DE29901998U1 - Vorrichtung zur Positionserfassung - Google Patents

Vorrichtung zur Positionserfassung

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Description

Vorrichtung zur Positionserfassung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionserfassung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vorrichtungen zur Positionserfassung der obigen Art kommen vor allem bei dreidimensionalen Computermäusen zum Einsatz, die im Zusammenhang mit sogenannten CAD-Programmen zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder auf einem Bildschirm benötigt werden. Die bei derartigen dreidimensionalen Computermäusen bislang verwendeten Vorrichtungen zur Positionserfassung verfugen über mehrere Emittereinrichtungen, nämlich Infrarot-Licht emittierende LED's, sowie über mehrere Empfängereinrichtungen, wobei jeweils eine Emittereinrichtung einer Empfangereinrichtung zugeordnet ist. Die bekannten Vorrichtung zur Positionserfassung verfugen über den Nachteil, daß diesselben infolge der Vielzahl der verwendeten Baugruppen zu komplex sind, da einerseits die vielen Baugruppen zusammengefügt werden müssen und andererseits eine aufwendige Justierung erfolgen muß. Darüber hinaus sind die bekannten Vorrichtungen zur Positionserfassung bei dreidimensionalen Computermäusen infolge der hohen Anzahl von Baugruppen zu teuer.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine vereinfachte sowie kostengünstige Vorrichtung zur Positionserfassung zu schaffen.
Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. In der Beschreibung werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Positionserfassung nach dem Stand der Technik in stark
schematisierter Draufsicht,
Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in stark schematisierter Seitenansicht,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Positionserfassung nach einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung in stark schematisierter Draufsicht,
Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 3 in stark schematisierter Seitenansicht,
Fig. 5 ein Detail der Vorrichtung gemäß Fig. 3 und 4 in stark schematisierter Seitenansicht,
Fig. 6 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Positionserfassung nach einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung in stark schematisierter Draufsicht,
Fig. 7 die Vorrichtung gemäß Fig. 6 in stark schematisierter Seitenansicht
Fig. 8 ein Detail der Vorrichtung gemäß Fig. 6 und 7 in stark schematisierter
Seitenansicht,
Fig. 9 ein weiteres Detail der Vorrichtungen gemäß Fig. 3 und 4 sowie Fig. 6 und 7 in stark schematisierter Seitenansicht,
Die in der Zeichnung dargestellten Vorrichtungen zur Positionserfassung dienen allesamt der Verwendung bei dreidimensionalen Computermäusen.
Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Vorrichtung 10 zur Positionserfassung handelt es sich um eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik. Die dort gezeigte Vorrichtung 10 verfügt über mehrere auf einer Platine 11 angeordnete Emittereinrichtungen 12 sowie über mehrere ebenfalls auf der Platine 11 angeordnete Empfängereinrichtungen 13. Gemäß Figur 1 ist bei der Vorrichtung 10 nach dem Stand der Technik jeder Emittereinrichtung 12 eine Empfangereinrichtung 13 zugeordnet, wobei zwischen jeder Emittereinrichtung 12 und der zugeordneten Empfängereinrichtung 13 eine Filtereinrichtung, nämlich eine optische Blende 14, positioniert ist. Wie Figuren 1, 2 weiterhin entnommen werden kann,
sind die Emittereinrichtungen 12 der Vorrichtung 10 nach dem Stand der Technik auf einem entsprechenden Träger 15 positioniert, wobei auch die Empfangseinrichtungen 13 auf entsprechenden Trägern 16 angeordnet sind. Wie Figur 1 entnommen werden kann, verfügt die Vorrichtung 10 nach dem Stand der Technik insgesamt über sechs Emittereinrichtungen 12 sowie sechs Empfangereinrichtungen 13. Durch entsprechende Ausgestaltung der Blenden 14 ist eine Positionserfassung in allen drei räumlichen Dimensionen möglich. Die Ausgestaltung der Blenden 14 ist dem hier angesprochenen Fachmann geläufig und wird daher im folgenden nicht im Detail dargestellt. Bei der Vorrichtung 10 nach dem Stand der Technik müssen alle sechs Paare von Emittereinrichtung 12 sowie Empfangereinrichtung 13 separat aufeinander justiert werden. Dies ist sehr aufwendig. Darüber hinaus ist die Vorrichtung 10 nach dem Stand der Technik teuer, da diesselbe über viele Baugruppen verfugt.
Figuren 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung 20 zur Positionserfassung nach einem ersten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 20 verfugt erfindungsgemäß lediglich über eine auf einer Platine 21 angeordnete Emittereinrichtung 22. Die Anzahl und Ausgestaltung der auf der Platine 21 angeordneten Empfangereinrichtungen 23 ist beim ersten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung gemäß Figuren 3,4 gegenüber der Vorrichtung 10 nach dem Stand der Technik unverändert.
Die erfindungsgemäße Vomchtung 20 verfugt erfindungsgemäß über einen zwischen der Emittereinrichtung 22 und den Empfangereinrichtungen 23 angeordnete Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 24. Die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 24 des ersten Ausfuhrungsbeispiels der Erfindung ist in Figur 5 in größerem Detail dargestellt.
Erfindungsgemäß verfugt die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 24 über einen Signaleinlaß 25 und mehrere Signalauslässe 26. Wie Figur 3 am besten entnommen werden kann, verfügt die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 24 über eine sternförmige Gestalt. Der Signaleinlaß 25 ist gemäß Figur 25 der Emittereinrichtung 22 zugeordnet. Die Signalauslässe 26 sind hingegen den Empfangereinrichtungen 23 zugeordnet, wobei zwischen den Signalauslässen 26 und den Empfängereinrichtungen 23 die bereits im Zusammenhang mit der Vorrichtung 10 gemäß Figuren 1 und 2 erwähnten Signalfilter, nämlich optische Blenden 27, angeordnet sind. Das am Signaleinlaß 25 von der Emittereinrichtung 22 emittierte Signal wird demzufolge von der Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 24 gespalten und in Richtung auf die unterschiedlichen Empfängereinrichtungen 23 gerichtet.
Die Emittereinrichtung 22 ist als optische Emittereinrichtung, nämlich als infrarotlichtemittierendes LED ausgebildet. Demzufolge muß die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 24 aus lichtleitendem, nämlich infrarot-lichtleitendem Material hergestellt sein. Vorzugsweise ist die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 24 aus Akryl hergestellt.
Gemäß Figur 5 wird das von der als infrarot-lichtemittierendes LED ausgebildeten Emittereinrichtung 22 emittierte Signal, also das emittierte Infrarot-Licht, an Schrägflächen 28 einer trichterförmigen Einkerbung 29 geteilt und in die Signalauslässe 26 gerichtet. Beim gezeigten Ausfuhrungsbeispiel wird das Infrarot-Licht an den Schrägflächen 28 insgesamt in sechs Teile aufgeteilt, um in die sechs Signalauslässe 26 geleitet zu werden, die auf die Empfängereinrichtungen 23 gerichtet sind. Die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 24 kann demnach auch als Strahlenspalter bezeichnet werden.
Wie Figur 4 entnommen werden kann, sind die Emittereinrichtung 22 und die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 24 als Einheit in die Platine 21 einsteckbar. Hierzu verfügt die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 24 über widerhakenartige Verankerungselemente 30, die in entsprechende Einkerbungen in der Platine 21 einsteckbar sind.
Figuren 6 und 7 zeigen eine Vorrichtung 40 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 40 gemäß Figuren 6 und 7 verfügt ebenso wie die erfindungsgemäße Vorrichtung 20 gemäß Figuren 3 und 4 lediglich über eine auf einer Platine 41 angeordnete Emittereinrichtung 42. Ebenso verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung 40 über mehrere Empfängereinrichtungen 43. Ebenso ist zwischen der Emittereinrichtung 42 und den Empfängereinrichtungen 43 eine Signalübertragungs- und Signalspaltungseinrichtung 44 angeordnet, die über einen Signaleinlaß 45 und mehrere Signalauslässe 46 verfügt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 40 gemäß Figuren 6 und 7 unterscheidet sich jedoch von der erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 gemäß Figuren 3 und 4 durch die Ausgestaltung der Empfängereinrichtungen 43. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 40 gemäß Figuren 6 und 7 sind die Empfängereinrichtungen 43 in SMD-Technologie ausgebildet. Demzufolge sind die Empfängereinrichtungen 43 bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 40 auf der Platine 41 horizontal ausgerichtet und nicht wie die Empfängereiniichtungen 23 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 gemäß Figuren 3 und 4 vertikal. Demzufolge sind auch die zwischen den Signalauslässen 46 und den Empfängereinrichtungen 23 angeordneten Blenden 47 beim Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figuren 6 und 7 horizontal ausgerichtet.
Diese horizontale Ausrichtung der Empfängereinrichtungen 43 auf der Platine 41 macht es erforderlich, daß die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 44 der Vorrichtung 40 neben den Schrägflächen 48 der Einkerbung 49 über weitere Schrägflächen 50 verfügt. Die Schrägflächen 50 sind einem Endabschnitt der Signalauslässe 46 zugeordnet, um das von der Emittereinrichtung 42 emittierte und an den Schrägflächen 48 aufgeteilte Signal in entsprechender Orientierung auf die Empfängereinrichtungen 43 richten zu können.
Hinsichtlich weiterer Details der Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 44 kann auf die Ausführungen zu der Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 24 verwiesen werden. An dieser Stelle sei lediglich nochmals angemerkt, daß auch die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung 44 über entsprechende
• · · · · ···
widerhakenartige Verankerungselemente 51 in die Platine 41 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 40 eingeschoben werden kann.
Wie im Zusammenhang mit Figuren 5 und 8 erkannt werden kann, ist es von Bedeutung, daß das von der als LED ausgebildeten Emittereinrichtung 22 bzw. 42 emittierte Infrarot-Licht auf die Schrägflächen 28 bzw. 48 der Einkerbungen 29 bzw. 49 mit parallelgerichteten Strahlen auftrifft. Hierzu ist den Emittereinrichtungen 22 bzw. 42 der erfmdungsgemäßen Vorrichtungen 20 bzw. 40 eine Einrichtung 60 zur Parallelisierung des vom LED emittierten Infrarot-Lichts zugeordnet. Gemäß Figur 9 werden die von einem in Figur 9 nicht dargestellten LED emittierten Infrarot-Lichtstrahlen, die das LED als divergentes Strahlenbündel 61 verlassen, an Flächen 62 und 63 der Einrichtung 60 gebrochen, so daß sie diese Einrichtung 60 parallelisiert verlassen. Die parallelisierten Infrarot-Lichtstrahlen, die die Einrichtung 60 verlassen, treffen gemäß Figuren 5 und 7 auf die Schrägflächen 28 bzw. 48.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß die erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch bei Encoder-Anwendungen zum Einsatz kommen können.
Bezugszeichenliste:
10 Vorrichtung
11 Platine
12 Emittereinrichtung
13 Empfängereinnchtung
14 Blende
15 Träger
16 Träger 10
20 Vorrichtung
21 Platine
22 Emittereinrichtung
23 Empfängereinrichtung
24 Signalübertragungs- und Signalspaltungs- Einrichtung
25 Signaleinlaß
26 Signalauslaß
27 Blende
28 Schrägfläche 29 Einkerbung
30 Verankerungselement
40 Vorrichtung
41 Platine
42 Emittereinrichtung
43 Empfängereinnchtung
44 Signalübertragungs- und Signalspaltungs- Einrichtung
45 Signaleinlaß
46 Signalauslaß 47 Blende
48 Schrägfläche
49 Einkerbung
50 Schrägfläche
51 Verankerungselement 35
60 Einrichtung
61 Strahlen
62 Fläche
63 Fläche

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Positionserfassung mit mindestens einer Emittereinrichtung (22, 42) und mindestens einer Empfängereinrichtung (23, 43), gekennzeichnet durch:
1. a ausschließlich eine Emittereinrichtung (22, 42) zum Emittieren eines Signals,
2. b mehrere Empfängereinrichtungen (23, 43) zum Empfangen des von der Emittereinrichtung (22, 42) emittierten Signals,
3. c eine im Signalpfad zwischen der Emittereinrichtung (22, 42) und den Empfängereinrichtungen (23, 43) angeordnete Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung (24, 44).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emittereinrichtung (22, 42) als optische Emittereinrichtung (22, 42), insbesondere als Infrarot-Licht emittierendes LED, ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängereinrichtungen (23, 43) als SMD-Baugruppen ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung (24, 44) als sternförmiger Strahlenspalter mit einem Signaleinlaß (25, 45) und mehreren Signalauslässen (26, 46) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Signaleinlaß (25, 45) der Emittereinrichtung (22, 42) zugeordnet ist, und daß die Signalauslässe (26, 46) den Empfängereinrichtungen (23, 43) zugeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung (24, 44) aus lichtleitendem Material, insbesondere aus Akryl, besteht.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Signalauslässen (25, 45) und den Empfängereinrichtungen (23, 43) Signalfilter, insbesondere optische Blenden (27, 47), angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Emittereinrichtung (22, 42) und die Signalübertragungs- und Signalspaltungs-Einrichtung (24, 44) als Einheit in eine Platine (21, 41) einsteckbar sind.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Emittereinrichtung (22, 42) eine Einrichtung (60) zur Parallelisierung des von der Emittereinrichtung (22, 42) emittierten optischen Signals zugeordnet ist.
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