensors 250 deckt den ersten Bereich 212 und den zweiten Bereich 212' ab. Die erste geradlinige Lichtquelle 230, das zweite Spiegelbild 230' und das dritte Spiegelbild 240' liegen im Abtastbereich des Bildsensors 250. Ferner ist der Prozessor 260 elektrisch mit dem Bildsensor 250 verbunden.
Der Betrieb des Abtastsystems 200 der vorliegenden Ausführungsform wird im Nachfolgenden beschrieben. 4 zeigt eine schematische Ansicht des Prozessors aus 3, der die Position des Zeigers berechnet. 5 ist eine schematische Ansicht eines Bildabtast-Fensters des Bildsensors aus 3. Gemäß den 3, 4 und 5, wenn sich der Zeiger 270 (wie in 2 gezeigt) dem ersten Bereich 212 nähert und der Zeiger 270 vom reflektierenden Element 220 gespiegelt wird, um ein erstes Spiegelbild 270' zu bilden, so dass der Zeiger 270 und das erste Spiegelbild 270' im Abtastbereich des Bildsensors 250 liegen und wenn ein Teil des Zeigers 270, der an den ersten Bereich 212 angrenzt, ein Teil des ersten Spiegelbilds 270', das an den zweiten Bereich 212' angrenzt, und der Bildsensor nicht kollinear verlaufen, der Bildsensor 250 den Zeiger 270 und das erste Spiegelbild 270' erkennt und der Prozessor 260 die Position des Zeigers 270 berechnet. Im Besonderen erkennt der Bildsensor 250 der vorliegenden Ausführungsform den Zeiger 270 entlang eines ersten Abtastpfads 282 und erkennt das erste Spiegelbild 270' entlang eines zweiten Abtastpfads 284 und der Prozessor 260 berechnet die Position des Zeigers 270 anhand des ersten Abtastpfads 282 und des zweiten Abtastpfads 284.
Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Teil des Zeigers 270, der an den ersten Bereich 212 angrenzt, eine Spitze 272 (wie in 2 gezeigt) des Zeigers 270 ist, und der Teil des ersten Spiegelbilds 270', das an den zweiten Bereich 212' angrenzt, eine Spitze 272' des ersten Spiegelbildes 270' ist.
Konkret hat der Bildsensor 250 in der vorliegenden Ausführungsform ein Bildabtast-Fenster 252 und eine Linse (nicht dargestellt). Die Linse ist vor dem Bildabtast-Fenster 252 angeordnet, so dass der Abtastbereich des Bildsensors 250 den ersten Bereich 212 und den zweiten Bereich 212' abdecken kann. Wenn der Zeiger 270 nicht am ersten Bereich 212 angrenzt, beleuchtet das von der ersten Lichtquelle 230 emittierte Licht, das zweite Spiegelbild 230' und das dritte Spiegelbild 240' das Bildabtast-Fenster 252, um eine helle Zone 254 mit hoher Helligkeit auf dem Bildabtast-Fenster 252 abzubilden. Die helle Zone 254 stellt eine primäre Abtastzone dar. Wenn der Zeiger 270 an den ersten Bereich 212 angrenzt, tastet der Bildsensor 250 den Zeiger 270 entlang des ersten Abtastpfads 282 ab, ein erster dunkler Streifen 252a bildet sich in der hellen Zone 254 des Bildabtast-Fensters 252 und der Bildsensor 250 gibt ein erstes elektrisches Signal ab. Der Prozessor 260 empfängt das erste elektrische Signal und bestimmt einen ersten Winkel A1 zwischen dem ersten Abtastpfad 282 und der dritten Begrenzung 212c anhand der Position des ersten dunklen Streifens 252a im Bildabtast-Fenster 252. Anders ausgedrückt, kann die Information einer Beziehung zwischen der Position des dunklen Streifens 252a im Bildabtast-Fenster 252 und des Winkels zwischen dem Abtastpfad und der dritten Begrenzung 212c in den Prozessor 260 eingebaut werden, so dass die Bestimmung des ersten Winkels A1 ausgeführt werden kann.
Gleichermaßen erkennt der Bildsensor 250 das erste Spiegelbild 270' entlang des zweiten Abtastpfads 284. Ein zweiter dunkler Streifen 252b wird in der hellen Zone 254 vom Bildabtast-Fenster 252 gebildet und der Bildsensor 250 gibt ein zweites elektrisches Signal ab. Der Prozessor 260 empfängt das zweite elektrische Signal und bestimmt einen zweiten Winkel A2 zwischen dem zweiten Abtastpfad 284 und der dritten Begrenzung 212c anhand der Position des zweiten dunklen Streifens 252b im Bildabtast-Fenster 252. Es ist anzumerken, dass je höher die Helligkeit der ersten geradlinigen Lichtquelle 230 und der zweiten geradlinigen Lichtquelle 240 ist, desto deutlicher sind der erste dunkle Streifen 252a und der zweite dunkle Streifen 252b im Bildabtast-Fenster 252.
Die Information über einen ersten Abstand D1 von der ersten Begrenzung 212a zu der dritten Begrenzung 212c kann in den Prozessor 260 eingebaut werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die dritte Begrenzung 212c als X-Achse eines kartesischen Koordinatensystems definiert, die vierte Begrenzung 212d ist als die Y-Achse des kartesischen Koordinatensystems definiert und die Koordinate des Eckpunkts C1 ist (0, 0). Die X-Koordinate des Zeigers 270 ist ein zweiter Abstand D2 vom Zeiger 270 zu der vierten Begrenzung 212d. Der Mittelpunkt zwischen dem Zeiger 270 und dem ersten Spiegelbild 270' befindet sich an der ersten Begrenzung 212a. Dementsprechend ist D1 gleich zu (D2 × TangensA1 + D2 × TangensA2)/2.
Daher kann der Prozessor 260 den zweiten Abstand D2 vom Zeiger 270 zu der vierten Begrenzung 212d berechnen, indem der doppelte Abstand von D1 durch die Summe von TangensA1 und TangensA2 dividiert wird. Anders ausgedrückt kann die Koordinate (D2, D2 × TangensA1) des Zeigers 270 anhand der oben beschriebenen Methode berechnet werden. Es ist anzumerken, dass die oben beschriebene Methode zur Berechnung der Koordinate des Zeigers 270 im kartesischen Koordinatensystem als Beispiel aufgeführt ist und nicht als Einschränkung der Erfindung aufgefasst werden sollte. Ein Fachmann kann ein anderes Koordinatensystem einsetzen, um die Koordinate des Zeigers entsprechend seinen Anforderungen zu berechnen.
Der Prozessor 260 des Abtastsystems 200 der vorliegenden Ausführungsform kann die Position des Zeigers 270 durch Nutzung des reflektierenden Elements 220 und des Bildsensors 250 berechnen. Verglichen mit herkömmlichem Stand der Technik setzt das Abtastsystem 200 der vorliegenden Ausführungsform daher einen einzigen Bildsensor 250 ein, so dass die Herstellungskosten des Abtastsystems 200 niedrig sind.
6 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein in Betrieb befindliches Abtastsystem einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Prozessors aus 6, der die Position des Zeigers berechnet. Bezüglich der 6 und 7 besteht der Unterschied zwischen dem Abtastsystem 300 der vorliegenden Ausführungsform und dem Abtastsystem 200 der ersten Ausführungsform darin, dass das vorliegende Abtastsystem 300 ferner eine dritte geradlinige Lichtquelle 390 beinhaltet und dass der erste Bereich 312, der sich auf der ersten Ebene 314 des Eingabefelds 310 befindet, viereckig und kein Rechteck ist.
Die dritte geradlinige Lichtquelle 390 ist an der vierten Begrenzung 312d des ersten Bereichs 312 angeordnet, wobei die dritte geradlinige Lichtquelle 390 vom reflektierenden Element 320 gespiegelt wird, um ein viertes Spiegelbild 390' zu bilden. Das reflektierende Element 320, das an der ersten Begrenzung 312a des ersten Bereichs 312 angeordnet ist, die erste geradlinige Lichtquelle 330, die an der zweiten Begrenzung 312b des ersten Bereichs 312 angeordnet ist, die zweite geradlinige Lichtquelle 340, die an der dritten Begrenzung 312c des ersten Bereichs 312 angeordnet ist, und die dritte geradlinige Lichtquelle 390 umschließen den ersten Bereich 312.
Das reflektierende Element 320, das zweite Spiegelbild 330', das sich auf die erste geradlinige Lichtquelle 330 bezieht, die vom reflektierenden Element 320 gespiegelt wird, das dritte Spiegelbild 340', das sich auf die zweite geradlinige Lichtquelle 340 bezieht, die vom reflektierenden Element 320 gespiegelt wird, und das vierte Spiegelbild 390' umschließen den zweiten Bereich 312'. Ferner befindet sich der Bildsensor 350 am Eckpunkt C2, an dem sich die dritte Begrenzung 312c und die vierte Begrenzung 312d schneiden, wobei der Abtastbereich des Bildsensors 350 den ersten Bereich 312 und den zweiten Bereich 312' abdeckt. Die erste geradlinige Lichtquelle 330, das zweite Spiegelbild 330', das dritte Spiegelbild 340' und das vierte Spiegelbild 390' liegen im Abtastbereich des Bildsensors 350. Zudem wird der Zeiger 370 vom reflektierenden Element 320 gespiegelt, um ein erstes Spiegelbild 370' zu bilden.
Der Betrieb des Abtastsystems 300 der vorliegenden Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform verläuft eine erste gedachte Linie L1 durch den Eckpunkt C2, wobei die erste gedachte Linie L1 zu der ersten Begrenzung 312a parallel und als die X-Achse des kartesischen Koordinatensystems definiert ist. Eine zweite gedachte Linie L2 verläuft durch den Eckpunkt C2, wobei die zweite gedachte Linie L2 zu der ersten Begrenzung 312a senkrecht und als Y-Achse des kartesischen Koordinatensystems definiert ist. Die Koordinate des Eckpunkts C2 ist (0, 0). Die Information über einen ersten Abstand D3 von der ersten gedachten Linie L1 zu der ersten Begrenzung 312a kann in den Prozessor 360 eingebaut werden.
Wenn sich der Zeiger 370 dem ersten Bereich 312 nähert und der Zeiger 370 vom reflektierenden Element 320 gespiegelt wird, um ein erstes Spiegelbild 370' zu bilden, so dass der Zeiger 370 und das erste Spiegelbild 370' im Abtastbereich des Bildsensors 350 liegen, und wenn ein Teil des Zeigers 370, der an den ersten Bereich 312 angrenzt, ein Teil des ersten Spiegelbilds 370', das an den zweiten Bereich 312' angrenzt, und der Bildsensor 350 nicht kollinear verlaufen, tastet der Bildsensor 350 den Zeiger 370 entlang des ersten Abtastpfads 382 ab und tastet das erste Spiegelbild 370' entlang des zweiten Abtastpfads 382 ab. Dann bestimmt der Prozessor 360 einen ersten Winkel A3 zwischen dem ersten Abtastpfad 382 und der ersten gedachten Linie L1, und einen zweiten Winkel A4 zwischen dem zweiten Abtastpfad 384 und der ersten gedachten Linie L1 anhand des ersten Abtastpfads 382 und des zweiten Abtastpfads 384. Schließlich berechnet der Prozessor 360 einen zweiten Abstand D4 von der zweiten gedachten Linie L2 zum Zeiger 370, indem der doppelte Abstand von D3 durch die Summe von TangensA3 und TangensA4 dividiert wird. Daher kann die Koordinate (D4, D4 × TangensA3) des Zeigers 370 anhand der oben beschriebenen Methode berechnet werden.
Es ist anzumerken, dass man sich in der vorliegenden Ausführungsform bei der vom Bildsensor 350 ausgeführten Abtastmethode und der vom Prozessor 360 ausgeführten Methode zur Bestimmung der Winkel auf die zugehörige Beschreibung in der ersten Ausführungsform beziehen kann, so dass diese hier nicht beschrieben werden muss.
8 zeigt eine weitere schematische Ansicht des Prozessors aus 6, der die Position des Zeigers 370 berechnet. 9 zeigt eine schematische Ansicht eines Bildabtast-Fensters des Bildsensors aus 6. Gemäß den 6, 8 und 9 in der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Zeiger 370 nicht an den ersten Bereich 312 angrenzt, beleuchtet das von der ersten Lichtquelle 330, des zweiten Spiegelbilds 330', des dritten Spiegelbilds 340' und des vierten Spiegelbilds 390' emittierte Licht das Bildabtast-Fenster 352 (siehe 6), um eine helle Zone 354 mit hoher Helligkeit auf dem Bildabtast-Fenster 352 zu bilden. Die helle Zone 354 stellt eine primäre Abtastzone dar. Wenn der Teil des Zeigers 370, der an den ersten Bereich 312 angrenzt, der Teil des ersten Spiegelbilds 370', das an den zweiten Bereich 312' angrenzt und der Bildsensor 350 kollinear verlaufen, erkennt der Bildsensor 350 die Größe des Zeigers 370 entlang eines dritten Abtastpfads 386 (d. h. an der zweiten gedachten Linie L2). Es ist anzumerken, dass die Informationen über eine Beziehung zwischen der Größe des Zeigers 370 am dritten Abtastpfad 386 und einer Länge eines dritten Abstands D5 vom Zeiger 370 zum Eckpunkt C2 in den Prozessor 360 der vorliegenden Ausführungsform eingebaut werden können. Der Prozessor 360 berechnet die Position des Zeigers 370 anhand der Größe des Zeigers 370.
Das bedeutet anders ausgedrückt: Je näher sich der Zeiger 370 am Bildabtast-Fenster 352 des Bildsensors 350 befindet (d. h., je kleiner der dritte Abstand D5 ist), desto größer ist die Breite W1 des dritten dunklen Streifens 352c in der hellen Zone 354 des Bildabtast-Fensters 352. Die Beziehung zwischen der Breite W1 und dem dritten Abstand D5 wird vorab in den Prozessor 360 eingebaut. Daher berechnet der Prozessor 360 den dritten Abstand D5 anhand der Größe des Zeigers 370, wenn der Zeiger 370, das erste Spiegelbild 370' und der Bildsensor 350 kollinear verlaufen.
In der vorliegenden Ausführungsform, kann die Information über den dritten Winkel A5 zwischen dem dritten Abtastpfad 386 und der ersten gedachten Linie L1 in den Prozessor 360 eingebaut werden. Deshalb kann die Koordinate (D5·xKosinusA5, D5 × SinusA5) des Zeigers 370 berechnet werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der dritte Winkel A5 ein 90°-Winkel.
10 zeigt eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Abtastsystems einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß den 2 und 10 besteht der Unterschied zwischen dem Abtastsystem 400 und dem Abtastsystem 200 darin, dass die erste geradlinige Lichtquelle 230 und die zweite geradlinige Lichtquelle 240 im Abtastsystem 400 weggelassen werden. Das Abtastsystem 400 beinhaltet eine erste Lichtquelle 430, die sich oberhalb der ersten Ebene 414 des Eingabefelds 410 befindet und außerhalb des ersten Bereichs 412 liegt. Die erste Lichtquelle 430 wird vom reflektierenden Element 420 gespiegelt, um ein zweites Spiegelbild 430' zu bilden. Die erste Lichtquelle 430 und das zweite Spiegelbild 430' befinden sich außerhalb des Abtastbereichs des Bildsensors 450. Der Zeiger 470 weist eine reflektierende Oberfläche 472 auf, die mit einem reflektierenden Material beschichtet sein kann. Das reflektierende Material der reflektierenden Oberfläche 472 entspricht dem Europäischen Standard gem. EN471, ist aber nicht auf diesem beschränkt.
Die erste Lichtquelle 430 eignet sich, um unsichtbares Licht, wie beispielsweise Infrarot-Licht mit einer Wellenlänge von etwa 940 nm zu emittieren. Das erste Spiegelbild (nicht dargestellt), das sich auf den Zeiger 470 bezieht, der vom reflektierenden Element 420 gespiegelt wird, wird dadurch gebildet, indem die erste Lichtquelle 430 die reflektierende Oberfläche 472 des Zeigers 470 beleuchtet. Der Bildsensor 450 kann einen Filter 456 beinhalten, der sich vor dem Bildabtast-Fenster 452 befindet. Der Zeiger 470 kann das unsichtbare Licht zum Filter 456 reflektieren. Der Filter 456 eignet sich, anderes Licht derart herauszufiltern, so dass das Bildabtast-Fenster 452 das vom Zeiger 470 reflektierte unsichtbare Licht empfängt. Zudem kann der Bildsensor 450 auch das erste Spiegelbild (nicht dargestellt) des Zeigers 470 erkennen.
Es ist anzumerken, dass der erste Bereich 412 viereckig und kein Rechteck sein kann, obwohl dies in keiner Zeichnung dargestellt ist.
11 zeigt eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Abtastsystems einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bezüglich der 2 und 11 besteht der Unterschied zwischen dem Abtastsystem 500 und dem Abtastsystem 200 darin, dass die erste geradlinige Lichtquelle 230 und die zweite geradlinige Lichtquelle 240 im Abtastsystem 500 weggelassen werden. Der Zeiger 570 besitzt ein Licht emittierendes Bauteil 572 und das erste Spiegelbild (nicht dargestellt) wird durch das vom Licht emittierenden Bauteil 572 emittierte Licht gebildet. Der Bildsensor 550 kann den Zeiger 570 und das erste Spiegelbild (nicht dargestellt), das sich auf den Zeiger 570 bezieht, der vom reflektierenden Element 520 gespiegelt wird, erkennen.
Es ist anzumerken, dass der erste Bereich 512 viereckig und kein Rechteck sein kann, obwohl dies in keiner Zeichnung dargestellt ist.
12 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein in Betrieb befindliches Abtastsystem einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß den 3 und 12 besteht der Unterschied zwischen dem Abtastsystem 600 und dem Abtastsystem 200 darin, dass die erste geradlinige Lichtquelle 230 und die zweite geradlinige Lichtquelle 240 im Abtastsystem 600 weggelassen werden. Das Abtastsystem 600 beinhaltet des Weiteren eine erste Lichtquelle S1, einen ersten Reflektor 630 und einen zweiten Reflektor 640. Die erste Lichtquelle S1 ist neben dem Bildsensor 650 angeordnet. Die erste Lichtquelle S1, wie beispielsweise eine IR LED, eignet sich, um das unsichtbare Licht wie beispielsweise das IR Licht zu emittieren. Der Bildsensor 650 besitzt einen Filter 656, wie beispielsweise einen IR durchlässigen Filter, den das IR Licht passieren kann und der Filter 656 sich vor dem Bildabtast-Fenster 652 befindet.
Der erste Reflektor 630 ist an der zweiten Begrenzung 612b des ersten Bereichs 612 des Eingabefelds 610 angeordnet und befindet sich auf der ersten Ebene 614 des Eingabefelds 610. Der erste Reflektor 630 wird vom reflektierenden Element 620 gespiegelt, um ein zweites Spiegelbild 630' zu bilden und besitzt eine erste rück-reflektierende Oberfläche 632. Die erste rück-reflektierende Oberfläche 632 eignet sich, um das von der ersten Lichtquelle S1 emittierte Licht zu reflektieren. Anders ausgedrückt besteht der erste Reflektor 630 aus rück-reflektierendem Material.
Der zweite Reflektor 640 ist an der dritten Begrenzung 612c des ersten Bereichs 612 des Eingabefelds 610 angebracht und befindet sich auf der ersten Ebene 614 des Eingabefelds 610. Der zweite Reflektor 640 wird vom reflektierenden Element 620 gespiegelt, um ein drittes Spiegelbild 640' zu bilden und besitzt eine zweite rück-reflektierende Oberfläche 642. Die zweite rück-reflektierende Oberfläche 642 eignet sich, um das von der ersten Lichtquelle S1 emittierte Licht zu reflektieren. Anders ausgedrückt besteht der zweite Reflektor 640 auch aus rück-reflektierendem Material Die vierte Begrenzung 612d des ersten Bereichs 612 des Eingabefelds 610 wird vom reflektierenden Element 620 gespiegelt, um ein viertes Spiegelbild 612d' zu bilden. Das reflektierende Element 620, der erste Reflektor 630, der zweite Reflektor 640 und die vierte Begrenzung 612d umschließen den ersten Bereich 612. Das reflektierende Element 620, das zweite Spiegelbild 630', das dritte Spiegelbild 640' und das vierte Spiegelbild 612d' umschließen den zweiten Bereich 612'. Der erste Reflektor 630, das zweite Spiegelbild 630' und das dritte Spiegelbild 640' liegen im Abtastbereich des Bildsensors 650.
Die erste Lichtquelle S1, wie beispielsweise die IR LED, emittiert das IR Licht. Die erste rück-reflektierende Oberfläche 632 des ersten Reflektors 630 und die zweite rück-reflektierende Oberfläche 642 des zweiten Reflektors 640 reflektieren das IR Licht. Anders ausgedrückt fungieren die erste rück-reflektierende Oberfläche 632, die das IR Licht reflektiert, und die zweite rück-reflektierende Oberfläche 642, die das IR Licht reflektiert, als die erste geradlinige Lichtquelle 230 und die zweite geradlinige Lichtquelle 240 in der ersten Ausführungsform. Dies soll hier nicht detailliert beschrieben werden. Dementsprechend bilden der Zeiger (nicht dargestellt) und das erste Spiegelbild (nicht dargestellt) daraus den ersten dunklen Streifen (nicht dargestellt) bzw. den zweiten dunklen Streifen (nicht dargestellt) auf dem Bildabtast-Fenster 652 des Bildsensors 650. Bezug genommen werden soll auf den Inhalt der ersten Ausführungsform zwecks zugehöriger Beschreibung, da dies hier nicht detailliert beschrieben wird.
13 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein in Betrieb befindliches Abtast-System einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß den 12 und 13 besteht der Unterschied zwischen dem Abtastsystem 700 der vorliegenden Ausführungsform und dem Abtastsystem 600 der fünften Ausführungsform darin, das das Abtastsystem 700 des Weiteren einen dritten Reflektor 790 beinhaltet und dass der auf der ersten Ebene 714 des Eingabefelds 710 befindliche erste Bereich 712 viereckig und kein Rechteck ist.
Der dritte Reflektor 790 ist an der vierten Begrenzung 712d des ersten Bereichs 712 angeordnet, wobei der dritte Reflektor 790 vom reflektierenden Element 720 gespiegelt wird, um ein viertes Spiegelbild 790' zu bilden. Das reflektierende Element 720, das sich an der ersten Begrenzung 712a des ersten Bereichs 712 befindet, der erste Reflektor 730, der sich an der zweiten Begrenzung 712b des ersten Bereichs 712 befindet, der zweite Reflektor 740, der sich an der dritten Begrenzung 712c des ersten Bereichs 712 befindet, und der dritte Reflektor 790 umschließen den ersten Bereich 712. Der dritte Reflektor 790 besitzt eine dritte rück-reflektierende Oberfläche 792, die geeignet ist, das von der ersten Lichtquelle S2 emittierte Licht zu reflektieren. Anders ausgedrückt besteht der dritte Reflektor 790 ebenfalls aus rückreflektierendem Material.
Das reflektierende Element 720, das zweite Spiegelbild 730', das sich auf den ersten Reflektor 730 bezieht, der vom reflektierenden Element 720 gespiegelt wird, das dritte Spiegelbild 740', das sich auf den zweiten Reflektor 740 bezieht, der vom reflektierenden Element 720 gespiegelt wird, und das vierte Spiegelbild 790' umschließen den zweiten Bereich 712'. Der erste Reflektor 730, das zweite Spiegelbild 730', das dritte Spiegelbild 740 und das vierte Spiegelbild 790' liegen im Abtastbereich des Bildsensors 750.
Die erste Lichtquelle 52, wie beispielsweise die IR LED, emittiert das IR Licht. Die erste rück-reflektierende Oberfläche 732 des ersten Reflektors 730, die zweite rück-reflektierende Oberfläche 742 des zweiten Reflektors 740 und die dritte rück-reflektierende Oberfläche 792 des dritten Reflektors 790 reflektieren das IR Licht. Anders ausgedrückt fungieren die erste rück-reflektierende Oberfläche 732, die das IR Licht reflektiert, die zweite rück-reflektierende Oberfläche 742, die das IR Licht reflektiert, und die dritte rück-reflektierende Oberfläche 792, die das IR Licht reflektiert, als die erste geradlinige Lichtquelle 330, die zweite geradlinige Lichtquelle 340 und die dritte geradlinige Lichtquelle in der zweiten Ausführungsform. Dies soll hier nicht im Detail beschrieben werden. Dementsprechend bilden der Zeiger (nicht dargestellt) und das erste Spiegelbild (nicht dargestellt) daraus den ersten dunklen Streifen (nicht dargestellt) bzw. den zweiten dunklen Streifen (nicht dargestellt) auf dem Bildabtast-Fenster 752 des Bildsensors 750. Bezug genommen werden soll auf die Inhalte der ersten und zweiten Ausführungsform zwecks zugehöriger Beschreibung, da dies hier nicht detailliert beschrieben wird.
Zusammenfassend besitzt das Abtastsystem der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die nachfolgenden Vorteile oder andere Vorteile. Der Prozessor des Abtastsystems der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Position des Zeigers durch Nutzung des reflektierenden Elements und des Bildsensors berechnen. Verglichen mit herkömmlichem Stand der Technik kann das vorliegende Abtastsystem einen einzigen Bildsensor nutzen, so dass die Herstellungskosten des Abtastsystems der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung niedrig sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 4782328 [0002, 0003]
- US 6803906 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Standard gem. EN471 [0055]

Claims

Abtastsystem zur Erkennung eines Zeigers und zur Berechnung der Position des Zeigers, umfassend: • ein Eingabefeld mit einer ersten Ebene und einem ersten Bereich, der sich auf der ersten Ebene befindet, wobei der erste Bereich viereckig ist und eine erste Begrenzung, eine zweite Begrenzung, eine dritte Begrenzung und eine vierte Begrenzung aufweist, die miteinander verbunden sind; • ein reflektierendes Element, das an der ersten Begrenzung angeordnet ist und sich auf der ersten Ebene befindet, wobei das reflektierende Element eine zweite Ebene aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Ebene ist und wobei die zweite Ebene eine reflektierende Spiegelebene ist, die den ersten Bereich spiegelt, um einen zweiten Bereich zu bilden, • einen Bildsensor, der an einem Eckpunkt angebracht ist, an dem sich die dritte Begrenzung und die vierte Begrenzung schneiden, und der sich auf der ersten Ebene befindet, wobei ein Abtastbereich des Bildsensors den ersten Bereich und den zweiten Bereich abdeckt; und • einen Prozessor, der mit dem Bildsensor elektrisch verbunden ist, • wobei, wenn sich der Zeiger dem ersten Bereich nähert und der Zeiger vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein erstes Spiegelbild derart zu bilden, dass der Zeiger und das erste Spiegelbild im Abtastbereich des Bildsensors liegen und wenn ein Teil des Zeigers, der an den ersten Bereich angrenzt, ein Teil des ersten Spiegelbildes, das an den zweiten Bereich angrenzt und der Bildsensor nicht kollinear verlaufen, der Bildsensor den Zeiger und das erste Spiegelbild erkennt und der Prozessor die Position des Zeigers berechnet.
Abtastsystem nach Anspruch 1, wobei der Bildsensor den Zeiger entlang eines ersten Abtastpfades abtastet und das erste Spiegelbild entlang eines zweiten Abtastpfades abtastet und der Prozessor die Zeigerposition anhand des ersten Abtastpfades und des zweiten Abtastpfades berechnet.
Abtastsystem nach Anspruch 2, wobei der erste Bereich ein Rechteck ist.
Abtastsystem nach Anspruch 3, wobei der Prozessor über Informationen eines ersten Abstands ”D1” von der ersten Begrenzung zu der dritten Begrenzung verfügt und die Zeigerposition anhand der nachfolgenden Schritte berechnet: • bestimmen eines ersten Winkels ”A1” zwischen dem ersten Abtastpfad und der dritten Begrenzung; • bestimmen eines zweiten Winkels ”A2” zwischen dem zweiten Abtastpfad und der dritten Begrenzung; und • berechnen eines zweiten Abstands ”D2” vom Zeiger zu der vierten Begrenzung indem der doppelte Abstand von D1 durch die Summe aus TangensA1 und TangensA2 dividiert wird.
Abtastsystem nach Anspruch 3, ferner umfassend: • eine erste geradlinige Lichtquelle (230) (230), die an der zweiten Begrenzung angeordnet ist und sich auf der ersten Ebene befindet, wobei die erste geradlinige Lichtquelle (230) vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein zweites Spiegelbild zu bilden; und • eine zweite geradlinige Lichtquelle (240), die an der dritten Begrenzung angeordnet ist und sich auf der ersten Ebene befindet, wobei die zweite geradlinige Lichtquelle (240) vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein drittes Spiegelbild zu bilden und die vierte Begrenzung vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein viertes Spiegelbild zu bilden; das reflektierende Element, die erste geradlinige Lichtquelle (230), die zweite geradlinige Lichtquelle (240) und die vierte Begrenzung umschließen den ersten Bereich; das reflektierende Element, das zweite Spiegelbild, das dritte Spiegelbild und das vierte Spiegelbild umschließen den zweiten Bereich; und die erste geradlinige Lichtquelle (230), das zweite Spiegelbild und das dritte Spiegelbild liegen im Abtastbereich des Bildsensors.
Abtastsystem nach Anspruch 3, ferner umfassend: • eine erste Lichtquelle, die neben dem Bildsensor angeordnet ist; • einen ersten Reflektor, der an der zweiten Begrenzung angeordnet ist und sich auf der ersten Ebene befindet, wobei der erste Reflektor vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein zweites Spiegelbild zu bilden und der erste Reflektor eine erste rück-reflektierende Oberfläche besitzt, wobei sich die erste rück-reflektierende Oberfläche eignet, das von der ersten Lichtquelle ausgestrahlte Licht zu reflektieren; und • einen zweiten Reflektor, der an der dritten Begrenzung angeordnet ist und sich auf der ersten Ebene befindet, wobei der zweite Reflektor vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein drittes Spiegelbild zu bilden und der zweite Reflektor eine zweite rück-reflektierende Oberfläche besitzt, wobei sich die zweite rück-reflektierende Oberfläche eignet, das von der ersten Lichtquelle ausgestrahlte Licht zu reflektieren und die vierte Begrenzung vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein viertes Spiegelbild zu bilden; das reflektierende Element, der erste Reflektor, der zweite Reflektor und die vierte Begrenzung umschließen den ersten Bereich; das reflektierende Element, das zweite Spiegelbild, das dritte Spiegelbild und das vierte Spiegelbild umschließen den zweiten Bereich; und der erste Reflektor, das zweite Spiegelbild und das dritte Spiegelbild liegen im Abtastbereich des Bildsensors.
Abtastsystem nach Anspruch 6, wobei sich die erste Lichtquelle eignet, um das unsichtbare Licht zu emittieren und der Bildsensor ein Bildabtast-Fenster und einen Filter hat, wobei der Filter vor dem Bildabtast-Fenster angeordnet ist und sich eignet, das Licht derart zu filtern, so dass nur das unsichtbare Licht durch den Filter kommt.
Abtastsystem nach Anspruch 7, wobei die erste Lichtquelle eine Licht emittierende Diode ist, die Infrarot-Licht aussendet und einen Infrarot durchlässigen Filter hat.
Abtastsystem nach Anspruch 2, wobei der erste Bereich viereckig und kein Rechteck ist.
Abtastsystem nach Anspruch 9, wobei der Prozessor über Informationen eines ersten Abstands ”D3” von der ersten Begrenzung zu einer ersten gedachten Linie verfügt, die durch den Eckpunkt verläuft und die zu der ersten Begrenzung parallel ist und der Prozessor die Position des Zeigers anhand der nachfolgenden Schritte berechnet: • bestimmen eines ersten Winkels ”A3” zwischen dem ersten Abtastpfad und der gedachten Linie; • bestimmen eines zweiten Winkels ”A4” zwischen dem zweiten Abtastpfad und der ersten gedachten Linie; und • berechnen eines zweiten Abstands ”D4” vom Zeiger zu einer zweiten gedachten Linie, die durch den Eckpunkt verläuft und senkrecht zu der ersten Begrenzung ist, indem der doppelte Abstand von D3 durch die Summe aus TangensA3 und TangesA4 dividiert wird.
Abtastsystem nach Anspruch 9, ferner umfassend: • eine erste geradlinige Lichtquelle, die an der zweiten Begrenzung angeordnet ist und sich auf der ersten Ebene befindet, wobei die erste geradlinige Lichtquelle vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein zweites Spiegelbild zu bilden; • eine zweite geradlinige Lichtquelle, die an der dritten Begrenzung angeordnet ist und sich auf der ersten Ebene befindet, wobei die zweite geradlinige Lichtquelle vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein drittes. Spiegelbild zu bilden; und • eine dritte geradlinige Lichtquelle, die an der vierten Begrenzung angeordnet ist und sich auf der ersten Ebene befindet, wobei die dritte geradlinige Lichtquelle vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein viertes Spiegelbild zu bilden; das reflektierende Element, die erste geradlinige Lichtquelle (230), die zweite geradlinige Lichtquelle (240) und die dritte lineare Lichtquelle umschließen den ersten Bereich; das reflektierende Element, das zweite Spiegelbild, das dritte Spiegelbild und das vierte Spiegelbild umschließen den zweiten Bereich; und die erste geradlinige Lichtquelle (230), das zweite Spiegelbild, das dritte Spiegelbild und das vierte Spiegelbild liegen im Abtastbereich des Bildsensors.
Abtastsystem nach Anspruch 9, ferner umfassend: • eine erste Lichtquelle, die neben dem Bildsensor angeordnet ist; • einen ersten Reflektor, der an der zweiten Begrenzung angeordnet ist und sich auf der ersten Ebene befindet, wobei der erste Reflektor vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein zweites Spiegelbild zu bilden und der erste Reflektor eine erste rück-reflektierende Oberfläche besitzt, wobei sich die erste rück-reflektierende Oberfläche eignet, das von der ersten Lichtquelle ausgestrahlte Licht zu reflektieren; • einen zweiten Reflektor, der an der dritten Begrenzung angeordnet ist und sich auf der ersten Ebene befindet, wobei der zweite Reflektor vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein drittes Spiegelbild zu bilden und der zweite Reflektor eine zweite rück-reflektierende Oberfläche besitzt, wobei sich die zweite rück-reflektierende Oberfläche eignet, das von der ersten Lichtquelle ausgestrahlte Licht zu reflektieren; und • einen dritten Reflektor, der an der vierten Begrenzung angeordnet ist und sich auf der ersten Ebene befindet, wobei der dritte Reflektor vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein viertes Spiegelbild zu bilden und der dritte Reflektor eine dritte rück-reflektierende Oberfläche besitzt, wobei sich die dritte rück-reflektierende Oberfläche eignet, das von der ersten Lichtquelle ausgestrahlte Licht zu reflektieren; das reflektierende Element, der erste Reflektor, der zweite Reflektor und der dritte Reflektor umschließen den ersten Bereich; das reflektierende Element, das zweite Spiegelbild, das dritte Spiegelbild und das vierte Spiegelbild umschließen den zweiten Bereich; und der erste Reflektor, das zweite Spiegelbild, das dritte Spiegelbild und das vierte Spiegelbild liegen im Abtastbereich des Bildsensors.
Abtastsystem nach Anspruch 12, wobei sich die erste Lichtquelle eignet, das unsichtbare Licht auszustrahlen und der Bildsensor ein Bildabtast-Fenster und einen Filter hat, wobei der Filter vor dem Bildabtast-Fenster angeordnet ist und sich eignet, das Licht derart zu filtern, so dass nur das unsichtbare Licht durch den Filter kommt.
Abtastsystem nach Anspruch 13, wobei die erste Lichtquelle eine Diode ist, die Infrarot-Licht ausstrahlt und einen Infrarot durchlässiger Filter hat.
Abtastsystem nach Anspruch 2, ferner umfassend eine erste Lichtquelle, die sich über der ersten Ebene und außerhalb des ersten Bereichs befindet, wobei die erste Lichtquelle vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um ein zweites Spiegelbild zu bilden und die erste Lichtquelle und das zweite Spiegelbild außerhalb des Abtastbereichs des Bildsensors liegen, der Zeiger eine reflektierende Oberfläche aufweist, die erste Lichtquelle geeignet ist, unsichtbares Licht auszustrahlen und das erste Spiegelbild dadurch gebildet wird, indem die erste Lichtquelle die reflektierende Oberfläche des Zeigers beleuchtet.
Abtastsystem nach Anspruch 2, wobei der Zeiger ein Licht emittierendes Bauteil besitzt und das dass erste Spiegelbild durch das Licht vom Licht emittierenden Bauteil bildbar ist.
Abtastsystem nach Anspruch 1, wobei bei Annährung des Zeiger an den ersten Bereich, der Zeiger vom reflektierenden Element gespiegelt wird, um das erste Spiegelbild derart zu bilden, dass der Zeiger und das erste Spiegelbild im Abtastbereich des Bildsensors liegen und wenn ein Teil des Zeigers, der an den ersten Bereich angrenzt, ein Teil des ersten Spiegelbildes, das an den zweiten Bereich angrenzt und der Bildsensor kollinear verlaufen, der Bildsensor eine Größe des Zeigers entlang eines dritten Abtastpfads erkennt und der Prozessor über Informationen einer Beziehung zwischen der Größe des Zeigers am dritten Abtastpfad und einer Länge eines dritten Abstands ”D5” vom Zeiger zum Eckpunkt verfügt und der Prozessor die Zeigerposition anhand der Zeigergröße berechnet.