KR20160146744A

KR20160146744A - 전기 장치, 그리고 전기 장치 작동 방법

Info

Publication number: KR20160146744A
Application number: KR1020167029875A
Authority: KR
Inventors: 니클라스 디트리히; 펠릭스 슈미트; 룻츠 라우셔; 프랑크 피셔; 게오르크 므루젝
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2016-12-21
Also published as: TWI690839B; WO2015165620A1; CN106462297A; CN106462297B; TW201546689A; DE102014207920A1

Abstract

본 발명은 모듈(2)을 구비한 전기 장치(1)에 관한 것이며, 모듈(2)은 전기 장치(1)를 위한 인간-기계 인터페이스를 제공하도록 구성되고, 상기 전기 장치(1)는 표시 수단(V)을 포함하고, 이 표시 수단(V)은 주로 표시면(100')을 따라 연장되고, 모듈(2)은 위치 인식 구역(30, 30') 내에 포지셔닝된 객체(4)의 위치를 인식하도록 구성되고, 모듈(2)은 일차 빔(3)을 생성하도록 구성되고, 모듈(2)은 스캐닝 미러 구조물(7, 7')을 포함하며, 이 스캐닝 미러 구조물(7, 7')은 일차 빔(3)에 의해 스캐닝 동작이 실질적으로 위치 인식 구역(30, 30')의 내부에서 방사면(30)을 따라 실행되는 방식으로 제어될 수 있으며, 상기 전기 장치는, 방사면(30)이 표시 수단(1')의 표시면(100')에 대해 평행하게 연장되고, 방사면(30)과 표시면(100')은 적어도 부분적으로 서로 중첩되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 장치, 그리고 전기 장치 작동 방법{ELECTRICAL DEVICE AND METHOD FOR OPERATING AN ELECTRICAL DEVICE}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 전기 장치에 관한 것이다.

인간-기계 인터페이스를 포함하는 전기 장치들은 일반적으로 공지되어 있다.

본 발명의 과제는, 사용자 편의성을 증대시키면서도 사용자 제스처의 비교적 정밀한 검출을 가능케 하는, 인간-기계 인터페이스를 구비한 전기 장치를 제안하는 것이다.

대등의 청구항들에 청구된 본 발명에 따른 전기 장치 및 본 발명에 따른 방법은 선행 기술에 비해, 표시 수단을 위한 가상의 인간-기계 인터페이스를 구비한, 비교적 컴팩트하고 간단하게 구성된 전기 장치가 제공되고, 사용자 명령들의 비교적 신속한 (그럼에도, 정밀하고 신뢰성 있는) 인지가 가능하다는 장점이 있다. 또한, 객체, 특히 손가락의 매우 신속한 위치 인식이 가능함에 따라, 특히 사용자 제스처의 검출을 통한 사용자 명령들의 인지를 위한 매우 유연한 이용 가능성을 갖는 모듈이 실현된다. 그 결과, 사용자 편의성이 선행 기술에 비해 증대된다. 모듈식 구조를 기반으로, 개별 컴포넌트들 또는 전체 모듈은 각각의 전기 장치의 요건들에 상대적으로 더 유연하게 매칭될 수 있다. 여기서 인간-기계 인터페이스는 Human Machine Interface(HMI)라고도 지칭되며, 상기 모듈은 HMI 모듈이라고도 지칭된다. 특히 인간-기계 인터페이스는 가상 인터페이스이며, 즉, 객체의 비접촉식 검출을 이용한 사용자 제스처들 및/또는 명령들의 입력을 위한 사용자 인터페이스이다.

특히 인간-기계 인터페이스는, 전기 장치 및/또는 모듈이 사용자에 의해 제어되고, 그리고/또는 조작되는 방식으로 사용자가 전기 장치 및/또는 모듈과 상호작용할 수 있게 하거나 그에 명령을 입력할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 의미한다. 특히 모듈은 전기 장치용 명령어 생성기(command generator)로서 이용된다. 바람직하게 객체는, 사용자에 의해 위치 인식 구역(locating zone) 내에 포지셔닝되고, 그리고/또는 움직이는 손가락, 핀(pin) 또는 기타 대상이다. 여기서 위치 인식이란, 일차 빔 및 이차 신호를 이용하여 객체와 모듈 간의 이격 거리 및/또는 모듈에 대한 객체의 상대 위치를 검출하는 것을 의미하며, 이때 이차 신호는 객체와 일차 빔의 상호작용을 통해 생성되어 모듈 쪽으로 되돌아간다. 특히 여기서 상호작용은 일차 빔이 객체에서 반사되는 것을 의미한다. 바람직하게 광원은 위치 인식 구역 내로 방사되는 일차 빔을 발생시키도록 구성되며, 일차 빔은 예컨대 가시광빔 또는 적외선 광빔이다. 실질적으로 방사면을 따라 실행되는 일차 빔의 스캐닝 동작은 특히, 위치 인식 구역의 2개의 위치 인식 경계 사이에서의 주기적인 회동 동작을 의미하며, 여기서 맥동형 광빔의 경우에도 스캐닝 동작과 관련이 있다. 바람직하게는 모듈이 이차 신호를 검출하도록 구성되며, 이 경우 이차 신호는 특히 객체와 일차 빔의 상호작용을 통해 생성되고, 그에 따라 객체가 방사면 내에 포지셔닝될 때 검출될 수 있다. 한 바람직한 실시형태에 따라, 방사면은 표시 수단의 표시 평면에 대해 실질적으로 수직인 투사 방향을 따라 표시 평면과 적어도 부분적으로(즉, 표시 평면의 부분 영역에서) 또는 완전히(즉, 전체 표시 평면에 걸쳐서) 중첩된다. 특히 표시 평면은 표시 수단의 공간적으로 한정된, 특히 입체적인 평면 표시면, 예컨대 디스플레이 화면의 디스플레이를 의미한다. 특히 모듈은, 표시 수단을 위해 터치스크린 기능이 제공되도록 구성된다. 여기서 터치스크린 기능의 제공은 예컨대 터치 비감응 표시 수단(즉, 터치스크린 기능이 없는 표시 수단) 상에, 모듈을 통해, 상기 표시 수단 상에 표시된 표시 영역의 터치를 통해 전기 장치가 제어될 수 있는 터치스크린이 생성된다는 점을 의미한다. 이 경우, 표시 영역은 예컨대 화상 요소, 메뉴 요소, 텍스트 요소 또는 기타 표시 요소를 포함한다.

본 발명의 바람직한 구현예들 및 개선예들은 종속 청구항들과, 도면들에 기초한 설명에서 확인할 수 있다.

한 바람직한 개선예에 따라, 방사면과 표시 평면은 0.1 내지 4밀리미터 사이로, 바람직하게는 0.5 내지 2밀리미터 사이로, 아주 특별히 바람직하게는 1밀리미터로 서로 이격되어 있다.

그 결과, 바람직하게는, 사용자 명령의 신뢰성 있는 검출을 보장할 수 있다. 표시 평면과 방사면 사이의 비교적 작은 간격을 기반으로, 사용자 명령은 예컨대 객체가 표시 평면 내 표시 수단을 터치할 때 비로소 인식된다.

또 다른 한 바람직한 개선예에 따라, 모듈은 전기 장치의 표시 수단을 위한 터치스크린 기능을 제공하도록 구성된다.

그 결과, 바람직하게는 표시 수단의 제조 비용을 감소시킬 수 있는데, 그 이유는 표시 수단 자체가 터치 비감응형일 수 있기 때문이다. 그럼에도 사용자 제스처의 비교적 정밀하고 신뢰성 있는 검출이 가능하다.

또 다른 한 바람직한 개선예에 따라, 모듈은 위치 인식 구역 내로 방사된 추가 일차 빔을 생성하도록 구성되며, 상기 모듈은 추가 일차 빔의 추가 스캐닝 동작이 위치 인식 구역의 내부에서 실질적으로 추가 방사 평면을 따라 수행되도록 구성되고, 추가 방사면은 표시 수단의 표시면에 대해 평행하게 연장되며, 방사면과, 추가 방사면과, 표시면은 적어도 부분적으로 서로 중첩된다.

그 결과, 바람직하게는, 명령어 정보의 도출을 위한 신호를 발생시키기 위해, 비교적 높은 정밀도로 객체의 위치를 인식할 수 있다. 정밀한 위치 인식을 통해, 사용자에 의해 입력되는 명령을 더 정밀하게 인식할 수 있다. 특히, 그 결과, 바람직하게는, (예컨대 모바일 애플리케이션의 경우) 전체 모듈의 진동 또는 요동이 발생할 때에도, 신뢰성 있는 인간-기계 인터페이스를 제공할 수 있다.

또 다른 바람직한 개선예에 따라, 모듈은 이 모듈을 통해 검출된 사용자 제스처에 따라 명령어 정보의 도출을 위한 위치 인식 신호를 생성하도록 구성된다.

그 결과, 바람직하게는, 명령어 정보가 신호로부터 도출되는 방식으로, 모듈 및/또는 전기 장치가 구성될 수 있다. 예컨대 모듈은 독립 장치이거나, 전기 장치 내에 통합된 모듈이거나, 전기 장치에 접속된 모듈이다.

또 다른 바람직한 개선예에 따라, 방사면과 추가 방사면은 실질적으로 서로 평행하게 배치되고 방사 간격을 가지며, 이 방사 간격은 바람직하게는 0 내지 50밀리미터 사이, 특히 바람직하게는 1 내지 5밀리미터 사이, 아주 특별히 바람직하게는 3밀리미터이다.

그 결과, 바람직하게는, 방사면에 대해 실질적으로 수직인 투사 방향을 따라 수행되는 객체의 동작도 검출할 수 있으며, 그럼으로써 예컨대 하나 또는 복수의 객체의 클릭(click) 동작 및/또는 탭핑(tapping) 동작, 및/또는 멀티 터치 동작의 신뢰성 있는 식별이 가능해진다.

또 다른 바람직한 개선예에 따라, 모듈은 전기 장치 내에 통합되거나, 상기 전기 장치에 접속된 추가 장치이다.

그 결과, 바람직하게는, 모듈식으로 구성되어, 예컨대 모듈 원리에 따라 다수의 상이한 전기 장치에, 그리고/또는 매우 상이한 용례들에 유연하게 매칭될 수 있는 모듈을 제공할 수 있다. 그 결과, 예컨대 모듈은 이미 존재하는 다수의 전기 장치와 함께 이용될 수 있다.

또 다른 바람직한 개선예에 따라, 전기 장치는 노트북, 개인용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 및/또는 텔레비전이며, 표시 수단은 디스플레이 화면, 특히 액정 디스플레이, 진공관 모니터, 플라스마 디스플레이 또는 발광다이오드(LED) 디스플레이이다.

그 결과, 바람직하게는, 다수의 애플리케이션에 매칭된 전기 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 한 바람직한 개선예에 따라, 제4 작동 단계에서 검출된 이차 신호에 기초하여 위치 인식 정보가 생성되고, 제5 작동 단계에서 상기 위치 인식 정보에 따라 명령어 정보의 도출을 위한 위치 인식 신호가 생성되며, 특히 상기 위치 인식 신호는 전기 장치의 제어를 위해 모듈로부터 전기 장치로 전송된다.

그 결과, 바람직하게는, 사용자 명령들의 비교적 신뢰할 만하고 정밀한 식별을 가능하게 하고, 그 결과 사용자 편의성을 증대시킬 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 개선예에 따라, 명령어 정보는, 이 명령어 정보가 방사면에 대한 객체의 상대 운동과 관련한 정보를 포함하도록, 위치 인식 신호로부터 도출된다.

그 결과, 바람직하게 사용자 편의성이 증대된 인간-기계 인터페이스를 제공할 수 있으며, 이 경우 모듈이 사용자 명령들의 식별을 개선한다.

본 발명의 실시예들은 도면들에 도시되어 있고 하기 설명부에서 더욱 상세하게 기술된다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시형태들에 따른 모듈을 각각 도시한 도면들이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 다양한 실시형태들에 따른 전기 장치를 각각 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 한 실시형태에 따른 신호의 신호 거동을 나타낸 그래프이다.

상이한 도면들에서 동일한 부재들에는 항시 동일한 참조번호를 부여하였으며, 그에 따라 통상 한 번씩만 거명 또는 설명된다.

도 1에는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 인간-기계 인터페이스를 제공하기 위한 모듈(2)이 개략도로 도시되어 있다. 여기서 모듈(2)은 방사면(30) 내에 배치된 객체(4)의 위치를 인식하도록 구성된다. 모듈(2)은, 일차 빔(3)이 실질적으로 방사면(30)에 따라 스캐닝 동작을 실행하도록 구성되며, 이 경우, 일차 빔(3)이 방사면(30) 내에 포지셔닝된 객체(4)와 상호작용하여 이차 신호(5)가 발생하면, 상기 이차 신호(5)가 검출된다. 예컨대 이차 신호(5)는, 일차 빔(3)이 방사 방향(101)으로 방사되어 객체(4)에 부딪치고, 객체가 모듈(2)로부터 관찰할 때 방사면(30) 내에 방사 방향(101)으로 배치되어 있을 때, 객체(4)에서의 일차 빔(3)의 반사를 통해 생성된다.

모듈(2)은 이차 신호(5)의 검출을 통해 객체(4)의 위치를 인식하도록 구성되고, 객체(4)의 위치 인식은 거리 검출 및/또는 강도 검출에 기초하여 실시되며, 거리 검출은 특히 비행 시간법을 이용하여 수행되고, 그리고/또는 강도 검출은 강도 측정을 이용하여 수행되며, 상기 강도 검출은 이차 신호(5)의 측정된 강도와 기준 강도 간의 강도 비교를 포함한다. 기준 강도는 예컨대 기준 측정에서 측정되어 모듈(2)에 저장된다.

여기서 객체(4)의 위치 인식은 전체 객체 또는 객체 일부분[예컨대 일차 빔(3)에 의해 객체(4)의 객체 표면상에 생성된 투사점]만의 위치 인식을 의미하며, 이 경우 위치 인식은 모듈(2)과 객체(4) 또는 객체 일부분 간의 이격 거리 또는 간격의 측정과 관련되고, 그리고/또는 (또 다른 객체 부분과 연관되는) 추가 투사점에 대한 (상기 객체 부분과 연관된) 투사점의 상대 위치의 측정과 관련되며, 특히 상기 투사점 및 추가 투사점은 각각 스캐닝 동작 동안 서로 상이한 시점에 생성된다.

바람직하게 모듈(2)은 제1 부분 모듈(21), 제2 부분 모듈(22), 제3 부분 모듈(23), 제4 부분 모듈(24), 제5 부분 모듈(25), 제6 부분 모듈(26), 제7 부분 모듈(27), 제8 부분 모듈(28) 및/또는 추가 부분 모듈들을 포함한다. 그 결과, 모듈식으로 구성되어 예컨대 모듈 원리에 따라 다수의 상이한 전기 장치(1) 및/또는 용례들에 유연하게 매칭될 수 있는 모듈(2)이 제공된다.

모듈(2)의 한 실시예에서, 제1 부분 모듈(21)은 일차 빔(3) 및/또는 추가 일차 빔(3')을 발생시키도록 구성된 광 모듈(21)이고, 그리고/또는 제2 부분 모듈(22)은 일차 빔(3)의 스캐닝 동작 및/또는 추가 일차 빔(3')의 추가 스캐닝 동작을 발생시키도록 구성된 스캐닝 모듈(22)이고, 제3 부분 모듈(23)은 이차 신호(5) 및/또는 추가 이차 신호(5')에 따라 검출 신호를 생성하도록 구성된 제1 제어 및/또는 검출 모듈(23)이고, 그리고/또는 제4 부분 모듈(24)은 위치 인식 정보를 생성하는 평가 모듈(24)이고, 그리고/또는 제5 부분 모듈(25)은 제2 제어 및/또는 검출 모듈(25)이고, 그리고/또는 제6 부분 모듈(26)은 에너지 공급을 제어하는 제어 모듈(26)이고, 그리고/또는 제7 부분 모듈(27)은 카메라 모듈이고, 그리고/또는 제8 부분 모듈(28)은 전기 장치(1)와 통신하도록, 그리고/또는 전기 장치(1)로 데이터를 전송하도록 구성된 통신 모듈(28)이다.

도 2에는, 본 발명의 한 실시예에 따른 모듈(2)이 도시되어 있다. 이 모듈(2)은 일차 빔(3)을 발생시키는 광원(6)을 포함한다. 광원은 바람직하게는 예컨대 표면 발광 레이저의 형태인 레이저 다이오드이다. 광원(6)에 의해 발생한 일차 빔(3)은 특히 가시광빔(3)[즉, 약 380나노미터(㎚) 내지 780㎚ 파장의 광] 또는 적외선(IR) 광빔(3)이다.

여기서 모듈(2)은 마이크로 전자 기계 스캐닝 미러 요소(7)를 구비한 스캐닝 미러 구조물(7)을 포함한다. 특히 모듈(2)은, 일차 빔(3)이 실질적으로 (평면) 방사면(30)을 따라 연장되는 방식으로 일차 빔(3)이 스캐닝 미러 구조물(7)을 통해 편향되도록 구성된다. 마이크로 기계 스캐닝 미러 요소(7)는 [스캐닝 미러 요소(7) 또는 추가 스캐닝 미러 요소(7')의] 2개의 최대 편향 위치 사이의 영역 내에 있는 여러 편향 위치로 조정될 수 있다. 2개의 최대 편향 위치 중 제1 최대 편향 위치에서 일차 빔(3)은 스캐닝 미러 구조물(7)을 통해 방사면(30)을 따라 제1 방사 방향(101')으로 방사된다. 2개의 최대 편향 위치 중 제2 최대 편향 위치에서 일차 빔(3)은 스캐닝 미러 구조물(7)을 통해 방사면(30)을 따라 제2 방사 방향(101")으로 방사된다. 여기서, 제1 방사 방향(101') 및 제2 방사 방향(101")에 의해, 위치 인식 구역(30)의 위치 인식 경계들(101', 101")이 정의된다. 특히 본 실시형태에서는, 위치 인식 구역(30)과 방사면(30)의 개념이 동일한 의미를 갖는다. 마이크로 기계 스캐닝 미러 요소(7)는, 특히 이 스캐닝 미러 요소(7)에 제어 신호가 공급될 때 스캐닝 미러 요소(7)가 2개의 최대 편향 위치 사이에서 편향 동작을 구현하도록 구성된다. 특히, 일차 빔(3)은 레이저 빔(3), 예컨대 연속 레이저 빔(3)이거나, 맥동형 레이저 빔(3)이다.

특히 일차 빔(3)은 스캐닝 동작 동안 임의의 스캐닝 주파수로 동작하며, 상기 스캐닝 주파수는 스캐닝 동작의 스캐닝 주기와 연관된다. 특히 일차 빔(3)은 스캐닝 주기 동안 [참조번호(3')를 갖는 일차 빔으로 도시된] 제1 위치 인식 경계(101')로부터 [참조번호(3")를 갖는 일차 빔으로 도시된] 제2 위치 인식 경계(101") 쪽으로, 그리고 다시 제1 위치 인식 경계(101')를 향해 뒤쪽으로 스캐닝되거나 회동된다. 스캐닝 주파수는 바람직하게는 1 내지 2000헤르츠(Hz) 사이, 특히 바람직하게는 5 내지 500Hz 사이, 아주 특별히 바람직하게는 10 내지 200Hz 사이이다.

스캐닝 미러 요소(7)의 최대 편향 위치들 사이의 영역 내 한 편향 위치에서 일차 빔(3)은 방사 방향(101)으로 방사된다. 객체(4)[예컨대 사용자의 손가락(4)]가 방사면(30)에 접촉하거나 이와 교차하도록 객체(4)가 방사면(30) 내에 배치되거나 포지셔닝되면, 객체(4)와 일차 빔(3)의 상호작용, 즉, 예컨대 반사를 통해 이차 신호(5)가 발생한다. 예컨대 객체(4)가 방사면(30)에 대해 수직인 투사 방향(103)을 따르는 객체(4)의 객체 동작을 통해 방사면(30) 내부로 움직임으로써, 객체(4)는 방사면(30) 내에 배치되거나 포지셔닝된다. 여기서 일차 빔(3)이 (스캐닝 동작 동안) 방사 방향(101)으로 방사되면 이차 신호(5)가 발생한다.

모듈(2)은, 광학 검출 요소(9), 예컨대 포토다이오드(9)를 구비하며 이차 신호(5)를 검출하도록 구성된 광학 검출 장치(9, 9')를 포함한다. 한 대안적 실시형태에서, 광학 검출 요소(9)는, 특히 광원이 VCSEL이라면, 광원(9)과 함께 일체로 집적된다. 바람직하게 모듈(2)은 광학 검출 요소(9)를 통해 검출된 이차 신호(5)에 따라 검출 신호를 발생시키도록 구성된다. 특히, 모듈(2)은 상기 검출 신호에 기초하여 위치 인식 정보를 생성하도록 구성된다. 바람직하게 모듈(2)은 이차 신호(5)의 검출 동안 스캐닝 미러 요소(7)의 편향 위치 및/또는 추가 스캐닝 미러 요소(7')의 추가 편향 위치와 관련한 위치 검출 신호를 생성하도록 구성되며, 그럼으로써 위치 인식 정보는 상기 검출 신호 및 위치 검출 신호에 기초하여 시간 분해 방식으로 생성된다. 특히 위치 인식 정보는 모듈(2)까지의 객체(4)의 이격 거리와 관련한 이격 거리 정보, 및/또는 모듈(2)에 대한 객체(4)의 상대적 배향 방향과 관련한 배향 정보, 및/또는 객체(4)의 객체 표면 상의 투사점의 위치와 관련한 위치 좌표를 포함한다. 특히 모듈(2)은, 각각 시간 분해식 평가를 포함한 비행 시간법(Time-of-Flight, TOF, Detection)을 이용하여, 그리고/또는 강도 비교를 이용하여 객체의 위치를 인식하도록 구성된다.

도 3에는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 모듈(2)이 도시되어 있다. 여기에는 모듈(2) 및 지지판(10)을 구비한 시스템이 도시되어 있고, 모듈(2)은 지지판(10)(지지면), 예컨대 테이블 상에 올려진 모듈 하면(2')을 갖는다. 지지면(10)은 여기서 주로 평면(100)을 따라 연장된다. 모듈(2)은 특히, 모듈(2)의 모듈 하면(2')이 지지면(10) 상에 올려지는 경우 방사면(30) 및 주 연장 평면(100)이 실질적으로 서로 평행하게 배치되고, 방사면(30)에 대해 수직인 방사 방향(103)을 따라 지지면(10)과 방사면(30) 사이에 방사 거리(11)를 갖도록 구성된다. 바람직하게 방사 거리(11)는 0.1 내지 10밀리미터(㎜) 사이, 특히 바람직하게는 0.5 내지 5㎜ 사이, 아주 특별히 바람직하게는 약 1㎜이다.

또 다른 바람직한 개선예에 따라, 모듈(2)은 광각 광학계(8)를 가지며, 이 광각 광학계(8) 또는 확대 광학계(8)는 볼록 곡면형 미러 광학계, 오목 곡면형 미러 광학계, DOE(Diffractive Optical Element) 및/또는 렌즈 또는 렌즈계를 포함한다. 바람직하게는, 일차 빔(3)이 광각 광학계(8)를 통해 방사면(30)으로 편향되는 방식으로, 스캐닝 미러 구조물(7) 쪽으로 조준되는 일차 빔(3)은 편향되어 광각 광학계(8) 쪽으로 조준된다. 광각 광학계(8)를 통해, 본 발명에 따라 바람직하게, 일차 빔(3)의 스윕 각(sweep angle)이 스캐닝 미러(7)의 스캐닝 각보다 더 크게 선택될 수 있다. 광원(6)의 빔 성형 광학계는 바람직하게, 광각 광학계(8) 후방에서의 일차 빔(3)의 빔 형상이 5밀리미터, 바람직하게는 3밀리미터, 더욱 바람직하게는 1밀리미터, 아주 특별히 바람직하게는 0.5밀리미터의 지름을 초과하지 않도록, 광각 광학계(8)에 매칭된다.

도 3에 도시된 실시형태에서, 광원(6), 스캐닝 미러 요소(7) 및 광학 검출 요소(9)는 실질적으로 제1 모듈 평면 내에 배치되고, 광각 광학계(8)는 제2 모듈 평면 내에 배치되며, 제1 및 제2 모듈 평면은 실질적으로 평면 평행을 이루면서 서로 이격되어 있다. 그 결과, 바람직하게 매우 컴팩트하게 구성된 모듈(2)을 제공할 수 있다. 그 대안으로, 본 발명에 따라 광원(6), 스캐닝 미러 요소(7), 광학 검출 요소(9) 및 광각 광학계(8)가 하나의 공통 모듈 평면에 배치될 수 있다.

도 4에는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 모듈(2)이 도시되어 있다. 여기에는 오프셋 간격(12)이 도시되어 있는데, 이 오프셋 간격은 모듈(2)로부터 일차 빔(3)이 방사되는 모듈(2)의 제1 위치로부터, 모듈(2)에 의해 이차 신호(5)가 검출되는 모듈(2)의 제2 위치까지 연장된다. 제1 위치는 예컨대 모듈(2)의 빔 송출 영역(34, 도 3 참조)에 상응하고, 제2 위치는 예컨대 모듈(2)의 검출 영역에 상응하며, 상기 검출 영역 내에 광학 검출 요소(9)가 배치된다. 오프셋 간격(12)은 본 발명에 따라 5센티미터 미만이고, 바람직하게는 2센티미터 미만, 아주 특별히 바람직하게는 1센티미터 미만이다.

도 5에는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 모듈(2)이 도시되어 있다. 여기서는 모듈(2)이 광원(6)과 추가 광원(6')을 포함한다. 추가 광원(6')은 추가 일차 빔(3')을 발생시키도록 구성된다. 여기서 스캐닝 미러 구조물(7)은 실질적으로 추가 방사면(30')을 따라 추가 일차 빔(3')의 추가 스캐닝 동작을 발생시키도록 구성된다. 여기서 위치 인식 구역(30, 30')은 방사면(30) 및 추가 방사면(30')에 의해 형성된다. 추가 일차 빔(3')의 추가 스캐닝 동작과 일차 빔(3)의 스캐닝 동작은 특히 동일한 스캐닝 주파수로, 또는 서로 상이한 스캐닝 주파수들로, 그리고/또는 동기식 또는 비동기식으로 수행된다. 여기서 광각 광학계(8)는 미러 표면 요소(8') 및 추가 미러 표면 요소(8")를 갖는다. 일차 빔(3)은 스캐닝 미러 요소(7)를 통해 미러 표면 요소(8') 쪽으로 조준되고, 추가 일차 빔(3')은 추가 미러 표면 요소(8") 쪽으로 조준된다. 여기서 미러 표면 요소(8') 및 추가 미러 표면 요소(8")는, 스캐닝 동작 동안 일차 빔(3)이 방사면(30)을 따라 방사되고 추가 스캐닝 동작 동안 추가 일차 빔(3')이 추가 방사면(30')을 따라 방사되도록 구성된다. 여기서 방사면(30)과 추가 방사면(30')은 투사 방향(103)을 따라 방사 간격(13)을 갖는다.

객체(4)가 방사면(30) 내에 배치되고 일차 빔(3)이 상기 객체(4)와 상호작용하면, 이차 신호(5)가 생성되어 광학 검출 요소(9)에 의해 검출된다. 객체(4)가 추가 방사면(30') 내에 배치되고 추가 일차 빔(3')이 상기 객체(4)와 상호작용하면, 추가 이차 신호(5')가 생성되어 광학 검출 요소(9)에 의해 검출된다. (도시되지 않은) 한 대안적 실시형태에서는, 특히 광원(6) 및 추가 광원(6')이 VCSEL일 경우, 이차 신호(5)는 광원(6)에 의해, 그리고 추가 이차 신호(5')는 추가 광원(6')에 의해 검출된다. 2개의 (평평하고 서로 평행하게 배치된) 방사면(30, 30')의 사용을 통해, 바람직하게 비교적 높은 정밀도로 객체(4)의 위치를 인식할 수 있다.

도 6에는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 모듈(2)이 도시되어 있다. 여기에 도시된 실시형태는, 일차 빔(3)은 실질적으로 방사면(30)을 따라 방사되고 추가 일차 빔(3')은 실질적으로 추가 방사면(30')을 따라 방사되도록 일차 빔(3) 및 추가 일차 빔(3')이 안내되는 방식으로, 광원(6) 및 추가 광원(6')이 포지셔닝되거나 배치되고, 일차 빔(3)과 추가 일차 빔(3')은 각각 광원(6) 및 추가 광원(6')으로부터 송출되어 실질적으로 동일한 지점에서 스캐닝 미러 구조물(7)에 부딪친다는 점에서, 도 5에 도시된 실시형태와 구별된다. 광각 광학계(8)는 예컨대 자유 형상으로 형성된다.

도 7에는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 모듈(2)이 도시되어 있다. 여기서 모듈(2)은, 마이크로 전자 기계 스캐닝 미러 요소(7) 및 추가 마이크로 전자 기계 스캐닝 미러 요소(7')을 구비한 스캐닝 미러 구조물(7, 7')과 광각 광학계(8)를 포함한다. 여기서 방사면(30)과 추가 방사면(30')은 동일한 평면(30, 30')에 배치되고, 일차 빔(3)의 스캐닝 동작은 스캐닝 미러 요소(7)를 통해 실질적으로 방사면(30)을 따라 수행되며, 추가 일차 빔(3')의 추가 스캐닝 동작은 추가 스캐닝 미러 요소(7')을 통해 실질적으로 추가 방사면(30')을 따라 수행된다. 그 결과, 바람직하게 객체(4)의 위치 인식을 위한 비교적 높은 각도 분해능을 달성할 수 있다.

도 8에는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 전기 장치(1)가 도시되어 있다. 특히 전기 장치(1)는 휴대용 컴퓨터 장치(예: 랩탑, 노트북, 또는 태블릿 컴퓨터)이거나, 개인용 컴퓨터 장치이다.

여기에 도시된 실시형태에서, 전기 장치(1)는 표시 수단(1'), 입력 수단(1"), 및 모듈(2)을 포함한다. 예컨대 표시 수단(1')은 디스플레이 화면, 특히 액정 디스플레이, 진공관 모니터, 플라스마 디스플레이, 또는 발광다이오드(LED) 디스플레이이다. 표시 수단(1')은 주로 표시면(100')을 따라 연장되며, 표시면(100')은 특히 표시 수단(1')의 공간적으로 한정된 표면(100')이다. 여기서 입력 수단(1")은 사용자 명령들의 입력을 위한 입력 영역을 포함한다. 입력 수단(1")은 주로 입력면(100")을 따라 연장되며, 입력면(100")은 입력 수단(1")의 공간적으로 한정된 추가 표면(100")이다. 바람직하게 입력 수단(1")은 사용자 명령들의 입력을 위한 전기 장치(1)의 입력 영역을 포함한다. 여기에 도시된 실시형태에서, 모듈(2)은, 방사면(30)[및 특히 추가 방사면(30')]을 포함한 방사 구역(30, 30')이 전기 장치(1)의 입력면(100")에 대해 주로 평행하게 연장되는 방식으로, 전기 장치(1) 내에 통합된다. 이는, 예컨대 모듈이 여기서는 키보드 및/또는 마우스 세트로서 기능하는 인간-기계 인터페이스를 제공함을 의미한다. 여기서 방사면(30)[및 특히 추가 방사면(30')도]은 입력 수단(1")으로부터 바람직하게 이격되어 있다. 또한, 방사면(30)[및 추가 방사면(30')]은 입력 평면(100") 및/또는 방사면(30)에 대해 수직인 투사 방향을 따라 입력면(100")에 중첩되며, 그럼으로써 방사 구역(30, 30')과 입력면(100")이 적어도 부분적으로, 또는 완전히 서로 중첩된다. 특히 모듈(2)은 전기 장치(1) 내에 일체로 통합되거나(즉, 전기 장치 내에 내장되거나), 또는 그 대안으로 전기 장치와 가역적으로(탈착 가능하게) 연결되거나, 또는 장치(1)의 슬롯 내에 삽입된다.

도 9에는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 전기 장치(1)가 도시되어 있으며, 이 실시형태는 실질적으로 도 8에 따른 실시형태에 상응하고, 여기서 모듈(2)은, 표시 수단(1') 상에 터치스크린 기능이 제공되는 방식으로 장치(1)에 배치된다. 이는 예컨대, 전기 장치(1)의 (특히 터치 비감응형이거나, 자체의 터치스크린 기능이 없는) 표시 수단(1')은 모듈(2)을 통해 비로소 터치 감응형이 된다는 점을 의미한다. 바람직하게는 모듈(2)을 통해, 표시 수단(1')은, 객체가 표시 영역의 근처에 도달할 때 모듈(2)을 통해 객체(4)의 위치 인식이 수행되도록, 표시 수단(1') 상에 표시된 표시 영역의 터치를 통해 전기 장치(1)가 제어되는, 또는 제어 가능한 터치스크린의 유형으로 제조된다. 이 경우, 표시 영역은 예컨대 화상 요소, 메뉴 요소, 텍스트 요소 또는 기타 표시 요소를 포함한다.

도 10에는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 전기 장치(1)가 도시되어 있으며, 상기 실시형태는 실질적으로 도 9에 따른 실시형태에 상응한다. 여기서 모듈(2)은 장치(1) 내에 통합되는 것이 아니라, 케이블 결선(14)을 통해, 예컨대 USB 케이블 결선(14)을 통해 전기 장치(1)에 가역적으로 탈착 가능하게 부착된다.

도 11에는, 본 발명에 따른 한 실시형태에 따른 전기 장치(1)가 도시되어 있으며, 상기 실시형태는 실질적으로 또 다른 본 발명에 따른 실시형태들에 상응한다. 여기서 전기 장치(1)는 휴대용 태블릿 컴퓨터이며, 표시 수단(1') 자체는 터치 비감응형, 즉, 태블릿 컴퓨터에서의 터치스크린 기능은 오직 모듈(2)에 의해서만, 또는 인간-기계 인터페이스를 통해 제공된다. 장치(1)는 특히 모듈(2) 및/또는 (여기에는 도시되지 않은) 추가 모듈(2)을 포함한다.

도 12에는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 전기 장치(1)가 도시되어 있으며, 상기 실시형태는 실질적으로 다른 실시형태들에 상응한다. 여기서 전기 장치(1)는 예컨대 특히 모듈(2) 및/또는 추가 모듈(2')을 가진 텔레비전(1)이다. 2개 이상의 모듈(2, 2')의 이용을 통해, 바람직하게는 멀티 터치 제스처 식별 장치를 실현할 수 있다. 그 결과, 특히 바람직한 방식으로, 전기 장치에 멀티 터치 스크린(즉, 멀티 핑거 제스처 식별 장치를 포함한 디스플레이 화면)이 제공되며, 모듈(2) 및/또는 추가 모듈(2')은 표시 수단(1') 상에서 제스처들을 이용한 터치 감응형 데이터 입력을 가능하게 한다. 여기서 멀티 터치 기능이란, 단일 터치 지점만이 동시에 검출되는 것 대신, 객체(4)[예컨대 사용자의 손가락(4)]에 의한 표시 수단(1')의 복수의 터치가 동시에 식별됨을 의미한다. 특히 사용자는 디스플레이 화면상에 표시된 요소들을 가볍게 두드려서 상기 요소들을 이동시키거나, 이들 중 복수의 요소를 동시에 선택할 수 있다. 적용예로서, 2개의 손가락을 서로 벌리거나 서로 상대 회전을 시킴으로써, 이미지들을 확대하고 회전시키는 경우를 들 수 있다.

도 13에는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 위치 인식 신호의 위치 인식 신호 거동이 도시되어 있다. 여기서는 본 발명에 따른 모듈(2)을 통한 사용자 명령의 식별 방법을 기술한다. 여기서 모듈(2)은 명령어 정보의 도출을 위한 위치 인식 신호를 생성하도록 구성되며, 여기서는 위치 인식 신호 값(참조번호 500")이 시간(참조번호: 500')의 함수로서 도시되어 있다. 예컨대 사용자는 사용자 명령의 입력을 위해 객체(4)(예컨대 손가락 또는 핀)를 움직이며, 이때 상기 객체(4)의 동작에 따라 위치 인식 신호가 모듈(2)을 통해 생성된다. 이 경우, 객체(4)의 복수의 부분 동작이 검출되고, 이때 객체(4)는 예컨대 비활성 위치로 이동되거나[객체(4)가 방사면(30) 외부의 비활성 위치에 포지셔닝되거나], 활성 위치로 이동된다[객체(4)가 방사면(30) 내의 활성 위치에 포지셔닝된다.]. 이는, 예컨대 객체(4)가 방사면(30)에 대해 평행하게 움직이는 경우, 객체(4)의 각각의 검출된 위치들 사이의 간격이 기준 간격보다 더 크다면, 상기 활성 위치와 별개인 추가 활성 위치가 검출됨을 의미한다.

또한, 여기서는 비활성 위치로부터 활성 위치로의 객체 운동을 활성화 동작이라고 지칭하고, 활성 위치로부터 비활성 위치로의 객체 운동을 비활성화 동작이라고 지칭한다. 도 12에 도시된 위치 인식 신호의 경우, 먼저 제1 시간 간격(참조번호 501) 동안 객체(4)의 비활성 위치가 검출되고, 그런 다음 객체(4)의 제1 활성화 동작이 검출되며, 제1 시간 간격(501)에 이어서 제2 시간 간격(502) 동안 객체(4)의 활성 위치가 검출되고, 그런 다음 객체(4)의 제1 비활성화 동작이 검출되며, 제2 시간 간격(502)에 이어서 제3 시간 간격(503) 동안 객체(4)의 비활성 위치가 검출된다.

바람직하게는, 제3 시간 간격(503)에 바로 후속되는 소정의 시간 동안 객체(4)의 비활성 위치가 검출되면, 위치 인식 신호를 토대로 싱글 클릭(single click)과 관련한 정보를 포함한 명령어 정보가 도출된다. 그렇지 않은 경우에는 (예컨대 도 12에 도시된 것처럼) 제3 시간 간격(503) 이내에 객체(4)의 제2 활성화 동작이 검출되며, 제3 시간 간격(503)에 이어서 제4 시간 간격(504) 동안 객체(4)의 활성 위치가 검출된다. 이에 후속하여 객체(4)의 제2 비활성화 동작이 검출되고, 그럼으로써 제2 비활성화 동작에 이어서 제5 시간 간격(505) 동안 객체(4)의 비활성 위치가 검출된다. 여기서 객체(4)의 제3 활성화 동작 이후에 제6 시간 간격(506) 동안 객체(4)의 활성 위치가 검출된다.

바람직하게는, 여기서, 특히 제5 시간 간격(505)에 바로 후속되는 미리 정해진 시간 동안 객체(4)의 비활성 위치가 검출되면, 위치 인식 신호를 토대로 사용자 명령과 관련한(예컨대 여기서는 더블 클릭과 관련한) 정보를 포함한 명령어 정보가 도출된다.

Claims

모듈(2)을 구비한 전기 장치(1)로서, 상기 모듈(2)은 전기 장치(1)를 위한 인간-기계 인터페이스를 제공하도록 구성되고, 전기 장치(1)는 표시 수단(1')을 가지며, 이 표시 수단(1')은 주로 표시면(100')을 따라 연장되고; 상기 모듈(2)은 위치 인식 구역(30, 30') 내에 포지셔닝된 객체(4)의 위치를 인식하도록 구성되고; 상기 모듈(2)은 일차 빔(3)을 생성하도록 구성되고; 상기 모듈(2)은 스캐닝 미러 구조물(7, 7')을 가지며, 이 스캐닝 미러 구조물(7, 7')은 일차 빔(3)에 의해 위치 인식 구역(30, 30')의 내부에서 스캐닝 동작이 실질적으로 방사면(30)을 따라 실행되도록 제어될 수 있는, 전기 장치에 있어서,
상기 방사면(30)은 상기 표시 수단(1')의 표시면(100')에 대해 평행하게 연장되고, 상기 방사면(30)과 표시면(100')은 적어도 부분적으로 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는, 전기 장치(1).
제1항에 있어서, 방사면(30)과 표시면(100')은 0.1 내지 4밀리미터 사이로, 바람직하게는 0.5 내지 2밀리미터 사이로, 아주 특별히 바람직하게는 약 1밀리미터로 서로 이격되는 것을 특징으로 하는, 전기 장치(1).
제1항에 있어서, 모듈(2)은 전기 장치(1)의 표시 수단(1')을 위한 터치스크린 기능을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기 장치(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 모듈(2)은 위치 인식 구역(30, 30')으로 방사되는 추가 일차 빔(3')을 생성하도록 구성되고; 상기 모듈(2)은, 상기 추가 일차 빔(3)의 추가 스캐닝 동작이 상기 위치 인식 구역(30, 30') 내부에서 실질적으로 추가 방사면(30')을 따라 수행되도록 구성되고, 상기 추가 방사면(30)은 표시 수단(1')의 표시면(100')에 대해 평행하게 연장되며, 방사면(30)과 추가 방사면(30')과, 표시면(100')은 적어도 부분적으로 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는, 전기 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 모듈(2)은 상기 모듈(2)에 의해 검출된 사용자 제스처에 따라 명령어 정보를 도출하기 위한 위치 인식 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기 장치(1).
제5항 또는 제6항에 있어서, 방사면(30)과 추가 방사면(30')은 실질적으로 서로 평행하게 배치되고 방사 간격(13)을 가지며, 상기 방사 간격(13)은 바람직하게 0 내지 50밀리미터 사이이고, 특히 바람직하게는 1 내지 5밀리미터 사이이며, 아주 특별히 바람직하게는 3밀리미터인 것을 특징으로 하는, 전기 장치(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 모듈(2)은 전기 장치(1) 내에 통합되거나, 상기 전기 장치(1)에 접속된 추가 장치인 것을 특징으로 하는, 전기 장치(1).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 장치(1)는 노트북, 개인용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 및/또는 텔레비전이며, 상기 표시 수단(1')은 디스플레이 화면, 특히 액정 디스플레이, 진공관 모니터, 플라스마 디스플레이 또는 발광다이오드(LED) 디스플레이인 것을 특징으로 하는, 전기 장치(1).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 전기 장치(1)를 작동시키기 위한 방법에 있어서,
모듈(2)을 통해 전기 장치(1)를 위한 인간-기계 인터페이스가 제공되고, 제1 작동 단계에서 상기 모듈(2)에 의해 일차 빔(3)이 생성되며, 상기 일차 빔(3)은 방사 구역(30, 30')으로 방사되고, 제2 작동 단계에서 상기 일차 빔(3)의 스캐닝 동작이 구현되며, 상기 일차 빔(3)의 스캐닝 동작은 위치 인식 구역(30, 30') 내에서 실질적으로 방사면(30)을 따라 수행되고, 제3 작동 단계에서 객체(4)가 방사면(30) 내에 포지셔닝되면, 상기 객체(4)와 일차 빔(3)의 상호작용에 기초하여 생성된 이차 신호(5)가 모듈(2)을 통해 검출되는 것을 특징으로 하는, 전기 장치의 작동 방법.
제9항에 있어서, 제4 작동 단계에서 상기 검출된 이차 신호(5)에 따라 위치 인식 정보가 생성되고, 제5 작동 단계에서 상기 위치 인식 정보에 따라 명령어 정보의 도출을 위한 위치 인식 신호가 생성되며, 특히 상기 위치 인식 신호는 전기 장치(1)의 제어를 위해 모듈(2)로부터 전기 장치(1)로 전송되는 것을 특징으로 하는, 전기 장치 작동 방법.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 명령어 정보는, 이 명령어 정보가 방사면(30)에 대한 객체(4)의 상대 운동과 관련한 정보를 포함하도록, 상기 위치 인식 신호로부터 도출되는 것을 특징으로 하는, 전기 장치 작동 방법.