DE19720925B4 - Means for inputting information by means of an approaching the furniture article - Google Patents

Means for inputting information by means of an approaching the furniture article

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DE19720925B4 DE1997120925 DE19720925A DE19720925B4 DE 19720925 B4 DE19720925 B4 DE 19720925B4 DE 1997120925 DE1997120925 DE 1997120925 DE 19720925 A DE19720925 A DE 19720925A DE 19720925 B4 DE19720925 B4 DE 19720925B4
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Abstract

Einrichtung zur Eingabe von Informationen mittels eines sich der Einrichtung nähernden Gegenstandes (5), bei welcher einem Raster aus lichtemittierenden Bildschirmelementen (6) ein Raster aus Photodetektoren (8) und ein Raster aus Linsen (9) zugeordnet ist, und die Linsen (9), die Bildschirmelemente (6) und die Photodetektoren derart beabstandet sind, dass das emittierte Licht nicht fokussiert wird und dass das von mindestens einem der Bildschirmelemente (6) emittierte und von dem sich der Einrichtung nähernden Gegenstand (5) reflektierte Licht auf mindestens einen der Photodetektoren (8) fokussiert wird, und Ausgangssignale der Photodetektoren (8) einer Auswerteeinrichtung (16, 19) zuführbar sind zur Gewinnung von Informationen, welche der Photodetektoren (8) reflektiertes Licht empfangen. Means for inputting information by means of an approaching the apparatus the object (5), wherein a grid of light-emitting screen elements (6) with a raster of photodetectors (8) and with a raster of lenses (9) is associated with, and the lenses (9) , the screen elements (6) and the photodetectors are spaced apart such that the emitted light is not focused and that the at least one of the screen elements (6) light emitted by the approaching of the device object (5) reflected light in at least one of the photodetectors (8) is focused, and output signals of the photodetectors (8) to an evaluation device (16, 19) are supplied for obtaining information that receive light reflected from the photodetectors (8) light.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Eingabe von Informationen mittels eines sich der Einrichtung nähernden Gegenstandes. The invention relates to a device for entering information by means of an approaching of the device object.
  • Zur Eingabe von Informationen im Zusammenhang mit einem Bildschirm sind verschiedene Einrichtungen bekannt. To enter information related to a screen are known various facilities. geworden. become. So ist es beispielsweise bekannt, mit einem sogenannten Lichtgriffel auf einen Bildschirm zu zeigen. It is known, for example, to show a so-called light pen on a screen. In der Spitze des Lichtgriffels ist ein Photodetektor angeordnet, der ein Ausgangssignal abgibt, wenn der Schreibstrahl des Bildschirms die vom Photodetektor erfasste Fläche des Bildschirms überstreicht. In the tip of the light pen, a photodetector is arranged, which emits an output signal when the write beam of the screen sweeps out detected by the photodetector surface of the screen. Aus der zeitlichen Lage dieses Signals kann auf den Ort des Lichtgriffels geschlossen werden. From the timing of this signal can be closed to the location of the light pen. Damit kann einerseits ein Bilddetail markiert und andererseits auch auf dem Bildschirm geschrieben werden. Thus one hand can be labeled and on the other hand written on the screen an image detail.
  • Weitere Einrichtungen zur Eingabe von Informationen im Zusammenhang mit einem Bildschirm sind sogenannte Touch-Screen-Vorrichtungen, die druckempfindlich sind oder kapazitiv arbeiten. Other facilities for the input of information related to a screen, so-called touch-screen devices that are sensitive to pressure or work capacitive. Derartige Vorrichtungen werden heute von Bauteilherstellern als Zusatz für Bildröhren und Flachbildschirme angeboten, beispielsweise im Katalog Elektronika, München 1995. Die Kapazitätsmessung, Druck- oder Widerstandsänderung in der auf den Bildschirm aufgelegten matrix-adressierten Folienfläche wird dabei mit entsprechenden Rechenprogrammen identifiziert und den in Masken unterlegten Funktionen und Informationen oder Programmschritten zugewiesen. Such devices are offered today by component manufacturers as an additive for picture tubes and flat panel displays, such as in the catalog Elektronika, Munich 1995. The capacity measurement, pressure or resistance change in placed on the screen matrixaddressed film area is identified with appropriate computer programs and highlighted in masks functions and information or program steps assigned.
  • Aus Out US 5,341,133 US 5,341,133 ist ferner ein Berührungssensor bekannt geworden, der auf einer Taste einer Computertastatur oder als getrenntes Gerät angeordnet werden kann und aus einer Matrix von lichtempfindlichen und lichtdetektierenden Elementen besteht. is also known, which can be arranged on a key of a keyboard or as a separate device and consists of a matrix of light-sensitive and light-detecting elements, a touch sensor. Dadurch soll es einem Benutzer des Computers ermöglicht werden, die Position und die Bewegung eines Cursors auf dem Bildschirm leicht zu kontrollieren. This is intended to allow a user of the computer easy to control the position and movement of a cursor on the screen. Durch den Berührungssensor werden entsprechende Fingerbewegungen auf der Oberfläche der Taste erkannt. Through the touch sensor corresponding finger movements are detected on the surface of the button. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Finger die Oberfläche berühren muss, um zu einer Erkennung der Fingerposition zu gelangen. Here, it is assumed that the finger must touch the surface to arrive at a recognition of the finger position. Eine Annäherung eines Fingers allein ermöglicht keine eindeutige Erkennung. An approximation of a finger alone does not permit unambiguous identification.
  • Aus der From the EP 0 633 542 A2 EP 0633542 A2 ist ein Sensor bekannt, in Form eines Rasters aus Photodetektoren, zusätzlich zu einem Raster aus lichtemittierenden Bildschirmelementen und einem Raster aus Linsen. discloses a sensor in the form of a raster of photodetectors, in addition to a grid of light-emitting screen elements and a grid of lenses.
  • Aus der From the DE 36 43 576 A1 DE 36 43 576 A1 ist ein Scanner bekannt, bei dem emittiertes Licht nicht fokussiert wird, während das reflektierte Licht durch ein Raster aus Linsen auf mindestens einen der Photodetektoren fokussiert wird. discloses a scanner that is not focused at the emitted light, while the reflected light is focused by a raster of lenses on at least one of the photodetectors.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Eingabe von Informationen mittels eines sich der Einrichtung nähernden Gegenstandes anzugeben, die sowohl als autarke Einrichtung als auch als Zusatz für einen Bildschirm herstellbar ist und bei welcher die Eingabe von Informationen bereits durch die Annäherung eines Gegenstandes möglich ist. Object of the present invention is to provide a device for inputting information by means of an approaching the furniture article which can be manufactured both as a stand-alone device and as an additive for a display screen and at which input of information already by the approach of an object possible is.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass einem Raster aus lichtemittierenden Bildschirmelementen ein Raster aus Photodetektoren und ein Raster aus Linsen zugeordnet ist, dass die Linsen, die Bildschirmelemente und die Photodetektoren derart beabstandet sind, dass das emittierte Licht nicht fokussiert wird und dass das von mindestens einem der Bildschirmelemente emittierte und von dem sich der Einrichtung nähernden Gegenstand reflektierte Licht auf mindestens einen der Photodetektoren fokussiert wird, und dass Ausgangssignale der Photodetektoren einer Auswerteeinrichtung zuführbar sind zur Gewinnung von Informationen, welche der Photodetektoren reflektiertes Licht empfangen. This object is inventively achieved in that a raster of light-emitting screen elements with a raster of photodetectors and a grid associated with one of lenses, the lenses, the screen elements and the photodetectors are spaced apart such that the emitted light is not focused and that the at least issued to one of the screen elements and of the approaching of the device subject of reflected light on at least one of the photodetectors is focused, and that the output signals of the photodetectors are fed to an evaluation device for obtaining information which received from the photodetectors reflected light.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht die Eingabe von vorgegebenen Informationen durch Draufzeigen. The inventive device enables the input of predetermined information by top pointing. Die Eingabe wird durch das gesteuerte Zusammenspiel der Bildwiedergabe-Funktion und der Bildaufnahme-Funktion in der erfindungsgemäßen Einrichtung erzielt. The input is achieved by the controlled interaction of the image reproduction function and the image recording function in the inventive device. Die auswählbaren Informationen werden dabei über die Bildwiedergabe-Funktion des Bildschirmes programmiert ausgegeben und stehen als bestehendes Bild mit unterschiedlichen Helligkeiten und gegebenenfalls Farben auf dem Bildschirm. The selectable information is output thereby programmed via the image display function of the screen and are available as an existing image with different brightnesses and optionally colors on the screen. Mit dem Finger oder einem reflektierenden Gegenstand kann die Information ausgewählt werden, in dem man auf den Bereich, in dem sie dargestellt ist, deutet und dabei den Finger nahe an den Bildschirm bringt. With a finger or a reflective object, the information can be selected, in which one to the area in which it is shown, indicated while bringing the finger close to the screen. Dabei ist die Verwendung eines lichtaussendenden Zeigers ebenfalls möglich. The use of a light-emitting pointer is also possible.
  • Die Zahl der Photodetektoren und der lichtemittierenden Bildschirmelemente kann je nach Bedarf gewählt werden. The number of photodetectors and the light-emitting screen elements can be selected according to need. Zur Darstellung von Bildern, an deren Auflösung ein Betrachter gewöhnt ist und die einen hohen Informationsgehalt aufweisen, können die von der Fernsehtechnik und von Computer-Bildschirmen gewohnten Zahlen von Bildschirmelementen verwendet werden – beispielsweise 600 × 800. Durch eine großflächige Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, beispielsweise im DIN-A4-Format, sind die Anforderungen an die lithographischen Verfahren und ihre Auflösung geringer und damit die Kosten der Herstellungsmaschinen relativ gering. For displaying images, at the resolution, a viewer is accustomed and which have a high information content, the familiar from the television technology and computer screens numbers of screen elements can be used - for example, 600 × 800. A large-scale version of the inventive device, for example, in DIN A4 format, the demands on the lithographic processes and their resolution are low and therefore the cost of manufacturing machines relatively low. Diese können auch in Abwandlung herkömmlicher Druckmaschinen realisiert werden. These can also be implemented as a modification of conventional presses.
  • Als emittierende Bildschirmelemente können die bei Bildröhren üblichen Phosphore verwendet werden, die von jeweils mit Abstand angeordneten und mit entsprechender Spannung beaufschlagten Elektronenquellen mit Elektronen bestrahlt werden. As emitting screen elements in the usual CRT phosphors may be used, which are arranged in each case at a distance, and irradiated with appropriate voltage applied electron sources with electrons. Die Elektronenquellen sind vorzugsweise Feldemitteranordnungen, die durch Korpuskularstrahl-Deposition hergestellt werden können. The electron sources are preferably field emitter arrays, which can be produced by corpuscular-beam deposition.
  • Die Photodetektoren können aus nanokristallinem Verbundmaterial bestehen, das durch korpuskularstrahl-induzierte Deposition hergestellt wird und in der deutschen Patentanmeldung 196 21 175.1 beschrieben ist. The photodetectors may consist of nanocrystalline composite material, which is produced by corpuscular-beam-induced deposition and is described in the German patent application 196 21 175.1.
  • Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, daß jeweils einem lichtemittierenden Bildschirmelement ein Photodetektor zugeordnet ist. It is preferably provided in the inventive device such that a respective light-emitting screen element is associated with a photodetector. Es sind je nach Erfordernissen im einzelnen jedoch auch unterschiedliche Zahlen von Bildschirmelementen und Photodetektoren möglich. also different numbers of screen elements and photodetectors are possible, however, depending on the requirements in detail.
  • Eine Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung als "flache Kamera" ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch möglich, daß vor jeweils einem Photodetektor eine Sammellinse angeordnet ist. A use of the device according to the invention as a "flat camera" is possible in accordance with an embodiment of the invention, that a converging lens is arranged in front of each photodetector.
  • Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß für jeweils von einer wiedergegebenen Maske gebildete Bildschirm-Bereiche die von den darin befindlichen Photodetektoren gemessene Intensität mit einer bekannten Hintergrundintensität verglichen wird und daß bei Überschreiten der Hintergrundintensität eine Annäherung des Gegenstandes festgestellt wird. A development of the device according to the invention is that the time measured by the therein photodetectors intensity with a known background intensity is compared for formed by a reproduced mask each screen areas and that an approximation of the object is determined when exceeding the background intensity.
  • Bei dieser Weiterbildung wird die störende Wirkung von Streulicht vermieden, das einerseits von außen eindringt und andererseits durch die lichtemittierenden Bildschirmelemente selbst verursacht wird. In this development, the disturbing effect of stray light is avoided, on the one hand from entering from the outside and on the other hand caused by the light-emitting screen elements themselves.
  • Die Weiterbildung kann vorzugsweise derart ausgebildet sein, daß die Hintergrundintensität während Zeiten, in denen sich der Gegenstand nicht der Einrichtung nähert, gemessen und in einem Speicher abgelegt wird, wobei in vorteilhafter Weise zum Vergleich und zur Feststellung ein Rechner mit Bildvergleichs-Routinen vorgesehen ist. The training may be formed preferably such that the background intensity during times in which the object does not approach the device is measured and stored in a memory, wherein a computer with image comparison routines is provided in an advantageous manner for comparison and determination.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß ein Speicher für mindestens eine Maske vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Maske derart gestaltet ist, daß diejenigen Bereiche der lichtemittierenden Bildschirmelemente, in welchen eine Eingabe möglich sein soll, mindestens eine vorgegebene Lichtintensität abstrahlen. A particularly advantageous embodiment of the invention is that a memory is provided for at least one mask, preferably wherein the mask is configured such that those areas of the light-emitting screen elements in which input is to be possible emit at least one predetermined light intensity. Damit ist sichergestellt, daß im Bereich derjenigen Photodetektoren, die eine Eingabe feststellen sollen, auch genügend Licht zum Reflektieren vorhanden ist. This ensures that in the region of those photodetectors that are to determine enable input even enough light to reflect exists.
  • Um jedoch zu vermeiden, daß das von den Bildschirmelementen emittierte Licht ebenfalls in die Photodetektoren gelangt, und die Auswertung stört, kann bei der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen sein, daß die Photodetektoren gegenüber den lichtemittierenden Bildschirmelementen durch eine lichtundurchlässige Schicht abgeschirmt werden. However, to avoid that the light emitted by the screen elements of light also enters the photodetectors, and the evaluation interfere, may be provided with the inventive device such that the photodetectors are opposite to the light-emitting screen elements is shielded by an opaque layer. Zusätzlich oder alternativ kann bei der erfindungsgemäßen Einrichtung auch vorgesehen sein, daß jeweils innerhalb der Bereiche diejenigen Bildschirmelemente, die sich in unmittelbarer Nähe von Photodetektoren befinden, aus deren Ausgangssignalen Informationen gewonnen werden, eine geringere oder keine Lichtintensität abstrahlen. Additionally or alternatively, may also be provided in the inventive device is that each emit within the ranges of those screen elements situated in the immediate vicinity of photodetectors are obtained from the output signals of information, a lower or no light intensity. Durch das sich von den Bildschirmelementen ungerichtet ausbreitende Licht ist trotzdem eine genügende Beleuchtung des Gegenstandes vor den Linsen vor den Photodetektoren sichergestellt. Through which non-directional spreading of the screen elements light still sufficient illumination of the subject is assured in front of the lenses in front of the photodetectors.
  • Eine weitere Trennung zwischen Umgebungslicht und dem von den Bildschirmelementen für die Zwecke der Eingabe emittierten Licht kann gemäß einer anderen Ausgestaltung dadurch erfolgen, daß das von den Bildschirmelementen emittierte Licht moduliert ist und daß die Ausgangssignale der Photodetektoren über Filter geleitet werden, die für das Modulationssignal durchlässig sind. Further separation between the ambient light and the light emitted by the screen elements for the purpose of input light can be carried out according to another embodiment in that the light emitted by the screen elements of light is modulated, and that the output signals of the photodetectors are passed through filters permeable to the modulation signal are.
  • Diese Maßnahme kann dadurch, daß für verschiedene Bereiche verschiedene Modulationssignale und verschiedene Filter vorgesehen sind, auch zur weiteren Ortsselektion verwendet werden. This measure can be characterized in that different modulation signals and different filters are provided for different areas, also be used for other local selection. In diesem Zusammenhang wird noch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Einrichtung nicht nur zur Auswertung eines einzelnen sich nähernden Gegenstandes, sondern auch zur Auswertung mehrerer Gegenstände in der Lage ist. In this context, it is pointed out that the device according to the invention not only for evaluating an individual approaching the object, but also for the evaluation of multiple objects is capable.
  • Ferner kann die erfindungsgemäße Einrichtung nicht nur zur Eingabe von Informationen, sondern auch zur Darstellung beliebiger Bilder und zur Aufnahme von Bildern von Gegenständen, die vor die erfindungsgemäße Einrichtung gebracht werden, verwendet werden. Furthermore, the device of the invention not only to enter information, but also display any images and for taking pictures of objects that are brought before the inventive device can be used. Bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist daher ein Betrieb in drei Phasen vorgesehen, wobei Therefore, in another development of the device according to the invention, an operation is provided in three phases, wherein
    • – während einer ersten Phase die Bildschirmelemente zur Wiedergabe eines Bildes angesteuert werden, - during a first phase, the screen elements are controlled for reproduction of an image,
    • – in einer zweiten Phase die Bildschirmelemente kein Licht emittieren, während die Ausgangssignale der Photodetektoren zur Bildaufnahme ausgewertet werden und - in a second phase, the screen elements emit no light while the output signals of the photodetectors are evaluated for image recording and
    • – in einer dritten Phase die Bildschirmelemente Licht emittieren und die Ausgangssignale der Photodetektoren zur Gewinnung der einzugebenden Informationen ausgewertet werden. - in a third phase, the screen elements emit light and the output signals of the photodetectors are evaluated in order to obtain the information to be entered.
  • Wird die Kamera-Funktion nicht benötigt, so kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch ohne weiteres mit zwei Phasen, nämlich der ersten und der dritten Phase betrieben werden. When the camera function is not required, so the present system can also be operated readily with two phases, namely the first and the third phase.
  • Diese Weiterbildung der Erfindung ist vorzugsweise derart ausgelegt, daß die Wiederholfrequenz der drei bzw. zwei Phasen größer als die vom menschlichen Auge wahrnehmbare Flimmerfrequenz ist und/oder daß die Dauer der dritten Phase wesentlich geringer ist als die Dauer der ersten Phase. This development of the invention is preferably designed such that the repetition frequency of the three or two phases is greater than the perceptible flicker by the human eye and / or that the duration of the third phase is substantially less than the duration of the first phase. Damit wird eine flimmerfreie Wiedergabe des Bildes sichergestellt, die weitgehend frei von Störungen durch die während der Eingabe-Phase dargestellte Maske ist. For a flicker-free reproduction of the image ensures that is largely free of interference by the illustrated during the input phase mask.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung kann einerseits als eigenständige Einheit durch die Ausbildung als plattenförmiger Körper, in welchem sowohl die lichtemittierenden Bildschirmelemente als auch die Photodetektoren angeordnet sind, ausgebildet sein. The device according to the invention can on the one hand be designed as a separate unit by the construction as plate-shaped body, in which both the light-emitting screen elements and the photodetectors are arranged. Es ist jedoch andererseits auch eine Nachrüstung von bestehenden Bildschirmen möglich durch die Ausbildung als Folie, welche die Photodetektoren und Leiterbahnen zur Ableitung der Ausgangssignale der Photodetektoren enthält und die auf einen Bildschirm aufbringbar ist, der die lichtemittierenden Bildschirmelemente enthält. However, it is on the other hand a retrofitting of existing screens possible by the formation of a film containing the photodetectors and printed conductors for deriving the output signals of the photodetectors, and can be applied to a screen containing the light-emitting screen elements.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are shown in the drawing way of several figures and explained in detail in the following description. Es zeigt: It shows:
  • 1 1 einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Einrichtung als Querschnitt, a section of an inventive device in cross-section,
  • 2 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer beispielhaft dargestellten Ansteuer- und Auswerteschaltung, a block diagram of a device according to the invention with an illustrated control and evaluation circuit,
  • 3 3 ein mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung wiedergegebenes Bild; a reproduced image with the aid of the inventive device;
  • 4 4 eine bei der erfindungsgemäßen Einrichtung kurzzeitig wiedergegebene Maske, a short time reproduced in the inventive device mask,
  • 5 5 den zeitlichen Ablauf einzelner Phasen bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung, die sowohl zur Bildwiedergabe als auch zur Bildaufnahme und als Eingabe-Einrichtung verwendet werden kann und the timing of individual phases in an inventive device which can be used both for image reproduction as well as for image recording and as an input means and
  • 6 6 eine schematische Darstellung von Frequenzbereichen für einzelne Funktionen der erfindungsgemäßen Einrichtung im Falle eines anderen Ausführungsbeispiels. a schematic representation of frequency ranges for individual functions of the device according to the invention in the case of another embodiment.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach In the embodiment according to 1 1 werden zwei parallele Glasplatten two parallel glass plates 1 1 , . 2 2 durch Abstandshalter by spacers 3 3 , . 4 4 auf Abstand gehalten und schließen einen evakuierten Hohlraum ein. spaced apart and enclose an evacuated cavity. Die Innenseite der Glasplatte The inside of the glass plate 1 1 ist mit Bildschirmelementen with screen elements 6 6 versehen, die in an sich bekannter Weise unter Beschuß von Elektronen, die von Elektronenquellen provided that in per se known manner by bombardment of electrons from electron sources 7 7 erzeugt werden, Licht emittieren. are produced to emit light. Bildwiedergabe-Einrichtungen dieser Art sind beispielsweise in Image display devices of this type are described in DE 44 16 597 A1 DE 44 16 597 A1 beschrieben. described. Eine Erläuterung ist zum Verständnis der vorliegenden Erfindung im einzelnen daher nicht erforderlich. An explanation is not necessary for understanding the present invention in detail, therefore.
  • Auf der Glasplatte On the glass plate 2 2 befinden sich Photodetektoren are photodetectors 8 8th , die im wesentlichen in der Brennebene jeweils einer Linse Substantially in the focal plane of each lens 9 9 angeordnet sind. are arranged. Hierüber findet sich ebenfalls eine Beschreibung in Here About also a description can be found in DE 195 45 484 A1 DE 195 45 484 A1 . , Die Sammellinsen bewirken, daß Licht, das etwa aus Richtung der optischen Achse der Linse einfällt, auf den dazugehörigen Photodetektor The collecting lenses cause light incident approximately from the direction of the optical axis of the lens, on the associated photodetector 8 8th fällt. falls. Bezüglich der Bildschirmelemente Regarding the screen elements 6 6 wirkt die Linse jedoch nicht als Sammellinse, so daß das von den Bildschirmelementen durch geeignete Ansteuerung gebildete Bild in einem größeren Winkel sichtbar ist. However, the lens does not act as a converging lens, so that the image formed by the screen elements by suitable control is visible in a larger angle.
  • Die Intensität des von den Bildschirmelementen The intensity of the screen elements 6 6 emittierten Lichts nimmt schnell mit der Entfernung ab. emitted light decreases rapidly with distance. Kommt jedoch ein Gegenstand However, if an object 5 5 der erfindungsgemäßen Einrichtung nahe, so wird er bei entsprechender Ansteuerung der Bildschirmelemente the inventive device near, it is with appropriate control of the screen elements 6 6 relativ hell beleuchtet und reflektiert Licht durch die auf ihn gerichteten Sammellinsen relatively brightly illuminated and reflected light by the converging lenses directed to him 9 9 zu den dahinterliegenden Photodetektoren the underlying photodetectors 8 8th . ,
  • Die Signale der Photodetektoren The signals of the photodetectors 8 8th können, wie bei anderen Bildsensoren üblich, zeilenweise ausgelesen und ausgewertet werden, sodass schließlich Signale zur Verfügung stehen, an welcher Stelle der gesamten erfindungsgemäßen Einrichtung sich ein Gegenstand nähert. as with other image sensors can be read line by line and evaluated usual, so finally signals are available, at which point the entire apparatus of the invention as an object approaches. Dabei können auch mehrere Gegenstände detektiert werden. Here, several objects can be detected.
  • Um zu verhindern, dass das von den Bildschirmelementen in Richtung auf die Glasplatte In order to prevent the elements of the screen in the direction of the glass plate 2 2 emittierte Licht ein Ansprechen der Photodetektoren emitted light, a response of the photodetectors 8 8th bewirken, sind mehrere Maßnahmen möglich. cause several measures are possible. So können beispielsweise die Bildschirmelemente in Richtung auf die Glasplatte For example, the screen elements towards the glass plate 2 2 mit Hilfe einer lichtundurchlässigen Schicht optisch abgeschirmt werden, wobei durch einen geeigneten Versatz zwischen den Bildschirmelementen be screened visually with the aid of an opaque layer, by a suitable offset between the screen elements 6 6 einerseits und den Linsen on the one hand and the lenses 9 9 und den Photodetektoren and the photodetectors 8 8th andererseits eine Belichtung der Photodetektoren On the other hand, an exposure of the photodetectors 8 8th durch einfallendes Licht sichergestellt sein muss. must be ensured by incident light.
  • Eine andere Möglichkeiten zur Verhinderung von Beeinträchtigungen der Auswertung durch von den Bildschirmelementen nach hinten abgestrahltes Licht besteht darin, diejenigen Bildschirmelemente, die vor einem oder mehreren Photodetektoren angeordnet sind, deren Signale ausgewertet werden sollen, nicht anzusteuern. Another ways to prevent adverse effects on the evaluation by the screen elements to the rear light emitted is not to control those screen elements which are arranged in front of one or more photodetectors whose signals are to be evaluated. Ein vor diese Photodetektoren gelangender Gegenstand wird wegen des großen Abstrahlwinkels der emittierenden benachbarten Bildschirmelemente auch ausreichend beleuchtet. A successful forming in front of these photodetectors is subject because of the large emission angle of emitting elements adjacent screen also sufficiently illuminated.
  • Schließlich ist die Kompensation des nach hinten emittierten Lichts gleichzeitig mit von außen einfallendem Licht, das nicht von einem in die Nähe gebrachten Gegenstand reflektiert wird, dadurch möglich, daß in einer Justierphase – dh, wenn kein Gegenstand in der Nähe der erfindungsgemäßen Einrichtung ist – die Ausgangssignale der Photodetektoren gemessen und gespeichert werden. Finally, the compensation of the light emitted to the rear light is simultaneously incident from the outside light which is not reflected by a accommodated in the proximity object, characterized possible that in a calibration phase - that is, when no object in the vicinity of the device according to the invention - the output signals of the photodetectors are measured and stored. Zur Anzeige von sich nähernden Gegenständen ist dann lediglich ein Vergleich mit den gespeicherten Werten erforderlich. For displaying the approaching objects only a comparison with the stored values ​​is then required.
  • 2 2 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einer schematischen Darstellung der Ansteuer- und Auswerteschaltungen. shows a device according to the invention with a schematic representation of the control and evaluation circuits. Dabei ist die erfindungsgemäße Einrichtung selbst in zwei Teile, nämlich in das Raster von lichtemittierenden Bildschirmelementen The device of the invention is itself in two parts, namely in the raster of light-emitting screen elements 10 10 und in ein Raster von Photodetektoren and an array of photodetectors 11 11 aufgeteilt. divided up. Da diese beiden Teile als Bildwiedergabe- und als Wiederaufnahme-Einrichtung dienen können, werden sie im folgenden der Einfachheit halber als Bildschirm Since these two parts can be used as image reproduction and as a recovery device, sake, they are hereinafter referred to simply as a screen 10 10 und Kamera and camera 11 11 bezeichnet. designated.
  • Bei der schematischen Darstellung der Ansteuer- und Auswerteschaltungen wird davon ausgegangen, daß es für viele Anwendungszwecke vorteilhaft ist, wenn sich das für einen Benutzer sichtbare Bild von einer Maske unterscheidet, die mit Hilfe der Bildschirmelemente nur dargestellt wird, um günstige optische Voraussetzungen für die Auswertung der Ausgangssignale der Photodetektoren zu haben. In the schematic representation of the energization and evaluation circuits, it is assumed that it is advantageous for many applications when the visible to a user image different from a mask that is displayed using the screen elements only to favorable optical conditions for the evaluation the outputs of the photodetectors to have. Deshalb sind zur Ansteuerung des Bildschirms Therefore, to control the screen 10 10 zwei Quellen vorgesehen, die über einen Umschalter two sources are provided, which via a switch 12 12 selektiv Zugriff auf den Bildschirm haben. have selective access to the screen. Die eine Quelle ist ein Video-RAM One source is a video RAM 13 13 , in dem ein darzustellendes Bild als Zeilenraster zwischengespeichert wird. In which an image to be displayed is temporarily stored as a line screen. Die Daten hierzu werden einem Speicher The data for this are a memory 14 14 entnommen. taken. Das Bild kann beispielsweise, was schematisch in The image can, for example, which schematically 3 3 dargestellt ist, eine Tastatur zeigen. is shown, show a keyboard. Es sind jedoch auch beliebige andere Bildinhalte möglich. however, any other video content are possible.
  • Während eines größten Teils der Bildperiode von beispielsweise 1/60 Sekunde wird das Bild, wie bei der Wiedergabe von Videosignalen üblich, geschrieben. While a majority of the field period, for example, 1/60 second the image as playback of video signals is customary written. Während dieser Zeit befindet sich der Umschalter During this time, the switch is 12 12 in der oberen Stellung. in the upper position.
  • Während der restlichen Zeit wird der Umschalter in die untere Stellung gebracht, so daß kurzzeitig eine in einem als andere Quelle wirkenden Speicher During the remaining time of the switch is brought into the lower position, so that a briefly acting as another source in a memory 15 15 abgelegte Maske auf dem Bildschirm mask stored on the screen 10 10 dargestellt wird. is pictured. Im einfachsten Fall kann die Maske darin bestehen, daß alle Bildschirmelemente auf höchste Intensität gesteuert werden. In the simplest case the mask can consist in that all the screen elements are controlled for maximum intensity. Andere Masken sind jedoch auch anwendbar. However, other forms are also applicable. Ein Beispiel dafür wird später im Zusammenhang mit An example of this is in connection with later 4 4 erläutert. explained.
  • Die Maske kann auch durchaus zeitlich veränderlich sein, so daß die Intensität der Bildschirmelemente moduliert wird. The mask can also be time-varying, so that the intensity of the screen elements is modulated thoroughly. Damit kann Fremdlichteinfluß kompensiert werden. So extraneous light influence can be compensated. Ist die Modulation ortsabhängig, kann eine zusätzliche Information über den Ort des sich nähernden Gegenstandes erzeugt werden. Is the modulation function of location, additional information on the location of the approaching object can be generated.
  • Ein Prozessor a processor 16 16 steuert den gesamten Ablauf bei der erfindungsgemäßen Einrichtung einschließlich je eines Rastergenerators controls the entire sequence of the inventive device, including each of a raster generator 17 17 , . 18 18 für den Bildschirm for the screen 10 10 und die Kamera and the camera 11 11 . , Der Prozessor processor 16 16 wertet ferner die zuvor bei further evaluates the previously with 19 19 beispielsweise durch Verstärkung und Filterung aufbereiteten Ausgangssignale der Kamera prepared for example, by amplification and filtering output signals of the camera 11 11 aus, so daß an einem Ausgang , so that at an output 20 20 Daten zur Verfügung stehen, die besagen, an welchen Stellen sich ein oder mehrere Gegenstände der erfindungsgemäßen Einrichtung nähern. data are available that indicate the points at which to approach one or more objects of the inventive device.
  • Die The 3 3 und and 4 4 zeigen eine erfindungsgemäße Einrichtung bei ihrer Verwendung als Telefontastatur. show a device according to the invention when used as a telephone keypad. Dazu werden dem Bildschirm For this purpose, the screen 10 10 ( ( 2 2 ) in der Bildwiedergabephase Signale zugeführt, die das in ) Supplied signals in the image reproduction phase containing the in 3 3 dargestellte Bild image represented 21 21 mit Tastenabbildungen with key figures 23 23 ergeben, wobei jeweils ein Quadrat ein Bildschirmelement resulting, in each case a square, a screen element 22 22 darstellt. represents. Der Einfachheit halber wurden relativ große Bildschirmelemente For simplicity, relatively large screen elements 22 22 angenommen. accepted.
  • Während der Eingabephase wird die in During the entry phase in will 4 4 dargestellte Maske mask shown 24 24 auf dem Bildschirm on the screen 10 10 wiedergegeben. played. Dabei werden alle Bildschirmelemente bis auf diejenigen schraffiert dargestellten Bildschirmelemente Here are all screen elements except those hatched screen elements shown 25 25 , welche in unmittelbarer Umgebung der in Which in the immediate vicinity of the in 4 4 durch Kreise dargestellten Photodetektoren by circles photodetectors illustrated 8 8th liegen, aufgehellt. are brightened. Die Eingabephase ist dabei so kurz, daß sie die Betrachtung des Bildes gemäß The input stage is so short that it according to the viewing of the image 3 3 nicht stört. does not interfere.
  • 5a 5a zeigt den zeitlichen Ablauf der Bildwiedergabephase shows the temporal flow of the image reproduction phase 26 26 und der Eingabephase and the input phase 27 27 , deren Dauer vergrößert dargestellt ist. The duration of which is shown enlarged. Bei dem in In the in 5b 5b dargestellten Ablauf ist zusätzlich eine Bildaufnahmephase Sequence shown is additionally an image pickup phase 28 28 vorgesehen, in welcher keine Ansteuerung des Bildschirms provided in which no control of the screen 10 10 erfolgt, so daß die Kamera takes place, so that the camera 11 11 das sich vor ihr befindliche Bild aufnimmt. extending picks up in front of her picture located. Die Pfeile in den The arrows in the 5a 5a und and 5b 5b veranschaulichen das Licht, das von den Bildschirmelementen in der jeweiligen Phase emittiert wird, und das Licht, das von den Photodetektoren angezeigt wird. illustrate the light emitted by the screen elements in the respective phase, and the light that is indicated by the photodetectors.
  • Die in In the 6 6 dargestellte spektrale Verteilung kann gewählt werden, um die vom Fremdlicht – beispielsweise Leuchtstoffröhren – verursachten Anteile in den Ausgangssignalen der Photodetektoren zu unterdrücken. illustrated spectral distribution can be chosen by the external light - to suppress portions caused in the outputs of the photodetectors - for example, fluorescent tubes. Dabei befinden sich in einem niedrigeren Frequenzbereich In this case located in a lower frequency range 30 30 die bei der Bildwiedergabe und Bildaufnahme verwendeten Bildfrequenzen, während zur Modulation des emittierten Lichtes während der Eingabephase Frequenzen im Bereich the frame rates used in the image display and image capture, while the modulation of the light emitted during the insertion phase frequencies in the range 31 31 benutzt werden. to be used.

Claims (17)

  1. Einrichtung zur Eingabe von Informationen mittels eines sich der Einrichtung nähernden Gegenstandes ( Means for inputting information by means of an approaching of the device object ( 5 5 ), bei welcher einem Raster aus lichtemittierenden Bildschirmelementen ( ) At which a raster of light-emitting screen elements ( 6 6 ) ein Raster aus Photodetektoren ( ) With a raster of photodetectors ( 8 8th ) und ein Raster aus Linsen ( ) And a grid of lenses ( 9 9 ) zugeordnet ist, und die Linsen ( is assigned) and the lenses ( 9 9 ), die Bildschirmelemente ( (), The screen elements 6 6 ) und die Photodetektoren derart beabstandet sind, dass das emittierte Licht nicht fokussiert wird und dass das von mindestens einem der Bildschirmelemente ( ) And the photodetectors are spaced apart such that the emitted light is not focused and that the (at least one of the screen elements 6 6 ) emittierte und von dem sich der Einrichtung nähernden Gegenstand ( ) And emitted (from the approaching of the device object 5 5 ) reflektierte Licht auf mindestens einen der Photodetektoren ( ) Reflected light in at least one of the photodetectors ( 8 8th ) fokussiert wird, und Ausgangssignale der Photodetektoren ( ) Is focused, and (output signals of the photodetectors 8 8th ) einer Auswerteeinrichtung ( () Of an evaluation device 16 16 , . 19 19 ) zuführbar sind zur Gewinnung von Informationen, welche der Photodetektoren ( are supplied) for obtaining information which of the photodetectors ( 8 8th ) reflektiertes Licht empfangen. ) Receive reflected light.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils einem lichtemittierenden Bildschirmelement ( Device according to claim 1, characterized in that in each case a light-emitting screen element ( 6 6 ) ein Photodetektor ( ), A photodetector ( 8 8th ) zugeordnet ist. ) assigned.
  3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor jeweils einem Photodetektor ( Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that (in each case a photodetector 8 8th ) eine Linse ( ) A lens ( 9 9 ) angeordnet ist, die als Sammellinse ausgebildet ist. is arranged), which is formed as a converging lens.
  4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeweils von einer wiedergegebenen Maske ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that (each represented by a mask 24 24 ) gebildete Bildschirm-Bereiche die von den darin befindlichen Photodetektoren ( ) Formed screen areas which (of the therein photodetectors 8 8th ) gemessene Intensität mit einer bekannten Hintergrundintensität verglichen wird und dass bei Überschreiten der Hintergrundintensität eine Annährung des Gegenstandes ( ) Measured intensity with a known background intensity is compared, and that when exceeding the background intensity an approximation of the object ( 5 5 ) festgestellt wird. ) is detected.
  5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundintensität während Zeiten, in denen sich der Gegenstand ( Device according to claim 4, characterized in that the background intensity during times in which the object ( 5 5 ) nicht der Einrichtung nähert, gemessen und in einem Speicher ( ) Does not approach the device is measured and stored in memory ( 14 14 ) abgelegt wird. ) Is stored.
  6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vergleich und zur Feststellung ein Rechner (Prozessor Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that for comparison and to establish a computer (processor 16 16 ) mit Bildvergleichs-Routinen vorgesehen ist. ) Is provided with image comparison routines.
  7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher ( Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that a memory ( 15 15 ) für mindestens eine Maske ( ) (For at least one mask 24 24 ) vorgesehen ist. ) is provided.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske ( Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the mask ( 24 24 ) derart gestaltet ist, dass diejenigen Bereiche der lichtemittierenden Bildschirmelemente ( ) Is configured such that those areas of the light-emitting screen elements ( 6 6 ), in welchen eine Eingabe möglich sein soll, mindestens eine vorgegebene Lichtintensität abstrahlen. ), Should be in which an input possible, at least emit a predetermined light intensity.
  9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Photodetektoren ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the photodetectors ( 8 8th ) gegenüber den lichtemittierenden Bildschirmelementen ( ) Opposite the light-emitting screen elements ( 6 6 ) durch eine lichtundurchlässige Schicht abgeschirmt sind. ) Are shielded by an opaque layer.
  10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils innerhalb der Bereiche diejenigen Bildschirmelemente ( Device according to one of claims 8 or 9, characterized in that (in each case within the ranges of those screen elements 25 25 ), die sich in unmittelbarer Nähe von Photodetektoren ( ) Located in close proximity (of photodetectors 8 8th ) befinden, aus deren Ausgangssignalen Informationen gewonnen werden, eine geringere oder keine Lichtintensität abstrahlen. ) Are to be obtained from the output signals information that emit less or no light intensity.
  11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von den Bildschirmelementen ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the (of the screen elements 6 6 ) emittierte Licht moduliert ist und dass die Ausgangssignale der Photodetektoren ( Light emitted) is modulated, and that the output signals of the photodetectors ( 8 8th ) über Filter ( ) (Via filters 19 19 ) geleitet werden, die für das Modulationssignal durchlässig sind. are conducted) that are permeable to the modulation signal.
  12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für verschiedene Bereiche verschiedene Modulationssignale und verschiedene Filter vorgesehen sind. A device according to claim 11, characterized in that different modulation signals and different filters are provided for different areas.
  13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Betrieb in drei Phasen, wobei – während einer ersten Phase die Bildschirmelemente ( Device according to one of the preceding claims, characterized by operation in three phases, whereby - during a first phase, the screen elements ( 6 6 ) zur Wiedergabe eines Bildes ( ) (For displaying an image 21 21 ) angesteuert werden, – in einer zweiten Phase die Bildschirmelemente ( are driven), - the screen elements (in a second phase 6 6 ) kein Licht emittieren, während die Ausgangssignale der Photodetektoren ( ) Emit no light while the output signals of the photodetectors ( 8 8th ) zur Bildaufnahme ausgewertet werden und – in einer dritten Phase die Bildschirmelemente ( ) Are evaluated for image recording and - the screen elements (in a third phase, 6 6 ) Licht emittieren und die Ausgangssignale der Photodetektoren ( emit) light and (the output signals of the photodetectors 8 8th ) zur Gewinnung der einzugebenden Informationen ausgewertet werden. ) Are evaluated to obtain the information to be entered.
  14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederholfrequenz der drei Phasen größer als die vom menschlichen Auge wahrnehmbare Flimmerfrequenz ist. Device according to claim 13, characterized in that the repetition frequency of the three phases is greater than the perceptible flicker by the human eye.
  15. Einrichtung nach den Ansprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der dritten Phase wesentlich geringer ist als die Dauer der ersten Phase. Device according to claims 13 or 14, characterized in that the duration of the third phase is substantially less than the duration of the first phase.
  16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung als plattenförmiger Körper ( Device according to one of the preceding claims, characterized by the design as a plate-shaped body ( 1 1 , . 2 2 , . 3 3 , . 4 4 ), in welchem sowohl die lichtemittierenden Bildschirmelemente ( ), In which both the light-emitting screen elements ( 6 6 ) als auch die Photodetektoren ( ) And the photodetectors ( 8 8th ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Folie, welche die Photodetektoren ( Device according to one of claims 1 to 15, characterized by the formation of a film which (the photodetectors 8 8th ) und Leiterbahnen zur Ableitung der Ausgangssignale der Photodetektoren ( ) And conductors for deriving the output signals of the photodetectors ( 8 8th ) enthält und die auf einen Bildschirm aufbringbar ist, der die lichtemittierenden Bildschirmelemente ( ) And which can be applied to a display screen (the light emitting screen elements 6 6 ) enthält. ) Contains.
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