DE102013105525A1

DE102013105525A1 - Gestenerfassung und -erkennung

Info

Publication number: DE102013105525A1
Application number: DE102013105525A
Authority: DE
Inventors: Shih-Hsien Wen
Original assignee: Maxim Integrated Products Inc
Current assignee: Maxim Integrated Products Inc
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2013-12-19
Also published as: US9348462B2; CN103529936A; US20130335225A1; CN103529936B

Abstract

Es sind Techniken zum Verfolgen und Erkennen von Gesten beschrieben, die in einem Sichtfeld eines Sensors ausgeführt werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die Techniken in einer elektronischen Vorrichtung umgesetzt sein, die eingerichtet ist, ein Signal von einem Sensor als Reaktion darauf zu empfangen, dass der Sensor eine Geste erfasst, die in einem Sichtfeld des Sensors auftritt. Eine Linse ist über dem Sensor positioniert, um auf die Linse fallendes Licht zu kollimieren und das kollimierte Licht zum Sensor weiterzuleiten. Die elektronische Vorrichtung ist eingerichtet, ein oder mehrere Lichtstärkeverhältnisse auf Grundlage des Signals zu erzeugen. Die elektronische Vorrichtung ist dann eingerichtet, eine ausgeführte Gestenart auf Grundlage des einen oder der mehreren Lichtstärkeverhältnisse zu bestimmen.

Description

Hintergrund
Gestenerfassung und -erkennung kann verwendet werden, um neue und intuitivere Mensch-Maschine-Schnittstellen (MMIs, HMIs) für elektronische Vorrichtungen zu schaffen. Das Ziel der Gestenerkennung ist es, menschliche Gesten über mathematische Algorithmen zu interpretieren. Allgemein ausgedrückt, können Gesten von beliebigen Körperbewegungen oder -zuständen ausgehen, gehen jedoch meistens vom Gesicht oder der Hand eines menschlichen Benutzers aus, z. B. in der Weise von Handgesten. Gestenerkennung wird oft als eine Weise angesehen, dass elektronische Vorrichtungen, wie etwa Computer, Tablet-PCs, Smartphones und so weiter beginnen, menschliche Körpersprache zu verstehen, um eine bequemere und/oder intuitivere Schnittstelle zwischen Maschinen und Menschen zu schaffen als textbasierte Schnittstellen und grafische Benutzerschnittstellen (GUIs), die typischerweise die Mehrheit der elektronischen Vorrichtungen auf eine Tastatur, eine Maus und möglicherweise ein Touchpad oder einen Touchscreen beschränkt. Somit kann Gestenerfassung und -erkennung Menschen befähigen, natürlicher mit Maschinen zu interagieren, ohne die Verwendung mechanischer Eingabevorrichtungen zu erfordern.
Zusammenfassung
Es sind Techniken zum Verfolgen und Erkennen von Gesten beschrieben, die in einem Sichtfeld eines Sensors ausgeführt werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die Techniken in einer elektronischen Vorrichtung umgesetzt sein, die eingerichtet ist, ein Signal von einem Sensor als Reaktion darauf zu verarbeiten, dass der Sensor eine Geste erfasst, die in einem Sichtfeld des Sensors auftritt. Eine Linse ist über dem Sensor positioniert, um auf die Linse fallendes Licht zu kollimieren und das kollimierte Licht zum Sensor weiterzuleiten. Die elektronische Vorrichtung ist eingerichtet, ein oder mehrere Lichtstärkeverhältnisse auf Grundlage des Signals zu erzeugen. Die elektronische Vorrichtung ist dann eingerichtet, eine ausgeführte Gestenart auf Grundlage des einen oder der mehreren Lichtstärkeverhältnisse zu bestimmen.
Diese Zusammenfassung ist einzig vorgesehen, um den Gegenstand einzuführen, der in der genauen Beschreibung und in der Zeichnung vollständig beschrieben ist. Daher sollte die Zusammenfassung nicht so aufgefasst werden, dass sie wesentliche Merkmale beschreibt, und auch nicht verwendet werden, um den Umfang der Ansprüche zu bestimmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die genaue Beschreibung ist mit Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben. In den Figuren bezeichnet die äußerste linke Stelle der Bezugszahl die Figur, in der die Bezugszahl zuerst erscheint. Die Verwendung derselben Bezugszahlen in verschiedenen Vorkommen in der Beschreibung und den Figuren kann ähnliche oder identische Elemente bezeichnen.
1A ist eine skizzierte Darstellung einer Draufsicht von vier zu einer 2 × 2-Photodiodenanordnung angeordneten Photodioden gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
1B ist eine skizzierte Darstellung einer Seitenansicht der in 1 gezeigten Photodiodenanordnung.
1C ist eine skizzierte Darstellung einer isometrischen Ansicht von vielfachen Photodiodenanordnungen, die in einer 4 × 4-Photodiodenanordnung angeordnet sind, gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
2A ist eine skizzierte Darstellung einer isometrischen Ansicht von vier Photodioden, die in einer 2 × 2-Photodiodenanordnung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung angeordnet sind, wobei verschiedene Positionen nahe der jeweiligen Photodiode gezeigt sind, um eine kreisförmige Geste darzustellen, die im Sichtfeld der Photodiodenanordnung ausgeführt wird.
2B ist eine Grafik, die die erzeugte Anordnungs-Antwort der vier in
2A gezeigten Photodioden darstellt, wenn eine kreisförmige Geste durch die Photodiodenanordnung erfasst wird.
2C ist ein Kreis, der Positionsinformationen bezüglich der Mitte der in 2A gezeigten Photodiodenanordnung darstellt.
2D ist eine Grafik, die die Antwort der vier in 1 gezeigten Photodioden darstellt, wenn eine diagonale Wischgeste durch die Photodiodenanordnung erfasst wird, wobei die diagonale Wischgeste allgemein diagonal von der Photodiode „A” zur Photodiode „D” ausgeführt ist.
2E ist eine Grafik, die die Antwort der vier in 1 gezeigten Photodioden darstellt, wenn eine diagonale Wischgeste durch die Photodiodenanordnung erfasst wird, wobei die diagonale Wischgeste allgemein diagonal von der Photodiode „B” zur Photodiode „C” ausgeführt ist.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine elektronische Vorrichtung darstellt, die eingerichtet sein kann, eine Geste zu verfolgen und zu erkennen, gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erkennen einer Geste gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Genaue Beschreibung Überblick
Zunehmend wird Gestenerfassung durch elektronische Vorrichtungen verwendet, um Benutzereingaben für verschiedene mit der elektronischen Vorrichtung verknüpfte Anwendungen zu erfassen. Solche elektronischen Vorrichtungen weisen typischerweise Sensoranordnungen auf, die eine große Anzahl von Photodetektoren verwenden, um den Bereich und die Funktion (z. B. Störunterdrückung) der Gestenerfassung zu verbessern. Diese Sensoranordnungen können auch begrenzte Verfolgung und Erfassung komplizierter Gesten vorsehen (z. B. kreisförmiger Gesten, diagonaler Wischgesten und so weiter):
Daher sind Techniken zum Verfolgen und Erkennen von Gesten beschrieben, die in einem Sichtfeld eines Sensors ausgeführt werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die Techniken in einer elektronischen Vorrichtung umgesetzt sein, die eingerichtet ist, ein Signal von einem Sensor als Antwort darauf zu verarbeiten, dass der Sensor eine Geste erfasst, die in einem Sichtfeld des Sensors auftritt. Eine Linse ist über dem Sensor positioniert, um auf die Linse fallendes Licht zu kollimieren und das kollimierte Licht zum Sensor weiterzuleiten. Die Linse kann die Empfindlichkeit des Sensors (z. B. der elektronischen Vorrichtung) im Vergleich zu elektronischen Vorrichtungen verbessern, die keine Linse verwenden. In Ausführungsformen kann der Sensor eine Anordnung von Photodetektoren umfassen, und die Linse kann mit der Anordnung von Photodetektoren einstückig verbunden sein. Die elektronische Vorrichtung ist eingerichtet, ein oder mehrere Lichtstärkeverhältnisse auf Grundlage des Signals zu erzeugen. Die elektronische Vorrichtung ist dann eingerichtet, eine ausgeführte Gestenart auf Grundlage des einen oder der mehreren Lichtstärkeverhältnisse zu bestimmen.
Beispielhafte Photodiodenanordnung
Die 1A bis 1C stellen eine Photodetektoranordnung 100 dar, die eingerichtet ist, eine Geste zu erfassen und ein oder mehrere elektronische Signale vorzusehen, die die Geste darstellen. Wie in 1A gezeigt, kann die Photodetektoranordnung 100 ausgeführt sein, indem eine Photodetektoranordnung 100 verwendet wird, die eine Anzahl von Photodetektoren umfasst. (Z. B. sind in dem dargestellten Beispiel vier Photodetektoren 102, 104, 106, 108 gezeigt.) In einer Ausführungsform können die Photodetektoren 102, 104, 106, 108 ladungsgekoppelte Photodioden-Bausteine (CCDs) oder Phototransistoren umfassen. Jedoch ist in Betracht gezogen, dass die Photodetektoren andere Vorrichtungen verwenden können, die in der Lage sind, Licht oder andere elektromagnetische Strahlung zu erfassen oder zu erkennen.
Die Photodetektoranordnung 100 enthält eine Linse 110, die zumindest teilweise über der Photodiodenanordnung 100 positioniert ist, um das darauf fallende Licht (z. B. aus vielfachen Winkeln auf die Linse 110 einfallendes Licht) zu bündeln und zu übertragen. In einer Ausführungsform kann die Linse 110 mit der Photodetektoranordnung 100 einstückig verbunden sein. Zum Beispiel kann die Linse 110 eingerichtet sein, zumindest im Wesentlichen das auf die Linse 110 fallende Licht zu kollimieren, um die Empfindlichkeit der Photodetektoranordnung 100 im Vergleich zu ähnlichen Photodetektoranordnungen zu verbessern, die keine Linse verwenden. Wie gezeigt, kann die Linse 110 direkt über der Photodetektoranordnung 100 positioniert sein, um den Durchtritt des kollimierten Lichts auf die Photodetektoren 102, 104, 106, 108 zu ermöglichen. In Ausführungsformen kann die Linse 110 einen Mikrolinsenanordnungs-Aufbau umfassen, der mit der Photodetektoranordnung 100 einstückig verbunden sein kann. In solchen Ausführungsformen kann die Linse 110 eine sphärische konvexe Oberfläche enthalten, um das darauf fallende Licht zu brechen (siehe 1A bis 1C). Jedoch ist in Betracht gezogen, dass die Linse 110 in einer Vielfalt anderer Weisen gestaltet sein kann. Zum Beispiel kann die Linse 110 eine Glaslinse, eine Kunststofflinse und so weiter sein und kann getrennt von der Photodetektoranordnung 100 sein. Ähnlich kann die Linse 110 eine asphärische Linse, eine Fresnel-Linse und so weiter sein. In beispielhaften Ausführungsformen kann die Linse 110 einen Durchmesser von mindestens etwa zwanzig Mikrometern (20 μm) bis mindestens etwa fünfhundert Mikrometern (500 μm) aufweisen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Linse 110 zumindest etwa fünfundneunzig Prozent (95%) bis zumindest etwa fünfzig Prozent (50%) einer Oberfläche der Photodetektoranordnung 100 ausmachen. Außerdem kann die Krümmung der Linse 110 variieren. Zum Beispiel kann die Linse 110 konkav sein. In einem weiteren Beispiel kann die Linse 110 konvex sein. Jedoch versteht sich, dass andere Arten von Linsen verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Linse 110 bikonvex, plankonvex, mit positivem Meniskus, mit negativem Meniskus, plankonkav, bikonkav und so weiter sein. Die Linse 110 kann einen Brechungsindex von mindestens etwa eindreizehntel (1,3) bis mindestens etwa zwei (2) aufweisen. Jedoch versteht sich, dass die Spezifikationen der Linse 110 abhängig von verschiedenen Gestaltungsanordnungen der Photodetektoranordnung 100 variieren können.
Wie in 1B gezeigt, kann die Linse 110 über einer Passivierungsschicht 112 und in einer Schirmschicht 114 positioniert sein. Die Passivierungsschicht 112 kapselt oder schließt die Photodetektoren 102, 104, 106 und 108 zumindest teilweise ein. In einer Ausführungsform kann die Passivierungsschicht 112 ein Polymermaterial umfassen, das zumindest im Wesentlichen den Durchtritt von Licht von der Linse 110 zu den Photodetektoren 102, 104, 106, 108 ermöglicht. Zum Beispiel kann die Passivierungsschicht 112 aus einem Benzocyclobuten-(BCB-)Polymermaterial hergestellt sein. Jedoch ist in Betracht gezogen, dass andere Puffermaterialien ebenfalls verwendet werden können.
Die Schirmschicht 114 liegt über der Passivierungsschicht 112 und ist so gestaltet, dass sie zumindest im Wesentlichen den Durchtritt von Licht, wie etwa Infrarotlicht und/oder sichtbarem Licht, hindert, die Photodetektoren 102, 104, 106, 108 zu erreichen. Zum Beispiel kann die Schirmschicht 114 so gestaltet sein, dass sie zumindest im Wesentlichen den Durchtritt von Licht in bestimmten Wellenlängenspektren (z. B. dem infraroten Wellenlängenspektrum, dem blauen Wellenlängenspektrum und so weiter) verhindert. In einer Ausführungsform kann die Schirmschicht 114 aus einem Metallmaterial bestehen, wie etwa Kupfer oder dergleichen.
Es sollte beachtet werden, dass die in den 1A und 1B gezeigte Photodetektoranordnung 100 beispielhaft beschrieben ist und nicht einschränkend für die vorliegende Offenbarung sein soll. Somit können andere Sensorgestaltungen verwendet werden. Zum Beispiel kann, wie in 1C gezeigt, die Photodetektoranordnung 100 so ausgeweitet werden, dass sie eine Anordnung von vier mal vier (4 × 4) Photodioden umfasst. Jeder Quadrant der Anordnung 100 kann aus einer Anordnung von zwei mal zwei (2 × 2) Photodioden bestehen und kann eine Linse 110 enthalten, die sich über der Anordnung von zwei mal zwei (2 × 2) Photodioden befindet.
Die 2A bis 2C stellen das Erfassen einer Geste (z. B. einer allgemein kreisförmigen Geste) durch die in den 1A bis 1B gezeigte Photodetektoranordnung 100 dar. Wenn ein Objekt, wie etwa ein Finger und/oder eine Hand eines Benutzers, das Sichtfeld der Photodetektoranordnung 100 von Position 1 nach Position 4 überquert, wie in 2A gezeigt, kann die erzeugte Antwort der Photodetektoranordnung über der Zeit allgemein durch die in 2B gezeigte Grafik dargestellt sein. Im Kontext des vorliegenden Beispiels zeigen die Antworten der Photodetektoren an, dass das Objekt in das Sichtfeld der Photodetektoranordnung 100 über den Photodetektor 104 (Photodetektor „B”) eintrat, sich jeweils über (z. B. innerhalb des Sichtfelds von) Photodetektor 102 (Photodetektor „A”), Photodetektor 106 (Photodetektor „C”), Photodetektor 108 (Photodetektor „D”) weiter bewegte und ungefähr bei der ursprünglichen Position endete, wo die Geste in das Sichtfeld der Photodetektoranordnung 100 eintrat (z. B. in der Weise einer kreisförmigen Geste).
2C stellt einen Einheitskreis 200 dar, der der Lageplananordnung der in den 1A und 2A gezeigten Photodetektoranordnung 100 entspricht. Somit entspricht der erste Quadrant 202 des Einheitskreises 200 allgemein der Photodiode 104, der zweite Quadrant 204 des Einheitskreises 200 entspricht allgemein dem Photodetektor 102, der dritte Quadrant 206 des Einheitskreises 200 entspricht allgemein der Photodiode 106, und der vierte Quadrant 208 des Einheitskreises 200 entspricht allgemein der Photodiode 108. Außerdem entspricht die Mitte des Einheitskreises 200 allgemein der Mitte 210 der Photodetektoranordnung 100 (siehe 2A). Wenn somit die kreisförmige Geste über der Photodetektoranordnung 100 ausgeführt wird, kann der Einheitskreis 200 verwendet werden, um Positionen der kreisförmigen Geste über den entsprechenden Photodetektoren 102, 104, 106, 108 darzustellen, um die Richtung der Geste zu bestimmen, was nachstehend genauer beschrieben ist.
In Ausführungsformen kann die Photodetektoranordnung 100 eine in 1C gezeigte optische Trennwand 116 enthalten, die so gestaltet ist, dass sie die Photodetektoranordnung 100 in einen oder mehrere Anordnungsabschnitte 118, 120, 122, 124 aufteilt. Wie gezeigt, enthält jeder Anordnungsabschnitt 118, 120, 122, 124 vier (4) Photodetektoren 102, 104, 106, 108. Jedoch ist in Betracht gezogen, dass je nach den Anforderungen der Photodetektoranordnung 100 eine größere oder geringere Anzahl von Photodioden in jedem Anordnungsabschnitt verwendet werden kann. Die optische Trennwand 116 ist so gestaltet, dass sie zumindest im Wesentlichen optisches Übersprechen zwischen den Anordnungsabschnitten 118, 120, 122, 124 verhindert. In einer Ausführungsform, wie sie in 1C gezeigt ist, erstreckt sich die optische Trennwand 116 über eine Ebene hinaus, die durch eine Oberfläche der Photodetektoren 102, 104, 106, 108 definiert ist, um sich mit der Schirmschicht 114 zu verbinden. Die optische Trennwand 116 kann auf eine Vielfalt von Weisen gestaltet sein. Zum Beispiel kann die optische Trennwand 116, wie in 2A gezeigt, zumindest teilweise zwischen jeden Photodetektor (z. B. die Photodetektoren 102, 104, 106, 108) innerhalb der Photodetektoranordnung 100 gesetzt sein. Die optische Trennwand 116 kann ein Metallmaterial, eine Metallgussrippe, eine gegossene Kunststoffabtrennung, eine vorgeformte Gummidichtung oder dergleichen umfassen.
In Ausführungsformen kann die Photodetektoranordnung 100 (Photodetektoranordnung 100 und Linse 110) zur Gestenerfassung und/oder -erkennung bei einer elektronischen Vorrichtung ausgeführt sein, wie etwa einem Tablet-Computer, einem Mobiltelefon, einem Smartphone, einem Personal Computer (PC), einem Laptop-Computer, einem Netbook-Computer, einem handgehaltenen tragbaren Computer, einem Organizer (PDA), einem Multimedia-Gerät, einem Spiele-Gerät, einem E-Book-Leser (eReader), einem Smart-Fernseher, einem Flächenrechnergerät (z. B. einem Tischrechner) und so weiter. In der folgenden Erörterung ist eine beispielhafte elektronische Vorrichtung beschrieben. Dann werden beispielhafte Verfahren beschrieben, die durch die Vorrichtung benutzt werden können.
Beispielhafte elektronische Vorrichtung
3 stellt eine beispielhafte elektronische Vorrichtung 300 dar, die betrieben werden kann, um hier erörterte Techniken durchzuführen. Wie oben bemerkt, kann die elektronische Vorrichtung 300 in einer Vielfalt von Weisen gestaltet sein. Zum Beispiel kann die elektronische Vorrichtung 300 als ein Tablet-Computer, ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein PC, ein Laptop-Computer, ein Netbook-Computer, ein handgehaltener tragbarer Computer, ein PDA, ein Multimedia-Gerät, ein Spiele-Gerät, ein E-Book-Leser, ein Smart-Fernseher, ein Flächenrechnergerät (z. B. einem Tischrechner), ein Human Interface Device (Eingabegerät, HID), Kombinationen davon und so weiter gestaltet sein. Jedoch sind diese Vorrichtungen nur beispielhaft vorgesehen und sollen nicht einschränkend für die vorliegende Offenbarung sein. Somit kann die elektronische Vorrichtung 300 in Form von verschiedenen anderen Vorrichtungen gestaltet sein, was eine freihändige Eingabeschnittstelle umfassen kann.
In 3 ist die elektronische Vorrichtung 300 so dargestellt, dass sie einen Prozessor 302 und einen Speicher 304 enthält. Der Prozessor 302 sieht Verarbeitungsfunktionalität für die elektronische Vorrichtung 300 vor und kann eine beliebige Anzahl von Prozessoren, Mikrocontrollern oder anderen Verarbeitungssystemen und residentem oder externem Speicher zum Speichern von Daten oder anderen Informationen enthalten, auf die die elektronische Vorrichtung 300 zugreift oder die von ihr erzeugt werden. Der Prozessor 302 kann ein oder mehrere Softwareprogramme ausführen, die die hier beschriebenen Techniken und Module ausführen. Der Prozessor ist nicht durch die Materialien, aus denen er ausgebildet ist, oder die darin verwendeten Verarbeitungsmechanismen eingeschränkt und kann daher über Halbleiter und/oder Transistoren (z. B. elektronische integrierte Schaltungen (ICs)) und so weiter ausgeführt sein.
Der Speicher 304 ist ein Beispiel eines Datenträgers mit nichtflüchtigen Bausteinen, der Speicherfunktionalität zum Speichern verschiedener Daten vorsieht, die zum Betrieb der elektronischen Vorrichtung 300 gehören, wie etwa das oben erwähnte Softwareprogramm und die Codesegmente oder andere Daten, um den Prozessor 302 und andere Elemente der elektronischen Vorrichtung 300 anzuweisen, die hier beschriebenen Techniken durchzuführen. Obwohl ein einziger Speicher 304 gezeigt ist, kann eine breite Vielfalt von Arten und Kombinationen von Speichern verwendet werden. Der Speicher 304 kann Bestandteil des Prozessors 302, eigenständiger Speicher oder eine Kombination von beiden sein. Der Speicher kann zum Beispiel Wechsel- oder fest eingebaute Speicherelemente enthalten, wie etwa Random Access Memory (RAM), Read Only Memory (ROM), Flash-Speicher (z. B. eine Secure Digital(SD-)Card, eine Mini-SD-Card, eine Micro-SD-Card), Magnetspeicher, optischen Speicher, Universal Serial Bus(USB-)Speichervorrichtungen und so weiter. In Ausführungsformen der elektronischen Vorrichtung 300 kann der Speicher 304 auswechselbaren Integrated Circuit Card(ICC-)Speicher enthalten, wie etwa Speicher, der durch Subscriber Identity Module(SIM-)Cards, Universal Subscriber Identity Module(USIM-)Cards, Universal Integrated Circuit Cards (UICC) und so weiter vorgesehen ist.
Wie in 3 gezeigt, enthält die elektronische Vorrichtung 300 einen Sensor, wie etwa einen Sensor, der aus einer in den 1A bis 1C gezeigten Photosensor-/Photodetektoranordnung (Photodetektoranordnung 100) besteht. Die Photodetektoranordnung 306 kann in einer Vielfalt von Weisen gestaltet sein. Zum Beispiel kann die Photodetektoranordnung 306 eine Anordnung von Photosensordioden (z. B. Photodioden), Phototransistoren und so weiter umfassen (z. B. die Photodetektoranordnung 100). In Ausführungsformen ist die Photodetektoranordnung 306 in der Lage, Licht zu erfassen und als Antwort darauf ein Signal vorzusehen. Somit kann die Photodetektoranordnung 306 ein Signal vorsehen, das der auf jeden Photodetektor in der Anordnung fallenden Lichtstärke entspricht (z. B. vier Signale für jeden Photodetektor erzeugen, wie in 2B gezeigt), indem sie Licht in Strom und/oder Spannung auf Grundlage der Stärke des erfassten Lichts umwandelt. Wenn zum Beispiel die Photodetektoranordnung 306 Licht ausgesetzt wird, können vielfache freie Elektronen erzeugt werden, um ein Signal zu erzeugen, das aus elektrischem Strom besteht. Das Signal kann einer oder mehreren Eigenschaften des erfassten Lichts entsprechen. Zum Beispiel können die Eigenschaften Folgendem entsprechen, sind jedoch nicht unbedingt darauf beschränkt: der Position des erfassten Lichts bezüglich der Photodetektoranordnung 306, der Stärke (z. B. der Einstrahlung usw.) des auf die Photodetektoranordnung 306 fallenden Lichts, der Dauer des Einfallens des Lichts auf die Photodetektoranordnung 306, einer Orientierung des auf die Photodetektoranordnung 306 fallenden Lichts und so weiter.
Die Photodetektoranordnung 306 kann eingerichtet sein, Licht sowohl im sichtbaren Lichtspektrum als auch im Nahinfrarot-Lichtspektrum zu erfassen. Wie er hier verwendet ist, ist der Begriff „Licht” benutzt, um sich auf elektromagnetische Strahlung zu beziehen, die im sichtbaren Lichtspektrum und/oder im Nahinfrarot-Lichtspektrum auftritt. Zum Beispiel enthält, wie hier darauf Bezug genommen ist, das sichtbare Lichtspektrum (sichtbare Licht) elektromagnetische Strahlung, die im Wellenlängenbereich von etwa dreihundertneunzig Nanometern (390 nm) bis etwa siebenhundertfünfzig Nanometer (750 nm) auftritt. Ähnlich enthält, wie hier darauf Bezug genommen ist, das Nahinfrarot-Lichtspektrum (Infrarotlicht) elektromagnetische Strahlung, die im Wellenlängenbereich von etwa siebenhundert Nanometern (700 nm) bis etwa drei Mikrometer (3 μm) auftritt. In Ausführungsformen können Complementary Metal-Oxide-Semiconductor-(CMOS-)Fertigungstechniken benutzt werden, um die Photodetektoranordnung 306 auszubilden.
In Ausführungsformen ist die Photodetektoranordnung 306 eingerichtet, Gesten in vielfachen Orientierungen bezüglich der Orientierung der Photodetektoranordnung 306 zu erfassen (z. B. von rechts nach links, von links nach rechts, von oben nach unten, von unten nach oben, diagonal über den Photodetektor usw.). Somit kann die Photodetektoranordnung 306 ein segmentierter Photodetektor sein, der eine Anordnung einzelner Photodetektoren enthält, die in einem einzigen Gehäuse vorgesehen sind (siehe 1A bis 1C). Wie oben bezüglich der Photodetektoranordnung 100 beschrieben, enthält die Photodetektoranordnung 306 eine Linse, eingerichtet, das darauf fallende Licht zu bündeln und zu übertragen. Wenn zum Beispiel ein Objekt (z. B. eine Hand) das Sichtfeld der segmentierten Photodetektoranordnung 306 durchquert, reflektiert das Objekt Licht, und die Linse ist eingerichtet, das auf die Linse fallende Licht zu kollimieren. Das kollimierte Licht wird dann den Photodetektoren zugeführt, wo jeder einzelne Photodetektor ein Signal vorsehen kann, das außer Phase zu den anderen Photodetektoren der segmentierten Photodetektoranordnung 306 liegt, wenn das Objekt die jeweiligen einzelnen Photodetektoren überquert.
Während die Photodetektoranordnung 306 mit einiger Genauigkeit so beschrieben wurde, dass sie eine Anzahl von Photodioden enthält, die in einer Anordnung angeordnet sind (z. B. wie in den 1A und 1C gezeigt), sind diese Gestaltungen nur beispielhaft vorgesehen und nicht einschränkend für die vorliegende Offenbarung gemeint. Somit kann die Photodetektoranordnung 306 enthalten, ist jedoch nicht unbedingt beschränkt auf: einen aktiven Pixelsensor (z. B. einen Bildsensor, der eine Anordnung von Pixelsensoren enthält, wobei jeder Pixelsensor aus einem Lichtsensor und einem aktiven Verstärker besteht); einen ladungsgekoppelten Baustein (CCD); eine Leuchtdiode (LED), die rückwärts vorgespannt ist, um als Photodiode zu wirken; einen optischen Detektor, der auf die Wärmewirkung eintreffender Strahlung regiert, wie etwa ein pyroelektrischer Detektor, eine Golayzelle, ein Thermopaar und/oder ein Thermistor; einen Photowiderstand/lichtabhängigen Widerstand (LDR); eine photovoltaische Zelle; eine Photodiode (z. B. im photovoltaischen Modus oder photoleitenden Modus betrieben); eine Photovervielfacherröhre; eine Photoröhre; einen Phototransistor; und so weiter. Weiter ist die Photodetektoranordnung 306 nur beispielhaft vorgesehen, und andere Sensoren können verwendet werden, um Gestenbewegungen zu erfassen, einschließlich eines Näherungssensors, der einen Strahl elektromagnetischer Strahlung (z. B. Infrarotlicht) aussendet, eines Touchpads, einer Kamera und so weiter. Zum Beispiel können eine oder mehrere Kameras verwendet werden, um Gesten zu erfassen, wie etwa Tiefen wahrnehmende Kameras, Stereokameras und so weiter.
Die elektronische Vorrichtung 300 kann eine Beleuchtungsquelle 308 enthalten, eingerichtet, Licht (z. B. Nah-Infrarotlicht und/oder sichtbares Licht) innerhalb eines begrenzten Wellenlängenspektrums zu erzeugen. Die Beleuchtungsquelle 308 kann verwendet werden, um ein Objekt proximal der elektronischen Vorrichtung 300 zu beleuchten, wie etwa die Hand eines Bedieners, was der Photodetektoranordnung 306 ermöglicht, das Objekt leichter und/oder genauer zu erfassen. In einer Ausführungsform kann die Photodetektoranordnung 306 eingerichtet sein, Licht (z. B. von einem Objekt nahe der Vorrichtung 300 reflektiertes Licht) zu erfassen, das von der Beleuchtungsquelle 308 erzeugt und ausgestrahlt ist. Somit kann die Photodetektoranordnung 306 eingerichtet sein, Licht in einem begrenzten Wellenlängenspektrum zu erfassen. Zum Beispiel kann die Beleuchtungsquelle 308 ein Licht erzeugen, das in einem ersten Wellenlängenspektrum auftritt, und die Photodetektoranordnung 306 kann eingerichtet sein, nur Licht zu erfassen, das in dem ersten Wellenlängenspektrum auftritt. In Ausführungsformen kann die Beleuchtungsquelle 308 eine Leuchtdiode, eine Laserdiode oder einer andere Art von Lichtquelle umfassen.
Wie in 3 gezeigt, kann die elektronische Vorrichtung 300 ein Gestenerkennungsmodul 310 enthalten, das in den Speicher 304 gespeichert und durch den Prozessor 302 ausgeführt werden kann. Das Gestenerkennungsmodul 310 stellt Funktionalität dar, eine im Sichtfeld der Photodetektoranordnung 306 ausgeführte Geste zu verfolgen und zu erkennen. Das Gestenerkennungsmodul 310 ist eingerichtet, die Geste durch das Überqueren der Photodetektoranordnung 306 durch die Lichtstärke zu verfolgen. Zum Beispiel zeigt, wie in 2B gezeigt, die erzeugte Antwort der Anordnung Signale, die die Stärke von Licht darstellen, das auf jeden Photodetektor an jeder diskreten Position des Objekts fällt. Das Gestenerkennungsmodul 310 ist eingerichtet, die Geste auf Grundlage der verschiedenen Signale zu verfolgen, die die Lichtstärke an jedem Photodetektor darstellen, wenn die Geste die Photodetektoranordnung 306 überquert. In einer Ausführungsform ist das Gestenerkennungsmodul 310 eingerichtet, die Art der ausgeführten Geste zu erkennen, auf Grundlage folgender Phänomene, aber nicht darauf beschränkt: einer durch die Photodetektoranordnung 306 erkannten Lichtstärke, eines Verhältnisses der Lichtstärke zwischen jedem Photodetektor (den Photodetektoren 102, 104, 106, 108) zu einer diskreten Zeit, einer Veränderung im Anstieg der Lichtstärkeverhältnisse über der Zeit und so weiter.

Das Gestenerkennungsmodul 310 ist auch eingerichtet, die Art der ausgeführten Geste anhand des Lichtstärkeverhältnisses zwischen jedem Photodetektor in der Photodetektoranordnung zu erkennen. Beleg 1, in Verbindung mit 2C, stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Erkennen (Bestimmen) der Art der ausgeführten Geste dar.

Position 1				Position 2
x = 10·(Cos 45°) y = 10·(Sin 45°) z = 10	x = 10·(Cos 67,5°) y = 10·(Sin 67,5°) z = 10	x = 10·(Cos 90°) y = 10·(Sin 90°) z = 10	x = 10·(Cos 112,5°) y = 10·(Sin 112,5°) z = 10	x = 10·(Cos 135°) y = 10·(Sin 135°) z = 10
SnA:SnB:SnC:SnD = 5:1:9:5	SnA:SnB:SnC:SnD = 4:2:8:6	SnA:SnB:SnC:SnD = 3:3:7:7	SnA:SnB:SnC:SnD = 2:4:6:8	SnA:SnB:SnC:SnD = 1:5:5:9

Beleg 1
Im Beleg 1 stellen die x-Koordinate (die Koordinate, die die Position auf der x-Achse darstellt), die y-Koordinate (die Koordinate, die die Position auf der y-Achse darstellt) und die z-Koordinate (Abstandseinheiten dafür, wie weit das Objekt von der Photodetektoranordnung 306 weg positioniert ist) die Position des Objekts im Kontext des Einheitskreises 200 dar. Somit stellt x = 10·(cos 45°) die x-Koordinate von Position 1 im Kontext des Einheitskreises 200 dar, y = 10·(sin 45°) stellt die y-Koordinate von Position 1 im Kontext des Einheitskreises 200 dar, und z stellt dar, wie weit das Objekt in Abstandseinheiten (z. B. Millimetern, Zentimetern, Zoll usw.) an der Position 1 von der Photodetektoranordnung 306 weg positioniert ist. Die verbleibenden x-, y- und z-Koordinaten stellen die jeweiligen Positionen des Objekts im Kontext des Einheitskreises 200 dar.
„SnA” entspricht einem Lichtstärkeverhältniswert des Photodetektors 102 bezüglich der anderen Photodetektoren (Verhältnis der auf den Photodetektor 102 fallenden Lichtmenge, bezogen auf die Lichtmenge, die auf die anderen Photodetektoren fällt); „SnB” entspricht einem Lichtstärkeverhältniswert des Photodetektors 104 bezüglich der anderen Photodetektoren; „SnC” entspricht einem Lichtstärkeverhältniswert des Photodetektors 106 bezüglich der anderen Photodetektoren; und „SnD” entspricht einem Lichtstärkeverhältniswert des Photodetektors 102 bezüglich der anderen Photodetektoren. Das Lichtstärkeverhältnis umfasst Verhältniswerte der Lichtstärke zwischen jedem Photodetektor (den Photodetektoren 102, 104, 106, 108) zu einer diskreten Zeit (z. B. den Lichtstärkeverhältniswerten zwischen jedem Photodetektor, wenn sich das Objekt an der Position Eins (1) befindet, und so weiter). Zum Beispiel beruht das Lichtstärkeverhältnis auf jedem Signal, das durch die Photodetektoranordnung 306 geliefert wird (z. B. das Signal, das die Stärke des auf den Photodetektor „A” fallenden Lichts darstellt, das Signal, das die Stärke des auf den Photodetektor „B” fallenden Lichts darstellt, und so weiter). In diesem speziellen Beispiel stellt das Verhältnis 5:1:9:5 das Lichtstärkeverhältnis jedes Photodetektors bezüglich der anderen Photodetektoren dar, wenn sich das Objekt an der Position Eins (1) befindet, und das Verhältnis 1:5:5:9 stellt das Lichtstärkeverhältnis jedes Photodetektors bezüglich der anderen Photodetektoren dar, wenn sich das Objekt an der Position Zwei (2) befindet. In diesem Beispiel stellt eine höhere Zahl eine niedrigere Lichtstärke dar, die auf den jeweiligen Photodetektor fällt, und eine höhere Zahl stellt eine niedrigere Lichtstärke dar, die auf den jeweiligen Photodetektor fällt. Zum Beispiel fällt bezüglich zur Position Eins (1) im Beleg 1 die größte Lichtstärke auf den Photodetektor 104 (Photodetektor „B”), und die geringste Lichtstärke fällt auf den Photodetektor 106 (Photodetektor „C”). Beleg 1 stellt die Verhältnisse diskreter Abtastungen zwischen Position Eins (1) und Position Zwei (2) dar, wie in 2C dargestellt. Es versteht sich, dass die in Beleg 1 gezeigten Verhältniswerte nur zu Beispielszwecken dienen und je nach den Positionen sowie dem Abstand des Objekts bezüglich der Photodetektoranordnung 306 variieren.
Auf Grundlage der Stärke des auf die Photodetektoranordnung 306 fallenden Lichts ist das Gestenerkennungsmodul 310 eingerichtet, den Abstand (z. B. einen ungefähren Abstand) zwischen dem Objekt und der Photodetektoranordnung 306 zu bestimmen. In einer Ausführungsform bestimmt das Gestenerkennungsmodul 310 in ungefähren Abstandseinheiten den Abstand zwischen der Photodetektoranordnung 306 und dem Objekt, das die Geste ausführt, auf Grundlage der jedem Photodetektor in der Photodetektoranordnung 306 (z. B. dem Photodetektor 102, 104, 106, 108) zugeführten Lichtstärke. Sobald der Abstand zwischen dem Objekt und der Photodetektoranordnung 306 bestimmt ist, ist das Gestenerkennungsmodul 310 eingerichtet, die Lichtstärkeverhältnisse für jeden Photodetektor in der Photodetektoranordnung 306 zu berechnen. Somit verändert sich, wenn das Objekt das Sichtfeld der Photodetektoranordnung 306 durchquert (z. B. eine Geste ausführt), die auf jeden Photodetektor, aus dem die Photodetektoranordnung 306 besteht, fallende Lichtstärke, und das Gestenerkennungsmodul 310 ist eingerichtet, ständig das Lichtstärkeverhältnis auf Grundlage der unterschiedlichen Lichtstärken zu bestimmen. Nach Abschluss der Geste kann eine Reihe von Lichtstärkeverhältnissen bestimmt worden sein, die diskreten Punkten entsprechen, die den Ort des Objekts darstellen (siehe Beleg 1). Es versteht sich, dass das Gestenerkennungsmodul 310 eingerichtet ist, das Lichtstärkeverhältnis in vorgegebenen Zeitabständen zu bestimmen. Zum Beispiel können die vorgegebenen Zeitabstände der Abtastrate der Photodetektoranordnung 306 oder dergleichen entsprechen.
Sobald die Lichtstärkeverhältnisse für die abgeschlossene Geste bestimmt sind, ist das Gestenerfassungsmodul 310 eingerichtet, die Art der ausgeführten Geste durch Berechnen der Änderung des Abstands über der Änderung der Zeit zu bestimmen. In einer Ausführungsform ist das Gestenerfassungsmodul 310 eingerichtet, den Anstieg jeder Antwort innerhalb der erzeugten Antworten der Anordnung zu bestimmen (siehe 2B). Zum Beispiel bestimmt das Gestenerfassungsmodul 310 auf Grundlage der erzeugten Antworten der Anordnung (der Signale, die auf jeden Photodetektor fallendes Licht darstellen) die ausgeführte Geste auf Grundlage der Anstiege jeder Antwort bezüglich der anderen Anstiege. Somit kann das Gestenerfassungsmodul 310 mit Informationen vorprogrammiert sein, die die Art der ausgeführten Geste auf Grundlage der Anstiege jeder erzeugten Antwort der Anordnung und der entsprechenden Orte (Positionen) der Lichtstärkeverhältnisse darstellen. Das Gestenerfassungsmodul 310 kann dann die bestimmten Anstiege zu den vorprogrammierten Informationen in Beziehung setzen, um die Art der ausgeführten Geste zu bestimmen. Zum Beispiel ist mit Bezug auf 2B das Gestenerfassungsmodul 310 eingerichtet, zu bestimmen, dass sich das Objekt von Position Eins (1) nach Position (2) bewegte (statt von Position (2) nach Position Eins (1)), indem es berechnet, dass: der Anstieg der Antwort des Photodetektors 102 von Position Eins (1) nach Position (2) negativ ist; der Anstieg der Antwort des Photodetektors 104 von Position Eins (1) nach Position (2) positiv ist; der Anstieg der Antwort des Photodetektors 106 von Position Eins (1) nach Position (2) negativ ist; und der Anstieg der Antwort des Photodetektors 108 von Position Eins (1) nach Position (2) negativ ist. Das Gestenerkennungsmodul 310 kann dann die Richtung der Geste bestimmen, indem es die zu den späteren Positionen gehörenden Anstiege bestimmt (z. B. Position (2) zur ursprünglichen Position Eins (1), wie in 2B gezeigt). In diesem speziellen Beispiel kann das Gestenerkennungsmodul 310 bestimmen, dass die ausgeführte Geste eine kreisförmige Geste war.
Es versteht sich, dass das Gestenerkennungsmodul 310 ebenso andere Gesten erfassen kann. Die 2D und 2E stellen beispielhafte Antworten der Anordnung dar, die Wischgesten (z. B. Fingerwische) im Sichtfeld der Photodetektoranordnung 306 entsprechen. 2D stellt eine erzeugte Antwort der Anordnung dar, die einem diagonalen Wisch entspricht, der über dem Photodetektor 102 (Photodetektor „C”) beginnt und über dem Photodetektor 108 (Photodetektor „D”) abschließt. 2E stellt eine erzeugte Antwort der Anordnung dar, die einem diagonalen Wisch entspricht, der über dem Photodetektor 104 (Photodetektor „B”) beginnt und über dem Photodetektor 102 (Photodetektor „C”) abschließt.
Die in 2B gezeigte erzeugte Antwort der Anordnung beruht auf den Lichtstärkeverhältnissen. Wie gezeigt, besteht bei Position Eins (1) die höchste Lichtstärke über dem Photodetektor 104 (Photodetektor „B”), was einem erzeugten Antwortwert der Anordnung proximal der Zeitachse (t-Achse) entspricht (im Vergleich zur geringsten Lichtstärke über dem Photodetektor 106 (Photodetektor „C”), was einem erzeugten Antwortwert der Anordnung distal zur Zeitachse (t-Achse) entspricht).
Die Vorrichtung 300 kann eingerichtet sein, zwischen verschiedenen Gesten zu unterscheiden. Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung kann eine eindeutige Geste so definiert sein, dass sie auftritt, wenn eine gewisse Menge an messbarem Licht, das auf die Photodetektoranordnung 306 fällt, zu zumindest im Wesentlichen geringerem messbarem Licht übergeht, das auf den Photodetektor 106 fällt. In einigen Fällen (z. B. wo durch ein Objekt reflektiertes Licht benutzt wird, um eine Geste zu messen), kann ein Übergang von geringerem erfasstem Licht zu im Wesentlichen mehr erfasstem Licht und wieder zu geringerem erfasstem Licht eine eindeutige Geste umfassen. In anderen Fällen (z. B. wo durch ein Objekt abgeschirmtes Licht benutzt wird, um eine Geste zu messen, wie etwa bei einem von hinten beleuchteten Objekt), kann ein Übergang von mehr erfasstem Licht zu im Wesentlichen geringerem erfasstem Licht und wieder zu mehr erfasstem Licht eine eindeutige Geste umfassen. Zum Beispiel kann die Photodetektoranordnung 306 eingerichtet sein, Signale zu erzeugen, die Eigenschaften des Lichts entsprechen (z. B. von Licht, das von der Beleuchtungsquelle 308 ausgestrahlt wird), das auf die Photodetektoranordnung 306 fällt. Somit kann, sobald die Photodetektoranordnung 306 während einer vorgegebenen Zeit (z. B. einer Nanosekunde, einer Millisekunde, einer Sekunde und so weiter) keine Signale mehr vorsieht, das Gestenerkennungsmodul 310 bestimmen, dass die zugehörige Geste abgeschlossen ist, und die Lichtstärkeverhältnisse erzeugen, die den Signalen entsprechen, die die eindeutige Geste darstellen.
Es sollte beachtet werden, dass für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung der Begriff „Licht”, wenn er mit „erfassen”, „umwandeln”, „bestimmen” und so weiter benutzt wird, nicht so ausgelegt werden sollte, dass er auf die Erfassung oder Umwandlung des Vorhandenseins oder der Abwesenheit von Licht (z. B. oberhalb oder unterhalb eines bestimmten Schwellwerts) oder auf Erfassen oder Umwandeln eines Wellenlängenspektrums zu einem einzigen Messwert beschränkt ist, der repräsentativ für die Gesamt-Lichtstärke (z. B. Einstrahlung) innerhalb des Spektrums ist. Somit kann die Erfassung und/oder Umwandlung des Vorhandenseins von Licht im Kontext der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, um sich auf Erfassen und/oder Umwandeln des Vorhandenseins oder der Abwesenheit von Licht (z. B. oberhalb oder unterhalb eines bestimmten Schwellwerts), Erfassen und/oder Umwandeln eines Wellenlängenspektrum zu einem einzigen Messwert, der repräsentativ für die Gesamt-Lichtstärke innerhalb des Spektrums ist, sowie Erfassen und/oder Umwandeln vielfacher Frequenzen innerhalb eines Bereichs möglicher Frequenzen, wie etwa Erfassen und/oder Umwandeln von Strahlungsstärken getrennt in zwei oder mehr Untermengen von Wellenlängen innerhalb eines Spektrums, sowie nach Einzelfrequenzen, wie etwa Lichtfarben und so weiter, zu beziehen.
Demgemäß können sich Ausdrücke, wie etwa „mehr erfasstes Licht” und „geringeres erfasstes Licht” sowohl auf Darstellungen von Licht innerhalb eines weiten Wellenlängenbereichs als auch Darstellungen von Licht innerhalb eines begrenzten Wellenlängenbereichs (z. B. für eine bestimmte Farbe innerhalb eines Farbspektrums usw.) beziehen. Zum Beispiel kann sich der Ausdruck „ein Übergang von mehr erfasstem Licht zu im Wesentlichen geringerem erfasstem Licht und wieder zu mehr erfasstem Licht” auf Lichtmessungen innerhalb eines Wellenlängenspektrums (z. B. für sichtbares Licht) sowie auf Lichtmessungen bei einer oder mehreren bestimmten Wellenlängen und/oder innerhalb vielfacher Wellenlängenbereiche (z. B. für eine bestimmte Farbe) beziehen. Somit können Techniken, die mit Bezugnahme auf eine Anordnung von Photodioden beschrieben sind, auch bei einer Bilderfassungsvorrichtung (z. B. einer Kamera) angewendet werden, wo ein Objekt (z. B. eine Hand) durch Unterscheiden ihrer Farbe von einer anderen Farbe, die das Umfeld anzeigt, erfasst wird.
Die elektronische Vorrichtung 300 enthält ein Display 312 zum Anzeigen von Informationen für einen Benutzer der elektronischen Vorrichtung 300. In Ausführungsformen kann das Display 312 ein LCD-Display (Flüssigkristallvorrichtungs-Display), ein TFT-LCD-Display (Dünnfilmtransistor-LCD-Display), ein LEP-Display (Display mit lichtaussendendem Polymer) oder PLED-Display (Display mit lichtaussendenden Polymerdioden), ein OLED-Display (Display mit organischen Leuchtdioden) und so weiter umfassen, das eingerichtet sein kann, Text und/oder grafische Informationen, wie etwa eine grafische Benutzerschnittstelle, und so weiter anzuzeigen. Die elektronische Vorrichtung 300 kann weiter eine oder mehrere Ein-/Ausgabevorrichtungen (E/A-Vorrichtungen) 314 enthalten (z. B. eine Tastatur, Drucktasten, eine drahtlose Eingabevorrichtung, eine Daumenrad-Eingabevorrichtung, eine Trackpoint-Eingabevorrichtung und so weiter). In einer Ausführungsform kann die Photodetektoranordnung 306 als E/A-Vorrichtung 314 eingerichtet sein. Zum Beispiel kann die Photodetektoranordnung 306 Licht erfassen, das Gesten darstellt, die einem gewünschten Vorgang entspricht, der mit der elektronischen Vorrichtung 300 verknüpft ist. Außerdem können die E/A-Vorrichtungen 314 eine oder mehrere Audio-E/A-Vorrichtungen umfassen, wie etwa ein Mikrofon, Lautsprecher und so weiter.
Die elektronische Vorrichtung 300 kann ein Kommunikationsmodul 316 enthalten, das die Kommunikationsfunktionalität darstellt, um der elektronischen Vorrichtung 300 zu ermöglichen, Daten zwischen verschiedenen Vorrichtungen (z. B. Komponenten/Peripheriegeräten) und/oder über ein oder mehrere Netzwerke 318 zu senden/empfangen. Das Kommunikationsmodul 316 kann eine Vielfalt von Kommunikationsbestandteilen und -funktionalität darstellen, darunter, aber nicht unbedingt beschränkt auf: eine Antenne; einen Browser; einen Sender und/oder einen Empfänger; ein Funkgerät, einen Datenanschluss; eine Softwareschnittstelle und/oder einen Treiber; eine Netzwerkschnittstelle; einen Datenverarbeitungsbestandteil; und so weiter. Das eine oder die mehreren Netzwerke 318 stellen eine Vielfalt verschiedener Kommunikationspfade und Netzwerkverbindungen dar, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können, um unter den Bestandteilen der elektronischen Vorrichtung 300 zu kommunizieren. Somit können das eine oder die mehreren Netzwerke 318 Kommunikationspfade darstellen, die unter Verwendung eines einzigen Netzwerks oder vielfacher Netzwerke erreicht werden. Weiter stellen das eine oder die mehreren Netzwerke 318 eine Vielfalt verschiedener Arten von Netzwerken und Verbindungen dar, die in Betracht gezogen sind, einschließlich, aber nicht unbedingt beschränkt auf: das Internet; ein Intranet; ein Satellitennetzwerk; ein Mobilfunknetz; ein Mobilfunk-Datennetz; drahtgebundene und/oder drahtlose Verbindungen; und so weiter.
Zu Beispielen von drahtlosen Netzwerken gehören, sind jedoch nicht unbedingt darauf beschränkt: zur Kommunikation eingerichtete Netzwerke nach: einem oder mehreren Standards des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), wie etwa den Standards 802.11 oder 802.16 (Wi-Max); von der Wi-Fi Alliance veröffentlichten Wi-Fi-Standards; durch die Bluetooth Special Interest Group veröffentlichten Bluetooth-Standards; einem 3G-Netzwerk; einem 4G-Netzwerk; und so weiter. Drahtgebundene Verbindungen sind auch in Betracht gezogen, wie etwa über USB, Ethernet, serielle Verbindungen und so weiter. Die elektronische Vorrichtung 300 kann durch Funktionalität, die durch das Kommunikationsmodul 316 dargestellt wird, eingerichtet sein, über ein oder mehrere Netzwerke 318 zu kommunizieren, um verschiedene Inhalte 320 von einer oder mehreren Inhaltsquellen 322 (z. B. einem Internetprovider, einem Mobilfunk-Datenprovider usw.) zu empfangen. Die Inhalte 320 können eine Vielfalt verschiedener Inhalte darstellen, von denen Beispiele enthalten, jedoch nicht beschränkt sind auf: Webseiten; Dienste; Musik; Fotos; Video; E-Mail-Dienst; Instant Messaging; Gerätetreiber; Aktualisierung von Anleitungen; und so weiter.
Die elektronische Vorrichtung 300 kann eine Nutzerschnittstelle 324 enthalten, die in den Speicher 304 gespeichert werden und durch den Prozessor 302 ausgeführt werden kann. Die Nutzerschnittstelle 324 stellt eine Funktionalität dar, die Anzeige von Informationen und Daten für den Benutzer der elektronischen Vorrichtung 300 über das Display 312 zu steuern. In einigen Ausführungsformen kann das Display 312 nicht als Teil der elektronischen Vorrichtung 300 enthalten sein und stattdessen extern unter Verwendung von USB, Ethernet, serieller Verbindungen und so weiter angeschlossen sein. Die Nutzerschnittstelle 324 kann Funktionalität vorsehen, um dem Benutzer zu ermöglichen, mit einer oder mehreren Anwendungen 326 der elektronischen Vorrichtung 300 zusammenzuwirken, indem Eingaben über die E/A-Vorrichtungen 314 vorgesehen sind. Zum Beispiel kann die Nutzerschnittstelle 324 veranlassen, dass eine Programmierschnittstelle (API) erzeugt wird, um einer Anwendung 326 Funktionalität zu verleihen, die Anwendung zum Anzeigen durch das Display 312 oder in Kombination mit einem weiteren Display einzurichten. In Ausführungsformen kann die API weiter Funktionalität aufweisen, die Anwendung 326 einzurichten, einem Benutzer zu ermöglichen, mit einer Anwendung zusammenzuwirken, indem er Eingaben über die E/A-Vorrichtungen 314 vorsieht. Zum Beispiel kann ein Benutzer Handgesten nahe der Photodetektoranordnung 306 vorsehen, die einem gewünschten Vorgang entsprechen, der mit einer Anwendung 326 verknüpft ist. Zum Beispiel kann ein Benutzer einen Fingerwisch nahe der Photodetektoranordnung 306 ausführen, um zwischen verschiedenen Anzeigeseiten zu wechseln, die verschiedene Anwendungen 326 innerhalb des Displays 312 zeigen.
Die elektronische Vorrichtung 300 kann Anwendungen 326 enthalten, die Software umfassen können, die im Speicher 304 speicherbar und durch den Prozessor 302 ausführbar ist, z. B. um einen bestimmten Vorgang oder eine Gruppe von Vorgängen auszuführen, um der elektronischen Vorrichtung 300 Funktionalität zu verleihen. Beispielhafte Anwendungen enthalten Mobiltelefonanwendungen, Instant-Messaging-Anwendungen, E-Mail-Anwendungen, Spieleanwendungen, Adressbuchanwendungen und so weiter. In Ausführungsformen kann die Nutzerschnittstelle 324 einen Browser 328 enthalten. Der Browser 328 ermöglicht der elektronischen Vorrichtung 300, Inhalte 320 anzuzeigen und damit zusammenzuwirken, wie etwa eine Webseite innerhalb des World Wide Web, eine durch einen Webserver in einem privaten Netzwerk vorgesehene Webseite und so weiter. Der Browser 328 kann in einer Vielfalt von Weisen eingerichtet sein. Zum Beispiel kann der Browser 328 als eine Anwendung 326 eingerichtet sein, auf die durch die Nutzerschnittstelle 324 zugegriffen wird. Der Browser 328 kann ein Webbrowser sein, der zur Verwendung durch eine Vorrichtung mit vollständigen Ressourcen mit beträchtlichen Speicher- und Prozessorressourcen geeignet ist (z. B. ein Smartphone, einen PDA usw.). Der Browser 328 kann ein mobiler Browser sein, der zur Verwendung durch eine Vorrichtung mit niedrigen Ressourcen mit beschränkten Speicher- und/oder Prozessorressourcen geeignet ist (z. B. ein Mobiltelefon, ein tragbares Musikgerät, ein transportables Unterhaltungsgerät usw.).
Durch Nutzen eines derartigen Ansatzes kann ein Benutzer durch Menüs navigieren (z. B. blättern), die Geschwindigkeit, Richtung und/oder Auswahl steuern. Zum Beispiel kann ein Benutzer mit schnellen Wischbewegungen von rechts nach links durch eine kaskadierende Reihe grafischer Darstellungen von CD-Titeln navigieren, gefolgt von langsameren Wischbewegungen von rechts nach links, wenn der Benutzer näher zum gewünschten Lied kommt. Dann kann ein Stopp-Pause-Auswahl-Ereignis verwendet werden, um eine Auswahl abzuschließen. Eine Wischbewegung von unten nach oben kann ein Abbruchereignis bilden. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können Wischbewegungen von links nach rechts verwendet werden, um Kanäle auf einem Smart-Fernseher zu wechseln, während eine Wischbewegung von oben nach unten verwendet werden kann, um die Lautstärke des Fernsehers zu senken. Diese Art von Schnittstelle kann ausgeführt sein, indem zum Beispiel eine Photodetektoranordnung 306 verwendet wird, die in der Einfassung eines Fernsehgeräterahmens sitzt, und kann die Tasten ergänzen oder ersetzen, die sonst vorgesehen wären, um die Steuerung der Funktionen des Fernsehers zu ermöglichen. In einem weiteren Beispiel können horizontale und/oder vertikale Wischbewegungen verwendet werden, um die Seiten eines tastenlosen eReaders umzublättern.
Im Allgemeinen können beliebige der hier beschriebenen Funktionen unter Verwendung von Software, Firmware, Hardware (z. B. fest verdrahteter Logik), manueller Verarbeitung oder einer Kombination dieser Ausführungsformen umgesetzt sein. Die Begriffe „Modul” und „Funktionalität”, wie sie hier benutzt sind, stellen allgemein Software, Firmware, Hardware oder eine Kombination davon dar. Die Kommunikation zwischen Modulen in der elektronischen Vorrichtung 300 von 3 kann drahtgebunden, drahtlos oder eine beliebige Kombination davon sein. Im Falle einer Softwareausführung stellt das Modul zum Beispiel ausführbare Anweisungen dar, die bestimmte Aufgaben durchführen, wenn sie auf einem Prozessor ausgeführt werden, wie etwa dem Prozessor 302 bei der elektronischen Vorrichtung 300 von 3. Der Programmcode kann auf einem oder mehreren von der Vorrichtung lesbaren Datenträgern gespeichert sein, von denen der zur elektronischen Vorrichtung 300 von 3 gehörige Speicher 304 ein Beispiel ist.
Beispielhafte Verfahren
Die folgende Erörterung beschreibt Verfahren, die in einer elektronischen Vorrichtung zum Erfassen von Gesten ausgeführt sein können. Aspekte der Verfahren können in Hardware, Firmware oder Software oder einer Kombination davon ausgeführt sein. Die Verfahren sind als eine Menge von Blöcken gezeigt, die Arbeitsgänge angeben, die durch eine oder mehrere Vorrichtungen durchgeführt werden und nicht unbedingt auf die gezeigten Reihenfolgen zum Durchführen der Arbeitsgänge durch die jeweiligen Blöcke beschränkt sind. In Teilen der folgenden Erörterung wird auf die elektronische Vorrichtung 300 von 3 Bezug genommen. Die Merkmale von unten beschriebenen Techniken sind plattformunabhängig, was bedeutet, dass die Techniken auf einer Vielfalt handelsüblicher Plattformen von elektronischen Vorrichtungen mit einer Vielfalt von Prozessoren umgesetzt werden können.
4 stellt ein Verfahren 400 in einer beispielhaften Ausführungsform dar, in der eine elektronische Vorrichtung eingerichtet ist, eine oder mehrere Gesten über einen Sensor zu erfassen. Wie in 4 gezeigt, wird ein Signal durch einen Sensor (z. B. einen Photodetektor) als Antwort darauf vorgesehen, dass der Sensor eine Geste erfasst hat (Block 402). Zum Beispiel kann mit Bezugnahme auf 3 die Photodetektoranordnung 306 ständig Licht erfassen, das von einem Objekt reflektiert und/oder ausgesendet wird, und eine Antwort darauf vorsehen, während die elektronische Vorrichtung 300 in Betrieb ist. Wie oben beschrieben, kann die Photodetektoranordnung 306 eine Photodetektoranordnung 100 umfassen, wie in den 1A und 1C gezeigt. Außerdem enthält die Photodetektoranordnung 306 eine Linse, die über der Anordnung von Photodetektoren positioniert ist, um das auf die Linse fallende Licht zu kollimieren, das dann der Anordnung von Photodetektoren zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann die Photodetektoranordnung 306 eingerichtet sein, Licht zu erfassen, das aus einer Beleuchtungsquelle 308 erzeugt wird (z. B. Licht zu erfassen, das in einem begrenzten Wellenlängenspektrum auftritt), und Signale zu erzeugen, die den Eigenschaften des erfassten Lichts entsprechen. Zum Beispiel stellen die durch jeden Photodetektor in der Photodetektoranordnung erzeugten Signale die Stärke von Licht dar, das auf den jeweiligen Photodetektor fällt.
Wie in 4 gezeigt, werden ein oder mehrere Lichtstärkeverhältnisse auf Grundlage der durch den Sensor erzeugten Signale erzeugt (Block 404). Immer noch mit Bezugnahme auf 3 ist das Gestenerfassungsmodul 310 eingerichtet, sobald Signale durch die Photodetektoranordnung 306 erzeugt werden, einen ungefähren Abstand zwischen dem Objekt und der Photodetektoranordnung 306 auf Grundlage der Stärke des Lichts an der Photodetektoranordnung 306 zu bestimmen. Sobald der Abstand zwischen dem Objekt und der Photodetektoranordnung 306 bestimmt ist, erzeugt das Gestenerkennungsmodul 310 Lichtstärkeverhältnisse an diskreten Positionen des Objekts. Wie oben beschrieben, kann eine Reihe von Lichtstärkeverhältnissen erzeugt werden, und jeder Lichtstärkeverhältniswert entspricht einer diskreten Position des Objekts im Sichtfeld der Photodetektoranordnung 306.
Das Gestenerfassungsmodul kann bestimmen, ob eine Geste erfasst wurde (Entscheidungsblock 406). Falls die Geste nicht abgeschlossen ist (NEIN von Entscheidungsblock 406), erzeugt das Gestenerfassungsmodul 310 weiter Lichtstärkeverhältnisse auf Grundlage der Signale. Wenn eine abgeschlossene Geste erfasst ist (JA von Entscheidungsblock 406), kann das Gestenerfassungsmodul die Art der ausgeführten Geste bestimmen (Block 408). In einer Ausführungsform ist das Gestenerfassungsmodul 310 eingerichtet, die ausgeführte Geste auf Grundlage des Anstiegs jeder erzeugten Antwort der Anordnung zu bestimmen, die innerhalb derselben Positionsbewegung auftritt (z. B. zu bestimmen, ob der Anstieg bei jeder erzeugten Antwort der Anordnung positiv (oder negativ) ist, die von Position Eins (1) nach Position Zwei (2) auftritt.).
Schlussbemerkung
Obwohl der Gegenstand der Offenbarung sprachlich spezifisch für Aufbaumerkmale und/oder Verfahrensvorgänge beschrieben ist, versteht es sich, dass der in den angehängten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht unbedingt auf die oben beschriebenen speziellen Merkmale und Arbeitsgänge beschränkt ist. Vielmehr sind die oben beschriebenen speziellen Merkmale und Arbeitsgänge als Beispielformen zum Umsetzen der Ansprüche offenbart.
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 Nicht-Patentliteratur

Standards 802.11 [0047]
802.16 [0047]

Claims

Elektronische Vorrichtung, umfassend: einen Sensor, eingerichtet, eine Geste zu erfassen und als Antwort darauf ein Signal vorzusehen; eine über dem Sensor angeordnete Linse, um auf die Linse fallendes Licht zu kollimieren und das kollimierte Licht zum Sensor weiterzuleiten; einen Speicher, der betreibbar ist, ein oder mehrere Module zu speichern; und einen Prozessor, der betreibbar ist, das eine oder die mehreren Module auszuführen, um: ein oder mehrere Lichtstärkeverhältnisse zu erzeugen, die einer oder mehreren Positionen der Geste entsprechen, eine Art der Geste auf Grundlage des einen oder der mehreren Lichtstärkeverhältnisse zu bestimmen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Beleuchtungsquelle, eingerichtet, Licht in einem begrenzten Wellenlängenspektrum auszustrahlen, wobei der Sensor eingerichtet ist, reflektiertes Licht in dem begrenzten, von der Beleuchtungsquelle ausgestrahlten Wellenlängenspektrum zu erfassen, um die Geste zu erfassen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sensor eine Anordnung von Photodetektoren umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das eine oder die mehreren Lichtstärkeverhältnisse Verhältniswerte von Lichtstärke, die auf mindestens einen der Photodetektoren innerhalb der Anordnung von Photodetektoren fällt, verglichen mit der Lichtstärke, die auf die anderen Photodetektoren innerhalb der Anordnung von Photodetektoren fällt, umfassen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Prozessor weiter betreibbar ist, das eine oder die mehreren Module auszuführen, um die Geste auf Grundlage des Vorübergangs von Lichtstärke über mindestens einen Photodetektor innerhalb der Anordnung von Photodetektoren zu verfolgen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Prozessor weiter betreibbar ist, das eine oder die mehreren Module auszuführen, um einen Abstand zwischen einem Objekt, das die Geste ausführt, und dem Sensor auf Grundlage einer Lichtstärke zu bestimmen, die auf den Photodetektor fällt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Linse zumindest ungefähr fünfundneunzig Prozent (95%) bis zumindest ungefähr fünfzig Prozent (50%) einer Oberfläche des Sensors ausmacht.
Elektronische Vorrichtung, umfassend: eine Beleuchtungsquelle, eingerichtet, Licht in einem begrenzten Wellenlängenspektrum auszustrahlen, eine Anordnung von Photodetektoren, eingerichtet, reflektiertes Licht in dem begrenzten, von der Beleuchtungsquelle ausgestrahlten Wellenlängenspektrum zu erfassen, um eine Geste zu erfassen, und als Antwort darauf ein Signal vorzusehen; einen Speicher, der betreibbar ist, ein oder mehrere Module zu speichern; und einen Prozessor, der betreibbar ist, das eine oder die mehreren Module auszuführen, um: ein oder mehrere Lichtstärkeverhältnisse zu erzeugen, die einer oder mehreren Positionen der Geste entsprechen, eine Art der Geste auf Grundlage des einen oder der mehreren Lichtstärkeverhältnisse zu bestimmen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Prozessor weiter betreibbar ist, das eine oder die mehreren Module auszuführen, um die Geste auf Grundlage des Vorübergangs von Lichtstärke über mindestens einen Photodetektor innerhalb der Anordnung von Photodetektoren zu verfolgen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das eine oder die mehreren Lichtstärkeverhältnisse Verhältniswerte von Lichtstärke, die auf mindestens einen der Photodetektoren innerhalb der Anordnung von Photodetektoren fällt, verglichen mit der Lichtstärke, die auf die anderen Photodetektoren innerhalb der Anordnung von Photodetektoren fällt, umfassen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Prozessor weiter betreibbar ist, das eine oder die mehreren Module auszuführen, um die Geste auf Grundlage des Vorübergangs von Lichtstärke über mindestens einen Photodetektor innerhalb der Anordnung von Photodetektoren zu verfolgen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Prozessor weiter betreibbar ist, das eine oder die mehreren Module auszuführen, um einen Abstand zwischen einem Objekt, das die Geste ausführt, und dem Photodetektor auf Grundlage einer Lichtstärke zu bestimmen, die auf mindestens einen Photodetektor in der Anordnung von Photodetektoren fällt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das begrenzte Wellenlängenspektrum dem infraroten Wellenlängenspektrum entspricht.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Linse zumindest ungefähr fünfundneunzig Prozent (95%) bis zumindest ungefähr fünfzig Prozent (50%) einer Oberfläche der Anordnung von Photodetektoren ausmacht.
Verfahren, umfassend: Empfangen eines Signals von einem Sensor als Antwort darauf, dass der Sensor eine Geste erfasst hat, die in einem Sichtfeld des Sensors auftritt, wobei eine Linse über dem Sensor angeordnet ist, wobei die Linse eingerichtet ist, auf die Linse fallendes Licht zu kollimieren und das kollimierte Licht zum Sensor weiterzuleiten; Erzeugen eines oder der mehrerer Lichtstärkeverhältnisse auf Grundlage des Signals; Bestimmen einer Art der ausgeführten Geste auf Grundlage des einen oder der mehreren Lichtstärkeverhältnisse.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Sensor eine Anordnung von Photodetektoren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das eine oder die mehreren Lichtstärkeverhältnisse Verhältniswerte von Lichtstärke, die auf mindestens einen der Photodetektoren innerhalb der Anordnung von Photodetektoren fällt, verglichen mit der Lichtstärke, die auf die anderen Photodetektoren innerhalb der Anordnung von Photodetektoren fällt, umfassen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Anordnung von Photodetektoren mindestens eins aus einer Anordnung von Photodioden oder einer Anordnung von Phototransistoren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Linse zumindest ungefähr fünfundneunzig Prozent (95%) bis zumindest ungefähr fünfzig Prozent (50%) einer Oberfläche der Anordnung von Photodetektoren ausmacht.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Linse einen Brechungsindex von mindestens ungefähr eindreizehntel (1,3) bis mindestens etwa zwei (2) aufweist.