(57)【要約】【課題】第３の次元においても位置認識（検出）を可能とする光電（光電子型）装置ないし方法。【解決手段】検出対象の位置及び／又は運動を検出するための光電装置であって、・  とりわけ光ビーム等の放射ビームを放射するための複数の送信器（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と、・  前記送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）から放射されかつ検出対象（Ｏ）によって反射された放射ビーム、又は検出対象（Ｏ）に配された送信器によって放射された放射ビームを受信する少なくとも１つの受信器（Ｅ、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４）と、・  少なくとも一部の前記送信器（Ａ〜Ｄ）−前記検出対象−前記受信器（複数）（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）間、又は前記検出対象に配された前記送信器−前記受信器間に形成される互いに異なる複数の放射ビーム経路と、・  前記異なる複数の放射ビーム経路の前記送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）をクロック的に切換えるためのタイミング回路と、・  １つの線に沿って又は１つの面（１２）内で前記検出対象の位置及び／又は運動を検出するために、前記異なる複数の放射ビーム経路のための前記受信器（複数）（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）によって受信される信号（複数）を（複数の）値（ｘ、ｙ）に変換する評価ユニット（１１）とを有するものにおいて、前記検出対象の位置及び／又は運動を三次元的に検出するために、前記タイミング回路は、複数の、しかしながら少なくとも一部の前記送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）及び／又は受信器（複数）（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）を、少なくとも１つの更なるサイクルにおいて切換を行い、該送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）によって放射ビームが送り込まれる空間が、ほぼ完全に一様に隈なく放射（照射）され、かつ前記評価ユニット（１１）が、該更なるサイクル中に前記検出対象によって反射又は（該検出対象に配された送信器から）放射された放射ビームに基づいて、前記線又は前記面（１２）から該検出対象までの距離（ｄ）を求めるための（１つの）値を求めることを特徴とする。
2004535740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の位置及び／又は運動を検出するための光電装置であって、
・  とりわけ光ビーム等の放射ビームを放射するための複数の送信器（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と、
・  前記送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）から放射されかつ検出対象（Ｏ）によって反射された放射ビーム、又は検出対象（Ｏ）に配された送信器によって放射された放射ビームを受信する少なくとも１つの受信器（Ｅ、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４）と、
・  少なくとも一部の前記送信器（Ａ〜Ｄ）−前記検出対象−前記受信器（複数）（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）間、又は前記検出対象に配された前記送信器−前記受信器間に形成される、互いに異なる複数の放射ビーム経路と、
・  前記異なる複数の放射ビーム経路の前記送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）をクロック的に切換えるためのタイミング回路と、
・  １つの線に沿って又は１つの面（１２）内で前記検出対象の位置及び／又は運動を検出するために、前記異なる複数の放射ビーム経路のための前記受信器（複数）（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）によって受信される信号（複数）を（複数の）値（ｘ、ｙ）に変換する評価ユニット（１１）と
を有するものにおいて、
前記検出対象の位置及び／又は運動を三次元的に検出するために、前記タイミング回路は、複数の、しかしながら少なくとも一部の前記送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）及び／又は受信器（複数）（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）を、少なくとも１つの更なるサイクルにおいて切換を行い、該送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）によって放射ビームが送り込まれる空間が、ほぼ完全に一様に隈なく放射（照射）され、かつ前記評価ユニット（１１）が、該更なるサイクル中に前記検出対象によって反射又は（該検出対象に配された送信器から）放射された放射ビームに基づいて、前記線又は前記面（１２）から該検出対象までの距離（ｄ）を求めるための（１つの）値を求めること
を特徴とする光電装置。
【請求項２】
前記複数の送信器（Ａ〜Ｄ）及び前記受信器（複数）（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）は、１つの平面に配されること
を特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の送信器（Ａ〜Ｄ）及び前記受信器（複数）（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）は、前記面（１２）を構成する操作面の下方に配されること、及び
送信器及び／又は受信器は、１つの更なるサイクルにおいて、前記操作面を挟んで反対側の前記空間に向かって放射ビームを送り込むこと
を特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも４つの送信器（Ａ〜Ｄ）が十字状に配置され、二次元的な検出を行うために、十字状配置に関して交互にクロック制御されて作動されること
を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記更なるサイクルにおいて、すべての送信器（Ａ〜Ｄ）が一緒にクロック制御されること
を特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
１つの更なる光源（２０）が、少なくとも１つの受信器（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）の近くに、該更なる光源（２０）の光が該受信器（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）に実質的に入射するよう、送信器として配設されること
を特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記更なるサイクルにおいて、前記少なくとも１つの受信器（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）が、送信器として作動されること
を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
放射ビーム経路として構成された光ビーム経路が交互に制御されること、及び
前記評価ユニット（１１）は、前記受信器（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）に、周期的に変動する交番光成分（taktsynchronen Wechsellichtanteil）を含まない一定の光成分が存在するよう、前記送信器の出力を出力制御手段によって好ましくは遅延なく制御すること
を特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の装置。
【請求項９】
位置を評価するために、制御電圧が、前記送信器（Ａ〜Ｄ）にそれぞれ配属された制御要素（Ｒ１、Ｒ２）において測定され、かつ前記値を求めるための比較器（ＶIII）へ供給されること
を特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記面（１２）に触接したとき運動パターンを検出する検出手段（１４）を有すること、及び
記憶ユニットが、反射された放射ビームに関するその際求められた値を参照値（Ｒｅｆ３Ｄ）として記憶すること
を特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の装置。
【請求項１１】
反射された放射ビームに関する前記記憶された値又は該記憶された値からの導出値と、実際の値との間で比較を行うことによって、前記面（１２）から前記検出対象（Ｏ）までの距離（ｄ）を求める比較手段（１５）を有すること
を特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記検出対象（Ｏ）が前記面（１２）に接触する直前に生じた値が、導出値として記憶されること
を特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記検出対象（Ｏ）の接近を検出し、及び基本サイクルを変化させて、位置検出が有効となるよう切換えを行うこと
を特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記記憶ユニット（１３）は、前記求められた参照値（Ｒｅｆ３Ｄ）を記憶し、及び前記実際値が予設定値（ＳＷ２）又は該参照値からの導出値を下回ったことを比較器（１６）が確認したとき、再び消去すること
を特徴とする請求項１０〜１３の何れか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記面（１２）は、運動感知性の操作面として構成されること
を特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）及び前記受信器（複数）（Ｅ１〜Ｅ４）は、前記面（１２）の縁部（複数）に沿って配されること
を特徴とする請求項１〜１５の何れか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）は、前記面（１２）の角部分（複数）にそれぞれ配され、及び前記受信器（複数）（Ｅ１〜Ｅ４）は、該送信器間に配されること
を特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記送信器（Ａ〜Ｄ）は、前記面（１２）の隣り合う角部分に配された２つ毎に、それら送信器の間に配された前記受信器（Ｅ１〜Ｅ４）と共に、１つの測定ユニットを構成すること、及び
ｘ方向又はｙ方向においてそれぞれ値を求めるために互いに向かい合って配された送信器−受信器（Ａ−Ｅ３−Ｃ、Ｂ−Ｅ４−Ｄ；Ａ−Ｅ４−Ｂ、Ｃ−Ｅ２−Ｄ）は、交互に、作動されること
を特徴とする請求項１６又は１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記面（１２）において前記検出対象（Ｏ）の位置のｘ値又はｙ値を求めるために、該面に関し互いに向かい合って配された２つの受信器が設けられ、該２つの受信器は、該位置を求めるために平均される測定値（複数）を交互に供給すること
を特徴とする請求項１〜１８の何れか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記受信器（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）は、発光ダイオードとして構成されること
を特徴とする請求項１〜１９の何れか一項に記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも４つの発光ダイオード（Ａ〜Ｄ、Ｅ）を有し、それら発光ダイオードのうちの、２つが交互に送信器として、１つが受信器として、１つが補償ＬＥＤとして、交替的にその都度作動されること
を特徴とする請求項１〜２０の何れか一項に記載の装置。
【請求項２２】
すべての送信器（Ａ〜Ｄ）は共通に、受信器（Ｅ１〜Ｅ４）の１つずつと共に、交替的に、クロック制御され、該送信器の送信出力は、該受信器との間の距離の増加に従い所定の割合に応じて増強されること
を特徴とする請求項１〜２１の何れか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記面（１２）は、部分的に、前記送信器（Ａ〜Ｄ）の放射ビームに対し非透過性の材料（１７）によって被覆されているか又は被覆可能に構成されると共に、（該非透過性材料によって）被覆されていないか又は被覆されないよう構成された前記送信器の放射ビームに対して透過性の領域に、一義的に割り当て可能な認識領域（複数）（１８）が形成されること
を特徴とする請求項１〜２２の何れか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記複数の認識領域（１８）は、好ましくは１２個のタッチブロックからなる数字付タッチブロックマトリックスを構成すること
を特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
前記非透過性材料による被覆又は被覆可能領域は、接触的に識別可能な表面（１９）を有すること
を特徴とする請求項２１又は２２に記載の装置。
【請求項２６】
４つの発光ダイオード（Ａ〜Ｅ）は、前記面ないしタッチブロックを同時に照明し、及び少なくとも一時的に受信器及び／又は補償要素として作動すること
を特徴とする請求項１〜２５の何れか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記検出手段（１４）は、前記検出対象（Ｏ）の前記認識領域（１８）への接近の際に該検出対象を検出し、かつ各認識領域に応じて、該認識領域（１８）に対して特徴付けられた基本（認識）機能が再現され、及び更に触接が行われた場合、更なる機能が実行されること
を特徴とする請求項２１〜２４の何れか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記基本（認識）機能は、音響的機能として構成されること
を特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
前記検出対象（Ｏ）は、好ましくは利用者の指等の身体の一部であること、及び
前記面（１２）は、被操作要素（３０）を操作するために、前記指が実質的には摺動されないが、その先端が転動ないし小旋回可能な程度に小さく構成されること
を特徴とする請求項１〜２８の何れか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記検出対象（Ｏ）の当接面とほぼ同じ大きさの前記面（１２）は、丸く湾曲するよう構成されること
を特徴とする請求項１〜２９の何れか一項に記載の装置。
【請求項３１】
前記面（１２）は、自動車（３３）のナビゲーションシステム（３１）の制御に適合すること
を特徴とする請求項１〜３０の何れか一項に記載の装置。
【請求項３２】
前記面（１２）は、自動車（３３）の変速レバー（３２）に組み込まれるよう構成されること
を特徴とする請求項１〜３１の何れか一項に記載の装置。
【請求項３３】
前記複数の送信器（Ａ、Ｂ）及び前記受信器（Ｅ）は、前記面（１２）の上方に配置されるか、又は前記面（１２）の上方で導光要素を介して光を送光又は受光すること、及び
該複数の送信器（Ａ、Ｂ）と該受信器（Ｅ）と前記検出対象（Ｏ）とを分離する媒体は、空気又は、光を透過可能な他の媒体であること
を特徴とする請求項１〜３２の何れか一項に記載の装置。
【請求項３４】
・  とりわけ光ビーム等の放射ビームを放射する複数の送信器（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と、
・  前記送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）から放射されかつ前記検出対象（Ｏ）によって反射された放射ビーム、又は前記検出対象に配された前記送信器によって放射された放射ビームを受信する少なくとも１つの受信器（Ｅ、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４）と、
・  少なくとも一部の前記送信器（Ａ〜Ｄ）−前記検出対象−前記受信器（複数）（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）間、又は前記検出対象に配された前記送信器−前記受信器間に形成される互いに異なる複数の放射ビーム経路と、
・  前記異なる複数の放射ビーム経路の前記送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）をクロック的に切換えるためのタイミング回路と、
・  １つの線に沿って又は１つの面（１２）内で前記検出対象の位置及び／又は運動を検出するために、前記異なる複数の放射ビーム経路のための前記受信器（複数）（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）によって受信される信号（複数）を（複数の）値（ｘ、ｙ）に変換する評価ユニット（１１）と
を有する請求項１〜３３の何れか一項に記載の装置によって検出対象（Ｏ）の位置及び／又は運動を光電的に検出するための方法において、
前記検出対象（Ｏ）の位置及び／又は運動を三次元的に検出するために、前記送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）によって放射ビームが送り込まれる空間が、ほぼ完全に一様に隈なく放射（照射）されること、及び
前記評価ユニット（１１）が、更なるサイクル中に前記検出対象によって反射又は（該検出対象に配された送信器から）放射された放射ビームに基づいて、前記線又は前記面（１２）から該検出対象までの距離（ｄ）を求めるための（１つの）値を求めるように、前記タイミング回路が、少なくとも１つの更なるサイクルにおいて、複数の、しかしながら少なくとも一部の前記送信器（複数）（Ａ〜Ｄ）及び／又は受信器（複数）（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）を切換えること
を特徴とする方法。
【請求項３５】
前記面（１２）を構成する操作面の下方に配される送信器及び受信器は、１つの更なるサイクルにおいて、該操作面を挟んで反対側の前記空間に向かって放射ビームを送り込むこと
を特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
十字状に配置された少なくとも４つの送信器（Ａ〜Ｄ）が、二次元的な検出を行うために、十字状配置に関して交互にクロック制御されて作動されること
を特徴とする請求項３４又は３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記更なるサイクルにおいて、すべての送信器（Ａ〜Ｄ）が一緒にクロック制御されること
を特徴とする請求項３４〜３６の何れか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記更なるサイクルにおいて、１つの更なる光源（２０）が、送信器として、少なくとも１つの受信器（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）の近くにおいて、補償を行うために光を該受信器（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）に実質的に入射すること
を特徴とする請求項３４〜３７の何れか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記更なるサイクルにおいて、前記少なくとも１つの受信器（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）が、送信器として作動されること
を特徴とする請求項３４〜３８の何れか一項に記載の方法。
【請求項４０】
放射ビーム経路として構成された光ビーム経路が交互に制御されること、及び
前記評価ユニット（１１）は、前記受信器（Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４）に、周期的に変動する交番光成分を含まない一定の光成分が存在するよう、前記送信器の出力を出力制御手段（３６）によって好ましくは遅延なく制御すること
を特徴とする請求項３４〜３９の何れか一項に記載の方法。
【請求項４１】
位置を評価するために、制御電圧が、前記送信器（Ａ〜Ｄ）にそれぞれ配属された制御要素（Ｒ１、Ｒ２）において測定され、かつ前記値を求めるための比較器（ＶIII）へ供給されること
を特徴とする請求項３４〜４０の何れか一項に記載の方法。
【請求項４２】
検出手段（１４）が、前記面（１２）に触接したときの運動パターンを検出すること、及び
記憶ユニットが、反射された放射ビームに関するその際求められた値を参照値（Ｒｅｆ３Ｄ）として記憶すること
を特徴とする請求項３４〜４１の何れか一項に記載の方法。
【請求項４３】
比較手段（１５）が、反射された放射ビームに関する前記記憶された値又は該記憶された値からの導出値と、実際の値との間で比較を行うことによって、前記面（１２）から前記検出対象（Ｏ）までの距離（ｄ）を求めること
を特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記検出対象（Ｏ）が前記面（１２）に接触する直前に生じた値が、導出値として使用されること
を特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記検出対象（Ｏ）の接近が検出され、及びクロックサイクルの変化の下に位置検出が有効となるよう切換えられること
を特徴とする請求項３４〜４４の何れか一項に記載の方法。
【請求項４６】
前記記憶ユニット（１３）は、前記求められた参照値（Ｒｅｆ３Ｄ）を記憶し、及び前記実際値が予設定値（ＳＷ２）又は該参照値からの導出値を下回ったことを比較器（１６）が確認したとき、再び消去すること
を特徴とする請求項４２〜４５の何れか一項に記載の方法。
【請求項４７】
前記送信器（Ａ〜Ｄ）は、前記面（１２）の隣り合う角部分に配された２つ毎に、それら送信器の間に配された前記受信器（Ｅ１〜Ｅ４）と共に、１つの測定ユニットを構成すること、及び
ｘ方向又はｙ方向においてそれぞれ値を求めるために互いに向かい合って配された送信器−受信器（Ａ−Ｅ３−Ｃ、Ｂ−Ｅ４−Ｄ；Ａ−Ｅ４−Ｂ、Ｃ−Ｅ２−Ｄ）は、交互に、作動されること
を特徴とする請求項３４〜４６の何れか一項に記載の方法。
【請求項４８】
前記面（１２）において前記検出対象（Ｏ）の位置のｘ値又はｙ値を求めるために、該面に関し互いに向かい合って配された２つの受信器が、該位置を求めるために平均される測定値（複数）を交互に供給すること
を特徴とする請求項３４〜４７の何れか一項に記載の方法。
【請求項４９】
少なくとも４つの発光ダイオード（Ａ〜Ｄ、Ｅ）が、そのうちの、２つが交互に送信器として、１つが受信器として、１つが補償ＬＥＤとして、交替的にその都度作動されること
を特徴とする請求項３４〜４８の何れか一項に記載の方法。
【請求項５０】
すべての送信器（Ａ〜Ｄ）は共通に、受信器（Ｅ１〜Ｅ４）の１つずつと共に、交替的に、クロック制御され、該送信器の送信出力は、該受信器との間の距離の増加に従い所定の割合に応じて増強されること
を特徴とする請求項３４〜４９の何れか一項に記載の方法。
【請求項５１】
前記面（１２）は、部分的に、前記送信器（Ａ〜Ｄ）の放射ビームに対し非透過性の材料（１７）によって被覆されているか又は被覆可能に構成されると共に、（該非透過性材料によって）被覆されていないか又は被覆されないよう構成された前記送信器の放射ビームに対し透過性の領域に、一義的に割り当て可能な認識領域（複数）（１８）が形成されること
を特徴とする請求項３４〜５０の何れか一項に記載の方法。
【請求項５２】
４つの発光ダイオード（Ａ〜Ｅ）は、前記面ないしタッチブロックを同時に照明し、及び少なくとも時間的ないし一時的に受信器及び／又は補償要素として作動すること
を特徴とする請求項３４〜５１の何れか一項に記載の方法。
【請求項５３】
前記検出手段（１４）は、前記検出対象（Ｏ）の前記認識領域（１８）への接近の際に該検出対象を検出しかつ各認識領域に応じて、前記認識領域（１８）に対して特徴付けられた基本（認識）機能が再現され、及び更に触接が行われた場合、更なる機能が実行されること
を特徴とする請求項５１又は５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記検出対象（Ｏ）は、好ましくは利用者の指等の身体の一部であること、及び
前記面（１２）は、被操作要素（３０）を操作するために、前記指が実質的には摺動されないが、その先端が小旋回可能な程度に小さく構成されること
を特徴とする請求項３４〜５３の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連する出願】
【０００１】
本出願は、２００１年７月１６日に出願されたドイツ特許出願１０１ ３３ ８２３．６に基づいて優先権を主張している。当該ドイツ特許出願の開示内容は、引照を持って本書に繰り込みここに記載されたものと見做し、本出願の対象の一部を構成するものとする。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、検出対象の位置及び／又は運動を検出するための光電（光電子型）装置及び方法に関し、とりわけ請求項１又は３４の上位概念（前置部）に係る光電装置及び方法、即ちとりわけ光ビーム等の放射ビームを放射するための複数の送信器と、前記送信器（複数）から放射されかつ前記検出対象によって反射された放射ビーム、又は前記検出対象に配された前記送信器（複数）によって放射された放射ビームを受信する少なくとも１つの受信器と、少なくとも一部の前記送信器−前記検出対象−前記受信器（複数）間、又は前記検出対象に配された前記送信器−前記受信器間に形成される互いに異なる複数の放射ビーム経路と、前記異なる複数の放射ビーム経路の前記送信器（複数）をクロック的に切換えるためのタイミング回路（ないしクロック回路：Taktschaltung）と、１つの線に沿って又は１つの面内で前記検出対象の位置及び／又は運動を検出するために、前記異なる複数の放射ビーム経路のための前記受信器（複数）によって受信される信号（複数）を（複数の）値に変換する評価ユニットとを有する形式の、検出対象の位置及び／又は運動を検出するための光電装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
物体における反射の変化を検出するための光学システムであって、外部の光が測定値に影響を与えないとされるものが欧州特許出願ＥＰ ７０６ ６４８ Ａ１（特許文献１）に記載されている。このシステムは、主に、フロントガラスに衝突する雨滴を検出するためのワイパ用センサとして使用されるが、近接センサとしても使用可能である。この場合、光電的測定範囲が平面状に形成されていると、検出対象の位置及び／又は運動を求めるために二次元的な値を得ることができる。
【０００４】
【特許文献１】
欧州特許出願ＥＰ ７０６ ６４８ Ａ１
【特許文献２】
ドイツ特許出願１００ ０１ ９５５．２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのような装置が運動感知性操作面として構成されたものも知られている。この種の固定的な装置は、例えば、ラップトップ型コンピュータの面積節約的な１ボタン操作手段（ポインティングスティック）や比較的大面積の部材（トラックパッド）のような多くの分野で使用されている。１ボタンタイプのものは、横方向（半径方向）の押圧力を感知して応答を引き起こす。面状タイプのものは、カーソルを制御するために、指又は特殊なペン状部材（スタイラス）によってその表面をなぞり、当該二次元の面上における指又はスタイラスのような操作部材の運動によって、当該指等の運動に従って、例えばカーソル等の可視的要素がスクリーン上で運動する。これら操作部材は、操作面を直接なぞる場合にのみカーソルを制御し、例えば、指を操作面から引き離すと、カーソルは、消失するか、或いはその場で不動状態に維持されてしまう。
【０００６】
例えば指等の運動要素の接近並びに操作面に触接する際の運動パターンが認識（検出）されるように、２つの光源−一方は外部へ向かって照射し、他方は専ら検出器に向かって照射する−が配置されている装置が、比較的古いドイツ特許出願１００ ０１ ９５５．２（特許文献２）に記載されている。操作面に触接する際、指が操作面に接触する直前に生じていた測定値に対応する参照値を生成し、運動要素が僅かに運動しただけで指の接触が最早認識されなくなることを回避するとされている。そして、指が、再び、直前に求められた測定値を下回るほど遠くに離れるまで運動感知性の操作面から持ち上げられた時ようやく、当該指は、引き離されたものとして認識（検出）される。その際、運動パターンは、意図的な運動と偶発的な運動との間で区別が可能なように認識（検出）されるという。
【０００７】
更に、とりわけ不案内な土地においてその目的地を見つけ出す場合に運転手を支援するナビゲーションシステムも幾つか知られている。これらのナビゲーションシステムは、これまでのところは、回転及び押しボタンスイッチのような手動操作部材、又はハンドルに組み込まれた操作部材によって作動される。しかしながら、利用者は、それらシステムの設定に応じて、走行コース（走行距離）を入力しなければならないので、主として操作技術に起因するズレが容易に生じてしまう。
【０００８】
それゆえ、本発明の課題は、上記従来技術を出発点とし、第３の次元においても位置認識（検出）を可能とする光電（光電子型）装置ないし方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴を有する光電装置、及び請求項３４の特徴部に記載の特徴を有する方法によって解決される。即ち、上記光電装置において、検出対象の位置及び／又は運動を三次元的に検出するために、タイミング回路は、複数の、しかしながら少なくとも一部の送信器（複数）及び／又は受信器（複数）を、少なくとも１つの更なるサイクルにおいて切換を行い、該送信器（複数）によって放射ビームが送り込まれる空間が、ほぼ完全に一様に隈なく放射（照射）され、かつ前記評価ユニットが、該更なるサイクル中に前記検出対象によって反射又は（該検出対象に配された送信器から）放射された放射ビームに基づいて、線又は面から該検出対象までの距離を求めるための（１つの）値を求めることを特徴とする（形態１・基本構成１）。
また、上記方法は、検出対象の位置及び／又は運動を三次元的に検出するために、送信器（複数）によって放射ビームが送り込まれる空間が、ほぼ完全に一様に隈なく放射（照射）されること、及び
評価ユニットが、更なるサイクル中に前記検出対象によって反射又は（該検出対象に配された送信器から）放射された放射ビームに基づいて、線又は面から該検出対象までの距離を求めるための（１つの）値を求めるように、タイミング回路が、少なくとも１つの更なるサイクルにおいて、複数の、しかしながら少なくとも一部の前記送信器（複数）及び／又は受信器（複数）を切換えることを特徴とする（形態３４・基本構成２）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
基本的に、第３の次元を認識（検出）するために、更なるサイクルを設け、そのサイクルの間に、送信器（複数）が、及び場合によっては受信器（複数）もまた、空間を一様に隈なく照射し、検出対象の面からの距離を求めることができるようにする。かくして、既知の装置が通常伴うような、作用（操作）領域が平面状のものに限定されるという不利益は回避される。例えば光ビームのような放射ビームを使用することにより、操作面を、放射されたビームを透過すると共に当該操作面を保護する面の下方（内側）、例えばハウジングの半透明の窓の下方（内側）に、或いは例えば自動車の変速レバーの入れられたギアの表示器のような、放射されたビームの波長に対し半透明（透過性）の表示器（インジケータ）ないし表示器カバーの後方（内側）に設けることも可能である。
【００１１】
このため、操作の観点から、従来使用されてきた容量性、抵抗性又は誘導性手段に実質的に相応する光電（光電子型）装置が得られる。操作面の「触接ないしタッチ（Antippen）」によって、カーソル制御に適用される場合は、カーソルが（モニタの）スクリーン上に現れ、指を滑らせたり指の先端を小さく旋回（くるくる回転）させたりすることにより、そのような運動に類似した態様でスクリーン上に表示されるカーソルも運動（摺動）する。しかしながら、更に、操作面の上方、即ち例えば操作面から数ミリメートルないし数センチメートル離れたところでの運動の検出を行うことも可能である。従って、操作面の表面から測定される距離もまた同時に求めることができる。そのような距離のその時々の値により、更なる機能を制御することも可能である。そのため、例えば、操作面から指をほんの数ミリメートルだけ少々遠ざけることにより、更なる（別の）機能面に切換えることも可能となる。この更なる機能面においても、指を運動させることにより、従って例えば操作面から数ミリメートルないし数センチメートル離れた距離のところにおいて指を運動させることによっても、カーソルを制御することが可能となる。
【００１２】
実用的な一実施態様としては、例えば自動車のナビゲーションシステムにおいて、例えば指等の操作要素を操作面から軽く持ち上げることによって行われるカーソル領域の細部（選択領域）の拡大操作の制御が考えられる。同時に、（操作面の）表面からのその（指を軽く持ち上げた位置の）距離のところにおいて相応に指を運動させることよって、そのズーム拡大された選択領域もまた運動させることができると有利である。とりわけ自動車の分野では、例えば変速レバーないしギアシフトレバー上において、ギア表示を行うことが可能である。しかしながら、この表示面は、同時に、例えばナビゲーションシステムと連携して作動する運動感知性の表面として構成されることも可能である。例えば運転手の視野中にナビゲーションシステムのインジケータ（表示画面）が形成されている場合、運転手は、目的経路を探るために、例えばこの操作面の上方において指を運動させるか或いは指の先端部を転動ないし小旋回（abrollen）するだけでよい。ナビゲーションシステムの地図の選択領域を拡大するために、運転手は、変速レバーから手を離したり更なる被操作要素を作動したりせずに、単に、指を持ち上げるだけでよい。このため、注意力散漫（脇見運転）による危険は著しく減少される。従来のものでは必要であった接触（キーないしボタン入力）機能（操作）は、非機械的な、純光学的機能ないし操作によって置き換えることができる。
【００１３】
このような機能を逆に実行し、例えば指が（操作面から）数センチメートル離れた位置にあるとき、例えば地図の全体像を観察できるようにすることも勿論可能である。この場合、カーソルが相応に位置付けられているとすると、操作面に向かって（指を）運動することにより、カーソルの範囲に含まれるその部分を、指が操作面に置かれたとき良好な読取りに必要な倍率が達成されるよう相応に拡大することができる。この拡大された状態では、指の摺動や指の先端の小旋回によって、強調される選択領域の位置を相応に変化することができる。再び全体を概観するためには、単に再び指を操作面から数ミリメートルほど遠ざけるだけでよい。
【００１４】
本発明の更なる利点は、従属請求項の対象である。
【００１５】
以下に、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。尤も、以下の実施例は、単なる例に過ぎず、本発明の技術的思想は、特定の実施態様に限定することは意図しない。
【実施例】
【００１６】
添付の各図に、光ビームを放射するための複数の送信器Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有し検出対象Ｏの位置及び／又は運動を検出するための光電（光電子型）装置の各種の例をそれぞれ示した。これら送信器には、当該送信器Ａ〜Ｄによって放射され検出対象Ｏによって反射されて戻される放射ビームを受信するための少なくとも１つの受信器ＥないしＥ１〜Ｅ４が配属される。なお、検出対象自体が送信器を有する場合は、上記のような反射は不要であり、放射ビームは、検出対象から直接放射される。送信器と検出対象と受信器との間には、装置ないし回路の構成に応じて、送信器Ａ〜Ｄの内の少なくとも１つ及び少なくとも１つの受信器Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４が関与する互いに異なる複数の放射ビーム経路（光の場合は光ビーム経路）が形成される。送信器（複数）の制御は、タイミング回路としての反転器２１を伴う発信器１０を介して行われる。
【００１７】
受信器によって検出された信号は、評価装置１１へ伝送され、評価装置１１は、ある面１２内又は該面１２に沿った例えば指等の検出対象Ｏの位置及び／又は運動を検出するために、種々異なる光ビーム経路から受信器Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４によって受信された信号を、まず、二次元の値ｘ、ｙに変換する。そして、検出対象の位置及び／又は運動を三次元的に検出するために、タイミング回路（ないしクロック回路：Taktschaltung）は、図７の実施例では、送信器Ａ〜Ｄ及び／又は受信器Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４を更なるサイクルにおいて有効（作動可能）となるよう切換え（切換えて有効（作動可能）とし）、送信器Ａ〜Ｄが放射ビームを送り込む空間が、当該（同じ）サイクルの作動の際にほぼ完全に一様に（均一に）照射されるようにする。そして、評価装置は、この更なるサイクル中に検出対象Ｏによって反射され戻された放射ビームに基づき、上記面１２からの検出対象Ｏの距離ｄを求めるための（１つの）値を求めることができる。上記の値ｘ又はｙは、一次元的にのみある線に沿って求めることができるものである。また、ある一点に触接（タッチ）する場合は、いわば「ゼロ次元」の一点（原点）からの検出対象の距離のみが行われる。
【００１８】
例えば指又はスタイラス（操作ペン）のような操作要素のような検出対象の検出を操作面の上方においても実行可能にするために、例えば所定の１つの波長を有する光のような１つの放射ビームであって操作面ないし面１２を透過可能なものを（当該面の内側から外側に向かって）放射しなければならない。ごく簡単な例では、このような放射ビームは、可視光又は赤外光である。このような放射ビームは、検出対象において反射されて戻され、再び操作面の下方（内側）で受信（受光）されうる。原理的には、この「戻りビーム」は、検出対象自体が光源を有する場合にも形成することができる。検出対象自体が光源を有するものとしては、例えばクレーンを操作するために使用されるようなジョイスティックを使用する場合が一例として考えられる。このようなジョイスティックは、その下端部が、外光に対し遮光された空間内に存するため、当該ジョイスティックの下端部の位置の変化は、反射ビームを測定することによって求めることができ、或いはジョイスティック自体相応の光源を有することができる。その他の点では、検出は、以下のようにして行われる。
【００１９】
操作要素が遮蔽（遮光）された空間内に存しない場合、例えばランプ又は太陽光のような外光との区別をするために、送信器光源からの光は、タイミング回路によってパルス化された、（白熱）電球、ネオンランプ等による通常の雑音（擾乱）の影響を乗り越える周波数、例えば１００ｋＨｚの周波数によって作動される。このため本質的な雑音は除去（の影響は回避）されるが、所謂「迷光効果」は依然として残る。これは、クロック制御された光信号の完全な暗闇中における受光と完全な太陽光中における受光との間の領域における受光された信号強度（振幅）の数パーセントの変化において生じるフォトダイオードで観察される物理的過程である。実際上、このことは、運動感知性の光学的操作面を使用する場合、スクリーン上のカーソルの位置は、周囲光の変化によって変化されるということを意味するであろう。例えば運動感知性の操作面の近くでランプを点灯させた場合に起こりうるカーソルのこのような望ましくない運動は、当然のことながら、システム全体に問題を引き起こすであろう。
【００２０】
外光の補償手段が、上記特許文献１で提案されている。その測定原理は、本質的構成において、本出願においても使用しているため、特許文献１の開示内容は、引照を以って本書に繰り込みここに記載されているものとみなす。
【００２１】
所与の表面上における例えば指等の位置は、例えば図３に示したように十字状に（十字を形成するように）配設される互いに離隔された２つのセンサ要素によって極めて簡単に求めることができる。送信器Ａ、Ｂを有する一方のセンサ要素は、（上記表面に対する）水平位置を求め、送信器Ｃ、Ｄを有する他方のセンサ要素は、（上記表面に対する）垂直位置を求める。これらセンサ要素は、面１２の下方（内側）に配され、例えば指等の検出対象Ｏ等の操作要素の方向に向かって（該面１２を介して）放射ビームを放射すると有利である。そして、反射された光から求められた測定値は、操作面の外部の検出対象の水平位置又は垂直位置をそれぞれ生成する。図１に、一次元的位置検出のための原理を示した。送信器Ａ、Ｂは、例えばＬＥＤであり、受信器Ｅは、例えばフォトダイオード又は相応に再構成された発光ダイオードである。送信器Ａ、Ｂは、反転器２１によって（互いに）反転されて（逆相にされて）制御される。送信器Ａ、Ｂは、クロックに同期した変動成分を有しない一定（直流）成分が受信器Ｅに形成されるように、その（発信ないし発光）強度が、それぞれ制御抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して制御される。しかしながら、送信要素間の強度の関係（ないし強度比）は、上記特許文献１とは異なり、意図的には時間的に遅延されず、できるだけ迅速に再調整される。このため、例えば検出対象Ｏ等の操作要素の位置が変化する際の、各送信要素の送信強度のための制御電圧補償器（Regelspannungskorrektur）の即時的応答が達成される。
【００２２】
上記特許文献１では、制御電圧の動的変化のみの評価が行われる。これに対し、位置検出の場合は、静的制御値が必要となる。この値をできるだけ熱的影響又は劣化の影響から独立して得るために、制御抵抗Ｒ１及びＲ２にそれぞれ供給される制御電圧ＵＲ１、ＵＲ２が、出力を調節するために測定され、比較器ＶIIIによって比較が行われる。比較器ＶIIIによって求められた値は、ｘ方向における例えば指等の操作要素の機械的（幾何学的）位置の電気的値である。受信器Ｅによって求められた信号は、ハイパス（フィルタ）２３へ供給され、同期復調器２２によって（復調され）、次いで、比較器ＶIIにおいてクロック的に比較が行われる。このため、検出対象Ｏが存在する場合、制御抵抗Ｒ１、Ｒ２に供給される制御電圧のための（１つの）値が比較器ＶIに生成する。
【００２３】
検出対象Ｏが存在しない場合、相応の構造による寄生反射ＰＲが、送信器Ａ及びＢの送信出力のほぼ同じ（大きさの）部分が交替的に受信器Ｅに向かって照射される。この場合、制御電圧は、殆ど影響を受けない、即ちゼロに維持される。中心に対し非対称的に指が接近する場合、制御回路は、変動光成分を有しない一定（直流）光信号が再び受信器Ｅに生成するように、光強度を調節しようとする。このため、制御抵抗Ｒ１、Ｒ２に関する制御電圧の対称性は変化（移動）し、機械的（幾何学的）配置の中心点から右方又は左方へのずれた指の位置に応じて、比較器ＶIIIに１つの出力信号が生じる。この出力信号は、その大きさは種々異なるがプラス又はマイナスの値を取って推移する。その様子を、図１の右下の部分に、指が運動する場合について明示した。
【００２４】
光学要素を相応に構成・選択することにより、光学的に有意な経路（領域）上における例えば指等の操作要素の位置に対する出力信号の直線性を十分良好なものとすることができる。
【００２５】
図２に示した測定経路は、これは図１で使用したものと同じであるが、例えば光学的スライドコントローラ又はスライドスイッチとして一次元的な機能のみ達成可能であることは明らかあり、このため例えば指の水平方向の位置変化のみが検出される。位置を二次元的に検出するためには、図３のように、可及的に９０°互いにずらされて形成される２つの異なる測定経路が必要となる。受信器Ｅは、２つの測定経路、即ちＡ、Ｂ及びＣ、Ｄのために共通に利用される。図３の場合では、交互にｘ方向の光ビーム経路とｙ方向の光ビーム経路が交替的にクロック制御される。これは、複数のクロック周期毎に切換えることにより、例えば３０×Ａ／Ｂの後３０×Ｃ／Ｄのように切換えることにより、又は基本（クロック）サイクル（Taktzyklus）毎に切換えることにより実行することができる。重要なことは、測定値の出力が各基本サイクルに相応に配属されるということだけである。
【００２６】
位置決定のための光学要素の配置の最も単純なものは、十字状構造を有する。尤も、操作面の大きさを相応に構成することにより、（４つの）角範囲における非直線性を調節することができる。これは、相応の計算処理によって簡単に較正することができるが、送信要素（複数）を相応に構成（配置）することにより、例えば各送信器を図４のように配置すると、計算処理を実行しなくても良好な直線性を得ることができる。個々の基本サイクルの間に、２以上の送信器が放射を行う。例えば、第１のサイクルでは、水平位置（ｘ位置）を求めるために、送信器Ａ、Ｃが、送信器Ｂ、Ｄと交互に放射を行い、次の（第２の）サイクルでは、ｙ位置を求めるために、送信器Ａ、Ｂが、送信器Ｃ、Ｄと交互に放射を行う。発光ダイオードの数は、図４の場合でも、例えばこのような機能を大きな面に適用するために、相応に増やすことができることは勿論である。この限りにおいて、図３及び図４の構造・配置は、ｘ方向及びｙ方向の位置を求めるためにしか使用することができない。
【００２７】
第３の次元を検出（把握）するために、面１２が平面状に構成されている場合、面１２に対する検出対象の位置が求められるべきである。この位置（の検出）は、指ないし検出対象Ｏの色に依存すべきではない。複数の光学要素のほぼ平面状の配置、即ち送信器も受信器も面１２から上方に突出しない構成を基礎とすると、検出対象Ｏの位置は、実質的に反射Ｒだけ使用して求めることができる。しかしながら検出対象Ｏの反射特性は少なくとも測定値に影響を与えるので、それぞれ異なるように反射を行う物体が、面１２からそれぞれ異なる距離ｄに位置するとき、同じ反射値を示すことがあり、そのため第３の次元における正確な位置検出は一義的（明確）ではなくなるであろう。原理的に、第３の次元の機能の決定は、機械的接触面、即ち面１２の表面を出発点とするのが合理的であり、この場合この機能は、検出対象の大きさ、色又は種類からほぼ独立している（影響を受けない）べきであろう。尤も、その代わりに、本発明によれば、物理的（機械的）接触面の存在は必須ではないということに注意すべきである。「面」１２は、空気中に仮想的に存在しえるため、操作要素は、当該（仮想）面に突入したり、当該（仮想）面を貫いたり、その上部分的に受信器に影を射すことさえある。
【００２８】
第３の次元における位置検出を規定するために、面１２上の操作要素の位置のｘ値及びｙ値を規定するための２つの基本サイクルに加えて、更に少なくとも１つの更なる基本サイクルが付加・使用される。この更なる基本サイクルでは、送信器Ａ〜Ｄは、そのすべて又は少なくとも一部（１つ）が同じクロック信号を受信し、従って同時に放射を行うように制御される。このため、ｘ方向及びｙ方向において位置を求めるために必要とされるようなこれら送信器の個別的制御は必須ではなくなる。更に、少なくとも１つの更なる光源２０を補償手段として１又は複数の受信器Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４の近くに配し、この更なる光源から放射される光がほぼ受信器のみに入射するようにすることも可能である。尤も、外光が重要な役割を有しない場合は、この補償手段は設けなくてもよい。
【００２９】
上記特許文献２には、検出対象の接近及び操作面に触接する際の運動パターンが明確に認識（検出）されるよう構成・配置された２つの光源について記載されている。このような構成・配置は、原理的には、触接信号を検出するために、本発明においても使用されるが、外部に向かって放射する１つの光源の代わりに、本発明では、複数の、好ましくはすべての送信器が、必要に応じて受信器もまた、外部に向かって放射を行うために使用される。これは、面１２の上方の空間ができるだけ一様に（均一に）照射（放射）されるようにするためである。
【００３０】
検出対象Ｏが面１２に接近すると、検出対象Ｏは検出手段１４によって検出され、例えばｘ方向及びｙ方向における位置決定が活性化可能となる。面１２に触接する際、速度変化が（複数の）検出手段によって検出され、図７の触接信号ＡＳ１として転送可能となる。この触接信号は、例えばスクリーン上のカーソル等のような被操作要素３０を活性化可能にする。触接信号ＡＳ１の発生と同時に、図７によれば、３Ｄ信号３-Ｄ-Ｓの値から導出された値が、例えばデジタル式メモリのような記憶ユニット１３に記憶される。この記憶された値は、検出対象Ｏの最（大）接近のための参照値Ｒｅｆ３Ｄとして利用される。この参照値は、操作要素ないし指のごく僅かではない運動が、浮き上がった（持ち上げられた）ものと評価されることを保証するようなものとされるべきである。例えば指のような検出対象Ｏによって面１２に触接する場合、検出対象Ｏは場合によっては少々変形されるので、反射Ｒの最大値は、その瞬間に検出される場合、（変形が起こらない程度に）弱く（ゆっくり）載せられた場合の値より十分より大きい。そのため、面１２に触接する直前の値が記憶される。かくして、第３の次元の（１つの）機能は、指が例えば表面から１ミリメートルより遠く離れたときにようやく作動される。このため、操作の確実性（信頼性）は、とりわけ指が面の上方を運動中に種々異なる押圧力で運動ないし少々回転（ないし転動：rollen）される場合、高められる。また、面に触接する際の運動パターンも検出されるが、その際、好ましくは、操作面に接触しているときないし接触する直前の操作要素、即ち検出対象のその都度の値に相応する参照値が求められる。そして、この参照値に依存して、第３の次元における操作が実行可能となる。その際、所定の閾値を下回っていれば、操作要素は、操作面から既に遠く引き離されており、この状態は、遮断信号、従って参照値のための抹消信号とみなされる。
【００３１】
測定値（参照値）Ｒｅｆ３Ｄの検出は、回路２４による遅延回路を介して検出することができるが、特定の所与の値をＲｅｆ３Ｄから減ずることも可能である。この値（勿論これは最も接近（最接近）したときの実際の最大値でありうる）を求めるために、まず、検出された値を１未満の一定の乗数によって乗算することができる。しかしながら、図７に示した実施例では、紙面右下に示した回路が用いられる。記憶ユニット３８及び３９には、ｘ値及びｙ値が記憶されているのに対し、記憶ユニット４０には、ｚ値が記憶されている。このｚ値は、チップパルス（Tip-Puls）検出ユニット４１に伝送され、フリップフロップ４２をセットする。予期しない運動によってｚ値が誤ってセットされると、これは閾値検出回路４３によって検出され、フリップフロップ４２をリセットする。そして、時間遅延回路４４を介して導かれた値はフリップフロップ２６をセットし、次いで、フリップフロップ２６は、そのとき（現在）生じている電圧値が参照値Ｒｅｆ３Ｄとして使用されていることを記憶ユニット１３に伝達する。この実施例は、参照値が人間に関する要因に適合可能であるという利点を有する。つまり、例えば、従前の運動が迅速に行われると−より分かりやすくいえば利用者が慌ただしい性格の場合−最大値と参照値との間の差異は、慎重に（ゆっくりと）装置に近づく利用者の場合に比べるとより大きくなるのである。
【００３２】
面１２から離れるような運動が行われる度に、制御電圧ＵＲ３Ｄは変化する。そのため、記憶されている値Ｒｅｆ３Ｄと実際の制御電圧ＵＲ３Ｄとの差は、アナログの出力信号Ｓ２ ３Ｄを生成する。出力信号Ｓ２ ３Ｄは、面１２からの検出対象Ｏの距離に比例する。検出手段１４は、（１つの）比較器を介して、補償を行うために設けられた更なる光源２０の受信器に直接入射する放射ビーム並びに反射された放射ビームを検出し、以ってサイクルの配分に応じて制御が行われる。上記特許文献２に記載されているように、第１の信号は、まず、回路２４によって予設定された時間だけ遅延され、そして例えばデジタル式の記憶ユニット１３に記憶される。そして、比較手段１５において、更なる（複数の）値とこの参照値との比較が行われる。
【００３３】
多くの場合、面１２の触接を検出するだけではなく、指が例えば面から３０ｍｍを越えて離れたときにも検出を行うと、目的に適うであろう。このため、比較器１６の枠内において、更なる閾値検出が行われる。閾値ＳＷ２を下回ると、フリップフロップ２６はリセットされ、参照値Ｒｅｆ３Ｄは消去され、制御信号ＡＳ１もリセットされる。閾値ＳＷ２もまた参照値Ｒｅｆ３Ｄから導出される値であり得る。
【００３４】
図１２に、この種の装置の一例を示した。自動車３３の部分、とりわけ変速レバー３２ないしギアシフトレバーが図示されており、変速レバー３２ないしギアシフトレバーには−この実施例ではレバーの上部に−入れられたギアを表示するための光学的インジケータ３４が配されている。自動車は、更に、変速レバー３２によって制御可能に構成されるナビゲーションシステム３１を有する。このため、インジケータ３４は、同時に、例えばナビゲーションシステムと連携して作動する運動感知性の操作面たる面１２として構成される。そのため、例えばナビゲーションシステム３１の被操作要素３０ないしカーソルの範囲にある細部の拡大（ズーム機能）は、例えば指ないし検出対象Ｏ等の操作要素を操作面から軽く持ち上げる（引き離す）ことによって制御することができる。同時に、ズーム拡大された選択領域が、指の運動によって相応に運動するよう構成すると有利である。例えば、運転手の視野中にナビゲーションシステム３１の表示画面が存在する場合、運転手は、目的経路を探すために、例えば面１２の上方で指を動かすか、指の先端を転動ないし小旋回（abrollen）するだけでよい。ナビゲーションシステム３１の地図の選択領域を拡大するために、運転手は、指を持ち上げるだけでよく、変速レバー３２から手を離す必要はなく、更なる被操作要素を作動する必要もない。面１２の大きさは、指を殆ど運動ないし摺動しないで、単に指先を転動ないし小旋回して被操作要素３０を操作する程度に小さくすることもできる。この場合、操作面は、例えば指先の面積よりも余り大きくない程度の大きさとすることもできる。検出対象Ｏの接触面とほぼ同じ大きさの面１２は、丸く湾曲する（膨らむ）よう構成することもできる。尤も、この面１２は、勿論、その他の任意の形状、例えば平面状、ほぼ球面状とすることができる。必要に応じ、面１２は、面１２の中心点を（手探りないし指先で）確認できるような形状ないし構造とすることも可能である。
【００３５】
図１の一次元的検出用の回路に類似して構成された二次元的検出用の回路の一例を図５及び図６に示した。タイミング回路は、個々の発信器及び受信器を制御するだけではなく、同時に出力制御器３６相応に制御し、比較器Ｖ２、Ｖ２’及びＶ３、Ｖ３’を介して相応の測定値Ｍｗｘ及びＭｗｙを検出可能とするクロックパルス分配器（ディストリビュータ）２５を有する。
【００３６】
多くの場合、例えば運動感知性の操作面を使用する場合、受信器Ｅの図２〜図４のような配置は、例えば運動感知性の操作面の面が位置検出用の波長に対し透過性でない場合、障害が生じ得る。操作面は透明なプラスチックから構成することができるので、例えば視野を妨げることのない更なる光学的表示ユニットを設けることも可能であり、これに関しては、自動車の入れられたギアのためのインジケータの構成について既に説明したので参照されたい。この更なる表示ユニットが運動感知性の操作面に対し予定される波長に対し非透過性であれば、受信器Ｅは、操作面の中心部に配置することはできず、例えば辺縁部に配置しなければならない。図８に示したように、複数の受信器を、送信器Ａ〜Ｄと連携してそれぞれ一又は複数の光ビーム経路を形成するように配置することも可能である。そのため、送信器Ａ、Ｃは、受信器Ｅ２ないしＥ４と連携して、送信器Ｂ、Ｄ及び受信器Ｅ１ないしＥ４と交替的に、ｘ値を求めるための光ビーム経路ないし測定経路を形成することができる。また、送信器Ａ、Ｃが、送信器Ｂ、Ｄ及び受信器Ｅ３、Ｅ４と交替的に作動されるよう構成することも可能である。受信要素の数及び配置は、ｘ値及びｙ値並びに３Ｄ値のための出力信号の対称性のみを考慮して選択される。複数の又はすべての、しかしながら少なくとも１つの受信器Ｅ１〜Ｅ４が、送信器Ａ〜Ｄによって放射された信号を受信（受信）することが本質的に重要なことである。受信要素（複数）を各送信要素間の中心部に配するだけではなく、操作面の辺縁部に配することも可能であり、他の構造要素は殆ど必要ない。
【００３７】
光を放射（送出）するために使用されるような発光ダイオードは、通常、受信器として切換えて使用することができるので、発光ダイオードを受信器Ｅ１〜Ｅ４として使用すると、受信器Ｅ１〜Ｅ４は、勿論、時間的にないし一時的に（必要に応じ）送信器としても作動可能である。このため、位置のｘ値を求めるために、例えば受信器Ｅ３と連携する送信器Ａ、Ｃは、受信器Ｅ４と連携する送信器Ｂ、Ｄと交替的に放射を行い、他方受信器Ｅ１及びＥ２は、受信器として作動するよう構成することも可能である。同様に、ｙ値を求めるためにも、相応に構成することができる。
【００３８】
図８では、受信器は、パラレルに切換えられ、或いはその出力信号は、相応の回路構成によって結合される。２つの受信器Ｅ１、Ｅ２又はＥ３、Ｅ４は、同一の位置には存在しないので、一方の受信器は、他の光環境（太陽光及び影）とは異なる光環境下におかれることが起こり得る。光環境が安定している間は、複数の送信要素が正確には対称的に配置されていない場合に予期せず生じる非対称的な放射（照射）がなされても、指の位置に関する出力信号に付加的な僅かな非対称性が現れるに過ぎない。しかしながら、これは、例えば運動感知性の操作面が、例えば走行中の自動車のような明るさが定常的に変化する環境下で作動される場合は、妨害的な効果として現れる。
【００３９】
このような妨害的効果を除去するために、運動感知性の操作面における送信要素及び受信要素を、光ビーム経路毎に受信器が１つのみその都度使用されるよう作動されるように構成する。図８では、位置のｘ値を求めるために、例えば受信器Ｅ１のみが使用され、送信器ＡないしＡ、Ｃは、送信器ＢないしＢ、Ｄと交替的に放射を行う。しかしながら、面が大きい場合は、図示上部部分でしか位置を明確に（一義的に）求めることができない。そのため、更なる測定サイクルにおいて、受信器Ｅ２が使用され、送信要素ＣないしＡ、Ｃは、送信要素ＤないしＤ、Ｂと交替的に放射を行う。この第２の測定サイクルでは、運動感知性の操作面の図示下方部分における位置を明確に（一義的に）求めることができる。第１及び第２のサイクルで得られた測定値は、総合的に評価され、検出対象Ｏのｘ値のための外光から独立した（影響を排除した）（１つの）測定値を共同して生成する。このような構成では、ｘ方向の測定値とｙ方向の測定値がそれぞれ２つずつ交互に生成され、次いで平均値が求められる。ｙ値についても同様にして求められる。
【００４０】
受信器Ｅ１〜Ｅ４の１つのみを使用する他の一実施例では、複数の送信器が互いに異なるように重みがおかれて制御される。図８では、例えばｘ値を求めるために受信器Ｅ１のみが使用される。この受信器の最も近くに配されている送信器、即ち送信器Ａ、Ｂは、相応に減少された強度、例えばその最大強度の３０％で制御（作動）される。そして、最も遠くに配された送信器、即ち送信器Ｃ、Ｄは、その最大、即ち１００％の強度で放射を行う。受信器Ｅ３、Ｅ４が送信器としても作動される場合は、例えば７０％の強度で放射を行う。このような異なる重み付けによる制御によって、検出対象Ｏの実際の機械的（幾何学的立体的）位置に対する電気的位置信号のほぼ直線的な挙動が達成される。測定された個々のｘ値及びｙ値に対し相応の計算処理を行って相応に較正された出力値を生成すれば、これらの措置は勿論すべて省略できる。これは、とりわけ（操作面の）面積が大きい態様の場合有利である。このような構成は、ｘ方向及びｙ方向の位置を二次元的にのみ求めるためにも使用することができる。
【００４１】
例えば指の離隔運動のみによって更なる操作面への切換えが行われる場合は、第三の次元を求める際に、受信信号のゼロに対する補償は省略することができる。その際生じる外光の影響は、例えば指ないし操作要素を持ち上げることにより第２の操作面への切換のみが行われる場合ような、第三の次元に固定的に配属された機能の数が少ない場合は、殆ど作用しない。
【００４２】
図８には、例えば運動感知性の操作面が限られた数の割当位置のみが意味を有するよう、例えば１２箇所の触接領域（タッチブロック）でのみ検出が可能となるよう構成された更なる一実施例も示した。更なる光源２０として構成されるような場合によっては必要とされる補償手段の記載は省略した。数字がプリント等された領域（複数）は、検出対象が触接領域（タッチブロック：Taste）を識別できず、偶然２つのブロック間に触接する場合、誤操作は容易に生じうる。このような過誤状態を阻止するために、運動感知性操作要素の表面１９に、窪み又は隆起又はその他の方法によって知覚可能な半透明の認識領域（ないし識別域：Kennfeld）１８を形成し、そのような領域同士の間に延在する領域を放射ビームに対し非透過性とすることも可能である。１つの触接面、即ち１つの認識領域１８に触接すると、ｘ値及びｙ値に関する情報を同時に有する触接信号が生成する。触接信号の生成と同時に位置が検出される場合、所定の許容範囲を含むこの測定値には、相応の数（数字）ないし機能を一義的に割り当てることができる。このような構成は、機械的な押しボタンと比べるととりわけ有利である。というのは、理想的な場合、図２又は図３の実施例のタッチブロックは、放射ビームの放射も同時にタッチブロックの機能も果たし得る、３、４個の価格的にも妥当なＬＥＤ及びフォトダイオード、好ましくは同様にＬＥＤとして構成される１個の受信器のみによって作動可能だからである。この認識領域機能及び認識区画機能は、例えば認識領域の識別のみが問題となる場合のように、二次元的利用のみが望まれる場合は、距離検出は行わずに、その機能のみを使用することも可能である。操作面にも部分的に不透明な層ないしカバーを配することにより、３、４個のＬＥＤ及びフォトダイオード又は発光ダイオードとして構成されうる１個の受信器を有する認識領域（複数）を一義的に識別可能とすることもできる。
【００４３】
理想的な場合は、ＬＥＤは４個で十分であり、この場合、矩形状の面の４つの角領域の各々に１つずつ配され、例えば図４の構成において、送信器Ａ及びＣは、交替的にクロック制御され、ＬＥＤたる送信器ＢないしＤは、交替的に受信器として利用される。送信器ＢないしＤ（この場合受信器として利用されている）が交替的に受信した受信信号（複数）ないし制御値（複数）は統合され、ｙ方向の（１つの）第１の測定値が生成する。直線性の改善ないし測定結果の最適化のために、Ａ／Ｃと受信器としての送信器ＢないしＤとの測定経路と、Ｂ／Ｄと受信器としての送信器ＡないしＣとの測定経路とを交互に切換えることも可能である。その都度交互に得られた測定結果は、同様に統合され、ｙ軸の完全に外光の影響が排除され線形化された（１つの）測定値が生成する。ｘ軸に関しても同様の処理が繰り返される。
【００４４】
第三の次元のｚ値を得るために、送信器Ａ及びＣは同時にクロック制御され、他方、送信器Ｂは受信器として作動され、送信器Ｄは補償ＬＥＤ（光源２０の意）として作動される。直線性を改善するために、測定経路Ａ及びＣ（これらは同時にクロック制御される）に対し交替的に、送信器Ｄは受信器として作動され、送信器Ｂは補償ＬＥＤ（光源２０の意）として作動される、即ち送信器Ｂ及びＤはそれらの機能に関し最初の切換え状態に関し交換可能に構成される。この２つの測定によって得られる（複数の）値ないし制御値は総合され、（１つの）第１のｚ値が生成する。同様にして、（１つの）第２のｚ値を求めるために、交互に送信器Ｂ及びＤ（これらは同時にクロック制御される）は、ある時は受信器としてまたある時は補償ＬＥＤとして交替的に作動される送信器Ａ及びＣと連携して作動される。（それぞれ１つの）第３及び第４のｚ値を求めるためにも同様の処理が行われ、送信器Ａ及びＢないしＣ及びＤを使用する場合、２つの送信器は同時にクロック制御され、他の２つの送信器はその都度受信器ないし補償ＬＥＤとして作動される。４つのｚ値をすべて使用する場合、数マイクロ秒以内にこのような順次的切換えを文字通り次々と実行することができ、個々の送信器は、部分的ないし所定期間ごとに送信器としてだけではなく、受信器ないし補償ＬＥＤとしても作動する。得られた測定値全体を相応に評価することにより、上述の構成から、相応の結果を互いに相応に計算することにより、ｘ位置、ｙ位置及びｚ位置を、ただ１つの循環的過程ないしサイクル（Umlauf）から得ることができる。第三の次元に関しｚ値を求めることが問題とならない場合は、この構成だけでもｘ位置及びｙ位置を求めるために使用可能である。
【００４５】
更に、例えば検出対象が認識領域１８の上又は認識領域１０の上方数センチメートルないし数ミリメートルのところに存在するとき、検出対象を検出する接近検出機能を実現することも可能である。これは、例えば暗闇中の自動車の内部においてある機能を選択する際にボタン（キー）が視認できない場合のように、被操作要素が外部から見えない場合に、例えば照明のスイッチの点灯やバック走行の音響的警告をするために使用することができる。この場合、相応の認識領域１８に触接すると、同じ手段によって更なる機能が作動される。この種の操作パネルは機械要素を有さず、発光ダイオードは既存の電子（回路）基板に一緒に組み込むことができ、ボタンないしキーに相応する半透明の領域のみが必要とされる。このため、製造コスト及び欠陥発生率は低下し、同時に水又は砂又は塵等に対して耐性は大きくなる。必要に応じ、１２個のタッチブロックを有するタッチブロックマトリックスは、開閉・取外し（wegklappen）可能に構成することもでき、それ自体、例えば指で走行ルート全体を大雑把に入力するための運動感知性の操作面とされ得る。そのため、利用者は、例えば、地図上に目的地と経路を指で大雑把になぞると、ナビゲーションシステムはその入力から計算的に適正なルートを提案（表示）する。
【００４６】
図１０、図１１の実施例のように、送信器Ａ、Ｂ及び受信器Ｅが面１２の下方（内側）に配されることは必ずしも必須ではない。例えばインジケータ３４’又は同時には透過照明されることができないその他の構造要素がそこに存在すれば、送信器及び／又は受信器は、面１２の上方（外側）に配することも可能である。この場合、（送信器・受信器と検出対象を）分離を行う媒体は、面１２ではなく、空気又はその他の媒体である。送信器及び受信器は、カバー［４１］によって保護され、面１２とカバー［４１］との間の隙間を介してのみ放射ビームを放射・受信し、必要に応じ屈曲された相応の光波案内（導光）装置を介して操作面に導入されるよう構成することができる。
【００４７】
原理的には、ｘ値及びｙ値の検出は、更なる光源２０として構成される補償手段を使用しても実行することができ、ｚ値の検出は、補償手段がなくても実行することができる。
【００４８】
このような光電（光電子型）位置検出システムは、その複雑な切換え操作シーケンスが問題なく実現できることが実際に確認されている。個々の測定経路は、数マイクロ秒以内に作動（形成）することができるため、信頼性が高くかつ利便性の高い位置検出を実現することができる。
【００４９】
なお、本発明は、その技術的思想の範囲内において極めて多種多様な態様で付加・置換・変更等を行うことができるこというまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】一次元的位置検出のための回路の一例。
【図２】送信器及び受信器の配置の一例。
【図３】送信器及び受信器の配置の他の一例。
【図４】送信器及び受信器の配置の更に他の一例。
【図５】二次元的位置検出のための回路の一例。
【図６】二次元的位置検出のための回路の他の一例。
【図７】三次元的位置検出のための回路の一例。
【図８】被層された認識領域マトリックス（タッチブロックマトリックス）を有する送信器及び発信器の配置の一例。
【図９】図８の側面図。
【図１０】送信器及び受信器の配置の更なる一例の断面図。
【図１１】送信器及び受信器の配置の更なる一例の平面図。
【図１２】本発明の装置の自動車への一適用例。
【符号の説明】
【００５１】
１０              発信器
１１              評価装置
１２              面
１３              触接信号のための記憶ユニット
１４              検出手段
１５              比較手段
１６              比較器
１７              材料
１８              認識領域
１９              表面
２０              更なる光源
２１              反転器
２２              同期復調器
２３              ハイパスフィルタ
２４              時間遅延回路
２５              クロックパルスディストリビュータ
２６              フリップフロップ
３０              被操作要素
３１              ナビゲーションシステム
３２              変速レバー
３３              自動車
３４、３４’      インジケータ
３５、３６        記憶ユニット（制御器）
３７              出力制御器
３８、３９、４０  記憶ユニット
４１              チップパルス（Tip-Puls）検出ユニット
４２              フリップフロップ
４３              閾値検出回路
４４              時間遅延回路
Ａ〜Ｄ            送信器
Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４    受信器
Ｏ                検出対象
ｄ                距離
ＡＳ１            触接信号
Ｒｅｆ３Ｄ        参照値
Ｓ２ ３Ｄ         距離値
Ｍｗｘ            測定値ｘ
Ｍｗｙ            測定値ｙ
ＶI〜ＶIII        比較器
Ｖ１〜Ｖ３        比較器
Ｖ２’、Ｖ３’    比較器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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