DE102012011256A1 - Input element for e.g. interactive advertising display in shop to display goods, has infrared sensor detecting infrared radiation reflected by control body, where location-based control signal is generated in response to detected radiation - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Eingabeelement für eine Datenverarbeitungsanordnung, umfassend eine Bedienoberfläche, wobei die Bedienoberfläche in eine Mehrzahl von Bediensektoren aufgeteilt ist, wobei anhand einer Berührung eines der Bediensektoren durch einen Bedienkörper, insbesondere einen Finger oder einen Bedienstift, ein auf den berührten Bediensektor ortsbezogenes Bediensignal erzeugt wird.The invention relates to an input element for a data processing arrangement, comprising a user interface, wherein the user interface is divided into a plurality of operating sectors, wherein based on a touch of one of the operating sectors by a control body, in particular a finger or a stylus, generates a location-related operating signal on the touched operating sector becomes.
Datenverarbeitungsanordnungen, beispielsweise interaktive Werbedisplays, Fahrkartenautomaten oder Ähnliches, sind häufig in öffentlich zugänglichen Räumen aufgebaut und stehen einer Vielzahl von Nutzern zur Verfügung. Solche Datenverarbeitungsanordnungen werden über Eingabeelemente bedient, mit denen der Nutzer Eingaben an die Datenverarbeitungsanordnung tätigen kann. An Datenverarbeitungsanordnungen in öffentlich zugänglichen Räumen wird eine vorrangige Anforderung gestellt: die Datenverarbeitungsanordnung und muss robust gegenüber Vandalismus und Fehlbedienung sein. Dies gilt im besonderen Maße für das Eingabeelement, die eine der Schnittstellen zum Nutzer darstellt.Data processing systems, such as interactive advertising displays, ticket machines or the like, are often built in public areas and are available to a variety of users. Such data processing arrangements are operated via input elements with which the user can make inputs to the data processing device. At data processing arrangements in public areas a priority requirement is placed: the data processing arrangement and must be robust against vandalism and misuse. This applies in particular to the input element, which represents one of the interfaces to the user.
Bei der Verwendung von sogenannten berührungsempfindlichen Bildschirmen haben sich als geeignete Möglichkeit zur Dateneingabe die kapazitiven Berührungssensoren herauskristallisiert, die allerdings auch ihre Nachteile aufweisen. So sind diese kapazitiven Sensoren nicht für besonders dicke Schaufenstern geeignet. Denn Schaufensterscheiben sind häufig für den Einbruchsschutz mit gewissen Verstärkungen, teilweise aus Metall ausgestattet.When using so-called touch-sensitive screens, the capacitive touch sensors have emerged as a suitable option for data input, although they also have their disadvantages. So these capacitive sensors are not suitable for very thick windows. Because shop windows are often equipped for anti-burglary protection with certain reinforcements, partly made of metal.
Aus der
Das kameragestützte Bediensystem ist allerdings aufgrund der erforderlichen Ablenkeinheiten gegen mechanische Beschädigung anfällig. Ferner erzeugt die Bildverarbeitungseinheit mitunter fehlerbehaftete Bediensignale.However, the camera-based operating system is susceptible to mechanical damage due to the required deflection units. Furthermore, the image processing unit sometimes generates erroneous operating signals.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Eingabeelement für eine Datenverarbeitungsanordnung bereitzustellen, die zum einen robust gegenüber äußeren Einflüssen ist und ferner eine hohe Zuverlässigkeit bei der Umsetzung der Nutzereingaben in Bediensignale bietet.It is therefore an object of the invention to provide an input element for a data processing arrangement that is both robust against external influences and also offers high reliability in the conversion of the user inputs into operating signals.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst, dass jedem Bediensektor eine Detektoreinheit mit jeweils einem Infrarotstrahler, zum definierten Ausstrahlen von Infrarotstrahlung, und einem Infrarotsensor zugeordnet ist, wobei der zugeordnete Infrarotstrahler den zugehörigen Bediensektor mit Infrarotstrahlung anstrahlt, wobei die Infrarotstrahlung von dem Bedienkörper reflektiert wird, falls der Bedienkörper den Bediensektor berührt, und dass die am Bedienkörper reflektierte Infrarotstrahlung von dem zugeordneten Infrarotsensor, der dem Bediensektor zugeordnet ist, detektiert wird, und dass das Eingabeelement in Abhängigkeit der detektierten reflektierten Infrarotstrahlung das ortsbezogene Bediensignal erzeugt. Des weiteren wird ein Verfahren zum Betreiben eines Eingabeelements nach Anspruch 8 beansprucht. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object underlying the present invention is achieved that each operating sector is associated with a respective infrared radiator, the defined emission of infrared radiation, and an infrared sensor, the associated infrared radiator illuminates the associated operating sector with infrared radiation, wherein the infrared radiation reflects from the control body is, if the operating body touches the operating sector, and that the infrared radiation reflected at the operating body of the associated infrared sensor, which is assigned to the operating sector, is detected, and that the input element in response to the detected reflected infrared radiation generates the location-related operating signal. Furthermore, a method of operating an input element according to
Der Kern der Erfindung liegt insbesondere darin, dass eine Art berührungsempfindlicher Bildschirm generiert wird, wobei eigentlich nicht die Berührung selbst das physikalische Ereignis ist, welches das Bediensignal erzeugt. Vielmehr werden durch die Berührung des Nutzers mit einem Gegenstand, beispielsweise seinem Finger oder auch einem separaten Zeigegerät, die Reflexionsverhältnisse auf der Bedienoberfläche abgeändert, so dass ein Infrarotstrahl, der vor dem Eingabeelement selbst erzeugt wird, nunmehr direkt auf einen Infrarotsensor des Eingabeelements reflektiert wird. Dabei befindet sich insbesondere sowohl der Infrarotstrahler als auch der Infrarotsensor auf der dem Nutzer abgewandten Seite der Bedienoberfläche, also scheinbar dort, wo auch ein Bild erzeugt werden kann, sofern das Eingabeelement als Bestandteil eines interaktiven Displays verwendet wird.The essence of the invention lies in the fact that a kind of touch-sensitive screen is generated, wherein actually not the touch itself is the physical event that generates the operating signal. Rather, by the touch of the user with an object, such as his finger or a separate pointing device, the reflection conditions on the user interface changed, so that an infrared beam, which is generated in front of the input element itself, is now reflected directly to an infrared sensor of the input element. In particular, both the infrared radiator and the infrared sensor are located on the side of the user interface facing away from the user, ie, apparently where an image can also be generated, provided that the input element is used as part of an interactive display.
Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt insbesondere darin, dass sämtliche empfindlichen Elemente hinter einer Schaufensterscheibe angeordnet werden können und damit vor Vandalismus oder anderen schädlichen Einflüssen von außen geschützt sind. Dennoch wird durch die aktive Bestrahlung der Bedienoberfläche mit dem Infrarotstrahler sichergestellt, dass ein ausreichend kräftiges Signal zum einen bis zur Bedienoberfläche gelangen kann und auch von dort wieder bis zum Infrarotsensor zurückgelangen kann.The advantage of such an arrangement is in particular that all sensitive elements can be arranged behind a shop window and are thus protected against vandalism or other harmful influences from the outside. Nevertheless, the active irradiation of the user interface with the infrared radiator ensures that a sufficiently powerful signal can reach the user surface and also return from there to the infrared sensor.
Dabei können die Infrarotstrahler und die Infrarotsensoren insbesondere in einer Detektoreinheit örtlich zusammengefasst werden. Bereits aus dieser örtlichen Nähe kann zwischen Strahler und Sensor eine Zugehörigkeit hergestellt werden, was dazu beitragen kann, dass die Genauigkeit der Bediensignale recht hoch ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Infrarotstrahlen in einem recht steilen Winkel, nämlich insbesondere nicht weniger als 85°, auf die Bedienoberflache auftreffen und entsprechend wieder zurück reflektiert werden.In this case, the infrared radiator and the infrared sensors, in particular in a detector unit be summarized locally. Already from this local proximity can be made a connection between radiator and sensor, which can contribute to the fact that the accuracy of the control signals is quite high. It is assumed that the infrared rays impinge on the operating surface at a rather steep angle, specifically not less than 85 °, and are reflected back accordingly.
Bevorzugt ist dabei die Mehrzahl der Detektoreinheiten parallel zu und hinter der Bedienoberfläche anzuordnen. Diese parallele Ausrichtung kann auch geringfügige Krümmungen der Anordnung der Detektoreinheit umfassen, sofern auch die Bedienoberfläche eine gewisse Krümmung umfasst. ”Hinter der Bedienoberfläche” bedeutet dabei die dem Nutzer abgewandte Seite der Bedienoberfläche. Die Bedienoberfläche ist also zwischen den Detektoreinheiten und dem Nutzer angeordnet.Preferably, the plurality of detector units is to be arranged parallel to and behind the user interface. This parallel orientation may also include slight curvatures of the arrangement of the detector unit, as long as the user interface also includes a certain curvature. "Behind the user interface" means the side of the user interface facing away from the user. The user interface is thus arranged between the detector units and the user.
Vorzugsweise sind die Detektoreinheiten an einem gemeinsamen Detektorgehäuse gehalten, wobei das Detektorgehäuse mit einer separat zum Detektorgehäuse ausgebildeten Scheibe, insbesondere einer Schaufensterscheibe, verbunden ist, auf der die Bedienoberfläche angeordnet ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die (Schaufenster-)Scheibe dabei Bestandteil des Eingabeelements ist und die Bedienoberfläche bereitstellt. Die Reflexion der Infrarotstrahlung erfolgt dann insbesondere an der äußeren Oberfläche der Scheibe bzw. erfolgt an dem Bedienkörper, beispielsweise dem Finger, wenn dieser Bedienkörper auf der Bedienoberfläche anliegt.Preferably, the detector units are held on a common detector housing, wherein the detector housing is connected to a separately formed to the detector housing disc, in particular a shop window, on which the user interface is arranged. In other words, this means that the (window) pane is part of the input element and provides the user interface. The reflection of the infrared radiation then takes place in particular on the outer surface of the disc or takes place on the operating body, for example the finger, when this operating body rests on the user interface.
Dabei ist es von Vorteil, wenn der Infrarotstrahler und/oder die Infrarotsensoren schwenkbar gegenüber der Bedienoberfläche gehalten sind. Hierdurch können Feineinstellungen vorgenommen werden, damit je nach optischen Eigenschaften der Bedienoberfläche das Eingabeelement entsprechend angepasst werden kann. So kann das Bedien- und Eingabeergebnis optimiert werden. Dabei können in einer ersten Ausgestaltung die Infrarotstrahler und/oder die Infrarotsensoren gemeinsam mit dem Detektorgehäuse schwenkbar gegenüber der Bedienoberfläche angebracht sein. Das bedeutet, dass alle Infrarotstrahler und Infrarotsensoren gleichermaßen gegenüber der Bedienoberfläche verschwenkt werden können. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass einzelne Infrarotstrahler und/oder einzelne Infrarotsensoren der jeweils selben Detektoreinheit schwenkbar zueinander gehalten sind. Das bedeutet, dass die Detektoreinheit an sich nicht verschwenkbar sein muss; der Infrarotstrahler kann aber gegenüber zugeordnetem Infrarotsensor oder umgekehrt verschwenkbar sein, wodurch Feinjustierungen möglich werden.It is advantageous if the infrared radiator and / or the infrared sensors are held pivotally relative to the user interface. As a result, fine adjustments can be made so that depending on the optical properties of the user interface, the input element can be adjusted accordingly. So the operating and input result can be optimized. In this case, in a first embodiment, the infrared radiator and / or the infrared sensors can be mounted together with the detector housing pivotable relative to the user interface. This means that all infrared radiators and infrared sensors can be pivoted equally with respect to the user interface. Alternatively, it can also be provided that individual infrared radiators and / or individual infrared sensors of the respective same detector unit are held pivotally relative to one another. This means that the detector unit does not have to be pivotable per se; However, the infrared radiator can be pivoted relative to the associated infrared sensor or vice versa, whereby fine adjustments are possible.
Die Erfindung betrifft ferner einen interaktiven Bildschirm, der ein Eingabeelement der vorgenannten Art umfasst. Ferner sind Mittel zum Ausgeben eines Bildes durch die Bedienoberfläche hindurch vorgesehen. Die Mittel zum Ausgeben des Bildes können ein üblicher Bildschirm sein, dessen bilderzeugende Elemente vor oder hinter den Detektoreinheiten angeordnet sind. Die Bildpunkte erzeugenden Elemente des Bildschirms können auch in einer Ebene zusammen mit den Detektoreinheiten angeordnet sein. Die räumliche Zuordnung des Bildschirms zur Detektoreinheit ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig, so beispielsweise in Blickrichtung neben- und/oder übereinander.The invention further relates to an interactive screen comprising an input element of the aforementioned type. Furthermore, means for outputting an image through the user interface are provided. The means for outputting the image may be a conventional screen whose image-forming elements are arranged in front of or behind the detector units. The pixel-generating elements of the screen can also be arranged in a plane together with the detector units. The spatial assignment of the screen to the detector unit is fundamentally arbitrary within the scope of the invention, for example in the viewing direction next to and / or above one another.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Eingabeelements. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Infrarotstrahler benachbarter Detektoreinheiten Infrarotstrahlung mit unterschiedlicher Charakteristik ausstrahlen. Hierdurch kann die Anordnung deutlich robuster gestaltet werden, da es weitgehend vermieden werden kann, dass Infrarotstrahlen benachbarter Detektoreinheiten fehlerhaft von einem Infrarotsensor als relevantes Bediensignal erkannt werden.The invention further relates to a method for operating such an input element. It is preferably provided that the infrared emitters of adjacent detector units emit infrared radiation with different characteristics. As a result, the arrangement can be made significantly more robust, since it can be largely avoided that infrared rays of adjacent detector units are erroneously recognized by an infrared sensor as a relevant operating signal.
In einer ersten Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, dass die Infrarotstrahler benachbarter Detektoreinheiten Infrarotstrahlungen mit unterschiedlichen Wellenlängen aussenden. Die empfangene Infrarotstrahlung eines Infrarotsensors kann dann auf dessen Wellenlänge untersucht werden und dann einem Infrarotstrahler zugeordnet werden. Dann kann eine Unterscheidung vorgenommen werden, dass nämlich nur die Infrarotstrahlen zu berücksichtigen sind, die von demjenigen Infrarotstrahler stammen, der auch dem empfangenden Infrarotsensor zugeordnet ist. Alternativ oder in Kombination können die Infrarotstrahler der benachbarten Detektoreinheiten die Infrarotstrahlung in besonders charakteristischen Pulsformen (Pulsdauer und/oder Taktfrequenz) abstrahlen. Dabei meint der Begriff „Pulsdauer” im Sinne der Erfindung die zeitliche Länge des Einzelpulses und „Taktfrequenz” den zeitlichen Abstand zweier konsekutiver Einzelpulse. Anhand der zeitlichen Unterschiede der gestrahlten Infrarotsignale kann dann entschieden werden, welche empfangenen Infrarotstrahlen überhaupt relevant sind für den empfangenden Infrarotsensor.In a first embodiment, it can be provided that the infrared radiators of adjacent detector units emit infrared radiation with different wavelengths. The received infrared radiation of an infrared sensor can then be examined for its wavelength and then assigned to an infrared radiator. Then, a distinction can be made that only the infrared rays are to be taken into account, which originate from the infrared radiator which is also associated with the receiving infrared sensor. Alternatively or in combination, the infrared radiators of the adjacent detector units can emit the infrared radiation in particularly characteristic pulse shapes (pulse duration and / or clock frequency). The term "pulse duration" in the sense of the invention means the time length of the individual pulse and "clock frequency" the time interval between two consecutive individual pulses. Based on the temporal differences of the radiated infrared signals can then be decided which received infrared rays are ever relevant for the receiving infrared sensor.
Ferner kann bereits durch einen einzigen Infrarotstrahler auf eine gewisse Bewegung des Bedienkörpers hingewiesen werden. So können beispielsweise unter Ausnutzung des Dopplereffekts Laufzeitunterschiede ermittelt werden, durch die auf Bewegungen des Bedienkörpers geschlossen werden können. Die Bediensignale können mit Informationen über die Bewegung daher verfeinert werden.Furthermore, a certain movement of the operating body can already be pointed out by a single infrared radiator. Thus, for example, by utilizing the Doppler effect, runtime differences can be determined by which movements of the operating body can be inferred. The control signals can therefore be refined with information about the movement.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Herein shows
- a) in Draufsicht,
- b) im Querschnitt,
- a) in plan view,
- b) in cross section,
In
Die Bedienoberfläche
Die Anordnung der Detektoreinheiten und deren Aufbau ergibt sich aus den
Insbesondere und wie in
Für die ordnungsgemäße Funktion ist es von Vorteil, wenn eine Ausrichtung zwischen den Infrarotsensoren, den Infrarotstrahlern und der Bedienoberfläche
Um eine Verbesserung der Ortsauflösung zu erreichen, können in einer bevorzugten Ausgestaltung die Infrarotstrahlen benachbarter Detektoreinheiten mit unterschiedlichen Frequenzen ausgestattet werden. So ist in
In einer alternativen Ausgestaltungsmöglichkeit wird die Unterscheidung, von welchen Infrarotstrahlern die Infrarotstrahlung stammt, durch zeitliche Auflösung sichergestellt. Auf einen Infrarotsensor trifft beispielsweise im Zeitraum vor t* kontinuierlich ein reflektierter Infrarotstrahl
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Eingabeelementinput element
- 22
- Bedienoberflächeuser interface
- 33
- Bediensektoroperating sector
- 44
- Fingerfinger
- 55
- Detektoreinheitdetector unit
- 66
- Infrarotstrahlerinfrared Heaters
- 77
- Infrarotsensorinfrared sensor
- 88th
- Infrarotstrahlunginfrared radiation
- 99
- Detektorgehäusedetector housing
- 1010
- SchaufensterscheibeShop window
- DD
- Detektorebenedetector plane
- AA
- Anzeigeebenedisplay level
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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WO2003017188A2 (en) | Device for detecting the position of an indicator object |
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