DE102011056670A1

DE102011056670A1 - Näherungssensor-Vorrichtung für ein Spielgerät

Info

Publication number: DE102011056670A1
Application number: DE102011056670A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Sosnovskiy
Original assignee: Mattel Inc
Current assignee: Mattel Inc
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-08-02
Also published as: CN102608612A; CN102608612B; US20120158353A1; US9746558B2

Abstract

Eine Näherungssensor-Vorrichtung umfasst ein Gerätegehäuse, eine Vielzahl von Energie-Emittern, einen Energie-Detektor, ein reflektierendes Element und ein Steuerungssystem. Die Näherungssensor-Vorrichtung leitet reflektierte Energie zum Energiedetektor und bestimmt die Anordnung der Reflektionsquelle. Das Leiten der Energie zum Energie-Detektor kann Herstellungskosten dadurch reduzieren, dass weniger Hardware verwendet wird, während ein hohes Zuverlässigkeitsniveau aufrecht erhalten bleibt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität nach 35 U. S. C. § 119 der US Provisional Patent Application Serien-Nr. 61/425,128, eingereicht am 20.12.2010 und betitelt mit NÄHERUNGSSENSOR-VORRICHTUNG FÜR EIN SPIELGERÄT, deren vollständige Offenbarung hierin durch Bezugnahme für alle Zwecke einbezogen wird.
Gebiet der Erfindung
Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Näherungssensor-Vorrichtung. Im Besonderen kann die Näherungssensor-Vorrichtung in einem Spielgerät verwendet werden.
Hintergrund
Gedächtnisfähigkeits-Spiele waren und sind auch zukünftig eine breite Quelle von Erziehung und Unterhaltung für Kinder. Verbesserungen und Merkmale, die die Vorstellungskraft eines Kindes anregen und fortlaufende Bindung des Spieles mit dem Kind ermöglichen, tragen zu seinem Spielwert bei.
Ein Prüfstein-Gedächtnisfähigkeits-Spielgerät ist SIMON von MILTON BRADLY. Das Gerät umfasst vier farbige Tasten, von denen jede einen Ton erzeugt, wenn sie gedrückt wird. Ein Verfahren des Spielens umfasst das Aufleuchten einer oder mehrerer Tasten in einer besonderen Reihenfolge, wonach der Spieler die Reihenfolge durch Drücken der Tasten reproduzieren muss. Während das Spielen fesselnd ist, ist die Art, in der der Spieler mit dem Gerät interagiert, begrenzt. Ausgedehnter und wiederholter körperlicher Kontakt mit dem Gerät kann zu einer schnellen Verschlechterung wesentlicher Teile führen.
Ein anderes Gedächtnisfähigkeits-Spielgerät ist das LOOPZ-Spiel von MATTEL. Das Gerät umfasst vier erleuchtete U-förmige Bereiche. Das Gerät erzeugt einen Ton, wenn ein Lichtstrahl im einzelnen U-förmigen Bereich unterbrochen wird, wie zum Beispiel, wenn die Hand eines Spielers zwischen den Schenkeln des U hindurch fährt. Ein Verfahren des Spielens umfasst, dass das Gerät einen oder mehrere der U-förmigen Bereiche in einer speziellen Reihenfolge erleuchtet, wonach der Spieler die Reihenfolge reproduzieren muss, indem er eine Hand durch die U-förmigen Bereiche hindurchfährt. Wiederum ist das Spielen fesselnd, jedoch benötigt das Gerät eine den Interaktionsbereichen proportionale Zahl von Sensoren, was zu höheren Herstellungskosten führen kann. Eine Variante von LOOPZ ist das TAPZ Reflex-Spiel, auch von MATTEL, welches detailliert in der US-Patentanmeldung Seriennummer 13/219,407 beschrieben wird, deren vollständige Offenbarung hierin durch Bezugnahme für alle Zwecke einbezogen wird.
Das US-Patent Nr. 7,155,308 („Jones”) offenbart ein Roboter-Hindernis-Erkennungs-System. Das Roboter-Hindernis-Erkennungs-System umfasst ein Robotergehäuse, das bezüglich einer Oberfläche navigiert, und ein Sensor-Subsystem, das einen festgelegten Bezug zum Gehäuse hat und auf die Oberfläche zum Detektieren der Oberfläche gerichtet ist. Das Sensor-Subsystem umfasst einen optischen Emitter und einen Photonendetektor, der ein festgelegtes Sichtfeld hat, das das Ausstrahlungsfeld des Emitters in einem Bereich schneidet. Wie das LOOPZ-Spiel verwendet das Jones-System eine der Zahl der Emitter proportionale Zahl von Sensoren, was zu höheren Herstellungskosten führen kann.
Das US-Patent Nr. 5,308,985 („Lee”) offenbart einen weitwinkligen passiven Infrarotstrahlungs-Detektor. Der Infrarotstrahlungs-Detektor verwendet einen Reflektor, der einen verspiegelten, konischen Abschnitt hat oder einen facettierten Reflektor, um das Sichtfeld eines Sensors zu vergrößern. Der Lee-Detektor ist ein passives System, das lediglich detektiert, ob ein Objekt, wie zum Beispiel ein Eindringling, in seinem gesamten Sichtfeld anwesend ist. Die Bezugnahmen auf Jones und Lee werden hier beide durch Bezugnahme vollumfänglich einbezogen.
Zusammenfassung
Die Offenbarung umfasst eine Näherungssensor-Vorrichtung. Die Näherungssensor-Vorrichtung kann ein Geräte-Gehäuse aufweisen, eine Vielzahl von Energie-Emittern, einen Energiedetektor, ein reflektierendes Element und ein Steuersystem. Die Näherungssensor-Vorrichtung leitet reflektierte Energie zu dem Energiedetektor und bestimmt den Ort der Reflexionsquelle.
Andere Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile sind oder werden dem Fachmann bei Analyse der folgenden Figuren und der detaillierten Beschreibung offensichtlich. Alle derartigen zusätzlichen Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile sind in dieser Beschreibung enthalten, sind innerhalb des Schutzbereiches des beanspruchten Gegenstandes und werden durch die folgenden Ansprüche geschützt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Näherungssensor-Vorrichtung kann durch Bezug auf die folgenden Zeichnungen und die Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente in den Zeichnungen sind nicht notwendiger Weise maßstabsgerecht, stattdessen wird der Schwerpunkt auf das Darstellen der Prinzipien der Näherungssensor-Vorrichtung gelegt. In den Zeichnungen bezeichnen gleich referenzierte Bezugszeichen einander in den unterschiedlichen Ansichten entsprechende Teile.
1 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen eines oder mehrerer Objekte innerhalb einer bestimmten Nähe einer Vorrichtung.
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführung einer Näherungssensor-Vorrichtung.
3 ist ein Zeitablaufdiagramm für ein beispielhaftes Zeitmultiplex-Muster.
4 ist ein Schaltbild für eine beispielhafte optische Näherungssensor-Vorrichtung.
5 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführung einer Näherungssensor-Vorrichtung.
6 ist eine Darstellung eines autonomen Roboters.
7 ist eine Darstellung eines Fahrzeuges.
8 ist eine Darstellung einer alternativen Ausführung einer Näherungssensor-Vorrichtung.
9 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführung einer Näherungssensor-Vorrichtung.
10 ist eine schematische Querschnittsdarstellung der in 9 gezeigten Näherungssensor-Vorrichtung.
11 ist ein Schaltbild für eine andere beispielhafte optische Näherungssensor-Vorrichtung.
12 ist ein Schaltbild für eine andere beispielhafte optische Näherungssensor-Vorrichtung.
Detaillierte Beschreibung
Eine Näherungssensor-Vorrichtung umfasst ein Gerätegehäuse, eine Vielzahl von Energie-Emittern, einen Energiedetektor, eines oder mehrere reflektive Elemente und ein Steuerungssystem. Die Näherungssensor-Vorrichtung kann so gestaltet sein, dass sie die Energieausstrahlungen steuert und reflektierte Energie derart zu dem Energiedetektor leitet, dass er die Anordnung der Reflexionsquelle erkennen kann. Mit einer verringerten Zahl von Energiedetektoren kann eine Einsparung der Herstellungskosten erzielt werden.
1 ist ein Ablaufdiagramm 100 eines Verfahrens zum Erkennen eines oder mehrerer Objekte innerhalb einer bestimmten Nähe einer Vorrichtung. Das Verfahren beginnt mit dem Senden eines Energiesignals 102. Ein Steuerungssystem kann ein Steuerungssignal an einen Energie-Emitter auf- oder oberhalb der Vorrichtung senden, das dem Energie-Emitter befiehlt, das Energiesignal zu senden. Das Energiesignal kann Eigenschaften aufweisen, die es von den Energiesignalen anderer Energie-Emitter identifizierbar machen. Das Energiesignal kann von einem oder mehreren Objekten innerhalb einer bestimmten Nähe der Vorrichtung reflektiert werden und zu der Vorrichtung zurückkehren. Die Objekte können unter Überwachung sein, oder potentielle Hindernisse, die zu vermeiden sind. In einigen Ausführungen können die Objekte ein oder mehrere Finger sein, eine Hand, oder andere menschliche Gliedmaßen.
Das reflektierte Energiesignal kann des Weiteren von einem reflektierenden Element 103, wie zum Beispiel einem reflektierenden Kegel, abgelenkt werden. Die bestimmte Nähe kann ein nicht vorgegebener Wert sein. Vielmehr kann die bestimmte Nähe von verschiedenen Faktoren abhängen, einschließlich der Stärke des emittierten Energiesignals und der Stärke der Reflexion vom Objekt weg. Die bestimmte Nähe kann stattdessen ein gewünschter Wert sein. Vorwegnehmend, dass das Objekt die Haut einer Hand ist, und eine gewünschte Nähe ein bestimmter Wert ist, kann zum Beispiel ein gewöhnlicher Fachmann die Stärke des emittierten Energiesignals anpassen, um die gewünschte Nähe für die Erkennung zu erzielen.
Das abgelenkte reflektierte Energiesignal wird empfanden 104. Ein Energie-Detektor kann das reflektierte Energiesignal empfangen, das von dem reflektierten Element abgelenkt wurde. Die reflektierte Energie kann entlang einer Bahn verlaufen, die mehr als ein reflektierendes Element aufweist. Der Energiedetektor kann mit einem Steuerungssystem kommunizieren. Das reflektierte Energiesignal wird verarbeitet 106. Das Steuerungssystem kann die Daten, die durch den Energiedetektor über das empfangene Energiesignal gesammelt wurden, verarbeiten. Zum Beispiel kann das Steuerungssystem die Daten gegen Zeitdaten für die Energie-Emitter vergleichen, oder es kann die Daten dekodieren. Eine auf der Verarbeitung basierende Rückmeldung wird erzeugt. Das Steuerungssystem kann einem Anzeiger, wie zum Beispiel einer LED oder einem Lautsprecher signalisieren, einem Spieler mitzuteilen, dass ein Energiesignal aus einem bestimmten Bereich um die Vorrichtung empfangen wurde oder dass ein Energiesignal von einem bestimmten Energie-Emitter empfangen wurde. Ein derartiges Verfahren kann für ein Spielen auf einem Spielgerät, das ähnlich dem für das SIMON-Gedächtnisfähigkeitsgerät ist, nützlich sein. Während eines derartigen Spielens kann ein Spieler einen Finger oder seine Hand in einen Sektor um das Spielgerät herum platzieren, um eine Auswahl anzuzeigen, anstelle eine Taste zu drücken.
2 ist eine schematische Darstellung 200 einer Ausführung einer Näherungssensor-Vorrichtung 202. Die Näherungssensor-Vorrichtung 202 umfasst ein Gerätegehäuse 204, eine Vielzahl von Energie-Emittern 206, ein reflektierendes Element 208, einen Energiedetektor 210 und ein Steuerungssystem 212. Das Gerätegehäuse 204 stellt die strukturelle Unterstützung für die Näherungssensor-Vorrichtung 202 bereit. Das Gerätegehäuse 204 kann aus einem haltbaren Kunststoff, wie zum Beispiel Polyvinylchlorid (PVC) gefertigt seien. Das Gerätegehäuse 204 kann zahlreiche strukturelle Merkmale aufweisen. Die strukturellen Merkmale können lichtundurchlässige Wände 214 umfassen, die die Näherungssensor-Vorrichtung 202 in Sektoren einteilen. Die beispielhafte Ausführung weist vier lichtundurchlässige Wände 214 auf, die die Näherungssensor-Vorrichtung 202 in vier Sektoren oder Quadranten gleicher Fläche unterteilen. Durch gedankliches Erstrecken der lichtundurchlässigen Wände 214 in den Raum, der die Näherungssensor-Vorrichtung 202 umgibt, können diese lichtundurchlässigen Wände 214 auch den Bereich, der die Näherungssensor-Vorrichtung 202 umgibt, in Abschnitte unterteilen. Zum Beispiel können die lichtundurchlässigen Wände 214, die die vier Sektoren gleicher Fläche bilden, gedanklich erstreckt werden, um den Raum, der die Näherungssensor-Vorrichtung 202 umgibt, in vier Sektoren zu unterteilen.
Die strukturellen Merkmale können auch einen oder mehrere Kollimatoren aufweisen. Die Kollimatoren können die Größe und den Winkel eines Strahls von Strahlung oder Partikeln anpassen oder beim Empfangen eines Strahls von Strahlung oder Partikeln helfen. Die beispielhafte Ausführung weist einen Ausstrahlungs-Kollimator 216 für jeden Energie-Emitter 206 auf. Der Ausstrahlungs-Kollimator 216 kann dabei helfen, den Winkel eines Energiestrahls weg von dem Energie-Emitter 206 zu richten und hinaus in einen bestimmten Raumabschnitt, der an die Näherungssensor-Vorrichtung 202 angrenzt. Die beispielhafte Ausführung umfasst auch einen Empfangs-Kollimator 218. Der Empfangs-Kollimator 218 kann dabei helfen, einen reflektierten Energiestrahl von einem bestimmten Raumabschnitt, der an die Näherungssensor-Vorrichtung 202 angrenzt, zu empfangen. Einige Ausführungen umfassen einen Empfangs-Kollimator 218 für jeden Raumabschnitt, der an die Näherungssensor-Vorrichtung 202 angrenzt.
Die Energie-Emitter 206 richten Energie in den Raum, der die Näherungssensor-Vorrichtung 202 umgibt. Jeder Energie-Emitter kann Energie einer bestimmten Frequenz, Amplitude oder Energieniveau in diesen Raum richten. Zum Beispiel kann die ausgestrahlte Energie in einen bestimmten Sektor des Raumes, der die Näherungssensor-Vorrichtung 202 umgibt, gerichtet werden. Die ausgestrahlte Energie kann in ihrer Richtung durch besondere Strukturen in dem Gerätegehäuse 204 unterstützt werden, wie zum Beispiel die lichtundurchlässigen Wände 214 und den Ausstrahlungs-Kollimator 216.
Die Energie kann gemäß einer vorher festgelegten Frequenz, Amplitude, Energiehöhe oder Zeitverlauf gerichtet sein. Das Muster kann dabei helfen, zu identifizieren, von welchem der Energie-Emitter 206 oder von welchem bestimmten Raumsektor ein empfangenes Energiemuster herstammt. Zum Beispiel kann der Verlauf ein Zeitmultiplex-Muster oder ein Codemultiplex-Muster aufweisen.
3 ist ein Zeitverlaufsdiagramm 300 für ein beispielhaftes Zeitmultiplex-Muster. In einem Zeitmultiplex-Muster können die Energie-Emitter 206 nacheinander aktiviert werden, und ein empfangenes Energiemuster kann mit dem bestimmten Energie-Emitter in Verbindung gebracht werden, der zu der Zeit des Empfangs aktiv war. Zum Beispiel kann ein erster Energie-Emitter (Emitter 1) für 5 ms während eines ersten 10-ms-Zyklus aktiviert sein, aber ansonsten deaktiviert gelassen werden. Gleichfalls kann ein zweiter Energie-Emitter (Emitter 2) für 5 ms während eines zweiten 10-ms-Zyklus aktiviert sein, ein dritter Energie-Emitter (Emitter 3) für einen Abschnitt eines dritten Zyklus, und ein vierter Emitter (Emitter 4) für einen vierten Zyklus. Sollte ein Energieempfänger (Empfänger) ein Energiemuster während des zweiten Zyklus empfangen, kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass (1) er das Energiemuster empfangen hat, das durch den zweiten Energie-Emitter ausgestrahlt wurde, und dass (2) das empfangene Energiemuster von einem zweiten Raumsektor zu dem Energieempfänger zurück reflektiert wurde.
In einem beispielhaften Codemultiplex-Muster kann jeder der Energie-Emitter 206 gemäß einem zugewiesenen Muster, das für den Emitter besonders ist, aktiviert werden. Zum Beispiel kann ein Energie-Emitter gemäß dem binären Muster [1 0 1 0] aktiviert sein, während ein zweiter Energie-Emitter gemäß dem binären Muster [0 1 0 1] aktiviert sein kann, ein dritter gemäß [0 1 1 0] und ein vierter [1 0 0 1]. Demzufolge würde der Empfang des Musters [0 1 0 1] anzeigen, dass es (1) von dem zweiten Energie-Emitter stammte und dass (2) es von einem zweiten Raumsektor zu dem Energieempfänger zurück reflektiert wurde. Das Codemultiplex-Muster kann mit einem üblichen Code-Header synchronisiert sein.
In einigen Ausführungen sind die Energie-Emitter 206 Infrarot-Emitter. Ein Infrarot-Emitter kann Energie mit einer Frequenz von ungefähr 38 kHz ausstrahlen. Ein beispielhafter Infrarot-Emitter weist eine IE-0545HP Infrarot-LED von WAITRONY OPTOELECTRONICS auf. Alternativ können die Energie-Emitter 206 Energie einer anderen optischen Bandbreite ausstrahlen, wie zum Beispiel ultraviolettes oder beinahe ultraviolettes Licht, oder Schall- oder Ultraschallenergie, unter anderem.
Das reflektierende Element 208 richtet Energie auf den Energiedetektor 210. Das reflektierende Element 208 kann im Wesentlichen in seiner Gestalt kegelförmig sein und aus einem reflektierenden Material oder mit diesem beschichtet sein. In den Ausführungen der Erfindung mit optischen Energie-Emittern, wie zum Beispiel Infrarot-Emittern, kann die Oberfläche des reflektierenden Elements 208 mit Aluminium oder MYLAR biaxial orientiertem Polyethylen-Terephthalat-Polyesterfilm vom DUPONT beschichtet sein, oder aus glänzendem Plastik zusammengesetzt sein. Die Form des reflektierenden Elementes 208 kann so gestaltet sein, dass es die Menge von Energie, die zu dem Energiedetektor 210 reflektiert wird, maximiert, basierend auf den voraussichtlichen Einfallswinkeln auf die kegelförmige Oberfläche. Zum Beispiel kann eine kegelförmige Oberfläche wünschenswert sein, um Energie von einem üblicherweise 360 Grad planaren Sichtfeld, das im Wesentlichen parallel zu der Basis des Kegels ist, zu richten. In der beispielhaften Ausführung richtet ein reflektierender Kegel Energie, die durch einen der Empfangskollimatoren 218 fokussiert wird, auf den Energiedetektor 210, unabhängig davon, von welchem Raumsektor angrenzend an die Näherungssensor-Vorrichtung 202 die Energie reflektiert wurde. Wie dargestellt wurde, ist das reflektierende Element 208 ein geeigneter kreisförmiger Kegel, dessen Achse durch die Hauptdetektionsoberfläche des Energie-Detektors 210 verläuft.
Die Gestalt des reflektierenden Elementes 208 kann auf die Anwendung des Gerätes zugeschnitten sein. Zum Beispiel, wenn ein im Wesentlichen 180 Grad ebenes Sichtfeld gewünscht wird, kann eine Hälfte einer reflektierenden konischen Oberfläche verwendet werden. Für Systeme, in denen der voraussichtliche Einfallswinkel innerhalb eines schmalen Bereiches ist, kann eine mehr ebene reflektierende Oberfläche verwendet werden. Andere Formen, wie zum Beispiel elliptisch, hyperbolisch oder segmentiert, können für das reflektierende Element 208, basierend auf der Anwendung des Gerätes, wünschenswert sein.
Der Energiedetektor 210 wandelt empfangene Energie in elektrische Energiesignale um, die zu dem Steuerungssystem 212 gesendet werden. Der Energiedetektor 210 kann Energie einer bestimmten Frequenz, Amplitude oder Energieniveaus, die auf einer detektierenden Oberfläche einstrahlt, detektieren. In einigen Ausführungen umfasst der Energiedetektor 210 einen Infrarotsensor. Ein Infrarotsensor kann Energie mit einer Frequenz von ungefähr 38 kHz detektieren. Ein beispielhafter Infrarotsensor weist einen PIC-2T26ASMB Infrarotsensor von WAITRONY OPTOELECTRONICS auf. Alternativ kann der Energiedetektor 210 Energie einer anderen optischen Bandbreite detektieren, die zum Beispiel ultraviolettes oder beinahe ultraviolettes Licht, oder Schall oder Ultraschallenergie detektieren, unter anderem.
Das Steuerungssystem 212 steuert den Betrieb der Näherungssensor-Vorrichtung 202. Das Steuerungssystem 212 kann Signale an die Energie-Emitter 206 senden, um die Energieausstrahlungsmuster zu steuern. Das Steuerungssystem 212 kann Signale von dem Energiedetektor 210 betreffend die detektierte Energie empfangen. Das Steuerungssystem 212 kann die empfangenen Signale von dem Energiedetektor 210 verarbeiten, um zu bestimmen, von welchem Raumsektor angrenzend an die Näherungssensor-Vorrichtung 202 die detektierte Energie reflektiert wurde oder von welchem Energie-Emitter die detektierte Energie stammte. Das Steuerungsmodul 212 kann Signale an ein Rückmeldungssystem senden, um einem Spieler eine Rückmeldung bereit zu stellen, betreffend die Erkennung, die durch das Steuerungssystem 212 gemacht wurde. In einigen Ausführungen umfasst das Steuerungssystem 212 einen Mikroprozessor. In der beispielhaften Ausführung umfasst das Steuerungssystem 212 eine GPC11024A Mikrocontroller von GENERAL PLUS TECHNOLOGY. Alternativ kann das Steuerungssystem 212 einen SPGA, EPROM, DSP, CPU Prozessor, IC, Schaltkreis oder Schaltplatine, oder ein System-auf-einem-Chip-Lösung aufweisen.
4 ist ein Schaltdiagramm 400 für eine beispielhafte optische Näherungssensor-Vorrichtung. Das Schaltdiagramm 400 umfasst die Energie-Emitter 206, den Energiedetektor 210, das Steuerungssystem 212 und ein Rückmeldungssystem 402. Die Energie-Emitter 206 in dieser Ausführung umfassen vier Infrarot-lichtemittierende Dioden (LEDs), die mittels eines elektrischen Schaltkreises mit dem Steuerungssystem 212 verbunden sind. Der Energiedetektor 210 umfasst einen IR-Sensor, der mittels eines elektrischen Schaltkreises mit dem Steuerungssystem 212 verbunden bist. Das Steuerungssystem 212 weist einen Mikroprozessor auf, der mittels eines elektrischen Schaltkreises mit dem Rückmeldungssystem 402 verbunden ist. Das Rückmeldungssystem 402 weist ein Erkennungsdisplay mit vier grünen hellen oberflächenmontierten LEDs auf. Jede LED kann auf einen unterschiedlichen Sektor eines Äußeren eines Gerätegehäuses derart montiert sein, dass die Aktivierung der LED einen bestimmten Sektor anzeigt.
5 ist eine schematische Darstellung 500 einer alternativen Ausführung einer Näherungssensor-Vorrichtung 202. In dieser Ausführung umfasst die Näherungssensor-Vorrichtung 202 ein Gerätegehäuse 204, eine Vielzahl von Energie-Emittern 206, ein reflektierendes Element 208, einen Energiedetektor 210 und ein Steuerungssystem 212. Das Gerätegehäuse kann zahlreiche strukturelle Merkmale aufweisen. Derartige strukturelle Merkmale können lichtundurchlässige Wände 214 umfassen.
Die strukturellen Merkmale können auch eine oder mehrere Linsen umfassen. Die Linsen können Energie manipulieren, wie zum Beispiel durch Konvergieren oder Divergieren eines Strahls aus Strahlung oder Partikeln. Die beispielhafte Ausführung umfasst eine Ausstrahlungslinse 502 für jeden Energie-Emitter 206. Die Ausstrahlungslinse 502 kann dabei helfen, den Winkel eines Strahls von Energie weg von dem Energie-Emitter 206 zu lenken und in einen bestimmten Raumsektor hinaus, der an die Näherungssensor-Vorrichtung 202 angrenzt. Die beispielhafte Ausführung weist auch eine Empfangslinse 504 auf. Die Empfangslinse 504 kann dabei helfen, einen reflektierten Energiestrahl von einem bestimmten Raumsektor, der an die Näherungssensor-Vorrichtung 202 angrenzt, aufzusammeln. Einige Ausführungen umfassen eine Empfangslinse 504 für jeden Raumsektor, der der Näherungssensor-Vorrichtung 202 angrenzt. Die Linsen können aus einem transparenten Harz 506 oder anderem geeigneten Material zusammengesetzt sein.
In dieser Ausführung kann das reflektierende Element 208 ein Lufthohlraum innerhalb des transparenten Harzes 506 sein. Der Hohlraum kann so mit reflektierenden und/oder refraktierenden Eigenschaften ausgestaltet sein, dass er die Menge von Energie maximiert, die auf den Energiedetektor 210 gerichtet ist, basierend auf den voraussichtlichen Einfallswinkeln auf die Oberfläche des Elementes. Das reflektierende Element 208 kann Energie, die durch eine der Empfangslinsen 504 fokussiert ist, auf den Energiedetektor 210 richten, unabhängig davon, aus welchem Raumsektor angrenzend an die Näherungssensor-Vorrichtung 202 die Energie kam. Wie dargestellt, ist das reflektierende Element 208 ein geeigneter kreisförmiger Kegel, dessen Achse durch die Hauptdetektionsoberfläche des Energiedetektors 210 verläuft. In einigen Ausführungen kann die Grenze zwischen dem reflektierenden Element 208 und dem transparenten Harz mit einer reflektierenden Oberfläche beschichtet sein.
6 ist eine Darstellung 600 eines autonomen Roboters 602. In dieser Ausführung weist der autonome Roboter 602 eine Näherungssensor-Vorrichtung 202 auf. Die Näherungssensor-Vorrichtung 202 kann den autonomen Roboter 602 bei der Erkennung von Objekten und der Vermeidung unterstützen.
7 ist eine Darstellung 700 eines Fahrzeuges 702. In dieser Ausführung weist das Fahrzeug 702 eine Näherungssensor-Vorrichtung 202 auf. Die Näherungssensor-Vorrichtung 202 kann das Fahrzeug 702 bei der Erkennung und der Vermeidung von Objekten unterstützen.
Während die Näherungssensor-Vorrichtung 202 in dem Torso des autonomen Roboters 602 dargestellt wird und auf dem Dach des Fahrzeuges 702, kann sie auch an jedem anderen Ort auf oder um den Roboter 602 oder das Fahrzeug 702 angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Näherungssensor-Vorrichtung 202 auf dem Kopf oder auf den Füßen des Roboters 602 angeordnet sein oder auf dem Fahrgestell oder auf den vorderen oder rückwärtigen Stoßstangen des Fahrzeuges 702.
8 ist eine Darstellung 800 einer alternativen Ausführung einer Näherungssensor-Vorrichtung 202. Die Näherungssensor-Vorrichtung 202 umfasst ein Gerätegehäuse 204, eine Vielzahl von Energie-Emittern 206, ein reflektierendes Element 208, einen Energie-Detektor 210 und ein Steuerungssystem 212. In der dargestellten Ausführung können das Gerätegehäuse 204 und das Spielen ähnlich zu dem des LOOPZ-Gerätes sein. Jedoch können der Energie-Detektor 210 und das Steuerungssystem 212 anstelle zu bestimmen, von welchem Sektor ein reflektiertes Energiesignal empfangen wird, bestimmen, von welchem Sektor ein reflektiertes Energiesignal nicht empfangen wird.
Zum Beispiel kann das Steuerungssystem 212 den Energie-Emittern 206 signalisieren, sequentiell in einem Zeitmultiplex-Muster aktiv zu sein. Die emittierte Energie kann von einem oder mehreren reflektierenden Elementen 208 weg reflektiert werden. Da erwartet wird, dass der Einfallswinkel der Energie innerhalb eines schmalen Bereiches ist, kann das reflektierende Element 208 eine reflektierende ebene Oberfläche aufweisen. Der Energie-Detektor 210 wandelt die empfangene Energie in elektrische Signale, die zu dem Steuerungssystem 212 gesendet werden. Das Steuerungssystem 212 kann bestimmen, von welchem Sektor ein reflektiertes Energiesignal nicht empfangen wird und sendet Signale zu einem Rückmeldungssystem, um einen Spieler mit einer Rückmeldung zu versorgen, betreffend die Bestimmung, die durch das Steuerungssystem 212 gemacht wurde.
9 ist eine schematische Darstellung 900 einer anderen Ausführung einer Näherungssensor-Vorrichtung 902 und 10 ist eine schematische Darstellung 1000, die eine seitliche Querschnittsansicht der Vorrichtung 902 entlang der Linie „10”-„10” zeigt. Die Näherungssensor-Vorrichtung 902 weist ein Gerätegehäuse 904 auf, eine Vielzahl von Energie-Emittern 906 (wie zum Beispiel LEDs), ein reflektierendes Element 908 (wie zum Beispiel ein spiegelnder Kegel), einen Energie-Detektor 910 (wie zum Beispiel einen Lichtsensor) und eine Steuerung (in 9 und 10 nicht dargestellt). Das Gerätegehäuse 904 stellt die strukturelle Unterstützung für die Näherungssensor-Vorrichtung 902. In einer Ausführung kann das Gerätegehäuse 904 aus dauerhaftem Kunststoff, wie zum Beispiel Polyvinylchlorid (PVC) hergestellt sein, und kann aus lichtundurchlässigen Wänden gebildet sein.
Die strukturellen Merkmale der Näherungssensor-Vorrichtung 902 können auch einen oder mehrere Kollimatoren aufweisen. Die Kollimatoren können die Größe und den Winkels eines Strahls von Strahlung oder Partikeln anpassen oder dabei helfen, einen Strahl von Strahlung oder Partikeln zu sammeln. In dieser Ausführung weist die Vorrichtung 902 einen Emissions-Kollimator 916 für jeden Energie-Emitter 906 auf, obwohl nur ein Kollimator 916 in 9 und 10 gezeichnet ist. Der Emissions-Kollimator 916 kann dabei helfen, den Winkel eines Strahls von Energie weg vom Energie-Emitter 906 und hinaus in einen bestimmten Raumsektor, der an die Näherungssensor-Vorrichtung 902 angrenzt, zu lenken.
In dieser Ausführung weist die Vorrichtung 902 auch zahlreiche Empfangs-Kollimatoren 918 auf, von denen jeder mit einem unterschiedlichen Raumsektor, der an die Näherungssensor-Vorrichtung 902 angrenzt, verknüpft ist. Insbesondere kann jeder Empfangs-Kollimator 918 dabei helfen, einen reflektierten Energiestrahl von seinem bestimmten angrenzenden Raumsektor zu sammeln.
Die Energie-Emitter 906 lenken Energie in den Raum, der die Näherungssensor-Vorrichtung 902 umgibt. Jeder Energie-Emitter kann Energie einer bestimmten Frequenz, Amplitude oder Energieniveau in diesen Raum lenken. Zum Beispiel kann die emittierte Energie in einen bestimmten Raumsektor, der die Näherungssensor-Vorrichtung 902 umgibt, gelenkt werden. Die emittierte Energie wird in ihrer Richtung durch besondere Strukturen im Gerätegehäuse 904 unterstützt, wie zum Beispiel die lichtundurchlässigen Wände und die Ausstrahlungs-Kollimatoren 916.
Wie vorstehend erörtert, kann die Energie gemäß einer vorgegebenen Frequenz, Amplitude, Energie oder Zeitverlaufsmuster gelenkt werden. Das Muster kann dabei helfen, zu identifizieren, von welchem der Energie-Emitter 906 oder von welchem bestimmten Raumsektor ein empfangenes Energiemuster herstammt. Zum Beispiel kann das Muster ein Zeitmultiplexmuster oder ein Codemultiplex-Muster umfassen.
Die Näherungssensor-Vorrichtung 902 weist ein internes reflektierendes Element 914 auf, das in dem Gehäuse 904 angeordnet ist. In dieser Ausführung ist das reflektierende Element 914 in seiner Gestalt im Wesentlichen kegelförmig und ist ein Abschnitt oder eine Scheibe eines Kegels. In dieser Ausführung erstreckt sich das Element 914 in einem vollen Kreis um das innere reflektierende Element 908. Das reflektierende Element 914 ist unterhalb der Empfangs-Kollimatoren 918 angeordnet und weist einen Winkel derart auf, dass die Energie, die durch einen Kollimator 918 verläuft, von der Oberfläche des Elementes 914 und einer Oberfläche des reflektierenden Elementes 908 weg reflektiert wird, welche die Energie zu dem Energie-Detektor 910 leitet. Ein einziger Energie-Detektor 910 wird für die Vorrichtung 902 verwendet, die zahlreiche Energie-Emitter 906 hat, wodurch die Notwendigkeit für die Vorrichtung 902 eliminiert wird, einen separaten Detektor für jeden Emitter 906 zu haben.
Das reflektierende Element 908 kann in seiner Gestalt im Wesentlichen kegelförmig sein und aus reflektierendem Material zusammengesetzt oder mit diesem beschichtet sein. Gleichermaßen kann das reflektierende Element 914 aus reflektierendem Material zusammengesetzt oder mit diesem beschichtet sein. In den Ausführungen der Erfindung mit optischen Energie-Emittern, wie zum Beispiel Infrarot-Emittern, können die Oberflächen der reflektierenden Elemente 908 und 914 mit Aluminium oder MYLAR biaxial orientiertem Polyethylen-Terephthalat-Polyesterfilm von DUPONT beschichtet sein, oder aus glänzendem Kunststoff gebildet sein. Die Formen der reflektierenden Elemente 908 und 914 können so gestaltet sein, dass sie die Menge der Energie maximieren, die zu den Energie-Detektoren 910 reflektiert werden, basierend auf den voraussichtlichen Einfallswinkeln auf die kegelförmigen Oberflächen.
In einer alternativen Ausführung wird das einstückige konische reflektierende Element 914 durch zahlreiche separate reflektierende Elemente 914 ersetzt, von denen jedes unterhalb eines entsprechenden Empfangs-Kollimators 918 angeordnet ist und dessen Winkel so gestaltet ist, dass es die empfangene Energie auf das reflektierende Element 908 lenkt.
Ähnlich zum Energie-Detektor 210 wandelt der Energie-Detektor 910 empfangene Energie in elektrische Signale um, die zu dem Steuerungssystem der Vorrichtung 902 gesendet werden. Der Energie-Detektor 910 kann Energie einer bestimmten Frequenz, Amplitude oder Energie-Niveau erkennen, die auf eine detektierende Oberfläche einstrahlt. In einigen Ausführungen weist der Energie-Detektor 910 einen Infrarot-Sensor auf. Alternativ kann der Energie-Detektor 910 Energie einer anderen optischen Bandbreite erkennen, wie zum Beispiel ultraviolettes oder nahezu ultraviolettes Licht, oder, unter anderem, Schall- oder Ultraschallenergie erkennen.
Jede der Näherungssensor-Vorrichtungen, die vorstehend beschrieben wurden, kann bei der Bestimmung des Abstandes von der Vorrichtung zu einem detektierten Objekt verwendet werden. In einer Ausführung verwendet die Näherungssensor-Vorrichtung einen Energie-Detektor mit einer vorgegebenen Empfindlichkeit und den Schwellwert und des hereinkommenden Signals wie ein PIC-Sensor. In dieser Ausführung beginnt die Detektierung bei einer geringen Stärke des ausgestrahlten Signals und die Stärke wird schrittweise erhöht, bis entweder ein reflektiertes Signal durch den Detektor detektiert wird oder die Stärke auf eine maximale Stärke erhöht wurde, ohne dass ein Objekt detektiert wurde. In einer anderen Ausführung verwendet die Näherungssensor-Vorrichtung einen linearen oder einen nahezu linearen Detektor, wie zum Beispiel einen Fototransistor oder eine Fotodiode und einen Analog-Digital-Umwandler, nach dem der Detektor die Stärke des reflektierten Signals misst, welche den ungefähren Abstand zu dem detektierten Objekt repräsentiert.
Bezug nehmend auf 11 wird ein Schaltbild einer anderen Ausführung einer Näherungssensor-Vorrichtung dargestellt. In dieser Ausführung weist der Schaltkreis 1000 einen Mikrocontroller 1010, einen digitalen IR-Sensor oder Detektor 1020, vier IR-LEDs 1030, 1032, 1034 und 1036, einen Lautsprecher 1040 und eine Energiequelle 1042 auf. Zusätzlich weist der Schaltkreis 1000 Transistoren 1050, 1052, 1054, 1056 und 1058 und Widerstände 1060–1069, wie dargestellt, auf. Die Transistoren 1050, 1052 und 1054 bilden eine steuerbare Stromquelle durch das Schalten der Widerstände 1067 und 1068. Die Anordnung aus vier Widerständen im Schaltkreis 1000 ermöglicht es, 16 unterschiedliche Stromstärken zu haben, mit denen die LEDs beaufschlagt werden und die für die Bestimmung des Abstandes verwendet werden. Der Transistor 1050 stellt eine Hochfrequenzmodulation des Stromes für die LEDs 1030, 1032, 1034 und 1036 bereit, die in dieser Ausführung 37,9 kHz ist.
Ein beispielhaftes Verfahren zum Detektieren eines Objektes zur Bestimmung des Abstandes zum Objekt verwendet die Näherungssensor-Vorrichtung, die in 11 dargestellt ist. In diesem Verfahren wird einer der PRB-Kanäle auf niedrig gesetzt und der PRB2-Ausgang wird mit 37,9 kHz moduliert. Der niedrigste Strom für eine der LEDs, wie zum Beispiel LED 1030, wird dann durch Setzen des Kanals PRE auf Nummer 1 festgelegt. Im Schaltkreis 1000 wird einer der Ausgänge des Kanals PRE, der den Transistor mit den höchsten Widerstandswert steuert, auf eine niedrige Stärke gesetzt und alle anderen Ausgänge dieses Kanals PRE werden auf eine hohe Stärke gesetzt. An dieser Stelle wird der Detektor 1020 geprüft, um zu bestimmen, ob ein Ausgangssignal vorliegt. Wenn dann kein Ausgangssignal vorliegt (dies bedeutet, dass kein reflektiertes Licht detektiert wurde), wird der Ausgangscode des Kanals PRE auf Nummer 2 geändert, was zu einem Anstieg des Stroms durch die LED 1030 führt. Der Detektor 1020 wird wiederum geprüft, um zu bestimmen, ob reflektierte Energie empfangen wird und ein Ausgangssignal erzeugt wird. Wenn kein derartiges Signal vorliegt, wird der Ausgangscode des Kanals PRE in eine andere Zahl oder Stärke geändert und das Verfahren des Prüfens auf ein Ausgangssignal vom Detektor 1020 wird wiederholt. Wird ein Ausgangssignal erkannt, gibt der auf dem Kanal PRE gesetzte Code den Abstand zum detektierten Objekt wieder und kann zu dessen Auswertung verwendet werden. Für eine bestimmte LED wird dann, wenn entweder die Erkennung eines Objektes auftritt oder die maximale vorgegebene Stromstärke durch die LED erreicht wird, das Verfahren für jede der anderen LEDs 1032, 1034 und 1036 wiederholt.
Bezug nehmend auf 12 wird ein Schaltbild einer anderen Ausführung einer Näherungssensor-Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung ist für die Ermittlung eines Abstandes verwendbar und weist einen analogen IR-Detektor auf. In dieser Ausführung weist der Schaltkreis 1100 einen Mikrocontroller 1105, einen Fototransistor 1110, vier IR-LEDs 1120, 1122, 1124 und 1126, einen Lautsprecher 1130 und eine Energiequelle 1140 auf. In dieser Ausführung weist der Mikrocontroller 1105 einen eingebetteten Analog-Digital-Wandler auf. Der Mikrocontroller 1105 aktiviert nacheinander die LEDs 1120, 1122, 1124 und 1126 in einer fortlaufenden Weise und misst bei jedem Schritt oder Aktivierung die Stärke des Signals vom Fototransistor 1110, die der Helligkeit des IR-Detektor 1110 durch reflektiertes Licht entspricht. Wenn reflektiertes Licht erkannt wird, erzeugt der Mikrocontroller 1105 ein Ausgangssignal, wie zum Beispiel ein hörbares Ausgangssignal aus einem oder mehreren Geräuschen, das von der Richtung abhängt, aus welcher das Signal erkannt wird, als auch von der Stärke des erkannten Signals.
Die Ausrichtung einer Näherungssensor-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann abhängig von unterschiedlichen Verwendungen der Vorrichtung variieren. Zum Beispiel kann eine Näherungssensor-Vorrichtung, wie zum Beispiel eine Vorrichtung 202 oder 902, derart ausgerichtet sein, dass die Energie-Emitter im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene angeordnet sind. Als Ergebnis kann ein Objekt durch die Vorrichtung erkannt werden, das relativ zu der Vorrichtung vertikal ist. Alternativ kann die Näherungssensor-Vorrichtung so ausgerichtet sein, dass die Energie-Emitter im Wesentlichen in einer vertikalen Ebene angeordnet sind. In dieser Ausrichtung kann ein Objekt durch die Vorrichtung erkannt werden, das relativ zu der Vorrichtung horizontal ist.
In unterschiedlichen Ausführungen kann die Näherungssensor-Vorrichtung verwendet werden, um die Ausgänge eines Audio-Erzeugungs-Mechanismus zu steuern. Der Audio-Erzeugungs-Mechanismus kann verwendet werden, um Audio-Ausgänge zu erzeugen, einschließlich Geräuschen oder Musik, wie zum Beispiel Noten von einem oder mehreren Musikinstrumenten. Die Energie, die durch den Detektor empfangen wird, wird als Eingang verwendet, um die Ausgänge des Audio-Erzeugungs-Mechanismus zu steuern. In einer Ausführung wird jeder der Energie-Emitter mit einer der Musik-Charakteristiken, wie zum Beispiel Ton, Tonhöhe, Geschwindigkeit, Lautstärke etc. verknüpft. Wenn die Energie von einem Emitter reflektiert und durch den Detektor empfangen wird, verändert sich das bestimmte Musik-Charakteristikum, das mit diesem Emitter verknüpft ist, in Antwort auf eine erkannte Bewegung eines Objektes. Zum Beispiel bezieht sich für einen Emitter das erzeugte Signal auf die Lautstärke der Musik, die abhängend von dem Abstand des Objektes von der Vorrichtung variiert. Bei einer Veränderung in der erkannten Energie von einem anderen Emitter ändert sich die Tonhöhe der Musik.
Es wird angenommen, dass die vorstehend dargelegte Offenbarung zahlreiche unterschiedliche Erfindungen mit unabhängigem Nutzen umfasst. Während jede dieser Erfindungen in einer bevorzugten Form offenbart wurde, sind die spezifischen Ausführungen davon, wie hier offenbart und dargestellt, als nicht in einem beschränkten Sinn zu betrachten, da zahlreiche Variationen möglich sind. Der Gegenstand der Erfindungen umfasst alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Elemente, Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind. Gleichermaßen, wo eine Beschreibung „ein” oder „ein erstes” Element oder das Äquivalent davon vorträgt, sollte eine derartige Offenbarung dahingehend verstanden werden, dass sie eine Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließt, und weder zwei oder mehrere derartige Elemente erfordert noch ausschließt.
Während verschiedene Ausführungen der Näherungssensor-Vorrichtung beschrieben wurden, wird es dem gewöhnlichen Fachmann offensichtlich sein, dass zahlreiche weitere Ausführungen und Umsetzungen innerhalb des Bereiches der Erfindung möglich sind. Folglich ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung Modifikationen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, dass sie innerhalb des Bereiches der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente liegen. Zum Beispiel kann die Mehrzahl der Elemente aus spritzgegossenem Kunststoff geformt sein. Jedoch können in alternativen Ausführungen die Elemente aus einem anderen Material als Kunststoff geformt sein, vorausgesetzt, dass das Material für die beabsichtigte Funktion der Komponenten eine ausreichende Stärke hat.
Beispielhafte Beschreibungen der vorliegenden Erfindung umfassen das Folgende:
Eine Näherungssensor-Vorrichtung umfassend: ein Gerätegehäuse; eine Vielzahl von Energie-Emittern, die an das Gerätegehäuse derart befestigt sind, dass jeder Energie-Emitter Energie in einen unterschiedlichen Bereich außerhalb des Gerätegehäuses ausstrahlt als jeder andere der Energie-Emitter; einen Energie-Detektor, der an dem Gerätegehäuse befestigt ist; einen Reflektor, der bezüglich des Gerätegehäuses derart positioniert ist, dass Reflexionen der emittierten Energie von einem oder mehreren Objekten vom Reflektor weg reflektiert werden und zu dem Energie-Detektor gelenkt werden, und ein Steuerungssystem, das funktionsfähig mit den Energie-Emittern und dem Energie-Detektor gekoppelt ist, wobei das Steuerungssystem selektiv die Energie-Emitter aktiviert, Daten vom Energie-Detektor empfängt und die empfangenen Daten verarbeitet, um eine Position des einen oder mehrerer Objekte zu bestimmen.
Die vorstehende Näherungssensor-Vorrichtung, wobei der Energie-Detektor zentral auf den Gerätekörper bezüglich der Vielzahl von Energie-Emittern angeordnet ist.
Die vorstehende Näherungssensor-Vorrichtung, wobei der Reflektor zentral auf dem Gerätekörper in Bezug auf die Vielzahl von Energie-Emittern angeordnet ist.
Die vorstehende Näherungssensor-Vorrichtung, wobei die Energie-Emitter symmetrisch bezüglich des Gerätegehäuses positioniert sind.
Die vorstehende Näherungssensor-Vorrichtung, wobei jeder der Energie-Emitter Energie in einen unterschiedlichen Raumsektor von Gerätegehäuse ausstrahlt, und sich die ausgestrahlte Energie in einem radialsymmetrischen Muster um das Gerätegehäuse herum erstreckt.
Die vorstehende Näherungssensor-Vorrichtung, wobei die Energie Infrarotlicht ist.
Die vorstehende Näherungssensor-Vorrichtung, wobei das Steuerungssystem selektiv die Energie-Emitter aktiviert, indem sie Signale an die Energie-Emitter sendet, um die ausgestrahlte Energie zu modulieren.
Die vorstehende Näherungssensor-Vorrichtung, wobei jeder Energie-Emitter zu einer unterschiedlichen Zeit aktiv ist als die anderen Energie-Emitter.
Die vorstehende Näherungssensor-Vorrichtung, wobei Energie von jedem Energie-Emitter ein besonderes Energiemuster bezüglich der Energie von den anderen Energie-Emittern aufweist.
Ein Spielsatz, der eine der vorstehenden Näherungssensor-Vorrichtungen aufweist.
Ein autonomer Roboter, der eine der vorstehenden Näherungssensor-Vorrichtungen aufweist.
Ein Fahrzeug, das eine der vorstehenden Näherungssensor-Vorrichtungen aufweist.
Die vorstehende Näherungssensor-Vorrichtung, die des Weiteren ein Rückmeldungssystem aufweist, das funktionsfähig mit dem Steuerungssystem gekoppelt ist und das eine Rückmeldung über die erkannte Position des einen oder mehrerer Objekte gibt.
Die vorstehende Näherungssensor-Vorrichtung, bei der der Reflektor einen reflektierenden Kegel aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7155308 [0006]
US 5308985 [0007]

Claims

Näherungssensor-Vorrichtung, umfassend: ein Gerätegehäuse; eine Vielzahl von Energieemittern, die an dem Gerätegehäuse derart befestigt ist, dass jeder Energieemitter Energie in einen unterschiedlichen Bereich außerhalb des Gerätegehäuses ausstrahlt als jeder andere der Energieemitter; einen Energiedetektor, der an dem Gerätegehäuse befestigt ist; einen Reflektor, der bezüglich des Gerätegehäuses derart positioniert ist, dass Reflektionen der ausgestrahlten Energie von einem oder mehreren Objekten von dem Reflektor weg reflektiert werden und zu dem Energiedetektor hin gelenkt werden; und ein Steuerungssystem, das funktionsfähig mit den Energieemittern und dem Energiedetektor verbunden ist, wobei das Steuerungssystem so gestaltet ist, dass es selektiv die Energieemitter aktiviert, Daten von dem Energiedetektor empfängt und die empfangenen Daten verarbeitet, um die Position des einen oder der mehreren Objekte zu bestimmen.
Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Energiedetektor zentral in Bezug auf die Vielzahl von Energieemittern an dem Gerätekörper angeordnet ist.
Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Reflektor zentral in Bezug auf die Vielzahl von Energieemittern an dem Gerätekörper angeordnet ist.
Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Steuerungssystem einen Abstand des einen oder der mehreren Objekte von dem Gerätegehäuse bestimmt.
Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder der Energieemitter Energie in einen unterschiedlichen Raumsektor vom Gerätegehäuse ausstrahlt, und sich die emittierte Energie in einem radialsymmetrischen Muster um das Gerätegehäuse herum erstreckt.
Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Energie Infrarotlicht ist.
Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Steuerungssystem die Energieemitter selektiv aktiviert, indem es Signale an die Energieemitter sendet, um die emittierte Energie zu modulieren.
Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Energieemitter zu einer anderen Zeit als die anderen Energieemitter aktiviert ist.
Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei Energie von jedem Energieemitter ein besonderes Frequenzmuster in Bezug auf die Energie von den anderen Energieemittern aufweist.
Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren ein Rückmeldungssystem umfassend, das funktionsfähig mit dem Steuerungssystem gekoppelt ist und das Rückmeldung über die bestimmte Position des einen oder der mehreren Objekte gibt.
Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Reflektor einen reflektierenden Kegel aufweist.
Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Reflektor einen Lufthohlraum aufweist.
Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren eine oder mehrere Linsen umfassend.
Spielsatz, der die Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1 aufweist.
Autonomer Roboter, der die Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1 aufweist.
Fahrzeug, das die Näherungssensor-Vorrichtung nach Anspruch 1 aufweist.
Verfahren zum Erkennen einer Annäherung unter Verwendung einer Näherungssensor-Vorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Senden eines Energiesignals von einem Energieemitter; Ablenken eines reflektierten Energiesignals mit einem reflektierenden Element; Empfangen des abgelenkten Energiesignals mit einem Energiedetektor; Verarbeiten des reflektieren Energiesignals durch ein Steuerungssystem; und Erzeugen einer Rückmeldung basierend auf dem verarbeiteten reflektierten Energiesignal von dem Steuerungssystem.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Senden eines Energiesignals das sequentielle Lenken von Energie in Raumsektoren, die die Näherungssensor-Vorrichtung umgeben, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Empfangen des abgelenkten Energiesignals das Leiten des reflektierten Energiesignals von zahlreichen Raumsektoren, die die Näherungssensor-Vorrichtung umgeben, zu dem Energiedetektor umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verarbeiten des reflektierten Energiesignals das Identifizieren eines Zeitmultiplexmusters für das reflektierte Energiesignal umfasst.