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WO2001031424A2 - Anordnung zur interaktion - Google Patents

Anordnung zur interaktion Download PDF

Info

Publication number
WO2001031424A2
WO2001031424A2 PCT/DE2000/003716 DE0003716W WO0131424A2 WO 2001031424 A2 WO2001031424 A2 WO 2001031424A2 DE 0003716 W DE0003716 W DE 0003716W WO 0131424 A2 WO0131424 A2 WO 0131424A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
arrangement according
interface
surface unit
wireless interface
module box
Prior art date
Application number
PCT/DE2000/003716
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2001031424A3 (de
Inventor
Adolf Bernds
Christoph Maggioni
Hans RÖTTGER
Jürgen SIMMERER
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2001031424A2 publication Critical patent/WO2001031424A2/de
Publication of WO2001031424A3 publication Critical patent/WO2001031424A3/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR 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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR 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
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for interaction
  • the object to be recognized is a pointer unit, e.g. a hand or a pointing stick.
  • a pointer unit e.g. a hand or a pointing stick.
  • a user can use a graphic
  • gesture control Interact with the interface by triggering the appropriate actions by gesture control.
  • Such an arrangement is also referred to as a gesture computer or a "virtual touch screen”.
  • the way in which the virtual touch screen works is that the interface is projected onto a predetermined area, the projection preferably having virtual buttons, the actuation of which triggers predetermined actions.
  • a trigger mechanism is the pointing of the user with his hand as a pointer unit to one of the buttons. After a predetermined period of time, the action associated with the button is triggered.
  • the position of the hand of the user is recorded by a camera, the picture is digitized and a computer determines the position of the hand in relation to the projection. In this way it can be determined whether a virtual button has been operated or not.
  • This release mechanism can be compared in its effect with the operation of a computer mouse as an input medium for a graphic interface.
  • the mouse pointer is moved by hand on the virtual touch screen, instead of double-clicking, the hand is held over a selected button for a predetermined minimum period.
  • the possibility of additional lighting of the user interface with waves in the invisible spectral range is presented.
  • the projection can be appropriately differentiated from the pointer unit by illuminating the user interface with waves in the invisible spectral range.
  • the user interface When illuminated with infrared light, the user interface reflects the infrared light more strongly than the pointing device (hand). The hand therefore has a higher absorption than the user interface.
  • this effect can be enhanced by the fact that the control surface is additionally provided with a reflective layer, so that the absorption of the infrared light on the control surface is as low as possible. The hand appears dark in front of the user interface.
  • Projector can be reached. However, if input components, for example, are also to be designed on the user interface, then these and in particular their lines to the actuating unit are potentially exposed to vandalism.
  • the object of the invention is to provide an arrangement for interaction which also has components on a surface unit, the electrical connections of which are protected against vandalism.
  • the module box has the following components in particular:
  • Surface unit an image can be represented.
  • a camera that captures the surface unit.
  • a computer that controls the projector and evaluates the recording of the camera in such a way that a recording of a movement or a dwelling of an interaction component on or in front of the surface unit as a functionality of a
  • Input pointer is interpretable.
  • This wireless interface is in particular a transmission interface for the transmission of data and / or energy.
  • the interaction component is a hand or a finger of a user or a pointer unit.
  • the user can make an entry on the surface unit, onto which a user surface (graphic user interface (GUI)) is projected expediently based on the projector.
  • GUI graphics user interface
  • the user moves his hand over the user interface, a mouse pointer being controlled by the movement of the hand.
  • a predetermined action can be drawn on the user interface, for example, by holding the hand for a predetermined period of time at a specific point on the projection. This lingering action is triggered which is associated with a projected user interface. This corresponds to controlling a user interface using a computer mouse on a conventional personal computer.
  • At least one wireless interface is a sound interface.
  • the sound interface can preferably be an ultrasound interface.
  • the ultrasound interface expediently has an ultrasound transmitter and an ultrasound receiver, which can be implemented on the surface unit and in the module box.
  • One embodiment consists of the at least one wireless interface being an optical interface.
  • the optical interface can have an infrared transmitter and an infrared receiver.
  • the infrared transmitter is preferably an infrared light-emitting diode or an infrared laser diode.
  • the at least one wireless interface is an electromagnetic interface.
  • the transmitter of the electromagnetic interface can be designed as one of the following components
  • the receiver of the electromagnetic interface can be designed as one of the following components: a) antenna coil, b) slot antenna, c) dipole antenna.
  • a further embodiment consists in that the respective transmitter of the at least one wireless interface m of the module box and the respective receiver of the at least one wireless interface m of the surface unit are designed.
  • the respective transmitter of the at least one wireless interface m of the surface unit and the respective receiver of the at least one wireless interface m of the module box can be designed accordingly.
  • an input device is provided in the surface unit.
  • the input device can include the following: a) joystick, b) button, c) rocker arm, d) distance-sensitive sensor, e) touch-sensitive sensor, f) pressure-dependent resistance, g) spring plate, h) switch,
  • the surface unit has a sensor for converting light energy into electrical energy, the sensor supplying the surface unit with current.
  • the sensor for converting light energy into electrical energy can be a solar cell.
  • Fig.l an arrangement for interaction
  • 2 shows a processor unit; 3 shows an arrangement for interaction, the one
  • FIG. 4 shows a surface unit with possible input devices.
  • Fig.l shows how a virtual touch screen works.
  • the surface unit in the form of a passive user interface BOF is presented.
  • Surface unit is understood in particular to mean the physical expression of the base surface onto which a projection is made.
  • the content of the projection is e.g. the BOF user interface.
  • the user interface BOF (interaction area, image of a graphical user interface GUI) is mapped to a predeterminable area (surface), here a projection display PD (interaction area).
  • the Pro etionsdisplay PD replaces a conventional screen. The input is made by pointing directly with the interaction component, here a hand H on the
  • the projection display PD is illuminated with infrared light in FIG.
  • the infrared light source IRL can advantageously be designed using infrared light-emitting diodes.
  • a camera K preferably with a special infrared filter IRF, which is particularly sensitive in an infrared spectral range is configured, the projection display PD includes the hand H of the user.
  • the operating surface BOF is imaged on the projection display PD.
  • the user interface BOF can be configured as a graphical user interface (GUI) on a monitor of the computer R.
  • GUI graphical user interface
  • a mouse pointer MZ is moved by the hand H of the user.
  • a pointer unit can also be used as the interaction component.
  • the hand H is moved to the field F, the mouse pointer MZ follows the hand H.
  • the hand H remains above the for a predeterminable period of time Field F, the function associated with field F is drawn on computer R. In conventional systems, this corresponds to double-clicking the mouse when the mouse pointer is over a virtual switch.
  • a processor unit PRZE (computer) is shown in FIG.
  • the processor unit PRZE comprises a processor CPU, a memory MEM and an input / output interface IOS, which is used in different ways via an interface IFC: via a graphic interface, an output on a monitor MON, in particular a projector, becomes visible and / or printed on a PRT printer. An entry is made using a mouse MAS or a keyboard TAST.
  • the processor unit PRZE also has a data bus BUS, which ensures the connection of a memory MEM, the processor CPU and the input / output interface IOS. Additional components can also be connected to the data bus BUS, for example additional memory, data memory (hard disk), camera, frame grabber, detection unit, input devices, network connections or scanners.
  • 3 shows an arrangement for interaction, which has a surface unit, which surface unit comprises additional functional acts.
  • a module box 111 comprises a computer (processor unit, evaluation unit) 112, a camera (Detektionsemheit for shafts, preferably emitted from IRL radiation) 113, a pro j ector 127, an infrared light 128 (source of waves for non-visible light, preferably infrared light).
  • the surface unit 121 comprises a multiplicity of components which, in addition to the contactless interaction described above, also enable a touch-sensitive interaction.
  • a laser diode 114 which is provided in the module box, radiates specifically onto a photodiode 120, which is arranged in the surface unit 121.
  • Optical energy is thus transmitted from laser diode 114 to the associated sensor (photodiode 120).
  • energy or data / signals are transmitted from an optical transmitter 119, for example a light-emitting diode or a laser diode, both of which preferably emit light in the non-visible spectral range, to a photodiode.
  • the energy transmitted, in particular from the module box 111 to the surface unit 121, can be used by converting electrical energy at the receiver to operate an input device or the surface unit itself. Parts of the surface unit can be made interchangeable.
  • a joystick 118 shows a signaling input device that controls the optical transmitter 119.
  • the signals that are transmitted to the evaluation unit 112 via the interaction of the joystick 118 are emitted via the duplex connection Transmitters 119, 114 and receivers 120, 115.
  • the Ü transmission takes place without electrical lines, that is certainly invisible against vandalism and for the user.
  • the surface unit 121 is supplied with energy via a solar cell 122.
  • energy can be transmitted from the module box 111 to the surface unit 121 in a targeted manner by the laser diode 114 feeding the optical receiver 120, the optical receiver 120 providing the light energy m electrical energy for operation the surface unit converts.
  • FIG. 3 additionally shows a full-duplex transmitter-receiver connection based on ultrasound.
  • ultrasonic transmitters 123 and 125 or ultrasonic receivers 124 and 126 are provided.
  • a wireless interface of an electromagnetic type is shown in the form of the receiving and transmitting coils 130 and 116.
  • a keypad 117 transmits signals which are transmitted via the transmission coil 116 from the surface unit 121 to the module box 111, there the reception coil 130.
  • the computer 112 takes over the coding of the transmitted signals m predetermined actions.
  • FIG. 4 shows a surface unit 216 with possible input devices.
  • An area 211 is provided as an information area.
  • Two light-sensitive input devices photodiodes are suitable for recording certain ambient lighting (optical button,
  • a joystick 214 a joystick 214, pushbutton or push switch 217, a projection surface 218, a three-dimensional design of an interaction surface in the form of an elevation 219 and a depression 220 and a surface 221, which is shown by the camera 113 m in FIG is recorded.
  • a joystick 214 a joystick 214, pushbutton or push switch 217, a projection surface 218, a three-dimensional design of an interaction surface in the form of an elevation 219 and a depression 220 and a surface 221, which is shown by the camera 113 m in FIG is recorded.

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Abstract

Es wird eine Anordnung zur Interaktion angegeben, bei der eine Oberflächeneinheit (121) vorgesehen ist, die getrennt von einer Modulbox (111) ausgeführt ist, wobei die Modulbox folgende Komponenten umfaßt: Einen Projektor (127), eine Kamera (113), und einen Rechner (112), der den Projektor steuert und Aufnahme der Kamera derart auswertet, daß eine Aufnahme einer Bewegung oder eines Verweilens einer Interaktionskomponente auf bzw. vor der Oberflächeneinheit als ein Eingabezeiger interpretierbar ist.

Description

Beschreibung
Anordnung zur Interaktion
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Interaktion
Eine solche Anordnung ist aus [1] bekannt. Dabei handelt es sich insbesondere bei dem zu erkennenden Objekt um eine Zeigereinheit, z.B. eine Hand oder einen Zeigestab. Mit der Zeigereinheit kann ein Benutzer mit einer graphischen
Schnittstelle mteragieren, indem er durch Gestenbedienung die entsprechenden Aktionen auslost. Solch eine Anordnung wird auch als Gestik-Computer oder als "Virtual-Touch-Screen" bezeichnet .
Die Funktionsweise des Virtual-Touch-Screens besteht darin, daß die Schnittstelle auf eine vorgegebene Flache projiziert wird, wobei die Projektion vorzugsweise virtuelle Schaltflachen aufweist, deren Betätigung jeweils vorgegebene Aktionen auslost. Ein Auslosemechanismus ist das Zeigen des Benutzers mit seiner Hand als Zeigereinheit auf eine der Schaltflachen. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer des Zeigens wird die mit der Schaltflache assoziierte Aktion ausgelost. Die Position der Hand des Benutzers wird von einer Kamera aufgenommen, die Aufnahme wird digitalisiert und ein Rechner ermittelt die Position der Hand m Relation zu der Projektion. So kann festgestellt werden, ob eine virtuelle Schaltflache bedient worden ist oder nicht. Dieser Auslosemechanismus kann m seiner Wirkung verglichen werden mit der Bedienung einer Computermaus als Eingabemedium für eine graphische Schnittstelle. Der Mauszeiger wird bei dem Virtual-Touch-Screen mit der Hand gefuhrt, ausgelost wird statt des Doppelklicks mit dem Verharren der Hand über einer ausgesuchten Schaltflache für eine vorgegebene Mindestdauer.
Zur Erkennung des Zeigegegenstandes auf der Bedienoberflache, bzw. zur Unterscheidung der Projektion von dem Zeigegegenstand, wird m [2] die Möglichkeit einer zusatzlichen Beleuchtung der Bedienoberflache mit Wellen im nichtsichtbaren Spektralbereich vorgestellt. Anhand der Beleuchtung der Bedienoberflache mit Wellen im nicht- sichtbaren Spektralbereich kann eine geeignete Unterscheidung der Projektion von der Zeigereinheit erfolgen. Bei einer Beleuchtung mit infrarotem Licht reflektiert die Bedienoberflache das infrarote Licht starker als die Zeigeeinheit (Hand) . Der Hand kommt somit eine höhere Absorption zu als der Bedienoberflache . Dieser Effekt laßt sich gemäß [2] dadurch verstarken, daß die Bedienoberflache zusätzlich mit einer reflektierenden Schicht versehen ist, so daß die Absorption des infraroten Lichts auf der Bedienoberflache möglichst gering ist. Die Hand erscheint somit dunkel vor der Bedienoberflache .
Ein Vorteil des Virtual-Touch-Screens besteht m der Robustheit seiner Konstruktion. Insbesondere vor Vandalismus kann ein einfacher und wirksamer Schutz m der physikalischen Trennung von Bedienoberflache und Kamera, Rechner und
Projektor erreicht werden. Sollen allerdings auch m der Bedienoberflache bspw. Eingabekomponenten ausgeführt sein, so sind diese und insbesondere deren Leitungen zu der ansteuernden Einheit potentiell Vandalismus ausgesetzt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Interaktion anzugeben, die auch auf einer Oberflacheneinheit Komponenten aufweist, deren elektrische Verbindungen gegen Vandalismus geschützt sind.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelost. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhangigen Ansprüchen.
Zur Losung der Aufgabe wird eine Anordnung zur Interaktion angegeben, bei der eine Oberflacheneinheit vorgesehen ist, die getrennt von einer Modulbox ausgef hrt ist. Die Modulbox weist insbesondere folgende Komponenten auf:
(1) Einen Projektor, anhand dessen auf der
Oberflacheneinheit eine Abbildung darstellbar ist. (2) Eine Kamera, die die Oberflacheneinheit aufnimmt.
(3) Einen Rechner, der den Projektor steuert und Aufnahme der Kamera derart auswertet, daß eine Aufnahme einer Bewegung oder eines Verweilens einer Interaktionskomponente auf bzw. vor der Oberflacheneinheit als Funktionalitat eines
Eingabezeigers interpretierbar ist.
Zwischen der Modulbox und der Oberflacheneinheit besteht mindestens eine kabellose Schnittstelle. Diese kabellose Schnittstelle ist insbesondere eine Ubertragungsschnittstelle zum Übertragen von Daten und/oder Energie.
Eine Ausgestaltung besteht darin, daß die Interaktionskomponente eine Hand oder ein Finger eines Benutzers bzw. eine Zeigereinheit ist. Der Benutzer kann mit seiner Hand eine Eingabe auf der Oberflacheneinheit, auf die zweckmäßig anhand des Projektors eine Benutzeroberflache (Graphisches User Interface (GUI)) projiziert ist, vornehmen. Hierzu bewegt der Benutzer seine Hand über die Benutzeroberflache, wobei sich durch die Bewegung der Hand ein Mauszeiger steuern laßt. Eine Auslosung einer vorgegebenen Aktion auf der Benutzeroberflache kann beispielsweise durch ein Verweilen der Hand für eine vorgegebene Zeitdauer auf einer bestimmten Stelle der Projektion vorgenommen werden. Durch dieses Verweilen wird diejenige Aktion ausgelost, die mit einer projizierten Bedienoberflache assoziiert ist. Dies entspricht einem Steuern einer Benutzerschnittstelle mittels einer Computermaus auf einem herkömmlichen Personalcomputer.
Eine andere Ausgestaltung besteht darin, daß mindestens eine kabellose Schnittstelle eine Schallschnittstelle ist. Dabei kann bevorzugt die Schallschnittstelle eine Ultraschallschnittstelle sein. Zweckmäßig weist die Ultraschallschnittstelle einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfanger auf, die auf der Oberflacheneinheit und in der Modulbox ausgeführt sein können.
Eine Ausgestaltung besteht darin, daß die mindestens eine kabellose Schnittstelle eine optische Schnittstelle ist. Insbesondere kann die optische Schnittstelle einen Infrarotsender und einen Infrarotempfanger aufweisen. Der
Infrarotsender ist bevorzugt eine Infrarot-Leuchtdiode oder eine Infrarot-Laserdiode.
Auch ist es eine Ausgestaltung, daß die mindestens eine kabellose Schnittstelle eine elektromagnetische Schnittstelle ist. Dabei kann der Sender der elektromagnetischen Schnittstelle als eine der folgenden Komponenten ausgeführt
a) Sendeantenne, b) Richtantenne, c) Richtkoppler, d) Dipolantenne .
Der Empfanger der elektromagnetischen Schnittstelle kann ausgeführt sein als eine der folgenden Komponenten: a) Antennenspule, b) Schlitzantenne, c) Dipolantenne .
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß der jeweilige Sender der mindestens einen kabellosen Schnittstelle m der Modulbox und der jeweilige Empfanger der mindestens einen kabellosen Schnittstelle m der Oberflacheneinheit ausgeführt sind. Entsprechend kann der jeweilige Sender der mindestens einen kabellosen Schnittstelle m der Oberflacheneinheit und der jeweilige Empfanger der mindestens einen kabellosen Schnittstelle m der Modulbox ausgeführt sein. Eine andere Weiterbildung besteht darin, daß m der Oberflacheneinheit eine Eingabevorrichtung vorgesehen ist. Die Eingabevorrichtung kann folgende Ausprägungen umfassen: a) Joystick, b) Taster, c) Kipphebel, d) abstandssensitiver Sensor, e) beruhrungssensitiver Sensor, f ) druckabhangiger Widerstand, g) Federblech, h) Schalter,
I) Spracherkennungssystem, j ) Trackball, k)Maus,
1) Touchpad, m) Fingertip Sensor, n) Rolle, Handrad.
Die vorstehend genannten möglichen Eingabevorrichtungen stellen hierbei nur eine Auswahl dar.
Eine zusätzliche Ausgestaltung besteht darin, daß die Oberflacheneinheit einen Sensor zur Umwandlung von Lichtenergie m elektrische Energie aufweist, wobei der Sensor die Oberflacheneinheit mit Strom versorgt. Insbesondere kann der Sensor zur Umwandlung von Lichtenergie m elektrische Energie eine Solarzelle sein.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
Es zeigen
Fig.l eine Anordnung zur Interaktion;
Fig.2 eine Prozessoreinheit; Fig.3 eine Anordnung zur Interaktion, die eine
Oberflacheneinheit mit zusätzlichen Funktionalitäten aufweist;
Fig.4 eine Oberflacheneinheit mit möglichen Eingabevorrichtungen .
Fig.l zeigt die Funktionsweise eines Virtual-Touch-Screens . Dabei wird zunächst die Oberflacheneinheit in Form einer passiven Bedienoberflache BOF vorgestellt.
Unter Oberflacheneinheit wird insbesondere die physikalische Ausprägung der Grundflache, auf die eine Projektion erfolgt verstanden. Der Inhalt der Projektion ist z.B. die Bedienoberflache BOF.
Die Bedienoberflache BOF (Interaktionsflache, Abbildung einer graphischen Benutzerschnittstelle GUI) wird auf einen vorgebbaren Bereich (Oberflache), hier ein Proj ektionsdisplay PD (Interaktionsflache) , abgebildet. Das Pro ektionsdisplay PD ersetzt dabei einen konventionellen Bildschirm. Die Eingabe erfolgt durch direktes Zeigen mit der Interaktionskomponente, hier einer Hand H auf die
Bedienoberflache BOF. Dadurch können beispielsweise Tastatur, Maus, Touchscreen oder Digitalisiertablett konventioneller Systeme ersetzt werden. Die Erkennung der Gesten und die Positionierung der Hand innerhalb der Bedienoberflache BOF werden durch ein videobasiertes System, das m der Lage ist, Projektion und Form zum Beispiel der menschlichen Hand m Echtzeit zu erkennen und zu verfolgen, realisiert. Ferner wird in Fig.l das Proj ektionsdisplay PD mit Infrarotlicht beleuchtet. Die Infrarotlichtquelle IRL kann vorteilhaft mittels Infrarotleuchtdioden ausgeführt sein. Eine Kamera K, die vorzugsweise mit einem speziellen Infrarotfllter IRF, das m einem infraroten Spektralbereich besonders empfindlich ist, ausgestaltet ist, nimmt das Proj ektionsdisplay PD einschließlich der Hand H des Benutzers auf. Mit einem Projektor P, der von einem Rechner R gesteuert wird, wird die Bedienoberflache BOF auf das Projektionsdisplay PD abgebildet. Die Bedienoberflache BOF kann dabei ausgestaltet sein als ein graphische Benutzerschnittstelle (GUI) auf einem Monitor des Rechners R. Ein Mauszeiger MZ wird durch die Hand H des Benutzers bewegt. Anstelle der Hand H kann als Interaktionskomponente auch eine Zeigereinheit eingesetzt werden.
Soll auf der Bedienoberflache BOF die mit der Betätigung eines Feldes F assoziierte Funktion bzw. Funktionalität ausgelost werden, so wird die Hand H zu dem Feld F bewegt, der Mauszeiger MZ folgt dabei der Hand H. Verharrt die Hand H für eine vorgebbare Zeitdauer über dem Feld F, so wird die mit dem Feld F assoziierte Funktion auf dem Rechner R ausgelost. Dies entspricht bei konventionellen Systemen dem Doppelklick mit der Maus, wenn sich der Mauszeiger über einem virtuellen Schalter befindet.
In Fig.2 ist eine Prozessoreinheit PRZE (Rechner) dargestellt. Die Prozessoreinheit PRZE umfaßt einen Prozessor CPU, einen Speicher MEM und eine Input/Output-Schnittstelle IOS, die über ein Interface IFC auf unterschiedliche Art und Weise genutzt wird: Über eine Grafikschnittstelle wird eine Ausgabe auf einem Monitor MON, insbesondere einen Projektor, sichtbar und/oder auf einem Drucker PRT ausgegeben. Eine Eingabe erfolgt über eine Maus MAS oder eine Tastatur TAST. Auch verfugt die Prozessoreinheit PRZE über einen Datenbus BUS, der die Verbindung von einem Speicher MEM, dem Prozessor CPU und der Input/Output-Schnittstelle IOS gewahrleistet. Weiterhin sind an den Datenbus BUS zusatzliche Komponenten anschließbar, z.B. zusatzlicher Speicher, Datenspeicher (Festplatte), Kamera, Framegrabber, Detektionsemheit , Eingabevorrichtungen, Netzwerkanschlusse oder Scanner. Fig.3 zeigt eine Anordnung zur Interaktion, die eine Oberflacheneinheit aufweist, welche Oberflacheneinheit zusätzliche Funktionalltaten umfaßt.
Eine Modulbox 111 umfaßt einen Rechner (Prozessoreinheit, Auswerteeinheit) 112, eine Kamera (Detektionsemheit für Wellen, bevorzugt von IRL emittierte Strahlung) 113, einen Projektor 127, eine Infrarotbeleuchtung 128 (Quelle für Wellen für nichtsichtbares Licht, bevorzugt Infrarotscheinwerfer).
Die Oberflacheneinheit 121 umfaßt eine Vielzahl von Komponenten, die neben der oben beschriebenen beruhrungslosen Interaktion auch eine beruhrungssensitive Interaktion ermöglichen.
In der Anordnung von Fig.3 sind einige kabellose Schnittstellen dargestellt. Eine Laserdiode 114, die m der Modulbox vorgesehen ist, strahlt gezielt auf eine Fotodiode 120, die m der Oberflacheneinheit 121 angeordnet ist, ab. Es erfolgt somit eine optische Energieübertragung von der Laserdiode 114 zum zugehörigen Sensor (Fotodiode 120) . In der umgekehrten Richtung wird von einem optischen Sender 119, zum Beispiel einer Leuchtdiode oder einer Laserdiode, die beide bevorzugt im nicht sichtbaren Spektralbereich Licht emittieren, zu einer Fotodiode 115 Energie oder Daten/Signale übertragen. Die übertragene Energie, insbesondere von der Modulbox 111 zur der Oberflacheneinheit 121, kann durch Wandlung m elektrische Energie beim Empfanger zum Betreiben einer Eingabevorrichtung oder der Oberflacheneinheit selbst eingesetzt werden. Teile der Oberflacheneinheit können austauschbar ausgeführt sein.
Ein Joystick 118 zeigt eine signalgebende Eingabevorrichtung, die den optischen Sender 119 ansteuert. Die Signale, die über die Interaktion des Joystick 118 an die Auswerteeinheit 112 übermittelt werden, werden über die Duplexverbmdung aus Sendern 119, 114 und Empfangern 120, 115, übertragen. Die Übertragung erfolgt ohne elektrische Leitungen, das heißt sicher gegen Vandalismus und für den Benutzer unsichtbar.
Eine Energieversorgung der Oberflacheneinheit 121 erfolgt über eine Solarzelle 122. Neben der Solarzelle kann gezielt eine Energieübertragung von der Modulbox 111 zu der Oberflacheneinheit 121 erfolgen, indem die Laserdiode 114 den optischen Empfanger 120 speist, wobei der optische Empfanger 120 die Lichtenergie m elektrische Energie zum Betrieb der Oberflacheneinheit umwandelt.
In Fig.3 ist zusatzlich eine Vollduplex-Sender-Empfanger- Verbinαung auf Basis von Ultraschall dargestellt. Dazu sind Ultraschallsender 123 und 125 bzw. Ultraschallempfanger 124 und 126 vorgesehen.
Eine weitere kabellose Schnittstelle elektromagnetischer Art ist in Form der Empfangs- bzw. Sendespulen 130 und 116 dargestellt. Ein Tastenfeld 117 übermittelt Signale, die über die Sendespule 116 von der Oberflacheneinheit 121 zu der Modulbox 111, dort m die Empfangsspule 130, übertragen werden. Der Rechner 112 übernimmt die Codierung der übermittelten Signale m vorgegebene Aktionen.
Fig.4 zeigt eine Oberflacheneinheit 216 mit möglichen Eingabevorrichtungen. Eine Flache 211 ist als Informationsflache vorgesehen. Zwei lichtempfindliche Eingabevorrichtungen (Fotodioden) sind geeignet, bestimmte Umgebungsbeleuchtungen aufzunehmen (optische Taste,
Reflexlichtschranke) . Ansonsten sind m Fig.4 vorgesehen: Ein Joystick 214, Drucktaster bzw. Druckschalter 217, eine Projektionsflache 218, eine dreidimensionale Gestaltung einer Interaktionsflache m Form einer Erhöhung 219 und einer Vertiefung 220 und eine Flache 221, die von der Kamera 113 m Fig.3 aufgenommen wird. Literaturverzeichnis :
[1] US 5,528,263
[2] DE 197 08 240

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Interaktion, a)beι der eine Oberflacheneinheit vorgesehen ist, die getrennt von einer Modulbox ausgeführt ist; b)beι der die Modulbox die folgenden Komponenten aufweist : (1) einen Projektor, anhand dessen auf der
Oberflacheneinheit eine Abbildung darstellbar ist; (2) eine Kamera, die die Oberflacheneinheit aufnimmt;
(3) einen Rechner, der den Projektor steuert und Aufnahmen der Kamera auswertet derart, daß eine Aufnahme einer Bewegung oder eines Verweilens einer Interaktionskomponente auf bzw. vor der Oberflacheneinheit als Funktionalitat eines
Eingabezeigers interpretierbar ist; c)beι der zwischen der Modulbox und der
Oberflacheneinheit mindestens eine kabellose Schnittstelle existiert.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die mindestens eine kabellose Schnittstelle eine Schallschnittstelle ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, bei dem die Schallschnittstelle eine Ultraschallschnittstelle ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, bei dem die Ultraschallschnittstelle einen
Ultraschallsender und einen Ultraschallempfanger aufweist .
5. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die mindestens eine kabellose Schnittstelle eine optische Schnittstelle ist.
6. .Anordnung nach Anspruch 5, bei der die optische Schnittstelle einen Infrarotsender und einen Infrarotempfanger aufweist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, bei der der Infrarotsender eine Infrarot-Leuchtdiode oder eine Infrarot-Laserdiode ist.
8. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die mindestens eine kabellose Schnittstelle eine elektromagnetische Schnittstelle ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, bei der die elektromagnetische Schnittstelle als Sender eine der folgenden Komponenten aufweist: a) Sendeantenne, b) Richtantenne, c) Richtkoppler, d) Dipolantenne .
10. Anordnung nach Anspruch 9, bei der die elektromagnetische Schnittstelle als Empfanger eine der folgenden Komponenten aufweist: a) ntennenspule, b) Schlitzantenne, c) Dipolantenne .
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der jeweilige Sender der mindestens einen kabellosen Schnittstelle m der Modulbox und der jeweilige Empfanger der mindestens einen kabellosen Schnittstelle m der Oberflacheneinheit ausgeführt sind.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der jeweilige Sender der mindestens einen kabellosen Schnittstelle m der Oberflacheneinheit und der jeweilige Empfanger der mindestens einen kabellosen Schnittstelle m der Modulbox ausgeführt sind.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der m der Oberflacheneinheit eine Eingabevorrichtung vorgesehen ist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, bei der die Eingabevorrichtung eine der folgenden Möglichkeiten umfaßt: o) Joystick, p) Taster, q) Kipphebel, r ) abstandssensitiver Sensor, s) beruhrungssensitiver Sensor, t) druckabhangiger Widerstand, u) Federblech, v) Schalter, w) Spracherkennungssystem, x) Trackball, y) Maus, z) Touchpad, aa)Fmgertιp Sensor, bb) Rolle, Handrad.
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Oberflacheneinheit einen Sensor zur Umwandlung von Lichtenergie m elektrische Energie aufweist, welcher Sensor die Oberflacheneinheit mit Strom versorgt.
16. Anordnung nach Anspruch 15, bei der der Sensor zur Umwandlung von Lichtenergie m elektrische Energie eine Solarzelle ist.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Interaktionskomponente eine der folgenden Möglichkeiten umfaßt: a)eine Hand eines Benutzers; b)ein Finger eines Benutzers; deine Zeigereinheit.
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