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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Fernbedienfeldvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Steuerungsverfahren derselben, und insbesondere eine Fernbedienfeldvorrichtung für ein Fahrzeug und eine Steuerungsverfahren derselben, wo das Fernbedienfeld eine Benutzerschnittstelle durch eine Erkennung von dreidimensionalen Koordinatenwerten betätigen kann.
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Beschreibung
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In letzter Zeit ist ein Prägen in der Formgebung des Fahrgastraums und der Konstruktion eines Fahrzeugs wichtiger geworden, und ferner ist ein Abstand zwischen einer Mittelkonsole, welche eine wichtige Schnittstelle zwischen einem Fahrer und einem Fahrzeug ist, und einem Frontmonitor in einem Trend entgegen eines Designs größer geworden, in welchem der Monitor weiter vertieft wird und die Mittelkonsole, welche ein Teil ist, das betätigt werden kann, nach vorne ragt.
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Demzufolge, da sich die Designentwicklung geändert hat, ist eine Navigation mit einem Berührungsbildschirm, welcher eine typische Schnittstelle ist, so weit entfernt, dass eine Berührfläche nicht sichergestellt werden kann, und es eine Nachfrage für eine Fernbedienfeldvorrichtung gibt.
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Herkömmliche Bedienfeldvorrichtungen, welche allgemein in Notebooks verwendet werden, verwenden meistens eine Widerstandsschicht, eine Kapazität und dergleichen. Da diese Bedienfeldvorrichtungen während einem Fahren eines Fahrzeugs unbequem zu verwenden sind, und ebenfalls teuer sind, gibt es bestimmte Einschränkungen in ihrer Anwendung auf verschiedene Schnittstellen. Es ist insbesondere schwierig, eine Vorrichtung zum Steuern einer Schnittstelle zu entwickeln, die eine dreidimensionale (3D) Interaktion bereitstellt, und weiterhin ist es kostspielig eine solche Vorrichtung herzustellen.
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Die obige in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben Information dient nur dem besseren Verständnis des Hintergrundes der Erfindung und kann daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt in bevorzugten Aspekten eine Fernbedienfeldvorrichtung für ein Fahrzeug und eine Steuerungsverfahren derselben bereit, welche eine zweidimensionale (2D) Erkennung und eine dreidimensionale (3D) Erkennung ermöglicht, und die eine Erkennungsrate von Koordinatenwerten aufweist. Ferner kann die Fernbedienfeldvorrichtung der vorliegenden Erfindung vorzugsweise mit einfachen Bauteilen hergestellt werden, um bei den Herstellungskosten zu sparen.
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In bevorzugten Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung eine Fernbedienfeldvorrichtung für ein Fahrzeug bereit, aufweisend eine Platine, die eine Mehrzahl von Leuchtelementen aufweist, die in vorbestimmten Intervallen entlang dem Umfang eines Kreises darauf angebracht sind um Licht auszustrahlen, wenigstens ein Lichtempfangselement, das in geeigneter Weise darauf montiert ist um Licht zu empfangen, das von der Mehrzahl von Leuchtelementen ausgestrahlt wird; ein Platte, die auf einem oberen Teil der Platine vorgesehen ist um erreichen, dass das von der Mehrzahl von Leuchtelementen ausgestrahlte Licht durch ein sich näherndes oder berührendes Objekt reflektiert wird und auf das Lichtempfangselement einfällt; eine Steuereinrichtung, die eine Benutzerschnittstelle durch Berechnen der Position des Objekts mit dreidimensionalen (3D) Koordinaten (z. B. X-Achse, Y-Achse und Z-Achse Koordinaten) basierend auf der auf das Lichtempfangselement einfallenden Lichtmenge steuert; und ein Gehäuse, das die Außenseite der Platine, der Platte und der Steuereinrichtung bildet.
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In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen kann die Fernbedienfeldvorrichtung für ein Fahrzeug ferner ein darauf vorgesehenes Ausgleichselement umfassen um Licht zu emittieren, dessen Phase zu dem Licht entgegen gesetzt ist, das auf das Lichtempfangselement einfällt. Vorzugsweise können die Mehrzahl von Leuchtelementen und das Ausgleichselement Infrarot-Leuchtdioden (LED) sein.
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In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Fernbedienfeldvorrichtung für ein Fahrzeug ein Prisma umfassen, das in einem Gehäuse mit dem Ausgleichselement in einer Position zusammengefasst ist, wo das Prisma dem Lichtempfangselement gegenüber steht, um zu erreichen, dass das Licht von dem Ausgleichselement direkt auf das Lichtempfangselement einfällt.
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In anderen bevorzugten Ausführungsformen kann die Mehrzahl von Leuchtelementen vier Leuchtelemente umfassen, die mit 90° in Positionen angeordnet sind, wo die Lichtverteilungen um das Lichtempfangselement herum entsprechend einander überlappen.
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Vorzugsweise kann die Fernbedienfeldvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner einen Rahmen umfassen, der mit einer Zwischenwand zwischen der Platine und dem Platte vorgesehen ist, um das Lichtempfangselement von der Mehrzahl von Leuchtelementen zu trennen.
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In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen kann das Gehäuse ein oberes Gehäuse mit einem darauf gebildeten freigelegten Teil umfassen, um zu erreichen, dass das Platte freigelegt ist, und ein unteres Gehäuse, das in geeigneter Weise mit dem oberen Gehäuse in einem Gehäuse zusammengefasst ist; wobei vorzugsweise ein Beleuchtungsteil in der Umgebung des freigelegten Teils vorgesehen ist, um zu erreichen, dass sich die Helligkeit gemäß einer Höhe (z. B. die Koordinaten der Z-Achse) zwischen dem Objekt und dem Platte basierend auf den durch die Steuereinrichtung berechneten Koordinaten unterscheiden lässt.
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Vorzugsweise kann das Lichtempfangselement eine Photodiode sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Bedienfeldvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, aufweisend eine Mehrzahl von Lichtelementen um Licht auszustrahlen, wenigstens ein Lichtempfangselement, um das von der Mehrzahl von Lichtelementen ausgestrahlte Licht entsprechend zu empfangen, und ein Platte, um zu erreichen, dass das von der Mehrzahl von Leuchtelementen ausgestrahlte Licht durch ein sich näherndes oder berührendes Objekt reflektiert wird und auf das Lichtempfangselement einfällt, welches die Schritte umfasst zum Umwandeln der Lichtmenge in die Strommenge, wobei die Lichtmenge von der Mehrzahl von Lichtelementen ausgestrahlt wird, durch ein Objekt reflektiert wird, das sich dem Platte nähert oder es kontaktiert, und dann auf das Lichtempfangselement einfällt; Ausgleichen des Stroms durch Bilden eines linearen Stroms durch Emission von Licht, dessen Phase zu dem Licht entgegen gesetzt ist, das auf das Lichtempfangselement einfällt; Berechnen der Position des Objekts mit dreidimensionalen (3D) Koordinaten (z. B. X-Achse, Y-Achse und Z-Achse Koordinaten) basierend auf kompensierten Lichtmenge; und Betreiben einer Benutzerschnittstelle gemäß den 3D-Koordinaten.
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Vorzugsweise kann das Verfahren zum Steuern einer Bedienfeldvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner den Schritt zum Anzeigen eines Annäherungsabstandes des Objekts zu der Platte basierend auf den Koordinaten der Z-Achse der berechneten 3D-Koordinaten (z. B. X-Achse, Y-Achse und Z-Achse Koordinaten) umfassen.
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Vorzugsweise kann die Helligkeit der Beleuchtung größer werden, da der Annäherungsabstand zwischen der Platte und dem Objekt kleiner wird.
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Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin beschrieben sind, wird eine zweidimensionale (2D) Erkennung und eine dreidimensionale (3D) Erkennung angewandt und somit kann die vorliegende Erfindung auf eine Benutzerschnittstelle angewandt werden, die die 3D-Interaktion bereitstellt.
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In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Fernbedienfeldvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einfachen Bauteilen hergestellt werden um bei den Herstellungskosten zu sparen.
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Es ist selbstverständlich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird).
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Wie hierin Bezug genommen ist, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, zum Beispiel sowohl eine Benzinangetriebene und eine elektrisch angetriebene.
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Die obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich oder ausführlich dargelegt in den beigefügten Zeichnungen, welche hierin enthalten sind und einen Teil dieser Beschreibung bilden, und der vorliegenden ausführlichen Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, durch Beispiele die Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und anderen Merkmale, Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher, in welchen:
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1 zeigt eine beispielhafte perspektivische Ansicht einer Fernbedienfeldvorrichtung für ein Fahrzeug in einem zusammen gefassten Zustand gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt eine beispielhafte perspektivische Ansicht der Fernbedienfeldvorrichtung von 1 in einem getrennten Zustand;
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3 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A von 1;
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4 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B von 1;
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5 zeigt eine beispielhafte Draufsicht der Fernbedienfeldvorrichtung von 1, von welcher ein oberes Gehäuse entfernt worden ist;
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6 zeigt eine beispielhafte schematische Ansicht, die die Lichtverteilungen der Leuchtelemente von 2 darstellt; und
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7a zeigt eine beispielhafte schematische Ansicht eines Lichtpfades für den Fall, dass ein Finger mit einer Platte auf dem vierten Leuchtelement in Kontakt steht, 7b zeigt eine beispielhafte schematische Ansicht, die einen Lichtpfad für den Fall darstellt, dass ein Finger mit einer Platte auf dem zweiten Lichtelement in Kontakt steht, und 7c zeigt eine beispielhafte schematische Ansicht, die einen Lichtpfad für den Fall darstellt, dass ein Finger für einen bestimmten Abstand von einer Platte entfernt ist.
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Es ist selbstverständlich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, welche die Grundsätze der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung wie sie hierin offenbart sind, einschließlich zum Beispiel spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorten und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und der Arbeitsumgebung bestimmt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Wie hierin beschrieben, umfasst die vorliegende Erfindung eine Fernbedienfeldvorrichtung für ein Fahrzeug, aufweisend eine Platine, aufweisend eine Mehrzahl von Leuchtelementen, ein Platte, die auf einem oberen Teil der Platine vorgesehen ist, und eine Steuereinrichtung zum Steuern einer Benutzerschnittstelle und ein Gehäuse.
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In einer Ausführungsform sind die Leuchtelemente in vorbestimmten Abständen entlang dem Umfang eines Kreises eingebaut um Licht auszustrahlen.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Platine ferner wenigstens ein darauf montiertes Licht empfangendes Element auf, um das von der Mehrzahl von Leuchtelementen ausgestrahlte Licht zu empfangen.
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In einer weiteren Ausführungsform wird das Platte verwendet, um zu erreichen, dass das von der Mehrzahl von Leuchtelementen ausgestrahlte Licht durch ein sich näherndes oder berührendes Objekt reflektiert wird und auf das Lichtempfangselement einfällt.
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In einer weiteren Ausführungsform steuert die Steuereinrichtung die Benutzerschnittstelle durch Berechnen der Position des Objekts mit dreidimensionalen (3D) Koordinaten basierend auf der Lichtmenge, die auf das Lichtempfangselement einfällt.
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In einer Ausführungsform sind die 3D-Koordinaten Koordinaten der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse.
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In einer weiteren Ausführungsform bildet das Gehäuse die Außenwand der Platine, der Platte und der Steuereinrichtung.
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In einem weiteren Aspekt weist die Erfindung eine Bedienfeldvorrichtung für ein Fahrzeug auf, aufweisend ein Umwandeln der Lichtmenge in eine Strommenge, wobei die Lichtmenge durch ein Objekt reflektiert wird, das sich der Platte nähert oder diese kontaktiert, Kompensieren des Stroms, Berechnen der Position des Objekts mit dreidimensionalen (3D) Koordinaten basierend auf der Kompensationsmenge, und Betreiben einer Benutzerschnittstelle gemäß den 3D-Koordinaten.
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In einer Ausführungsform wird das Licht von einer Mehrzahl von Leuchtelementen ausgestrahlt.
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In einer weiteren Ausführungsform weist ein Kompensieren des Stroms ein Bilden eines linearen Stroms durch Emission von Licht auf, dessen Phase zu dem Licht entgegen gesetzt ist, das auf das Lichtempfangselement einfällt.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die 3D-Koordinaten Koordinaten der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für die gleichen Bauteile auch in unterschiedlichen Zeichnungen verwendet. Die in der Beschreibung bestimmten Gegenstände wie zum Beispiel eine genaue Anordnung und Bauteile sind für nichts anderes vorgesehen, als einen Gesamtüberblick der Erfindung zu geben. Somit ist es ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne jene bestimmten Gegenstände ausgeführt werden kann. Ebenso werden bekannte Funktionen oder Anordnungen nicht ausführlich beschrieben, da sie die Erfindung mit unnötigen Einzelheiten unklar machen würden.
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Gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen 1 bis 5 Ansichten, die eine Fernbedienfeldvorrichtung für ein Fahrzeug darstellen. Vorzugsweise fernsteuert eine Fernbedienfeldvorrichtung 100 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung eine dreidimensionale (3D) Benutzerschnittstelle durch Erkennung von 3D-Koordinaten.
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In weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Fernbedienfeldvorrichtung 100 vorzugsweise eine Platine 10, auf welcher eine Mehrzahl von Leuchtelementen 1, 2, 3 und 4 und wenigstens ein Lichtempfangselement 20 in geeigneter Weise montiert sind, eine Platte, die mit einem Objekt wie zum Beispiel einem Finger oder einem Zeiger (nachstehend als ”Finger” bezeichnet) in Kontakt steht, eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt), die die Benutzerschnittstelle durch entsprechendes Berechnen der 3D-Koordinaten steuert, und ein Gehäuse 50, das die Außenseite der Vorrichtung bildet, um die oberhalb beschriebenen Bauteile 10 und 35 unterzubringen.
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Die Leuchtelemente 1, 2, 3 und 4 sind vorzugsweise in vorbestimmten Intervallen entlang dem Umfang eines Kreises eingebaut, und sind vorzugsweise eine nach der anderen mit 90° angeordnet. Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen und wie in 6 dargestellt ist es bevorzugt, dass die Leuchtelemente 1, 2, 3 und 4 in Positionen angeordnet sind, wo die Lichtverteilungen um das Lichtempfangselement 20 herum einander überlappen. Demzufolge sind die Leuchtelemente 1, 2, 3 beziehungsweise 4 derart angeordnet, dass das von dem ersten Lichtelement abgestrahlte Licht das von den zweiten bis zu den vierten Lichtelementen abgestrahlte Licht überlappt, und somit das Leistungsvermögen der Koordinatenerkennung weiter entsprechend verbessert werden kann. Vorzugsweise werden Infrarotstrahlen emittierende Infrarotleuchtdioden als die Leuchtelemente 1, 2, 3 und 4 verwendet.
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Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Lichtmenge von einer Lichtquelle entsprechend verringert, da der Abstand von der Lichtquelle weiter größer wird. Demzufolge zeigt Linie (a) einen Graph, der die Lichtmenge des vierten Leuchtelements darstellt, und Linie (b) zeigt einen Graph, der die Lichtmenge des zweiten Lichtelements darstellt. Vorzugsweise wird das Licht in einer Art und Weise verteilt, dass die von dem viertem Lichtelement abgestrahlte Lichtmenge entsprechend verringert wird, da das Licht von dem vierten Leuchtelement zu dem zweiten Lichtelement geht, und die von dem zweiten Lichtelement abgestrahlte Lichtmenge entsprechend verringert wird, da das Licht von dem zweiten Lichtelement zu dem vierten Lichtelement geht.
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Vorzugsweise ist das Lichtempfangselement 20 in geeigneter Weise in der Mitte der Mehrzahl von Leuchtelementen 1, 2, 3 und 4 angeordnet, so dass das von den Leuchtelementen 1, 2, 3 und 4 abgestrahlte und dann durch einen Finger reflektierte Licht auf das Lichtempfangselement wirksam einfällt. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird die auf das Lichtempfangselement 20 einfallende Lichtmenge in geeigneter Weise in die Strommenge umgewandelt, und dieser Wert wird zu der Steuereinrichtung gesendet. Die Steuereinrichtung berechnet vorzugsweise die Position des Fingers mit 3D-Koordinaten gemäß der Strommenge, die von dem Licht empfangenden Element 20 empfangen wird um eine Benutzerschnittstelle zu betreiben. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Photodiode als das Lichtempfangselement 20 verwendet.
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Demzufolge ist in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen das Prinzip zum Berechnen der Position des Fingers (mit 3D-Koordinaten) durch die Steuereinrichtung wie folgt.
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Vorzugsweise, falls eine Stromversorgungseinrichtung Strom nacheinander zu den ersten bis vierten Leuchtelementen bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 10 mm/s anlegt, werden Infrarotstrahlen, die von den Leuchtelementen 1, 2, 3 und durch eine Zeit abgestrahlt werden, durch einen Finger reflektiert, und fallen dann auf das Lichtempfangselement 20 ein. Demzufolge kann die Steuereinrichtung die Position des Leuchtelements 1, 2, 3 oder 4 erfassen, das gerade die Infrarotstrahlen abgestrahlt hat. Ferner ist es erforderlich, die Position des Fingers durch entsprechendes Berechnen der Koordinaten der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse unter Verwendung der Verteilung der Infrarotstrahlen des entsprechenden Leuchtelements 1, 2, 3 und 4 zu erfassen, welche auf das Lichtempfangselement 20 einfallen. Vorzugsweise werden in weiteren bevorzugten Ausführungsformen, da die aufeinanderfolgende Infrarotstrahlung der entsprechenden Leuchtelemente 1, 2, 3 und 4 eine Schleife bilden, und sich die Mengen von Infrarotlicht, das von dem Finger reflektiert wird und dann auf das Lichtempfangselement 20 einfällt, gemäß den Positionen zwischen der Platte 35 und dem Finger unterscheiden, die Strommengen, die von dem Lichtempfangselement 20 erzeugt werden und den Lichtmengen verändert, und somit können die Koordinaten der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse entsprechend erfasst werden.
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In weiteren bestimmten Ausführungsformen kann ein gleichzeitiges Anlegen von Strom an die ersten bis vierten Leuchtelemente nach dem aufeinander folgenden Anlegen von Strom zu den entsprechenden Leuchtelementen 1, 2, 3 und 4 entsprechend eine Schleife bilden, um die Koordinaten der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse des Fingers zu berechnen.
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Demzufolge wird es bevorzugt, dass ferner ein Ausgleichselement 25 auf der Platine 10 vorgesehen ist, um Licht abzustrahlen, dessen Phase entgegen gesetzt ist zu dem Licht, das auf das Lichtempfangselement 20 einfällt. Vorzugsweise kann wie bei den Leuchtelementen 1, 2, 3 und 4 eine Infrarotleuchtdiode als das Ausgleichselement 25 verwendet werden.
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In bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung, wenn das von den Leuchtelementen 1, 2, 3 und 4 abgestrahlte Licht (z. B. Infrarotstrahlung) entsprechend durch einen Finger reflektiert wird und auf das Lichtempfangselement 20 einfällt, strahlt das Ausgleichselement 25 Licht (z. B. Infrarotstrahlen) entsprechend ab, dessen Phase entgegen gesetzt ist zu dem einfallenden AC Infrarotlicht, um den von dem Lichtempfangselement 20 erzeugten Strom linear zu bilden.
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Demzufolge, da die Ströme, die erzeugt werden nachdem das von den Leuchtelementen 1, 2, 3 und 4 abgestrahlte Licht (z. B. Infrarotstrahlen) auf das Lichtempfangselement 20 einfällt, einander überlappen und für ein Rauschen sorgen, ist es nicht einfach um zwischen Werten von den entsprechenden Leuchtelementen 1, 2, 3 und 4 zu unterscheiden. Demzufolge strahlt das Ausgleichselement 25 das Licht ab, dessen Phase entgegen gesetzt ist zu dem Licht, das von den Leuchtelementen abgestrahlt wird, um lediglich den linearen Strom zu der Steuereinrichtung zu senden.
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In weiteren Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass ein Prisma 3C in geeigneter Weise in einem Gehäuse mit dem Ausgleichselement 25 in einer Position zusammengefasst ist, wo das Prisma dem Lichtempfangselement 20 gegenüber steht, um zu Erreichen, dass das Licht von dem Ausgleichselement 25 auf das Lichtempfangselement 20 direkt einfällt. Demzufolge fällt das Licht von dem Ausgleichselement 25 direkt auf das Lichtempfangselement 20 ein, ohne durch die Außenseite beeinträchtigt zu werden. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das Prisma 30 aus einem transparenten Material wie zum Beispiel Plastik oder Glas hergestellt werden, so dass das Licht von dem Ausgleichselement 25 leicht durch das Prisma 30 durchtreten kann.
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Vorzugsweise ist die Platte 35 in geeigneter weise auf einer oberen Seite der Leuchtelemente 1, 2, 3 und 4 vorgesehen und ist aus einem transparenten Material wie zum Beispiel Plastik oder Glas hergestellt, so dass das Licht (z. B. Infrarotstrahlen), das von den Leuchtelementen 1, 2, 3 und 4 abgestrahlt wird, durch die Platte 35 durchtreten kann. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Platte 35 aus einem Material hergestellt ist, welches nur Infrarotstrahlen durchlässt, so dass verhindert wird, dass weitere externe Lichtquellen (von der Sonne oder leuchtenden Einrichtungen) auf das Lichtempfangselement 20 einfallen. Ferner, da die Platte 35 durch Licht in hohem Maße beeinflusst wird, ist es bevorzugt, dass sie eine feine glatte Oberfläche aufweist. Um jedoch eine Berührung angenehm zu machen, kann die Platte eine Krümmung erlauben.
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Vorzugsweise ist die Platte 35 auf der Oberseite des auf der Unterseite der Platte 35 vorgesehenen Rahmens 40 sicher angeordnet.
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Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist der Rahmen 40, welcher zwischen der Platine 10 und der Platte 35 vorgesehen ist, eine Zwischenwand auf, die in geeigneter Weise in der Mitte davon gebildet ist um das Lichtempfangselement von der Mehrzahl von Leuchtelementen 1, 2, 3 und 4 zu trennen, und somit wird verhindert, dass das Licht, das von den Leuchtelementen 1, 2, 3 und 4 abgestrahlt wird, direkt auf das Lichtempfangselement 20 einfällt. In weiteren betreffenden Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass zwischen dem Rahmen 40 und der Zwischenwand 41 in geeigneter Weise eine Trennwand 42 gebildet ist, so dass die Leuchtelemente 1, 2, 3 und 4 keinen Einfluss aufeinander haben.
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Das Gehäuse 50 ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Außenseite der Fernbedienfeldvorrichtung 100 zu bilden, und umfasst vorzugsweise ein oberes Gehäuse 51, auf welchem ein freigelegter Teil 51a zum Freilegen der Platte 35 gebildet ist, und ein unteres Gehäuse 52, das in geeigneter Weise mit dem oberen Gehäuse 51 in einem Gehäuse zusammen gefasst ist.
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Demzufolge sind in weiteren bevorzugten Ausführungsformen das obere Gehäuse 51 und das untere Gehäuse 52 aus Plastik oder einem Metall hergestellt. Das obere Gehäuse 51 dient vorzugsweise dazu, die Platte 35 zu tragen und ist aus einem opaken Material gebildet um entsprechend zu verhindern, dass Infrarotstrahlen von den Leuchtelementen 1, 2, 3 und 4 zu einer anderen Stelle abgestrahlt werden.
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In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass in der Umgebung des freigelegten Teils 51a ein Leuchtbauteil 60 zum Anzeigen des Annäherungsabstandes (z. B. die Koordinaten der Z-Achse) des Fingers zu der Platte 35 basierend auf den durch die Steuereinrichtung berechneten 3D-Koordinaten (z. B. Koordinaten der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse) in geeigneter Weise angebracht ist, um einem Anwender eine Rückmeldung bereit zu stellen. Demzufolge ist es bevorzugt, dass die Helligkeit stufenweise zunimmt, da die Höhe zwischen der Platte 35 und dem Finger entsprechend verringert wird. In weiteren Ausführungsformen kann das Leuchtbauteil 60 Licht in unterschiedlichen Farben gemäß der Höhe zwischen der Platte 35 und dem Finger abstrahlen. Vorzugsweise ist die Eigenschaft des Leuchtbauteils 60 nicht darauf beschränkt, sondern kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein.
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Gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird mit dem oberhalb beschriebenen Aufbau ein Verfahren zum Steuern der Fernbedienfeldvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 7a bis 7c beschrieben.
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Gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen und wie in 7 gezeigt, stellt 7a einen Zustand dar, wo der Finger mit der Platte 35 lediglich über das vierte Element in Kontakt steht. Wie in 7a gezeigt, tritt das Licht (z. B. Infrarotstrahlen) von dem vierten Leuchtelement gerade unterhalb des Fingers durch die Platte 35, wird durch den Finger reflektiert und fällt dann auf das Lichtempfangselement 20 ein. Vorzugsweise das Licht (z. B. Infrarotstrahlen) von dem zweiten Lichtelement, auf welchem kein Finger platziert ist, tritt durch die Platte 35 und wird dann in die Luft gestrahlt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, falls sich der Finger von dem vierten Leuchtelement in Richtung des zweiten Leuchtelements wie in 7b gezeigt bewegt, tritt das von dem vierten Leuchtelement ausgestrahlte Licht vorzugsweise durch die Platte 35, und wird dann in die Luft gestrahlt, während das Licht von dem zweiten Leuchtelement vorzugsweise durch die Platte 35 tritt, durch den Finger reflektiert wird und dann auf das Lichtempfangselement 20 einfällt.
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Demzufolge, da sich der Finger von dem vierten Leuchtelement zu dem zweiten Leuchtelement bewegt, wird die Lichtmenge verringert, welche von dem vierten Leuchtelement ausgestrahlt wird, entsprechend durch den Finger reflektiert wird und dann auf das Lichtempfangselement 20 einfällt. In weiteren bestimmten Ausführungsformen, falls der Finger durch die Mitte geführt wird und sich dem zweiten Leuchtelement nähert, wird das von dem vierten Leuchtelement abgestrahlte Licht nicht durch den Finger entsprechend reflektiert, sondern geht nach außen in die Luft, während nur das von dem zweiten Leuchtelement abgestrahlte Licht durch den Finger entsprechend reflektiert wird und dann auf das Lichtempfangselement 20 einfällt. Demzufolge, da die von dem Lichtempfangselement 20 erzeugte Strommenge gemäß der Position des Fingers entsprechend verändert wird, werden die Koordinatenwerte der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse erkannt.
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Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen, sogar in einem Zustand wo der Finger für einen vorbestimmten Abstand von der Platte 35 wie in 7c gezeigt entfernt ist, wird die Strommenge gemäß, der Lichtmenge verändert, die durch den Finger reflektiert wird und dann auf das Lichtempfangselement 20 einfällt, und somit können die Koordinatenwerte der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse entsprechend erkannt werden.
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Wie hierin beschrieben wird die Lichtmenge, die auf das Lichtempfangselement 20 einfällt gemäß der Position des Fingers verändert, und somit werden die 3D-Koordinaten entsprechend erkannt.
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Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bevor die Steuereinrichtung die 3D-Koordinaten berechnet, strahlt das Ausgleichselement 25 Licht ab, dessen Phase entgegen gesetzt ist zu dem Licht, das auf das Lichtempfangselement 20 einfällt, wenn das Licht auf das Lichtempfangselement 20 einfällt. Demzufolge wird das durch den Finger reflektierte und dann auf das Lichtempfangselement 20 einfallende Licht durch das von dem Ausgleichselement 25 abgestrahlte Licht linear gebildet, und der lineare Strom wird vorzugsweise zu der Steuereinrichtung gesendet, so dass die Position des Fingers mit den 3D-Koordinaten (z. B. Koordinaten der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse) berechnet wird.
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Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, die Benutzerschnittstelle gemäß den 3D-Koordinaten zu betreiben.
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Demzufolge lässt die Steuereinrichtung das Leuchtbauteil 60 die Höhe zwischen dem Finger und der Platte 35 (der Annäherungsabstand des Fingers zu der Platte 35) basierend auf den Koordinaten der Z-Achse unter den berechneten 3D-Koordinaten während des oberhalb beschriebenen Prozesses anzeigen, um dem Anwender eine Rückmeldung bereit zu stellen. Falls sich die Höhe zwischen dem Finger und der Platte 35 zum Beispiel im Bereich von 20~10 cm befindet, steuert die Steuereinrichtung das Lichtbauteil 60 entsprechend um eine helle rote Farbe anzuzeigen, während, falls sich die Höhe zwischen dem Finger und der Platte 35 im Bereich von 10~0 cm befindet, die Steuereinrichtung das Lichtbauteil 60 steuert um eine mittlere rote Farbe anzuzeigen. Vorzugsweise, falls die Höhe zwischen dem Finger und der Platte 35 0 cm beträgt (z. B. in einem Zustand wo der Finger mit der Platte in Kontakt steht), steuert die Steuereinrichtung das Leuchtbauteil, eine dunkle rote Farbe anzuzeigen, so dass der Anwender die Höhe zwischen dem Finger und der Platte einfach erkennen kann.
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Wie hierin beschreiben ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine zweidimensionale (2D) Erkennung und eine dreidimensionale Erkennung (3D) möglich, und somit kann die vorliegende Erfindung auf eine Benutzerschnittstelle angewendet werden, die eine 3D-Interaktion bereitstellt. Die Fernbedienfeldvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine hohe Erkennungsrate der Koordinatenwerte auf, und kann ferner mit einfachen Bauteilen hergestellt werden um die Herstellungskosten zu verringern.
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Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für veranschaulichende Zwecke beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann verständlich, dass verschiedenste Anpassungen, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Geist oder dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche offenbart ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 2, 3, 4
- Leuchtelemente
- 10
- Platine
- 20
- Lichtempfangselement
- 25
- Ausgleichselement
- 30
- Prisma
- 40
- Rahmen
- 41
- Zwischenwand
- 50
- Gehäuse
- 60
- Leuchtbauteil
