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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Entfernungsmessungs-Vorrichtung und spezieller
auf eine elektronische Entfernungsmessungs-Vorrichtung, die in der Lage ist, eine
große
Entfernung präzise
zu messen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Prozesse
und Geräte
zur elektronischen Entfernungsmessung sind bekannt. Eine Strahlung
von einer elektronischen Entfernungsmessungs-Vorrichtung wird auf
eine zu messende Ebene gerichtet. Dann wird von der elektronischen
Entfernungsmessungs-Vorrichtung die Strahlung gemessen, die von der
Ebene reflektiert wird. Die Entfernung zwischen der Entfernungsmessungs-Vorrichtung
und der Ebene wird durch eine Reihe von Verarbeitungen und Berechnungen
erhalten. Herkömmliche
Entfernungsmessungs-Vorrichtungen
sind als Ultraschall-Entfernungsmessungs-Vorrichtungen, Laser-Entfernungsmessungs-Vorrichtungen,
usw. bekannt.
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Diese
Entfernungsmessungs-Vorrichtungen, insbesondere Laser-Entfernungsmessungs-Vorrichtungen,
werden üblicherweise
benutzt, um eine präzise
Messung durchzuführen,
und eine hohe Genauigkeit des Messergebnisses wird strikt gefordert.
Betrachtet man zum Beispiel eine Laser-Entfernungsmessungs-Vorrichtung, wird
während
der Messung ein Laserstrahl auf ein zu messendes Objekt gerichtet,
um ein Messergebnis mit hoher Genauigkeit sicherzustellen. Der Messungs-Prozess umfasst
oft folgende Schritte: Eine Messungs-Taste wird gedrückt, und
in einem ersten Schritt wird ein Laserstrahl aus der Laser-Entfernungsmessungs-Vorrichtung
emit tiert, dann wird in einem zweiten Schritt der Laserstrahl auf
ein weit entferntes Objekt gerichtet, und abschließend wird
die Messungs-Taste erneut gedrückt,
um das Messergebnis zu erhalten. Während des Prozesses wird der
Laserstrahl zur Entfernungsmessung vom ursprünglich zu messenden Objekt
abgelenkt, da eine Kraft auf die Entfernungsmessungs-Vorrichtung
ausgeübt
wird, wenn die Messungs-Taste gedrückt wird, wodurch ein Messfehler erzeugt
wird. Der Messfehler kann einige Millimeter, sogar einige zehn Millimeter
betragen, und der in dem Prozess erzeugte Fehler ist größer, wenn
die zu messende Entfernung größer ist.
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Zurzeit
werden in Entfernungsmessungs-Vorrichtungen herkömmliche Tasten eingesetzt,
die aus Gummi-Materialien hergestellt sind. Eine Kraft wird auf
die Gummi-Taste ausgeübt,
um die Messung zu aktivieren, was zu einer Ablenkung der Entfernungsmessungs-Vorrichtung
führt und
unweigerlich den oben beschriebenen Messfehler hervorruft. Zusätzlich dazu
haben Gummi-Tasten
weitere Nachteile, wie z. B. dass eine Gummi-Taste nur eine Lebensdauer
von 50 000 Betätigungen
hat, bei hohen oder niedrigen Temperaturen schnell altert und nur
schwierig staub- oder wasserdicht zu bekommen ist.
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In
den letzten Jahren wurde in einer Vielzahl von elektronischen Geräten ein
neuer Typ von integrierten Berührungsfeldern
eingesetzt, wie z. B. in mp3-Playern,
Mobiltelefonen, Computern und so weiter. Dieser neue Typ von integrierten
Berührungsfeldern
hat eine Lebensdauer von bis zu 60 Millionen Berührungs-Operationen. Im Vergleich
zur herkömmlichen
Gummi-Taste hat er den Vorteil einer kurzen Reaktionszeit, eine
hohe Zuverlässigkeit
und ist staub- und wasserdicht. Darüber hinaus kann eine Funktion
durch leichten Druck auf das integrierte Berührungsfeldaktiviert werden,
so dass wenn das integrierte Berührungsfeld
in der Entfernungsmessungs-Vorrichtung eingesetzt wird, der Messfehler, der
bewirkt wird, indem mit einer größeren Kraft
auf die herkömmliche
Gummi-Taste gedrückt
wird, beseitigt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Entfernungsmessungs-Vorrichtung
bereitzustellen, bei der der Messfehler, der sich durch Ablenkung
des Messstrahls bei der Messung ergibt, beseitigt wird.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, liefert die vorliegende Erfindung eine
Entfernungsmessungs-Vorrichtung, die aus einem Gehäuse, einem
Display, einem Entfernungsmessungs-Modul, einem Steuerungs-Schaltkreis
und einer Stromversorgungs-Vorrichtung besteht, wobei sich das Entfernungsmessungs-Modul
und der Steuerungs-Schaltkreis in dem Gehäuse befinden. Die Entfernungsmessungs-Vorrichtung
umfasst ferner ein integriertes Berührungsfeld und einen Steuerungs-Schaltkreis
für das
integrierte Berührungsfeld,
der mit dem integrierten Berührungsfeld
verbunden ist
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Da
in der in der vorliegenden Erfindung offen gelegten Entfernungsmessungs-Vorrichtung
ein integriertes Berührungsfeld
eingesetzt wird, wird die Entfernungsmessungs-Vorrichtung nicht
aktiviert, indem eine große
Kraft angewendet wird, sondern durch leichtes Berühren des
integrierten Berührungsfeldes, und
somit wird das Gehäuse
der Entfernungsmessungs-Vorrichtung
nicht so leicht geschüttelt,
wodurch die Ablenkung des Mess-Strahles
weitgehend vermieden wird und der Messfehler effektiv verringert wird.
Ferner ist das integrierte Berührungsfeld
im Vergleich zur herkömmlichen
Gummi-Taste robuster und zuverlässiger
und außerdem
staub- und wasserdicht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird in Verbindung mit den Zeichnungen detailliert
beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführung einer
Entfernungsmessungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm der in 1 gezeigten Entfernungsmessungs-Vorrichtung.
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3 zeigt
eine schematische Ansicht eines einzelnen integrierten Berührungsfeldes.
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4 zeigt
eine schematische Ansicht mehrerer integrierter Berührungsfelder.
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5A–5C zeigen
Flussdiagramme von Steuerungs-Verfahren zur Steuerung der integrierten
Berührungsfelder.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm einer Ausführung
zur Verriegelung und Entriegelung der integrierten Berührungsfelder.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Mit
Bezug auf 1 und 2 hat eine
Entfernungsmessungs-Vorrichtung 10 ein Gehäuse 11, ein
LCD-Display 12 und eine integrierte Berührungsfeld-Einheit 13, die an einer Seite 111 des
Gehäuses 11 angeordnet
ist, und eine Sende-Öffnung 14 und eine
Empfangs-Öffnung 15 für Strahlung,
die sich an einer anderen Seite 112 des Gehäuses 11 befinden, wobei
eine Strahlung von der Sende-Öffnung 14 ausgesendet
wird und eine reflektierte Strahlung über die Empfangs-Öffnung 15 empfangen
wird. Ein Entfernungsmessungs-Modul 20 und
eine Steuerungs-Schaltkreis-Leiterplatte (nicht gezeigt) sind in dem
Gehäuse 11 montiert,
und ein CPU-Verarbeitungs-Chip 30 und ein Steuerungs-Chip 40 für das integrierte
Berührungsfeld
sind in der Steue rungs-Schaltkreis-Leiterplatte integriert. Die
Entfernungsmessungs-Vorrichtung 10 enthält ferner
eine Batterie-Einrichtung 50, um das Entfernungsmessungs-Modul 20,
den Steuerungs-Chip 40 für das integrierte Berührungsfeld,
den CPU-Verarbeitungs-Chip 30 und das Display 12 mit
Strom zu versorgen.
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Wie
in 2 gezeigt, werden Signale, die durch die Berührung der
integrierten Berührungsfeld-Einheit 13 erzeugt
wurden, vom Steuerungs-Chip 40 für das integrierte Berührungsfeld empfangen.
Wenn der CPU-Verarbeitungs-Chip 30 den
Steuerungs-Chip 40 für
das integrierte Berührungsfeld
abfragt, werden die Signale, die vom Steuerungs-Chip 40 für das integrierte
Berührungsfeld empfangen
wurden, zum CPU-Verarbeitungs-Chip 30 übertragen, um zu erkennen,
welches integrierte Berührungsfeld
aktiviert wurde, und dann steuert der CPU-Verarbeitungs-Chip 30 die
Entfernungsmessungs-Vorrichtung
zur Ausführung
der verschiedenen Operationen, die dem erkannten integrierten Berührungsfeld
entsprechen. Wenn zum Beispiel das integrierte Berührungsfeld
für die
Messung gedrückt wird,
erkennt dies der CPU-Verarbeitungs-Chip 30 und
steuert das Entfernungsmessungs-Modul 20 eine Messungs-Operation
auszuführen.
Dadurch wird vom Entfernungsmessungs-Modul 20 eine Entfernung gemessen
und an den CPU-Verarbeitungs-Chip 30 gesendet, dann steuert
der CPU-Verarbeitungs-Chip 30 das Display 12,
um die gemessene Entfernung anzuzeigen,
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Wie
in 3 gezeigt, besteht jedes einzelne integrierte
Berührungsfeld
aus einem kleinen Bedienfeld 131, zwei Elektroden 134, 135 sind
auf die untere Oberfläche 133 des
Bedienfeldes montiert. Ein Signal 136 einer bestimmten
Frequenz wird über
einen Anschluss X an die Elektrode 134 gesendet und wird an
einem Anschluss Y durch kapazitive Kopplung der Elektroden 134, 135 empfangen.
Wenn die obere Oberfläche 132 des
Bedienfeldes 113 vom Finger eines Menschen berührt wird,
wird ein Teil des vom Anschluss X gesendeten Signals 136 vom
Körper
des Menschen absorbiert, so dass sich die Spannung am Anschluss
Y ändert.
Wenn die Spannung in einem bestimmten Maß geändert wird, wird am Anschluss
Y kein Signal empfangen, was anzeigt, dass die integrierte Taste
als aktiviert identifiziert werden muss.
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Wie
in 4 gezeigt, werden mehrere integrierte Berührungsfelder über Signalleitungen
mit dem Steuerungs-Chip 40 für das integrierte Berührungsfeld
verbunden. Unter der Annahme, dass die Signal-Ausgangs-Anschlüsse des
Steuerungs-Chips 40 für
das integrierte Berührungsfeld
die Anschlüsse X0
~ X3 sind, und die Signal-Eingangs-Anschlüsse die Anschlüsse Y0 ~
Y2 sind, ergibt sich ein 4×3-Matrix-Feld.
Die Signale werden von den Ausgangs-Anschlüssen X0 ~ X3 im Zeitmultiplex
gesendet, d. h. zu einer Zeit wird nur von einem der Anschlüsse X0 ~
X3 ein Signal mit einer hohen Frequenz gesendet. Wenn keine Taste
berührt
wird, werden entsprechend dem oben beschriebenen Prinzip eines einzelnen
integrierten Berührungsfeldes
an allen Eingangs-Anschlüssen
Y0 ~ Y2 Signale empfangen. Wenn an einem der Eingangs-Anschlüsse Y0 ~
Y2 keine Signale empfangen werden können, zeigt dies, dass ein
integriertes Berührungsfeld
berührt
wurde, und der Ausgangs-Anschluss,
der das Signal gesendet hat, wird erkannt, und man erhält einen
Code (X, Y), der das berührte
integrierte Berührungsfeld
repräsentiert. Wenn
zum Beispiel das integrierte Berührungsfeld (X2,
Y2) gedrückt
wird, werden an allen Eingangs-Anschlüssen Y0 ~ Y2 Signale empfangen, wenn
die Ausgangs-Anschlüsse
X0, X1, X3 abgetastet werden, aber am Eingangs-Anschluss Y2 wird kein Signal empfangen,
wenn Ausgangs-Anschluss X2 abgetastet wird, wodurch der Code (X2,
Y2) bestimmt wird. Wie man in 4 sieht,
befindet sich zwischen dem Steuerungs-Chip 40 für das integrierte Berührungsfeld
und dem CPU-Verarbeitungs-Chip 30 eine Kommunikations-Schnittsteile für die Signalübertragung.
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5A–5C sind
Flussdiagramme von Steuerungs-Verfahren zur Steuerung der integrierten Berührungsfelder.
Wenn die Entfernungsmessungs-Vorrichtung
aktiviert wird, werden die integrierten Berührungsfelder vom Steuerungs-Chip
für das integrierte
Berührungsfeld
abgetastet, und die bei der Abtastung durch den Steuerungs-Chip
für das
integrierte Berührungsfeld erhaltenen
Signale werden an die CPU gesendet. Die CPU führt eine Verarbeitungs-Prozedur
aus, um die erhaltenen Signale zu verarbeiten, um zu bestimmen,
ob eines der integrierten Berührungsfelder
berührt
wurde. Wenn erkannt wird, dass ein integriertes Berührungsfeld
berührt wurde,
wird die entsprechende Operation ausgeführt. Nach Beendigung der Operation
werden die integrierten Berührungsfelder
erneut abgetastet. Wie in 5B gezeigt,
wird, wenn ein anderes integriertes Berührungsfeld berührt wird,
während
die CPU eine Verarbeitungs-Prozedur ausführt, ein Unterbrechungs-Ablauf aktiviert.
Der Steuerungs-Chip für
das integrierte Berührungsfeld
erhält
die Information über die
Berührung
eines anderen integrierten Berührungsfeldes
und sendet die Information in einen Puffer-Bereich. Wie in 5C gezeigt,
fragt die CPU nach Beendigung des aktuellen Verarbeitungs-Prozesses den Puffer-Bereich
ab und fährt
entsprechend der im Puffer-Bereich
gespeicherten Information fort.
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Das
Prinzip einer Art von integriertem Berührungsfeld wurde oben beschrieben,
für die
Entfernungsmessungs-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können aber
auch andere für
Berührungen
geeignete integrierte Berührungsfelder
eingesetzt werden, wie z. B. ein Berührungsbildschirm (Touch-Screen).
Diese Art von Touch-Screen umfasst Widerstands-Touch-Screens, kapazitive Touch-Screens,
usw. Offensichtlich werden durch diese integrierten Berührungsfelder
auf der Basis des Induktionsprinzips die Nachteile herkömmlicher Gummi-Tasten überwunden,
die eine größere Kraft zur
Aktivierung erfordern, und die Messgenauigkeit der Entfernungsmessungs-Vorrichtung wurde
verbessert.
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Da
integrierte Berührungsfelder
auf die Umgebung reagieren, besteht die Möglichkeit, sie aus Versehen
zu aktivieren. Um diese Situation zu verhindern, wird eine Vorrichtung
an der Entfernungsmessungs-Vorrichtung befestigt. Diese Vorrichtung
kann eine abnehmbare Schutzabdeckung (nicht gezeigt) sein. Wird
das Gerät
nicht benutzt, sind die integrierten Berührungsfelder unter der Abdeckung
verborgen; und im Betrieb sind die integrierten Be rührungsfelder
nicht durch die Abdeckung verdeckt und liegen für die Betätigung durch den Bediener offen.
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Es
gibt eine weitere Ausführung
zur Verhinderung einer versehentlichen Aktivierung. Es wird eine
Funktion zur Verriegelung der Tastatur zur Entfernungsmessungs-Vorrichtung
hinzugefügt.
Diese Verriegelungs-Funktion kann realisiert werden, indem eine
Verriegelungs-Taste manuell betätigt
wird, oder sie kann nach einer bestimmten Zeit, in der die Entfernungsmessungs-Vorrichtung nicht
in Betrieb war, automatisch durch Schaltkreise oder Prozesse realisiert
werden. Offensichtlich können
die beiden oben beschriebenen Verfahren zur Realisierung der Verriegelungs-Funktion
beide in der Entfernungsmessungs-Vorrichtung eingesetzt werden.
In dieser Ausführung
wird zuerst eine Verriegelungs-/Entriegelungs-Taste 16 (in 1 gezeigt)
gedrückt,
und dann wird eine Bestätigungs-Taste 17 gedrückt, was
zur Folge hat, dass die Tastatur manuell verriegelt wird. Um die
Tastatur manuell zu entriegeln, wird die Verriegelungs-/Entriegelungs-Taste 16 erneut
gedrückt, und
anschließend
wird die Bestätigungs-Taste 17 gedrückt. Nach
der Entriegelung der Tastatur können alle
integrierten Berührungsfelder
wieder aktiviert werden, und die Entfernungsmessungs-Vorrichtung kann
zur Messung einer Entfernung eingesetzt werden. In einer bevorzugten
Ausführung
können
die Verriegelungs-/Entriegelungs-Taste und die Bestätigungs-Taste
für andere
Operationen benutzt werden, wenn die Tastatur sich im entriegelten
Zustand befindet. Zusätzlich
dazu kann, wenn die Tastatur verriegelt ist und eine beliebige Taste
der Tastatur gedrückt wird,
das Display-Modul Informationen anzeigen, um dem Benutzer mitzuteilen,
wie die Tastatur entriegelt wird. Zum Beispiel wird, wenn eine beliebige
Taste der Tastatur gedrückt
wird, die Information "Zum
Entriegeln der Tastatur die Taste X drücken" angezeigt. Wenn die Taste X gedrückt wird,
wird "Taste Y drücken, um
die Entriegelung der Tastatur zu bestätigen" angezeigt. Wenn gemäß der im Display angezeigten Information
die Taste Y gedrückt
wird, wird die Tastatur entriegelt. Die oben beschriebenen Verfahren zum
Verriegeln und Entriegeln der Tastatur und Verfahren, um dem Benutzer
mitzuteilen, wie die Tastatur entriegelt wird, sind technisch ausgereift
und werden im Bereich der Kommunikationstechnik umfangreich eingesetzt
und können
in dieser Erfindung als Referenz benutzt werden. Zusätzlich dazu
können ergänzend weitere
in der Technik bekannte Verfahren zum Verriegeln und Entriegeln
der Tastatur benutzt werden.
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Mit
Bezug auf 6 wird die Tastatur verriegelt,
wenn der CPU-Steuerungs-Chip
erkennt, dass innerhalb eines vorher festgelegten Zeitraumes keine Operation
mit der Tastatur ausgeführt
wird. Die Tastatur wird auch verriegelt, wenn der CPU-Steuerungs-Chip
erkennt, dass im entriegelten Zustand eine Verriegelungs-Taste gedrückt wurde
und innerhalb einer vorher festgelegten Zeit eine Bestätigungs-Taste
gedrückt
wurde. In anderen Betriebs-Prozessen,
wie z. B. bei der Messung, der Berechnung, wird ein Druck auf die
Verriegelungs-Taste vom CPU-Verarbeitungs-Chip 30 jedoch
nicht erkannt. Nachdem sie verriegelt wurde, befindet sich die Tastatur
in einem Ruhezustand, bis der Watchdog überläuft oder der CPU-Steuerungs-Chip 30 durch andere
Quellen aktiviert wird. Wenn erkannt wird, dass die Entriegelungs-Taste
gedrückt
wurde, beginnt der CPU-Steuerungs-Chip mit der Zeitzählung. Wenn
anschließend
innerhalb einer vorher festegelegten Zeit eine Bestätigungs-Taste
gedrückt
wird, wird die Tastatur entriegelt und die Messung oder Berechnung
kann durchgeführt
werden. Es wird bevorzugt, dass die Verriegelungs-Taste und die
Entriegelungs-Taste dieselbe Taste sind, und es wird auch bevorzugt,
dass die Taste zur Bestätigung
der Verriegelung der Tastatur und die Taste zur Bestätigung der Entriegelung
der Tastatur dieselbe Tasten sind, wie z. B. die in 7 gezeigte
Verriegelungs-/Entriegelungs-Taste 16 und
die Bestätigungs-Taste 17.
Natürlich
können
mehrere getrennte Tasten ebenfalls benutzt werden, um die Verriegelung
und Entriegelung der Tastatur zu realisieren.
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Die
oben beschriebenen bevorzugten Ausführungen und Zeichnungen haben
die Absicht, das Prinzip der vorliegenden Erfindung zu erläutern, aber nicht
ihren Umfang zu begrenzen. Ein Fachmann kann leicht verstehen, dass
viele weitere Änderungen
und Abwandlungen der bevorzugten Ausführungen offensichtlich sind
und durchgeführt
werden können,
ohne vom Geist und vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie in
den folgenden Ansprüchen
definiert.