WO2019170451A1 - Interaktionsmodul - Google Patents

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WO2019170451A1
WO2019170451A1 PCT/EP2019/054537 EP2019054537W WO2019170451A1 WO 2019170451 A1 WO2019170451 A1 WO 2019170451A1 EP 2019054537 W EP2019054537 W EP 2019054537W WO 2019170451 A1 WO2019170451 A1 WO 2019170451A1
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WO
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interaction module
projector
scanning device
image
work surface
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PCT/EP2019/054537
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French (fr)
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Gerald Horst
Daniel Vollmar
Frank Schaefer
Markus Pfeifferer
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BSH Hausgeraete GmbH
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BSH Hausgeraete GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0425—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means using a single imaging device like a video camera for tracking the absolute position of a single or a plurality of objects with respect to an imaged reference surface, e.g. video camera imaging a display or a projection screen, a table or a wall surface, on which a computer generated image is displayed or projected

Definitions

  • the invention relates to an interaction module.
  • the invention relates to an interaction module for controlling a device by means of a gesture with respect to an image projected onto a work surface.
  • An interaction module is arranged to project an image onto a work surface and to evaluate a gesture of a user with respect to the image.
  • the interaction module comprises a projector and an optical scanning device.
  • the image may in particular include the representation of a button or a similar element. If the user touches the button, for example with a finger, a predetermined control can be triggered. For example, a device in the area of the work surface or a lighting can be switched on or off.
  • the interaction module can be used in a household, especially in a kitchen. In this case, other representations than the button can be projected onto the desktop, such as a written recipe or a video stream.
  • One object of the present invention is to provide an interaction module which assists reliable determination of a touch of the work surface in the area of a projected image.
  • the invention achieves this object by means of the subject matter of the independent claim. Subclaims give preferred embodiments again.
  • An interaction module includes a projector configured to project an image onto a work surface; and an optical scanner for determining a user's gesture is set up in an area of the projected image between the projector and the work surface.
  • optical axes of the projector and of the scanning device enclose an angle of> 5 ° with one another in the area of the working surface.
  • the interaction module is usually mounted above the work surface.
  • the optical axis of the projector is usually given by optics, through which a bundle of light falls, which can be perceived as an image on the work surface.
  • the light beam may be symmetrical to the optical axis, in this case the optical axis corresponds to the connection of a center of a light exit area to a center of the image area. However, the light beam can also lie asymmetrically in one or two directions with respect to the optical axis of the projector.
  • the optical axis of the scanning device is usually predetermined by its optics. If the scanning device comprises only one optical sensor, its optical axis can be used.
  • the scanning device comprises two mutually offset sensors
  • a center line between the optical axes of the sensors can be regarded as the optical axis of the scanning device.
  • an optical axis of a possible dedicated illumination device of the scanning device can be irrelevant.
  • such a lighting device can emit non-visible light that can be scanned by the sensors.
  • This structure may be imprinted with a structure, such as a dot or stripe pattern.
  • a time when a gesture with respect to the work surface occurs in particular, the timing of touching a predetermined portion of the work surface can be accurately determined even if the object with which the gesture is performed , such as a finger of a user, is held so that the touched point is obscured with respect to the projector. This may be the case, for example, when the user holds his finger sharply, so that the portion of the finger closest to the work surface is not visible from the projector.
  • the optical axis of the projector may include an angle ⁇ 20 ° with a perpendicular to the work surface. Due to the steep projection angle, the image can be displayed on the work surface with little distortion. An unintentional shading a part of the image by an object lying on the work surface can be reduced.
  • the projector may be outside a range of motion of a user standing at the work surface.
  • the projector and the scanner are preferably mounted in a common housing.
  • the interaction module can be better protected against contamination or encapsulated in a way that is easy to maintain. Communication or energy transfer between components of the interaction module can be simplified.
  • the housing may be large enough to allow sufficient clearance between the projector and the scanner.
  • the optical axes of the projector and the scanning device in the region of the housing can diverge in the direction of the work surface. Either the light beam emitted by the projector or the light registered by the scanning device can be diverted between the area of the image and the interaction module.
  • the optical axis of the scanning device is preferably directed in such a way that a deflecting element which is set up for deflecting light between the working surface and the scanning device can be mounted perpendicular to the working surface.
  • the deflection can in particular be effected by means of a reflecting surface which extends in a substantially vertical direction between the interaction module and the working surface.
  • a reflecting surface can be realized for example by a tile mirror or a glass plate.
  • Such reflective vertical surfaces are often used in kitchens, for example to protect a wall from soiling and to allow easy cleaning. In many cases, such an area can be found in the area of a hearth from which, for example, steam or fat sprinkles can emanate during cooking.
  • the interaction module can be installed elegantly and hygienically in an existing work arrangement, in particular in a kitchen.
  • the interaction module itself can be compact be and take up little valuable space in the kitchen area.
  • the interaction module may comprise the deflection element.
  • the deflecting element can be mounted inside the housing.
  • the reflective element may extend in the vertical direction from the housing. In this case, the reflective element can be set up to lie flat on a vertical surface between the interaction module and the work surface. As a result, the reflective element can be better protected. It also makes it easier to keep clean or clean.
  • the deflecting element may be attached to the housing of the interaction module.
  • the interaction module can thereby be made less rugged, which can further improve the cleaning ability.
  • a scanning region of the scanning device in the region of the working surface comprises the entire image surface.
  • the interaction module may further include processing means arranged to determine a gesture with respect to a portion of the image and to initiate a predetermined control function in response to the gesture and the portion.
  • the control function may affect the interaction module, for example by changing an optical output of the image, or triggering a function on another device.
  • the other device can be arranged in particular in the area of the work surface and more preferably comprises a kitchen appliance such as a stove, an oven, an extractor hood or a lighting.
  • FIG. 1 shows a first exemplary system with an interaction module
  • FIG. 2 shows a second exemplary system with an interaction module
  • Figure 3 illustrates the system of Figure 2 in another embodiment.
  • FIG. 1 shows a system 100 with an interaction module 105.
  • the interaction module 105 is configured to project an image 110 onto a work surface 15 and a file which, for example, a user can execute by means of a finger 120 with respect to the image 110 scan.
  • a width direction (x) extends from the presentation plane toward the viewer.
  • a depth direction (y) extends to the right and a height direction (z) to the top.
  • the directions can also be called different. They include pairwise angles that are different from zero so that they form a coordinate system. Preferably, the included angles are each substantially 90 ° and the coordinate system is a legal system.
  • the system 100 is typically found at a workstation, preferably in a home, and more preferably in a kitchen.
  • An example user location 125 refers to a location at which a user of the interaction module 105 is usually located during the interaction.
  • the user usually stands at the working surface 115, which may for example comprise the upper side of a worktop and preferably extends horizontally along the width and depth directions.
  • the worktop can be held by a floor unit standing on the floor.
  • the interaction module 105 is preferably mounted above the work surface 15, ie in the positive height direction.
  • the interaction module 105 may, for example, be attached to a piece of furniture or device 130 which is mounted above the work surface 115.
  • the furniture may in particular include a wall unit and the device 130, for example, a cooker hood or lighting.
  • a wall 135 is located between the device 130 and the worktop in the vertical direction, on which the device 130 and / or the work surface 15 can abut, in particular, flush on a side remote from the user position 125.
  • the interaction module 105 is constructed in two parts.
  • a first part comprises a projector 140 and a second part comprises an optical scanning device 145.
  • the projector 140 is set up to emit a light beam which can be perceived on the work surface 15 as an image 10. Any static or dynamic content can be reproduced optically, for example a cooking recipe, a video data stream or a representation of a button.
  • the scanning device 145 comprises one or more optical sensors whose scanning regions preferably cover at least that of the image in the region of the working surface 15.
  • the sensors may be configured to scan for common, visible light or for scanning invisible light.
  • the scanner 145 may be a dedicated invisible light source, such as infrared light.
  • the emitted light can be structured in order to allow a distance determination of an emitted pattern by means of the sensors, for example according to the principle of triangulation.
  • the optical distance determination may also be determined on the basis of a travel time of transmitted and reflected light ("time of flight", TOF). In this case, a single optical sensor may suffice.
  • the two parts of the interaction module 105 are preferably connected to one another by means of an energy and / or data connection.
  • a housing 150 is provided which receives at least one of the parts.
  • the housing 150 accommodates the projector 140 and an optional processing device 155, which is preferably configured to determine a gesture in the area of the work surface 115 with respect to the image 110 and optionally to provide a corresponding signal or to carry out an associated control action.
  • An angle a between the finger 120 and a perpendicular to the work surface 115 influences how well a contact of the work surface 1 15 -in particular in the area of a button projected there-can be determined from above.
  • the smaller the angle a the less accurate is the scan from the vertical direction. It is therefore proposed to tilt an optical axis 160 of the projector 140 and an optical axis 165 of the scanner 145 against each other.
  • An angle between the axes 160 and 165 should be in a range of more than about 5 °, more preferably more than 10 °, in particular more than 15 °. An increase of the angle to a level greater than approx. 20 ° is not preferred.
  • a projection area of the projector 140 in the display plane symmetrical to the optical axis 160 and a scanning area of the scanning device 145 are symmetrical to the optical axis 165.
  • FIG. 2 shows another system 100 with an interaction module 105 in a representation which is not to scale.
  • the projector 140 and the scanning device 145 are installed in a common housing 150.
  • the projection range of the projector 140 in the display plane is asymmetric with respect to the optical axis 160.
  • a scanning range of the scanning device 145 may be asymmetrical with respect to the optical axis 165.
  • the optical axes 160 and 160 enclose an angle d with each other.
  • the scanning device 145 is offset here in the depth direction relative to the projector 140.
  • the scanning device is inclined about an axis which extends in the width direction.
  • the scanning device 145 may also be offset, for example, in the width direction and inclined about an axis extending in the depth direction, in order to produce the same effect.
  • FIG. 3 shows the system 100 of FIG. 2 in a further embodiment, which is not to scale.
  • the optical axes 160 and 165 in the region of the interaction module 105 and the housing 150 apart.
  • the beam path of the scanning device is deflected at a reflecting surface or a deflection element 305, so that the optical axes 160, 165 converge again in the area of the working surface 15 and enclose the acute angle d with one another.
  • a gesture of a user with respect to the image 110 can be surely determined even if the user holds his finger 120 close to zero at an angle a (see FIG.
  • the reflective surface can be realized, for example, by a tile mirror, a glass or stainless steel plate, which can be attached to the wall 135, for example. NEN. It is preferred that the surface reflects the light of the scanning device 145 as completely as possible and as little as possible diffusely.
  • an optical deflection element 305 may be provided which has the desired reflection properties. The deflecting element 305 may be attached to the wall 135 and / or the housing 150 of the interaction module 105.
  • Reflection properties of the deflection element 305 or of the reflective surface can be related to a spectrum to be reflected. For example, a reflection can take place in the region of invisible infrared light, while in the visible region only a partial or very weak reflection takes place, so that the surface or the deflecting element 305 can be perceived, for example, as a dark or light surface.
  • the reflection properties can also be dependent on an angle of incidence of the light to be reflected. In particular, a total reflection at large angles of incidence (with respect to a vertical) take place.
  • the geometry of the system 100 may be selected such that a total reflection for the selected light spectrum of the scanner 145 takes place as much as possible.

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Abstract

Ein Interaktionsmodul umfasst einen Projektor, der zur Projektion eines Bildes auf eine Arbeitsfläche eingerichtet ist; und eine optische Abtasteinrichtung, die zur Bestimmung einer Geste eines Benutzers in einem Bereich des projizierten Bildes zwischen dem Projektor und der Arbeitsfläche eingerichtet ist. Dabei schließen optische Achsen des Projektors und der Abtasteinrichtung im Bereich der Arbeitsfläche einen Winkel ≥ 5° miteinander ein.

Description

Interaktionsmodul
Die Erfindung betrifft ein Interaktionsmodul. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Inter- aktionsmodul zur Steuerung eines Geräts mittels einer Geste bezüglich eines auf eine Arbeitsfläche projizierten Bilds.
Ein Interaktionsmodul ist dazu eingerichtet, ein Bild auf eine Arbeitsfläche zu projizieren und eine Geste eines Benutzers bezüglich des Bildes auszuwerten. Dazu umfasst das Interaktionsmodul einen Projektor und eine optische Abtasteinrichtung. Das Bild kann insbesondere die Darstellung einer Schaltfläche oder eines ähnlichen Elements umfas- sen. Berührt der Benutzer die Schaltfläche, etwa mit einem Finger, so kann eine vorbe- stimmte Steuerung ausgelöst werden. Beispielsweise können ein Gerät im Bereich der Arbeitsfläche oder eine Beleuchtung ein- oder ausgeschaltet werden. Das Interaktions- modul kann in einem Haushalt, insbesondere in einer Küche verwendet werden. Dabei können auch andere Darstellungen als die Schaltfläche auf die Arbeitsfläche projiziert werden, beispielsweise ein geschriebenes Rezept oder ein Videostrom.
DE 10 2009 000 653 B4 beschreibt eine Vorrichtung zur Bedienung eines elektronischen Geräts mittels Gestenerfassung.
Hält der Benutzer beim Annähern an die Schaltfläche seinen Finger steil, sodass er einen großen Winkel mit der Arbeitsfläche einschließt, so kann er aus der Perspektive des Interaktionsmoduls die Schaltfläche teilweise verschatten, sodass es schwierig sein kann, das Berühren der Schaltfläche genau zu bestimmen.
Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Interakti onsmodul anzugeben, das ein verlässliches Bestimmen einer Berührung der Arbeitsplatte im Bereich eines projizierten Bildes unterstützt. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Aus- führungsformen wieder.
Ein Interaktionsmodul umfasst einen Projektor, der zur Projektion eines Bildes auf eine Arbeitsfläche eingerichtet ist; und eine optische Abtasteinrichtung, die zur Bestimmung einer Geste eines Benutzers in einem Bereich des projizierten Bildes zwischen dem Pro- jektor und der Arbeitsfläche eingerichtet ist. Dabei schließen optische Achsen des Projek- tors und der Abtasteinrichtung im Bereich der Arbeitsfläche einen Winkel > 5° miteinander ein.
Das Interaktionsmodul ist üblicherweise über der Arbeitsfläche angebracht. Die optische Achse des Projektors ist üblicherweise durch eine Optik vorgegeben, durch die ein Licht- bündel fällt, das auf der Arbeitsfläche als Bild wahrgenommen werden kann. Das Licht bündel kann symmetrisch zur optischen Achse liegen, in diesem Fall entspricht die opti- sche Achse der Verbindung einer Mitte eines Lichtaustrittsbereichs zu einer Mitte des Bildbereichs. Das Lichtbündel kann aber auch in einer oder zwei Richtungen asymmet- risch zur optischen Achse des Projektors liegen. Die optische Achse der Abtasteinrichtung ist üblicherweise durch dessen Optik vorgegeben. Umfasst die Abtasteinrichtung nur ei- nen optischen Sensor, so kann dessen optische Achse verwendet werden. Umfasst die Abtasteinrichtung zwei zueinander versetzte Sensoren, so kann eine Mittellinie zwischen optischen Achsen der Sensoren als optische Achse der Abtasteinrichtung angesehen werden. Eine optische Achse einer möglichen dedizierten Beleuchtungseinrichtung der Abtasteinrichtung kann hingegen unmaßgeblich sein. Eine solche Beleuchtungseinrich- tung kann insbesondere nicht sichtbares Licht aussenden, das von den Sensoren abge- tastet werden kann. Diesem Licht kann eine Struktur aufgeprägt sein, beispielsweise ein Punkt- oder Streifenmuster.
Durch den gegenüber dem Stand der Technik vergrößerten Winkel kann ein Zeitpunkt, wenn eine Geste bezüglich der Arbeitsfläche eintritt, insbesondere der Zeitpunkt der Be- rührung eines vorbestimmten Abschnitts der Arbeitsfläche, auch dann genau bestimmt werden, wenn das Objekt, mit dem die Geste vollführt wird, etwa ein Finger eines Benut- zers, so gehalten wird, dass die berührte Stelle bezüglich des Projektors verdeckt ist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn der Benutzer seinen Finger steil hält, sodass der Abschnitt des Fingers, welcher der Arbeitsfläche am nächsten liegt, vom Projektor aus nicht sichtbar ist.
Die optische Achse des Projektors kann mit einer Senkrechten auf die Arbeitsfläche einen Winkel < 20° einschließen. Durch den steilen Projektionswinkel kann das Bild verzer- rungsarm auf der Arbeitsfläche angezeigt werden. Eine unbeabsichtigte Verschattung eines Teils des Bildes durch ein auf der Arbeitsfläche liegendes Objekt kann reduziert sein. Außerdem kann der Projektor außerhalb eines Bewegungsbereichs eines Benutzers liegen, der an der Arbeitsfläche steht.
Der Projektor und die Abtasteinrichtung sind bevorzugt in einem gemeinsamen Gehäuse angebracht. Dadurch kann das Interaktionsmodul verbessert gegenüber Verschmutzung geschützt oder wartungsfreundlich gekapselt werden. Eine Kommunikation oder Energie- Übertragung zwischen Komponenten des Interaktionsmoduls kann vereinfacht sein.
Um den geforderten Winkel von > 5° zwischen den optischen Achsen einzuhalten kann das Gehäuse groß genug sein, um einen ausreichenden Abstand zwischen dem Projektor und der Abtasteinrichtung zu ermöglichen. In einer anderen Ausführungsform können die optischen Achsen des Projektors und der Abtasteinrichtung im Bereich des Gehäuses in Richtung der Arbeitsfläche auseinanderlaufen. Entweder das vom Projektor ausgesandte Lichtbündel oder das von der Abtasteinrichtung registrierte Licht kann zwischen dem Be- reich des Bildes und dem Interaktionsmodul umgelenkt werden.
Die optische Achse der Abtasteinrichtung ist bevorzugt derart gerichtet, dass ein Umlenk- element, das zur Umlenkung von Licht zwischen der Arbeitsfläche und der Abtasteinrich- tung eingerichtet ist, senkrecht zur Arbeitsfläche angebracht sein kann.
Die Umlenkung kann insbesondere mittels einer reflektierenden Fläche erfolgen, die sich in im Wesentlichen vertikaler Richtung zwischen dem Interaktionsmodul und der Arbeits- fläche erstreckt. Eine solche Fläche kann beispielsweise durch einen Fliesenspiegel oder eine Glasplatte realisiert sein. Derartige reflektierende vertikale Flächen werden häufig in Küchen verwendet, um beispielsweise eine Wand vor Verschmutzung zu schützen und eine leichte Reinigung zu erlauben. In vielen Fällen ist eine solche Fläche im Bereich ei- nes Herdes zu finden, von dem beim Kochen beispielsweise Wasserdampf oder Fettsprit- zer ausgehen können.
Durch das Ausnutzen einer bereits vorhandenen reflektierenden Fläche kann das Interak- tionsmodul elegant und hygienisch in eine bestehende Arbeitsanordnung, insbesondere in einer Küche, eingebaut werden. Das Interaktionsmodul selbst kann kompakt aufgebaut sein und nur wenig wertvollen Platz im Bereich der Küche einnehmen.
Das Interaktionsmodul kann das Umlenkelement umfassen. Beispielsweise kann das Um- lenkelement innerhalb des Gehäuses angebracht sein. In einer anderen Ausführungsform kann sich das reflektierende Element in vertikaler Richtung von dem Gehäuse aus erstre- cken. Dabei kann das reflektierende Element dazu eingerichtet sein, an einer vertikalen Fläche zwischen dem Interaktionsmodul und der Arbeitsfläche flächig anzuliegen. Da- durch kann das reflektierende Element verbessert geschützt sein. Außerdem kann es so leichter sauber gehalten bzw. gereinigt werden.
Insbesondere kann das Umlenkelement am Gehäuse des Interaktionsmoduls angebracht sein. Das Interaktionsmodul kann dadurch weniger zerklüftet ausgeführt sein, was die Reinigungsfähigkeit weiter verbessern kann.
Es ist bevorzugt, dass ein Abtastbereich der Abtasteinrichtung im Bereich der Arbeitsflä- che die gesamte Bildfläche umfasst. Dadurch kann gerade derjenige Bereich abgetastet werden, auf dem mittels des Projektors ein Bedien- oder Schaltelement dargestellt wer- den kann. Ein„blinder“ Bereich, in welchem das Bild angezeigt werden kann, ohne eine korrespondierende Geste abtasten zu können, kann so vermieden werden.
Das Interaktionsmodul kann ferner eine Verarbeitungseinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, eine Geste bezüglich eines Abschnitts des Bildes zu bestimmen und in Abhängigkeit der Geste und des Abschnitts eine vorbestimmte Steuerfunktion auszulö- sen. Die Steuerfunktion kann das Interaktionsmodul betreffen, beispielsweise indem eine optische Ausgabe des Bildes verändert wird, oder eine Funktion an einem anderen Gerät auslösen. Das andere Gerät kann insbesondere im Bereich der Arbeitsfläche angeordnet sein und umfasst weiter bevorzugt ein Küchengerät wie einen Herd, einen Ofen, eine Dunstabzugshaube oder eine Beleuchtung.
Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beiliegenden Figuren genauer beschrieben, in denen:
Figur 1 ein erstes beispielhaftes System mit einem Interaktionsmodul;
Figur 2 ein zweites beispielhaftes System mit einem Interaktionsmodul; und Figur 3 das System von Figur 2 in einer weiteren Ausführungsform darstellt.
Figur 1 zeigt ein System 100 mit einem Interaktionsmodul 105. Das Interaktionsmodul 105 ist dazu eingerichtet, ein Bild 110 auf eine Arbeitsfläche 1 15 zu projizieren und eine Ges- te, die beispielsweise ein Benutzer mittels eines Fingers 120 ausführen kann, bezüglich des Bildes 1 10 abzutasten.
Zur leichteren Bezugnahme ist ein beispielhaftes Koordinatensystem angegeben. Eine Breitenrichtung (x) erstreckt sich aus der Darstellungsebene auf den Betrachter zu. Eine Tiefenrichtung (y) erstreckt sich nach rechts und eine Höhenrichtung (z) nach oben. Die Richtungen können auch anders bezeichnet werden. Sie schließen paarweise Winkel miteinander ein, die von null verschieden sind, sodass sie ein Koordinatensystem bilden. Bevorzugt betragen die eingeschlossenen Winkel jeweils im Wesentlichen 90° und das Koordinatensystem ist ein Rechtssystem.
Das System 100 ist üblicherweise an einem Arbeitsplatz, bevorzugt in einem Haushalt und weiter bevorzugt in einer Küche zu finden. Eine beispielhafte Benutzerposition 125 bezeichnet eine Stelle, an der sich ein Benutzer des Interaktionsmoduls 105 üblicherwei- se während der Interaktion befindet. Dabei steht der Benutzer für gewöhnlich an der Ar- beitsfläche 115, die beispielsweise die Oberseite einer Arbeitsplatte umfassen kann und sich bevorzugt horizontal entlang der Breiten- und Tiefenrichtung erstreckt. Die Arbeits- platte kann durch einen auf dem Boden stehenden Unterschrank gehalten sein.
Das Interaktionsmodul 105 ist bevorzugt über der Arbeitsfläche 1 15, also in positiver Höhenrichtung, angebracht. Dabei kann das Interaktionsmodul 105 beispielsweise an einem Möbel oder Gerät 130 angebracht sein, das über der Arbeitsfläche 115 angebracht ist. Das Möbel kann insbesondere einen Oberschrank und das Gerät 130 beispielsweise eine Dunstabzugshaube oder Beleuchtung umfassen. Häufig befindet sich zwischen dem Gerät 130 und der Arbeitsplatte in vertikaler Richtung eine Wand 135, an der das Gerät 130 und/oder die Arbeitsfläche 1 15 an einer von der Benutzerposition 125 entfernten Sei- te insbesondere bündig anliegen können. In der dargestellten Ausführungsform ist das Interaktionsmodul 105 zweiteilig aufgebaut. Ein erster Teil umfasst einen Projektor 140 und ein zweiter Teil umfasst eine optische Abtasteinrichtung 145. Der Projektor 140 ist zur Aussendung eines Lichtbündels einge- richtet, das auf der Arbeitsfläche 1 15 als Bild 1 10 wahrgenommen werden kann. Dabei können beliebige statische oder dynamische Inhalte optisch wiedergegeben werden, bei- spielsweise ein Kochrezept, ein Videodatenstrom oder eine Darstellung einer Schaltflä- che. Die Abtasteinrichtung 145 umfasst einen oder mehrere optische Sensoren, deren Abtastbereiche bevorzugt zumindest den des Bildes im Bereich der Arbeitsfläche 1 15 abdecken. Die Sensoren können zur Abtastung von üblichem, sichtbarem Licht oder zur Abtastung von unsichtbarem Licht eingerichtet sein. Die Abtasteinrichtung 145 kann eine dedizierte Lichtquelle für unsichtbares Licht, beispielsweise Infrarotlicht, vorgesehen sein. Das ausgesandte Licht kann strukturiert sein, um eine Abstandsbestimmung eines ausge- sandten Musters mittels der Sensoren beispielsweise nach dem Prinzip der Triangulation zu erlauben. In einer anderen Ausführungsform kann die optische Abstandsbestimmung auch auf der Basis einer Reisedauer ausgesandten und zurückreflektierten Lichts („time of flight“, TOF) bestimmt werden. In diesem Fall kann auch ein einzelner optischer Sensor ausreichen.
Die beiden Teile des Interaktionsmoduls 105 sind bevorzugt mittels einer Energie- und/oder Datenverbindung miteinander verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Gehäuse 150 vorgesehen, das wenigstens einen der Teile aufnimmt. Vorliegend nimmt das Gehäuse 150 den Projektor 140 und eine optionale Verarbeitungseinrichtung 155 auf, die bevorzugt dazu eingerichtet ist, eine Geste im Bereich der Arbeitsfläche 115 bezüglich des Bildes 110 zu bestimmen und gegebenenfalls ein korrespondierendes Sig nal bereitzustellen oder eine zugeordnete Steueraktion auszuführen.
Ein Winkel a zwischen dem Finger 120 und einer Senkrechten zur Arbeitsfläche 115 be- einflusst, wie gut eine Berührung der Arbeitsfläche 1 15 - insbesondere im Bereich einer dort projizierten Schaltfläche - von oben aus bestimmt werden kann. Je kleiner der Winkel a ist, desto weniger genau ist die Abtastung aus vertikaler Richtung. Es wird daher vorge- schlagen, eine optische Achse 160 des Projektors 140 und eine optische Achse 165 der Abtasteinrichtung 145 gegeneinander zu neigen. Ein Winkel zwischen den Achsen 160 und 165 sollte in einem Bereich von mehr als ca. 5°, weiter bevorzugt mehr als 10°, ins- besondere mehr als 15° liegen. Eine Steigerung des Winkels auf ein Maß größer als ca. 20° ist nicht bevorzugt. Durch diese Spreizung der optischen Achsen 160, 165 kann eine verbesserte Gestenbestimmung bezüglich des projizierten Bildes 1 10 realisiert werden. In der vorliegenden Ausführungsform liegen beispielhaft ein Projektionsbereich des Projek- tors 140 in der Darstellungsebene symmetrisch zur optischen Achse 160 und ein Abtast- bereich der Abtasteinrichtung 145 symmetrisch zur optischen Achse 165.
Figur 2 zeigt ein weiteres System 100 mit einem Interaktionsmodul 105 in einer nicht maßstäblichen Darstellung. Im Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungs- form sind hier der Projektor 140 und die Abtasteinrichtung 145 in einem gemeinsamen Gehäuse 150 eingebaut. Außerdem liegt der Projektionsbereich des Projektors 140 in der Darstellungsebene asymmetrisch zur optischen Achse 160. Unabhängig davon kann ein Abtastbereich der Abtasteinrichtung 145 asymmetrisch zur optischen Achse 165 liegen. Die optischen Achsen 160 und 160 schließen miteinander einen Winkel d ein.
Die Abtasteinrichtung 145 ist hier in Tiefenrichtung gegenüber dem Projektor 140 versetzt. Um den Abtastbereich der Abtasteinrichtung 145 im Bereich der Arbeitsfläche 1 15 mög- lichst mit dem Darstellungsbereich des Projektors 140 abzugleichen ist die Abtasteinrich- tung um eine Achse, die sich in Breitenrichtung erstreckt, geneigt. In einer anderen Aus- führungsform kann die Abtasteinrichtung 145 auch beispielsweise in Breitenrichtung ver- setzt und um eine sich in Tiefenrichtung erstreckende Achse geneigt sein, um den glei- chen Effekt zu erbringen.
Figur 3 zeigt das System 100 von Figur 2 in einer weiteren, nicht maßstäblich dargestell- ten Ausführungsform. Hier laufen die optischen Achsen 160 und 165 im Bereich des Interaktionsmoduls 105 bzw. des Gehäuses 150 auseinander. Der Strahlengang der Ab- tasteinrichtung wird an einer reflektierenden Fläche oder einem Umlenkelement 305 um- gelenkt, sodass die optischen Achsen 160, 165 im Bereich der Arbeitsfläche 1 15 wieder aufeinander zulaufen und den spitzen Winkel d miteinander einschließen. Bei einem der- art großen Winkel kann eine Geste eines Benutzers bezüglich des Bildes 1 10 auch dann sicher bestimmt werden, wenn dieser seinen Finger 120 in einem Winkel a nahe null hält (vgl. Figur 1 ).
Die reflektierende Fläche kann beispielsweise durch einen Fliesenspiegel, eine Glas- oder Edelstahlplatte realisiert sein, die beispielsweise an der Wand 135 angebracht sein kön- nen. Es ist bevorzugt, dass die Fläche das Licht der Abtasteinrichtung 145 möglichst total und möglichst wenig diffus reflektiert. In einer weiteren Ausführungsform kann an Stelle der reflektierenden Fläche auch ein optisches Umlenkelement 305 vorgesehen sein, das die gewünschten Reflektionseigenschaften hat. Das Umlenkelement 305 kann an der Wand 135 und/oder dem Gehäuse 150 des Interaktionsmoduls 105 angebracht sein.
Reflektionseigenschaften des Umlenkelements 305 oder der reflektierenden Fläche kön- nen auf ein zu reflektierendes Spektrum bezogen sein. Beispielsweise kann im Bereich unsichtbaren Infrarotlichts eine Reflektion erfolgen, während im sichtbaren Bereich nur eine teilweise oder sehr schwache Reflektion erfolgt, sodass die Fläche oder das Um- lenkelement 305 beispielsweise als dunkle oder helle Fläche wahrgenommen werden können. Die Reflektionseigenschaften können auch von einem Einfallswinkel des zu re- flektierenden Lichts abhängig sein. Insbesondere kann eine Totalreflektion bei großen Einfallwinkeln (bezüglich einer Senkrechten) stattfinden. Die Geometrie des Systems 100 kann derart gewählt sein, dass eine Totalreflektion für das gewählte Lichtspektrum der Abtasteinrichtung 145 möglichst immer stattfindet.
Bezugszeichen
100 System
105 Interaktionsmodul
1 10 Bild
115 Arbeitsfläche
120 Finger
125 Benutzerposition
130 Gerät, Möbel
135 Wand
140 Projektor
145 optische Abtasteinrichtung
150 Gehäuse
155 Verarbeitungseinrichtung
160 optische Achse des Projektors
165 optische Achse der Abtasteinrichtung x Breitenrichtung
y Tiefenrichtung
Höhenrichtung
305 reflektierende Fläche, Umlenkelement

Claims

io PATENTANSPRÜCHE
1. Interaktionsmodul (105), umfassend:
- einen Projektor (140), der zur Projektion eines Bildes (110) auf eine Arbeitsfläche (115) eingerichtet ist;
- eine optische Abtasteinrichtung (145), die zur Bestimmung einer Geste eines Be- nutzers in einem Bereich des projizierten Bildes (1 10) zwischen dem Projektor (140) und der Arbeitsfläche (1 15) eingerichtet ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
- optische Achsen (160, 165) des Projektors (140) und der Abtasteinrichtung (145) im Bereich der Arbeitsfläche (1 15) einen Winkel > 5° miteinander einschließen.
2. Interaktionsmodul (105) nach Anspruch 1 , wobei die optische Achse (160) des Projek- tors (140) mit einer Senkrechten auf die Arbeitsfläche (1 15) einen Winkel < 20° ein- schließt.
3. Interaktionsmodul (105) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Projektor (140) und die Abtasteinrichtung (145) in einem gemeinsamen Gehäuse (150) angebracht sind.
4. Interaktionsmodul (105) nach Anspruch 3, wobei die optischen Achsen (160, 165) im Bereich des Gehäuses (150) in Richtung der Arbeitsfläche (1 15) auseinanderlaufen.
5. Interaktionsmodul (105) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die optische Achse (165) der Abtasteinrichtung (145) derart gerichtet ist, dass ein Umlenkelement (305), das zur Umlenkung von Licht zwischen der Arbeitsfläche (1 15) und der Abtasteinrichtung (145) eingerichtet ist, senkrecht zur Arbeitsfläche (115) angebracht sein kann.
6. Interaktionsmodul (105) nach Anspruch 5, ferner umfassend das Umlenkelement (305).
7. Interaktionsmodul (105) nach Anspruch 6, wobei das Umlenkelement (305) am Ge- häuse (150) angebracht ist.
8. Interaktionsmodul (105) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Ab- tastbereich der Abtasteinrichtung (145) im Bereich der Arbeitsfläche (1 15) die gesam- te Bildfläche (1 10) umfasst.
9. Interaktionsmodul (105) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Verarbeitungseinrichtung (155), die dazu eingerichtet ist, eine Geste bezüglich eines Abschnitts des Bildes (110) zu bestimmen und in Abhängigkeit der Geste und des Abschnitts eine vorbestimmte Steuerfunktion auszulösen.
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