Derartige Vorrichtungen bedienen sich externer Hilfsmittel, wie beispielsweise einer sogenannten Maus oder eines Trackballs. Diese Hilfsmittel sind kompliziert zu bedienen ; des weiteren sind sie störanfällig und verschmutzen leicht.

Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten bereitzustellen, die einfach zu bedienen und wenig störanfällig ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten gemäß dem Hauptanspruch gelöst.

Hierbei nimmt die Abtasteinheit nur sehr wenig Platz ein und kann kompakt im Überfahrbereich untergebracht werden, so daß die vorliegende Vorrichtung in eine Vielzahl von elektrischen oder elektronischen Geräten integriert werden kann, so etwa in Bankautomaten, in Datenverarbeitungsgeräten (insbesondere in Handcomputern, in Handhelds, in Notebooks, in Palmtops, in Taschencomputern oder in tragbaren Computern), in Handys oder in Mobiltelephonen, in Keyboards oder in Tastaturen, in optischen Touchpads oder in Zahlungssystemen.

Durch den verminderten Materialaufwand und durch die raumsparende Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung ist auch eine erhebliche Kosteneinsparung erzielbar, durch die nicht nur die Vorrichtung selbst, sondern auch das elektrische oder elektronische Gerät, in das die Vorrichtung integriert ist, preisgünstig und damit auch auf internationalen Märkten wettbewerbsfähig ist.

Gemäß einer erfindungswesentlichen Eigenschaft der vorliegenden Vorrichtung sind die relativen Koordinaten x, y durch die Lage der optischen Abbilder bestimmt.

Als Eingabemittel kann mindestens ein Finger und/oder mindestens ein stab-oder stiftförmiger Gegenstand, beispielsweise ein Kugelschreiber, vorgesehen sein, wobei die Vorrichtung insbesondere im Falle des Fingers als Eingabemittel zusätzlich für die daktyloskopische Personenidentifikation ausgelegt sein kann. Aus diesem Grunde werden nachfolgend an verschiedenen Stellen ergänzend Ausführungen zur daktyloskopischen Personenidentifikation mittels Fingerabdruck gemacht ; diese daktyloskopische Funktion kann bei der vorliegenden Vorrichtung ergänzend zur Eingabe der relativen Koordinaten implementiert sein.

Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung dient als Basis die als optischer Sensor mit mindestens einer externen Lichtquelle ausgebildete Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten, wobei der optische Sensor pixelorientiert (mit beispielsweise etwa 240 Pixeln mal etwa 360 Pixeln entsprechend einer aktiven Fläche von etwa zwölf Millimetern mal etwa achtzehn Millimetern) die Umgebung scannt und entsprechende Bilder aufnimmt.

Demzufolge werden durch diesen optischen Sensor Objektbewegungen registriert, die als unmittelbare Eingabeaktion gewertet werden. Hierbei existieren in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung verschiedene, auch miteinander kombinierbare Modi : -Mausmodus : Beim unmittelbaren Simulieren einer (Computer-) Maus mittels der Sensoroberfläche wird die"Maus-"oder Cursorposition durch eine Finger-oder Stiftbewegung auf der Oberfläche des optischen Sensors berechnet und mit mindestens einer entsprechenden Logikschaltung simultan an ein angeschlossenes System übertragen ; hierbei ist die Benutzung des Fingers genauso möglich wie der Einsatz eines Stiftes.

In diesem Zusammenhang kann nun eingestellt werden, ob sich die"Maus-"oder Cursorposition durch die Bewegung des Objekts (Finger, Stift,...) statisch oder relativ ändert. In letzterem Falle, das heißt bei relativer Organisation hängt die Geschwindigkeit des Mauszeigers oder Cursors logarithmisch von der Schnelligkeit der Bewegung ab.

Zweckmäßigerweise wird die Simulation der Maustasten bei der vorliegenden Erfindung durch mindestens eine schnelle Berührung des optischen Sensors ermöglicht ; auch ist mittels eines entsprechenden Einbaumoduls eine benachbarte Anbringung von Schaltern möglich, so daß durch Tippen auf den optischen Sensor das gesamte Sensormodul gekippt werden kann, um mindestens einen Mausklick auszulösen.

-Scrollmodus : Beim (unmittelbaren) Simulieren eines Scrollrades mittels der Sensoroberfläche wird die Geschwindigkeit und/oder die Richtung der Scrollfunktionalität durch die Bewegung des Objekts (Finger, Stift,...) auf dem optischen Sensormodul ermittelt ; der Einsatz der Schalter innerhalb des entsprechenden Einbaumoduls kann für den Scrollmodus als Scrollsignal genutzt werden.

So kann beispielsweise zum Steuern von WAP-Funktionen (WAP = Wireless Application Protocol) in einem Mobiltelephon auf GSM-Basis (GSM = Global System for Mobile communication) anstelle des herkömmlichen Rachens ein optischer Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gelangen. Bei einer exemplarischen Ausdehnung von beispielsweise zwölf Millimeter auf beispielsweise achtzehn Millimeter ersetzt der optische Sensor dann das herkömmliche Rädchen in seinem vollen Funktionsumfang.

Auch hier ist der Funktionsumfang derselbe wie bei konventionellen Touchpads ; diese sind dadurch leistungsfähiger als ein normales mechanisches Rad ; insbesondere entfallen durch den Einsatz des vorliegenden optischen Sensors mechanische Nachteile, wie etwa Verklemmen, Verschmutzen oder Ausfall mechanischer Teile, vollständig ; auch hat der vorliegende optische Sensor in seinem Preis-Leistungsverhältnis wesentliche Vorteile gegenüber konventionellen mechanischen Komponenten.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung kann das Auswerten der durch den optischen Sensor in vollem Leistungsumfang zur Verfügung gestellten biometrischen Daten auch auf der SIM-Karte (SIM = Subscriber Identification Module) des Mobiltelephons erfolgen, so daß ein Mißbrauch der biometrischen Daten ausgeschlossen ist.

-Abtastmodus : Beim Abtasten der Bewegung anhand von Merkmalen an der Sensoroberfläche wird der optische Sensor unterhalb mindestens einer Bedienungseinheit positioniert und tastet die Oberfläche ab ; durch die Bewegung des Objekts (Finger, Stift,...) wird dann ähnlich wie beim Mausmodus der Mauszeiger oder Cursor definiert bewegt.

-Authentifizierungs-oder Identifizierungsmodus : Beim Einsatz der Oberfläche des optischen Sensors zum Authentifizieren oder zum Identifizieren einer Person wird anhand des Fingerabdrucks der betreffenden Person erkannt, ob die Person als Benutzer zur Interaktion mit einem dem optischen Sensor zugeordneten (Computer-) System berechtigt ist. In diesem Zusammenhang wird der Fachmann auf dem Gebiet der Sicherheitstechnik insbesondere zu schätzen wissen, daß dies synchron mit dem Bedienen der"Sensormaus"bzw. des"Sensorcursors"erfolgt und keine weitere Benutzerinteraktion erfordert ; mit diesen Merkmalen wird das gesamte System passiv vor unbefugtem Zugriff geschützt.

Wenn die vorliegende Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten, insbesondere zur graphischen Eingabe von Lageinformationen in der Ebene beispielsweise in ein Computersystem, in besonders erfinderischer Weise weitergebildet werden soll, so dient die optisch empfindliche Sensorfläche einer Größe von beispielsweise zwölf Millimeter auf beispielsweise achtzehn Millimeter beim Einsatz eines sogenannten"Touchpen"als Arbeitsfläche bzw. sogenanntes"Touchpad", um die Bewegungen des Fingers bzw. des Stiftes verfolgen und die Steuerung des sogenannten"Desktops"auf dem Bildschirm bewerkstelligen zu können ; hierbei ist der Funktionsumfang zumindest der gleiche wie bei konventionellen Touchpads.

Die Funktionsweise der vorliegenden Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten unterscheidet sich von konventionellen Touchpads hingegen dadurch, daß das Registrieren der Bewegungen des Objekts (Finger, Stift,...) durch eine optische Tastung des Objekts erfolgt. Als erfindungswesentliche Eigenschaft ist in diesem Zusammenhang hervorzuheben, daß die Oberfläche des optischen Sensors durch den optionalen Einsatz mindestens einer nachstehend noch näher zu beschreibenden Fiberglasplatte in Form eines faseroptischen Bereichs eine extrem hohe Belastbarkeit aufweist, so daß für die Bewegungsabläufe ohne weiteres auch Stifte, Kugelschreiber oder dergleichen eingesetzt werden können.

Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung besteht bei der vorliegenden Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten die Möglichkeit, mindestens eine Unterschrift bzw. mindestens eine Signatur einzulesen und/oder zu vergleichen, so etwa indem die Unterschrift bzw. die Signatur im Original geleistet und dann in der mindestens einen Speichereinheit der Vorrichtung abgespeichert wird.

Alternativ oder in Ergänzung hierzu besteht auch die erfindungswesentliche Möglichkeit, mindestens eine Unterschrift bzw. mindestens eine Signatur von einer Bankkarte, Kreditkarte, Scheckkarte, SmartCard oder dergleichen vorab in die Speichereinheit der vorliegenden Vorrichtung einzulesen ; beim Vergleichen kann dann auf der vorliegenden Vorrichtung entweder mindestens eine Originalunterschrift bzw. mindestens eine Originalsignatur geleistet werden oder aber von der Bankkarte, Kreditkarte, Scheckkarte, SmartCard oder dergleichen die sich darauf befindliche Unterschrift bzw. Signatur ausgelesen und mit dem in der Speichereinheit der vorliegenden Vorrichtung gespeicherten Wert verglichen werden.

Da für die ein oder andere Applikation das Bereitstellen einer etwas größeren Arbeitsfläche wünschenswert ist, ist es gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung möglich, die vorliegende Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten in ein konventionelles Touchpad zu integrieren.

Hierzu erfolgt eine Softwareanpassung, die den Übergang von der statischen Oberfläche des konventionellen Touchpads zur optischen Fläche der vorliegenden Vorrichtung synchronisiert und auch den weiteren Übergang von der optischen Fläche der vorliegenden Vorrichtung zur statischen Oberfläche des konventionellen Touchpads wieder synchronisiert.

Die Einbauposition der vorliegenden Vorrichtung in das konventionelle Touchpad kann hierbei in etwa mittig oder auch an mindestens einer außenliegenden Bande angeordnet sein, wobei die biometrischen Eigenschaften des optischen Sensors auch hier in vollem Leistungsumfang zur Verfügung stehen.

Die vorliegende Vorrichtung ist in besonders vorteilhafter Weise in elektrische oder elektronische Geräte implementierbar, wenn die Abtasteinheit in Form und in Größe in etwa dem Überfahrbereich entspricht. Diese technische Maßnahme dient auch einem störungsfreien und unmittelbaren Transport der optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Eingabemittels vom Überfahrbereich zur Abtasteinheit.

Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten ist die der Abtasteinheit zugewandte Seite des faseroptischen Bereichs mit mindestens einer insbesondere alphanumerischen Kennung versehen. Eine derartige Kennung zeitigt insbesondere im Falle eines Ausfallens oder Versagens der Vorrichtung wesentliche Vorteile, denn in diesem Falle kann anstelle einer-ansonsten üblichen, im Falle eines Ausfallens oder Versagens aber nicht mehr auslesbaren (--> unter anderem Probleme bei einem Garantiefall)-digitalen Personalisierung der Vorrichtung zumindest eine eindeutige Identifikationsnummer oder dergleichen in den Datensatz aufgenommen werden.

In diesem Zusammenhang kommt der vorliegenden Erfindung die Tatsache zugute, daß die Vorrichtung im wesentlichen auf dem Prinzip des optischen Sensors basiert, so daß die Kennung optisch gelesen und in den zu übergebenden Datensatz eingebaut werden kann.

Mithin ist durch das Vorsehen einer derartigen Kennung ein weiteres optionales Sicherheitsmerkmal bereitgestellt, wobei im Falle einer erforderlich werdenden Garantieleistung das Auslesen der Kennung durch den faseroptischen Bereich hindurch auch mittels eines Mikroskops oder dergleichen vorgenommen werden kann.

Die-beispielsweise beim Einsetzen der Lichtquellen aufgebrachte-Kennung ist zweckmäßigerweise der jeweiligen Vorrichtung, insbesondere dem zur jeweiligen Vorrichtung gehörigen Anwender oder Kunden (--> Spezialkennung), zugeordnet und ist von der von der Abtasteinheit abgewandten Seite des faseroptischen Bereichs aus nicht mehr erreichbar, insbesondere nicht veränderbar oder anderweitig manipulierbar.

Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung nimmt die Abtasteinheit die optischen Abbilder zeilenweise auf, das heißt die Abtasteinheit fungiert gewissermaßen als Zeilenscanner, wenn der vordere Bereich des Eingabemittels über den Überfahrbereich hinweggeführt oder hinweggezogen wird. Sogesehen empfiehlt es sich, die Abtasteinheit so auszulegen, daß sie eine Vielzahl optischer Abbilder pro Zeiteinheit insbesondere zeilenweise aufnehmen kann, wobei eine realistische Größenordnung im Bereich von etwa 250 optischen Abbildern pro Sekunde liegt.

In erfindungswesentlicher Weise können diese insbesondere zeilenweise aufgenommenen optischen Abbilder dann in der Sensoreinheit und/oder in der Verarbeitungseinheit zum Bestimmen der Charakteristika des vorderen Bereichs des Eingabemittels zu einem Gesamtabbild zusammengesetzt werden.

Wie bereits vorstehend dargelegt, wird der vordere Bereich des Eingabemittels bei der vorliegenden Erfindung über den Überfahrbereich und demzufolge über die Abtasteinheit hinweggezogen. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß ein derartiges Überstreichen des vorderen Bereichs des Eingabemittels nicht unbedingt mit konstanter Geschwindigkeit und bei mehreren Identifikationsvorgängen auch nicht unbedingt mit jeweils identischer Geschwindigkeit vonstatten gehen wird. Nicht zuletzt aus diesem Grunde ist das Aufnehmen der optischen Abbilder durch die Abtasteinheit gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung mittels von der Lichtquelle abgestrahlter Lichtpulse gesteuert.

Wenn die vorliegende Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weitergebildet werden soll, so ist im Überfahrbereich mindestens ein faseroptischer Bereich vorgesehen, durch den die optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Eingabemittels zur Abtasteinheit transportierbar sind.

Die vorliegende Vorrichtung ist in diesem Zusammenhang in besonders vorteilhafter Weise in elektrische oder elektronische Geräte implementierbar, wenn der faseroptische Bereich in Form und in Größe in etwa dem Überfahrbereich entspricht. Diese technische Maßnahme dient auch einem störungsfreien und unmittelbaren Transport der optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Eingabemittels vom Überfahrbereich zur Abtasteinheit.

Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung ist die vorliegende Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten zumindest partiell als Kameramodul ausgebildet und/oder ist mindestens eine ergänzende oder zweite, als Kameramodul ausgebildete Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten vorgesehen, wobei die beispielsweise mindestens eine speziell geschliffene Linse aufweisende Optik des Kameramoduls exemplarisch einen Durchmesser von etwa 2,5 Millimeter oder eine Fläche von etwa 2,5 Millimeter auf etwa 2,5 Millimeter aufweisen kann.

Das Kameramodul kann hierbei im faseroptischen Bereich integriert sein.

Wenn die Optik eines derartigen Kameramoduls beispielsweise für die Gesichtserkennung ausgelegt ist, so kann beispielsweise bei Einspeicherung bestimmter gesichtsspezifischer Merkmale einer Person in der Speichereinheit oder in der Verarbeitungseinheit der Vorrichtung das Authentifizieren oder das Identifizieren einer Person auch mittels biometrischer Gesichtsdaten dieser Person erfolgen, denn durch unmittelbares Vergleichen der in der Speichereinheit oder in der Verarbeitungseinheit gespeicherten gesichtsspezifischen Merkmale der Person mit den durch das Kameramodul aufgenommenen tatsächlichen gesichtsspezifischen Merkmalen der Person kann die Vorrichtung eine Freigabe oder eine Sperrung bewirken.

Alternativ oder in Ergänzung hierzu besteht auch die Möglichkeit, mittels des Kameramoduls mindestens ein Bild, etwa in Form mindestens einer Photographie, aufzunehmen, was unter anderem bei Glaubhaftmachungs- oder Beweisfragen vor Gericht ausgesprochen dienlich ist. Nicht zuletzt aus diesen Gründen empfiehlt es sich, die Optik des Kameramoduls in Richtung des freien Endes der vorliegenden Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten anzuordnen.

Anstelle in Verbindung mit einem Kameramodul mindestens eine Linse zu integrieren und die damit verbundenen Änderungen bzw. Ergänzungen auf dem Silizium vorzunehmen, besteht auch die erfindungswesentliche Option, mindestens ein sogenanntes"Facettenauge"im Rahmen der vorliegenden Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten anzuordnen : Hierbei wird die Oberfläche des faseroptischen Bereichs so bearbeitet, vorzugsweise geschliffen, daß jede einzelne Faser oder Fiber für sich alleine ein Bild in einer Entfernung von beispielsweise einem Meter scharf darstellen kann (das Bild wird damit vollständig auf den optischen Touchpadsensor abgebildet). Ein unmittelbar auf den Sensor aufgelegter Finger kann dabei ebenfalls korrekt wiedergegeben werden.

Eine besonders gleichmäßige Ausleuchtung des vorderen Bereichs des Eingabemittels und mithin besonders zuverlässige Ergebnisse der vorliegenden Vorrichtung sind dadurch erzielbar, daß die Lichtquelle in zweckmäßiger Weise seitlich neben der Abtasteinheit angeordnet ist. Zu denselben Zwecken kann das Licht unabhängig hiervon oder in Ergänzung hierzu von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs abstrahlbar sein.

Dies unterscheidet die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung von konventionellen Vorrichtungen wie etwa der aus der DE 44 04 918 AI bekannten Vorrichtung, die mit Licht konstanter Intensität arbeitet und auf dem Prinzip der gestörten Totalreflexion basiert. Durch dieses bekannte Prinzip werden sowohl die Art der Beleuchtung als auch die Lichtführung starr und unflexibel, denn bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von mehr als etwa 3.000 Lux kommt es sehr schnell zu einer Übersättigung der photoelektrischen Wandlervorrichtung, so daß mit konventionellen Vorrichtungen keine verläßlichen Ergebnisse mehr erzielt werden können.

Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Vorrichtung eine ausreichende, zuverlässige Ergebnisse zeitigende Beleuchtung des vorderen Bereichs des Eingabemittels ermöglicht, bei der des weiteren die Vorrichtung vollständig einsehbar ist und mit der schließlich unabhängig von den jeweiligen Umgebungslichtverhältnissen stets konstant gute und verläßliche Ergebnisse erzielbar sind. Hierzu ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Dauer und/oder die Intensität der von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtpulse in Abhängigkeit von den Umgebungslichtverhältnissen regelbar.

Mithin wird eine adaptive Lichtregelung (= ALR oder auch ALC ="adaptive light control"), das heißt eine Art"intelligente Lichtsteuerung"bereitgestellt, durch die die Defizite sich ändernder Umgebungslichtverhältnisse, wie etwa wechselnder Raumbeleuchtung oder wechselnder Sonneneinstrahlung, ausgleichbar sind, indem sich die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bzw. der die Vorrichtung steuernde Algorithmus an die jeweiligen Lichtverhältnisse anpaßt.

Hierzu ist bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in bevorzugter Weise mindestens ein Steuerungsmittel zum Regeln der Dauer und/oder der Intensität der von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtpulse vorgesehen. Mit diesem Steuerungsmittel ist ein kontinuierliches oder temporäres Meßverfahren durchführbar, mit dem eine permanent gute Bildqualität ermittelbar ist und mit dem bedarfsweise eine optimale, auf Kontrast und Schärfentiefe abgestimmte Sättigung mittels kurzzeitiger Lichtpulse erzielbar ist, wobei die kurzzeitigen Lichtpulse in ihrer Dauer und/oder in ihrer Intensität exakt auf die tatsächlich benötigte Lichtmenge dosierbar sind. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das Steuerungsmittel auf : -mindestens ein Erfassungsmodul zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse, wobei das Erfassungsmodul einheitlich mit der Sensoreinheit und/oder als Teil der Sensoreinheit ausgebildet sein kann ; -mindestens ein Auswertemodul zum Bestimmen der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse in Anpassung an die vom Erfassungsmodul erfaßten Umgebungslichtverhältnisse, wobei das Auswertemodul einheitlich mit mindestens einer Auswerteeinheit und/oder als Teil mindestens einer Auswerteeinheit ausgebildet sein kann, die der Sensoreinheit in bevorzugter Weise nachgeordnet ist ; und -mindestens ein Speichermodul zum Abspeichern von für das Regeln der Dauer und/oder der Intensität der Lichtpulse bestimmten Schwellwerten, wobei das Speichermodul einheitlich mit mindestens einer Speichereinheit und/oder als Teil mindestens einer Speichereinheit ausgebildet sein kann, die der Sensoreinheit in bevorzugter Weise nachgeordnet ist.

Die Arbeitsweise und die Funktion des Steuerungsmittels ist hierbei beispielsweise dergestalt, daß das Erfassungsmodul die jeweiligen Umgebungslichtverhältnisse erfaßt, diese im Auswertemodul ausgewertet und analysiert werden sowie im Auswertemodul ein Vergleich mit im Speichermodul gespeicherten vorgegebenen Schwellwerten erfolgt. In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs wird dann die Lichtquelle, die mit dem Steuerungsmittel und hierbei insbesondere mit dem Auswertemodul in Verbindung steht, vom Steuerungsmittel angesprochen, wobei die Dauer und/oder die Intensität der von der Lichtquelle emittierten Lichtpulse an die ermittelten Umgebungslichtverhältnisse angepaßt wird.

Hierdurch können die Lichtpulse sowohl in ihrer Dauer als auch in ihrer Intensität dynamisch und adaptiv gestaltet werden, um für jede Art von Umgebungslicht (beispielsweise starke Sonneneinstrahlung, schwache Sonneneinstrahlung, Dämmerlicht, diffuses Licht, Gaslicht, Mondschein, künstliche Beleuchtung,...) die benötigte Lichteinstrahlung zur Verfügung zu stellen und mithin kontrastreiche sowie tiefenscharfe Abbilder des vorderen Bereich des Eingabemittels zu erhalten.

Insbesondere sind mit der adaptiven Lichtregelung Beleuchtungsstärken von null Lux bis etwa 40.000 Lux realisierbar, wobei letzterer Beleuchtungsstärkenwert in etwa einer direkten Sonneneinstrahlung entspricht.

Die mit dieser adaptiven Lichtregelung erzielbaren Ergebnisse weisen gegenüber konventionellen Beleuchtungssystemen mit Dauerlicht eine Kontrast- und Schärfentiefesteigerung um bis zu etwa achtzig Prozent auf, wobei die erfindungsgemäße Art der Lichtsteuerung den Vorteil hat, daß sie bei sich ändernden Beleuchtungsverhältnissen die benötigte Lichtmenge in einem zeitlichen Bereich von weniger als einhundert Millisekunden dosieren kann und zur Verfügung stellt, so daß bei allen denkbaren Lichtverhältnissen eine nahezu gleichbleibende Bildqualität erhaltbar ist.

Mithin ist der erfindungswesentliche Vorteil der vorliegenden Vorrichtung in der"intelligenten Ansteuerung"zu sehen, die sich die eingestrahlte Lichtmenge bedarfsweise gewissermaßen selbst justiert und sie rund um das zu beleuchtende Objekt, das heißt rund um den vorderen Bereich des Eingabemittels, für jeden Bereich separat errechnet und zur Verfügung stellt, so daß eine Überbelichtung bzw. eine Unterbelichtung'mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen ist.

In diesem Zusammenhang zeitigen statisch arbeitende Beleuchtungseinheiten, wie sie etwa bei konventionellen Vorrichtungen vorgesehen sind, insofern einen weiteren Nachteil, als die von ihnen bereitgestellte Lichtmenge nicht objektbezogen abgegeben werden kann, das heißt ein zehn Millimeter starkes Objekt wird mit der gleichen Lichtmenge wie ein fünf Millimeter starkes Objekt beleuchtet, woraus Unschärfe sowie auch teilweise Überbelichtungen resultieren.

Im Gegensatz dazu ermöglicht die vorliegende Erfindung in zweckmäßiger Weise die gleichmäßige Beleuchtung eines Objekts, etwa des vorderen Bereichs eines Eingabemittels, und zwar unabhängig von der Stärke des Objekts, das im übrigen durchaus auch eine mehr oder weniger starke Lichtleitfähigkeit oder ein mehr oder weniger starkes Reflexionsvermögen aufweisen kann, sowie unabhängig davon, ob dieses Objekt nun frontal, lateral und/oder rückseitig von Störlicht beleuchtet wird. Demzufolge spielt es bei der vorliegenden Erfindung keine Rolle, unter welchem Winkel und von welcher Stelle aus Licht auf das zu beleuchtende Objekt eingestrahlt wird ; lediglich die Dauer und/oder die Intensität des zusätzlich benötigten Lichts ist für jeden Bereich individuell zu regeln, ist doch das Aufnehmen der optischen Abbilder durch die Abtasteinheit in bevorzugter Weise mittels von der Lichtquelle abgestrahlter Lichtpulse gesteuert.

Die Vorzüge der vorliegenden adaptiven Lichtregelung führen letztendlich dazu, daß die Charakteristika des vorderen Bereichs des Eingabemittels ohne wesentliche Änderung der Belichtungszeiten unter vollumfänglicher Erhaltung des Kontrastes und der Schärfentiefe bestimmbar sind.

Zweckmäßigerweise ist das Steuerungsmittel für die adaptive Lichtregelung als mindestens ein Logikbauteil und/oder als mindestens eine Logikschaltung, insbesondere als mindestens ein Standardlogikbauteil oder als mindestens eine programmierbare Logik (FPGA = field programmable gate array) ausgebildet. Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann das Steuerungsmittel auch als mindestens eine digitale Signalverarbeitungseinheit (DSP = digital signal processor) und/oder als mindestens ein Mikrocontroller ausgebildet sein.

Wie bereits vorstehend ausgeführt, weist das zur Bewerkstelligung der adaptiven Lichtregelung vorgesehene Steuerungsmittel gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform mindestens ein Erfassungsmodul, mindestens ein Auswertemodul und mindestens ein Speichermodul auf. Ist nun das Erfassungsmodul in bevorzugter Weise einheitlich mit der Sensoreinheit und/oder als Teil der Sensoreinheit ausgebildet, so kann sich die photoempfindliche Fläche und/oder die photoempfindliche Schicht der Sensoreinheit mittels der adaptiven Lichtregelung gewissermaßen selbst- und zwar für jeden ihrer Bereiche-die erforderliche Lichtmenge anfordern, was insbesondere dann in vorzüglicher Weise funktioniert, wenn das Auswertemodul der Steuerungsmittel einheitlich mit der Auswerteeinheit und/oder als Teil der Auswerteeinheit ausgebildet ist.

Konventionelle Vorrichtungen können dies nicht leisten, weil derartige bekannte Vorrichtungen-wenn überhaupt-das eingestrahlte Licht für den gesamten Bereich der Abtasteinheit bzw. der Sensoreinheit unflexibel und starr regulieren ; im Gegensatz dazu ist nur die adaptive Lichtregelung in der Lage, für jeden Bereich der Fläche und/oder der Schicht der Abtasteinheit bzw. der Sensoreinheit die angesichts der Umgebungslichtverhältnisse erforderliche Lichtmenge hinsichtlich Dauer und/oder hinsichtlich Intensität im Auswertemodul in bezug auf eine optimale Sättigung zu berechnen und unverzüglich zu liefern.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann es Teil der adaptiven Lichtregelung (= ALR oder auch ALC ="adaptive light control"), das heißt der"intelligenten Lichtsteuerung"sein, daß die elektrischen Signale in der Sensoreinheit und/oder in der Auswerteeinheit über die verschiedenen Bereiche der optischen Abbilder verstärkbar sind. In diesem Zusammenhang kann es von erfindungswesentlicher Bedeutung sein, die Verstärkung der elektrischen Signale in der Sensoreinheit und/oder in der Auswerteeinheit über die verschiedenen Bereiche der optischen Abbilder veränderlich auszugestalten.

Hintergrund dieser besonders vorteilhaften Weiterbildung ist die Tatsache, daß die Intensitätsverteilung und demzufolge der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Eingabemittels gestreuten Lichts über die gesamte Breite der optischen Abbilder weder gleichmäßig noch konstant, sondern in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder geringer als in den Randbereichen der optischen Abbilder ist, was unter anderem damit zusammenhängen kann, daß die mindestens eine Lichtquelle seitlich neben der Abtasteinheit angeordnet sein kann und daß das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs abstrahlbar sein kann. Hierdurch gelangt in die zentralen, durch den vorderen Bereich des Eingabemittels abgedeckten Bereiche auf der von der Abtasteinheit abgewandten, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichenden Seite des Überfahrbereichs weniger Licht als in die seitlichen Bereiche, so daß die Intensität und-direkt proportional hierzu-der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist.

Zum Beheben dieses Mankos kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung die Verstärkung der elektrischen Signale in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder größer, und hierbei beispielsweise um etwa den Faktor 2 bis 3 größer, als die Verstärkung der elektrischen Signale in den Randbereichen der optischen Abbilder sein.

Eine derartige elektronische Modulation mittels variabler Verstärkungsfaktoren kann hierbei in jeder Zeile der optischen Abbilder vorgenommen werden.

Hierdurch kann auf elegante, elektronisch bewerkstelligte Weise die Tatsache kompensiert werden, daß die Intensität und der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist, wobei die Verstärkung selektiv über die verschiedenen Bereiche der optischen Abbilder so gewählt werden kann, daß das zum Produkt aus jeweiliger/m Streulichtintensität/-kontrast und jeweiligem Verstärkungsfaktor direkt proportionale Ausgangssignal von in etwa konstanter Intensität ist ; durch diese technische Maßnahme ist die Qualität der mit der vorliegenden Vorrichtung erhaltbaren Ergebnisse maßgeblich verbesserbar.

Gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung ist diese für den Übergang in einen Ruhezustand ausgelegt. Dies ist beispielsweise im Rahmen des Einsatzes der vorliegenden Vorrichtung bei Mobiltelephonen oder bei Kraftfahrzeugteilen, wie etwa bei Lenkrädern, bei Schaltknäufen oder bei Türschlössern, von Vorteil, denn bei derartigen Anwendungen wird die zum Betreiben der Vorrichtung erforderliche elektrische Spannung zumeist aus Batterien, gegebenenfalls ergänzend auch mit Hilfe von Solarkollektoren bezogen, so daß diesbezügliche Einsparpotentiale durch Vorsehen eines Ruhezustands der Vorrichtung hochwillkommen sind.

Hierzu kann zweckmäßigerweise mindestens eine kapazitive, vorzugsweise in die Steuerungsmittel integrierte Schaltung vorgesehen sein, mittels derer die Vorrichtung nach einem vorgegebenen Zeitraum der Nichtnutzung in den Ruhezustand (= sogenannter "Sleep"-Modus) übergeht und mittels derer die Vorrichtung bei Überstreichen des Überfahrbereichs mit dem vorderen Bereich des Eingabemittels wieder "aufgeweckt"wird, das heißt wieder in einen betriebsbereiten Zustand übergeht ; sogesehen kann in der vorliegenden Vorrichtung sowohl eine "Sleep"-Funktion als auch eine"Wake Up"-Funktion implementiert sein.

Wie vorstehend bereits angedeutet, erfüllt die mindestens eine Lichtquelle bei der adaptiven Lichtregelung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine wichtige Funktion. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß zum Zwecke einer gleichmäßigen Beleuchtung des vorderen Bereichs des Eingabemittels in den meisten praktischen Anwendungsfällen mehr als eine Lichtquelle vorgesehen ist, beispielsweise zwei Lichtquellen oder insbesondere vier Lichtquellen, die symmetrisch zueinander angeordnet sein können und/oder die seitlich oder ringförmig, hierbei insbesondere im wesentlichen gleichmäßig verteilt, um den Überfahrbereich herum angeordnet sein können.

Gemäß einer besonders erfindungswesentlichen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung ist die jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der von der jeweiligen Lichtquelle abgestrahlten Lichtpulse in Anpassung an die Umgebungslichtverhältnisse selektiv regelbar ; dies bedeutet mit anderen Worten, daß die jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität der von den einzelnen Lichtquellen abgestrahlten Lichtpulse unabhängig voneinander, hierbei insbesondere in Abhängigkeit von vorgegebenen Schwellwerten, steuerbar ist. Mithin können alle Lichtquellen unabhängig voneinander angesteuert werden, wobei die jeweilige Dauer und/oder die jeweilige Intensität vorzugsweise im Auswertemodul für jede Lichtquelle einzeln berechnet wird.

Nicht nur die Ansteuerung der Lichtquellen und die Anzahl der Lichtquellen, sondern auch deren Anordnung spielt bei der vorliegenden Erfindung eine erfindungswesentliche Rolle. Indem die Lichtquelle seitlich neben der Abtasteinheit angeordnet sein kann und das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs abstrahlbar sein kann, wird eine ausreichende, zuverlässige Ergebnisse zeitigende Beleuchtung des vorderen Bereichs des Eingabemittels ermöglicht. l Hierbei erfolgt der Lichteinfall auf den vorderen Bereich des Eingabemittels im wesentlichen von der Seite, wobei zumindest ein Teil des Lichts in das Innere des vorderen Bereichs des Eingabemittels eindringt und dort gestreut wird, wobei die Streuung im wesentlichen in alle Richtungen, so unter anderem auch in Richtung der Abtasteinheit erfolgt ; mithin basiert die vorliegende Erfindung gewissermaßen auf der Durchlichttechnik, das heißt die optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Eingabemittels werden als Durchlichtbilder verarbeitet. Indem nun beim Vorgang der daktyloskopischen Personenidentifikation die die Hautleisten oder Papillarlinien tragende Oberfläche des vorderen Bereichs des Eingabemittels am Überfahrbereich vorbeigeführt wird,"verschließen"die Hautleisten oder Papillarlinien sukzessive und zeilenweise die Eingänge der Fasern des optional vorgesehenen faseroptischen Bereichs, so daß in diesen durch die Hautleisten oder Papillarlinien verschlossenen Bereichen des faseroptischen Bereichs kein oder nur sehr wenig im Inneren des vorderen Bereichs des Eingabemittels gestreutes, sogenanntes Durchgangslicht in die Abtasteinheit gelangt.

In den Bereichen der Aussparungen zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien hingegen gelangt mehr gestreutes Licht in die Fasern des optional vorgesehenen faseroptischen Bereichs und demzufolge durch den faseroptischen Bereich zur vorzugsweise mindestens eine photoempfindliche Fläche und/oder mindestens eine photoempfindliche Schicht aufweisenden Abtasteinheit, so daß ein äußerst sensibles Instrument zur daktyloskopischen Identifikation von Personen, insbesondere anhand der Bereiche der Hautleisten oder Papillarlinien und anhand der Bereiche zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien, bereitgestellt ist.

Die aufgenommenen optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Eingabemittels gelangen mithin in die Abtasteinheit und werden dann mittels der der Abtasteinheit in bevorzugter Weise zugeordneten Auswerteeinheit, die in vorteilhafter Ausgestaltung Teil der Verarbeitungseinheit ist, analysiert und verarbeitet. Hierbei können die bei der Analyse und bei der Verarbeitung erhaltenen Daten und Informationen zweckmäßigerweise in mindestens einer der Abtasteinheit in bevorzugter Weise zugeordneten Speichereinheit, die in vorteilhafter Ausgestaltung Teil der Verarbeitungseinheit ist, gesammelt und gespeichert werden.

Während also die Auswerteeinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Charakteristika des vorderen Bereichs des Eingabemittels bestimmt, (zwischen) speichert die Speichereinheit die optischen Abbilder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform elektronisch. Unabhängig hiervon oder in Verbindung hiermit kann die Auswerteeinheit die Charakteristika des vorderen Bereichs des Eingabemittels analysieren und mit in der Speichereinheit gespeicherten Charakteristika vergleichen, um auf diese Weise eine individuelle daktyloskopische Personenidentifikation zu bewerkstelligen.

Es ist in diesem Zusammenhang von Bedeutung, daß die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vollständig einsehbar ist, weil diese Person den vorderen Bereich ihres Eingabemittels in psychologisch günstiger Weise lediglich über den Überfahrbereich zu führen und diesen hierbei mit dem vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichen hat.

Des weiteren ist als optionales erfindungswesentliches Merkmal der Vorrichtung die Auslegung für die Lebenderkennung (sogenannter"life support") zu nennen, das heißt aufgrund der Helligkeitsunterschiede zwischen den Bereichen der Hautleisten oder Papillarlinien und den Bereichen zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien ist mit der vorliegenden Erfindung auch eine Beobachtung oder Untersuchung dahingehend möglich, ob das beleuchtete Objekt, etwa der vordere Bereich des Eingabemittels, "lebt", das heißt beispielsweise von Blut durchflossen ist und/oder einen Pulsschlag aufweist.

In diesem Zusammenhang kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise durch Vergleich der für die zwei unterschiedlichen Wellenlängen erhaltenen Ergebnisse zur Bestimmung der Sauerstoffsättigung im Blut des vorderen Bereichs des Fingers ausgelegt sein.

Auch könnte mit der vorliegenden Erfindung beispielsweise eine Person nur dann als authentifiziert oder als authorisiert identifiziert werden, wenn ihre aktuelle Pulsfrequenz um nicht mehr als zehn Prozent von der gespeicherten Pulsfrequenz nach oben oder nach unten abweicht ; somit wird die Pulsfrequenz zu einem weiteren Kriterium für die Personenidentifikation.

Diese zusätzlichen, beispielsweise den Pulsschlag betreffenden biometrischen Daten senken die Fehlerwahrscheinlichkeit des Identifikationsvorgangs, weil sie es ermöglichen, den"lebenden"Finger der daktyloskopisch zu identifizierenden Person von einem früher erhaltenen Abdruck dieses Fingers zu unterscheiden. Die existierenden Daten über die Veränderungen der Durchsichtigkeit des vorderen Bereichs des Fingers erlauben es, den Pulsschlag der zu identifizierenden Person vorzugsweise in der Verarbeitungseinheit rechnerisch zu ermitteln und die so erhaltene Durchsichtigkeitskurve analog einem Elektrokardiogramm (EKG) für medizinische Zwecke einzusetzen.

Des weiteren sind mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch optische Abbilder ermittelbar, deren Schärfegrad so hoch ist, daß sogar die sich im vorderen Bereich des Fingers befindlichen, personenspezifisch unterschiedlich angeordneten Schweißdrüsen klar und deutlich erkennbar sind, so daß im Rahmen des Betriebs der vorliegenden Vorrichtung die Möglichkeit besteht, auch die Schweißdrüsen zur Personenidentifikation heranzuziehen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Lichtquelle auf der der Abtasteinheit zugewandten Seite des Überfahrbereichs angeordnet. Hierbei handelt es sich um eine hinreichende Voraussetzung dafür, daß das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs abstrahlbar ist, das heißt der vordere Bereich des Eingabemittels wird von seitlich unten angestrahlt.

Des weiteren kann die Lichtquelle zweckmäßigerweise von der Abtasteinheit seitlich beabstandet angeordnet sein. Diese bauliche Trennung von Lichtquelle und Abtasteinheit ist insofern empfehlenswert, als es zur Erzielung eines ordnungsgemäßen Betriebs der Vorrichtung vermieden werden sollte, daß Licht unmittelbar von der Lichtquelle in die Abtasteinheit gelangt ; vielmehr soll nur Licht in die vorzugsweise auf Halbleiterbasis, insbesondere auf Siliziumbasis, operierende Abtasteinheit gelangen, das zuvor im Inneren des vorderen Bereichs des Eingabemittels gestreut wurde.

Gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung ist das Licht von der Lichtquelle auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs seitlich einstrahlbar. Diese Weiterbildung kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die Lichtquelle in bevorzugter Form seitlich neben oder bereits knapp auf der von der Abtasteinheit abgewandten, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichenden Seite des Überfahrbereichs angeordnet ist ; auch kann die Lichtquelle bei dieser Weiterbildung gleichsam liegend angeordnet sein und das Licht"flach"auf den vorderen Bereich des Eingabemittels abstrahlen.

Optionalerweise kann die Lichtquelle als Pulslichtquelle ausgebildet sein, die für die Abstrahlung von gepulstem Licht ausgelegt ist, so daß die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung infolge des gepulsten, exakt dosierbaren Lichts beispielsweise durchaus auch batteriebetrieben arbeiten kann. In jedem Falle ist eine signifikante Reduzierung des zum Betrieb der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlichen Stroms erzielbar, weil das Umgebungslicht Verwendung finden kann und das zusätzlich benötigte Licht mittels der adaptiven Lichtregelung exakt dosierbar ist. Hierbei bewegt sich die Impulsdauer der abgestrahlten Lichtpulse vorteilhafterweise in der Größenordnung von nahezu null Millisekunden bis etwa neunzig Millisekunden.

In Korrespondenz hierzu kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens eine Pulsgebereinheit zum Steuern der Lichtquelle aufweisen, wobei die Pulsgebereinheit zweckmäßigerweise zwischen der Lichtquelle und mindestens einem Steuerungselement für die Abtasteinheit angeordnet ist.

Wenn die vorliegende Vorrichtung in besonders vorteilhafter-Weise weitergebildet werden soll, so empfiehlt es sich, der Lichtquelle mindestens eine Erfassungseinheit zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse und/oder mindestens eine Lichtreflektoreinheit zuzuordnen. Hierbei kann durch die Erfassungseinheit festgestellt werden, welche Bereiche des Überfahrbereichs und/oder welche dem Überfahrbereich benachbarten Bereiche gerade vom vorderen Bereich des Eingabemittels überstrichen werden : Meldet die Erfassungseinheit einen schwachen oder gar keinen Lichteinfall, so deutet dies darauf hin, daß der der Erfassungseinheit zugeordnete Bereich gerade vom vorderen Bereich des Eingabemittels überstrichen wird ; meldet die Erfassungseinheit hingegen einen normalen und ungetrübten Lichteinfall, so deutet dies darauf hin, daß der der Erfassungseinheit zugeordnete Bereich bereits vom vorderen Bereich des Eingabemittels überstrichen worden ist oder noch vom vorderen Bereich des Eingabemittels überstrichen werden wird.

In diesem Zusammenhang erscheint es erfindungswesentlich, daß durch die Abfolge der vorgenannten Meldungen der einzelnen Erfassungseinheiten unter anderem die Geschwindigkeit bestimmbar ist, mit der der vordere Bereich des Eingabemittels über den Überfahrbereich hinwegstreicht, so daß die vorgenannten Meldungen der einzelnen Erfassungseinheiten mit dem Steuern des Aufnehmens der optischen Abbilder durch die Abtasteinheit mittels von der Lichtquelle abgestrahlter Lichtpulse gekoppelt, koordiniert und synchronisiert werden können. Dies funktioniert in besonders vorzüglicher Weise, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung die Erfassungseinheit und/oder die Lichtreflektoreinheit um die Lichtquelle herum angeordnet ist, wobei durch die jeweilige Lichtreflektoreinheit das von der Lichtquelle emittierte Licht und/oder das Umgebungslicht auf die jeweilige Erfassungseinheit fokussierbar ist.

Um den jeweiligen Betriebszustand der Vorrichtung zu signalisieren, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung vorgesehen. Hierbei kann die Anzeigeeinrichtung zweckmäßigerweise mindestens eine einfarbige oder verschiedenfarbige Leuchtanzeige aufweisen, die die verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung signalisiert (beispielsweise grünes Licht : "Vorrichtung ist bereit" ; rotes Licht :"Vorrichtung ist nicht bereit").

Will man die vorliegende Erfindung in diesem Zusammenhang in besonders eleganter und/oder kompakter Weise ausgestalten, so empfiehlt es sich, die Anzeigeeinrichtung in die Lichtquelle zu integrieren und/oder die Anzeigeeinrichtung und die Lichtquelle einheitlich auszubilden.

Um beispielsweise auch farbenfehlsichtigen Personen die Erfassung des jeweiligen Betriebszustands der Vorrichtung zu ermöglichen, kann die Anzeigeeinrichtung die verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung gemäß einer vorteilhaften alternativen oder ergänzenden Ausgestaltungsform auch durch mindestens ein blinkendes und/oder pulsierendes Lichtsignal signalisieren.

Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Lichtquelle mindestens ein optisches System nachgeordnet. Ein derartiges optisches System übt zum einen eine gewisse Schutzfunktion aus, das heißt durch das optische System wird verhindert, daß die empfindliche und leicht beschädigbare Lichtquelle beim Hinwegführen des vorderen Bereichs des Eingabemittels über den Überfahrbereich berührt werden kann.

In besonders vorteilhafter Weise ist das optische System jedoch dafür ausgelegt, das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs umzulenken und/oder das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht auf der von der Abtasteinheit abgewandten, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichenden Seite des Überfahrbereichs gleichmäßig und/oder diffus zu verteilen.

Hierdurch wird eine gleichmäßige Beleuchtung des vorderen Bereichs des Eingabemittels gewährleistet, wodurch informative, vom vorderen Bereich des Eingabemittels stammende optische Abbilder entstehen.

Dies ist für ein überzeugendes Funktionieren der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich.

In bevorzugter Weise ist das optische System als mindestens ein Filter, als mindestens eine Linse, als mindestens ein Prisma, als mindestens ein Lichtleiter, als mindestens ein Lichtleitelement und/oder als mindestens ein Spiegel ausgebildet, wobei der Einsatz der vorgenannten optischen Elemente allein oder in Kombination beispielsweise vom zur Verfügung stehenden Platz oder vom erforderlichen Ausleuchtungsgrad abhängig ist.

Sowohl zum Erfüllen der vorstehend erläuterten Schutzfunktion als auch im Hinblick auf die Lichtverteilung bietet es sich an, für das Material des optischen Systems Kunststoff zu wählen.

Kunststoff ist ein preiswerter und robuster Werkstoff, der insbesondere in transparenter Ausführung überzeugende optische Eigenschaften aufweist.

Zum Erfüllen der vorstehend erläuterten Schutzfunktion kann es des weiteren zweckmäßig sein, wenn zumindest die von der Lichtquelle abgewandte Seite des optischen Systems mit mindestens einem für das Licht der Lichtquelle durchlässigen Material, insbesondere mit für infrarotes Licht und/oder für sichtbares Licht durchlässigem Material, beschichtet ist. Hierdurch wird das nicht selten empfindliche optische System vor Beschädigung, beispielsweise vor Verkratzen durch Vandalen, und/oder vor Verschmutzen geschützt, wobei durch die Beschichtung mit lichtdurchlässigem Material auch die Reinigung des optischen Systems erleichtert wird.

Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung ist auf der von der Abtasteinheit abgewandten, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichenden Seite des Überfahrbereichs mindestens eine vorteilhafterweise ergonomisch geformte Eingabemittelführung vorgesehen ist. Durch eine derartige Eingabemittelführung, die beispielsweise in Form einer Rinne ausgebildet sein kann, wird einer Benutzerin oder einem Benutzer der Vorrichtung die Handhabung der Vorrichtung nicht nur in psychologischer, sondern auch in praktischer Hinsicht substantiell erleichtert, weil die zu identifizierende Person durch die Anordnung der Eingabemittelführung instinktiv erfaßt, in welcher Stellung der Überfahrbereich auf seiner von der Abtasteinheit abgewandten Seite vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichen ist. In diesem Zusammenhang ist der Überfahrbereich vorzugsweise zentral innerhalb der Eingabemittelführung angeordnet.

Soll die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in besonders geschickter Weise weitergebildet. werden, so empfiehlt es sich, das optische System als Eingabemittelführung auszubilden. Auf diese Weise werden die Vorzüge der Eingabemittelführung, nämlich unter anderem das Gewährleisten eines optimalen Überstreichvorgangs des vorderen Bereichs des Eingabemittels zum Erfassen der Charakteristika in zweckmäßiger Weise mit den Vorzügen des optischen Systems, nämlich unter anderem der Funktion als Umlenkungskomponente für das erzeugte Licht sowie dem Gewährleisten eines sauberen gleichmäßigen Ausleuchtens des zu beleuchtenden vorderen Bereichs des Eingabemittels, verbunden.

In diesem Zusammenhang bedarf es einer besonderen Erwähnung, daß durch die adaptive Lichtregelung in besonders vorteilhafter Weise geschmeidige und gleichmäßige Übergänge für die verschiedensten Bereiche des zusammensetzbaren Gesamtbildes erzielbar sind. Mithin ist durch das Zusammenwirken der adaptiven Lichtregelung mit der optionalerweise im optischen System implementierten Eingabemittelführung eine gleichmäßige Lichtverteilung auf dem zu beleuchtenden Objekt bei größtmöglichem Kontrast garantiert.

Die im Hinblick auf die Beschichtung des optischen Systems mit lichtdurchlässigem Material vorstehend aufgestellten Maßgaben gelten auch für eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der zumindest die Abtasteinheit und/oder zumindest die von der Abtasteinheit abgewandte Seite des faseroptischen Bereichs und/oder zumindest die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs mit mindestens einem für das Licht der Lichtquelle durchlässigen Material, insbesondere mit für infrarotes Licht und/oder für sichtbares Licht durchlässigem Material, beschichtet ist.

Hierbei kann eine derartige Beschichtung insofern von erfindungswesentlicher Bedeutung sein, als eine unbeschädigte, das heißt unter anderem unverkratzte, und saubere Abtasteinheit und/oder ein ebensolcher faseroptischer Bereich und/oder ein ebensolcher Überfahrbereich für eine ordnungsgemäße Funktion der vorliegenden Vorrichtung essentiell ist.

Sowohl im Falle des optischen Systems als auch im vorgenannten Falle handelt es sich bei dem für das Licht der Lichtquelle durchlässigen Material gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform um Lack.

In bezug auf die vorliegende Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn die Lichtquelle eine lichtemittierende Diode (LED) ist, wobei der Vorzug derartiger lichtemittierender Dioden insbesondere darin zu sehen ist, daß diese sehr klein sind und demzufolge auch in Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen können, in denen im Zuge der Miniaturisierung wenig Raum zur Verfügung steht. Als weitere Pluspunkte sind das geringe Gewicht, die robuste Ausgestaltung, die niedrige Betriebsspannung und die hohe Lebensdauer lichtemittierender Dioden zu nennen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung strahlt die Lichtquelle infrarotes Licht ab, wobei das infrarote Licht beispielsweise eine Wellenlänge von etwa 900 Nanometer aufweisen kann. Die Lichtquelle, die in einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform auch infrarotes Licht zweier unterschiedlicher Wellenlängen abstrahlen kann, sollte zur Vermeidung einer unverhältnismäßig hohen Aufheizung der Vorrichtung eine Leistung beispielsweise von etwa 0,1 Milliwatt bis etwa fünf Watt, im speziellen eine Leistung von etwa zwei Milliwatt bis etwa 100 Milliwatt, aufweisen.

Um der vorliegenden Vorrichtung eine gewisse Stabilität zu verleihen, ist die Sensoreinheit in zweckmäßiger Weise auf mindestens einer Trägereinheit angeordnet. Diese Trägereinheit wiederum kann auf mindestens einer Leiterplatteneinheit angeordnet sein.

Um einen ordnungsgemäßen Transport des vom vorderen Bereich des Eingabemittels stammenden Lichts, durch den optional vorgesehenen faseroptischen Bereich zur Abtasteinheit zu gewährleisten, sind die Fasern im faseroptischen Bereich gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung im wesentlichen senkrecht zur Eintrittsfläche und/oder zur Austrittsfläche des faseroptischen Bereichs orientiert.

Zu denselben Zwecken sind die Fasern im faseroptischen Bereich gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung im wesentlichen parallel zueinander angeordnet.

Alternativ hierzu können die Fasern im faseroptischen Bereich gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung im wesentlichen zwei Richtungen aufweisen, die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind. Hierbei ist eine Ausgestaltungsform bevorzugt, bei der die Fasern im faseroptischen Bereich schichtweise angeordnet sind, wobei die Fasern innerhalb einer Schicht im wesentlichen parallel zueinander und die Fasern zueinander benachbarter Schichten unter dem Winkel zueinander angeordnet sind.

Bei der vorgenannten bevorzugten Ausgestaltungsform sind die in der einen Richtung unter dem Winkel zur anderen Richtung angeordneten Fasern des faseroptischen Bereichs zweckmäßigerweise zum Transport von Licht auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs vorgesehen, während die in der anderen Richtung angeordneten Fasern des faseroptischen Bereichs zweckmäßigerweise zum Transport der optischen Abbilder des vorderen Bereich des Eingabemittels zur Abtasteinheit vorgesehen sind.

Einer besonderen Erwähnung bedarf in diesem Zusammenhang, daß durch die vorgenannte bevorzugte Ausgestaltungsform mit zwei Vorzugsrichtungen für die Fasern die Anordnung eines optischen Systems insofern obsolet sein kann, als eine gleichmäßige Ausleuchtung des vorderen Bereichs des Eingabemittels durch die in der einen Richtung unter dem Winkel zur anderen Richtung angeordneten Fasern des faseroptischen Bereichs gewährleistet sein kann.

Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung ist zumindest ein Teil der Fasern im faseroptischen Bereich zumindest abschnittsweise von (licht) absorbierendem Material in Form einer Beschichtung und/oder in Form einer Hülle umgeben. Hierdurch wird etwaig von außen her durch eine Seitenfläche der Fasern einfallendes Licht und/oder von einer benachbarten Faser her einfallendes Licht absorbiert, so daß über jede Faser nur das an einer bestimmten Stelle in den faseroptischen Bereich eintretende Licht durch den faseroptischen Bereich zur Austrittsfläche desselben weitergeleitet wird. Auf diese Weise wird eine Veränderung des an der Eintrittsfläche des faseroptischen Bereichs erhaltenen Lichtmusters in zuverlässiger Weise vermieden.

Gemäß einer hierzu alternativen oder ergänzenden, ebenfalls besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung ist zumindest ein Teil der Fasern im faseroptischen Bereich zumindest abschnittsweise von (licht) reflektierendem Material in Form einer Beschichtung und/oder in Form einer Hülle umgeben, die das Licht in der jeweiligen Faser in bevorzugter Weise wieder von der Wandung dieser Faser in das Innere dieser Faser zurückreflektiert.

Hierdurch wird der Transport der optischen Abbilder durch den faseroptischen Bereich zur Abtasteinheit insofern begünstigt, als jede Faser nur das an einem bestimmten Bereich in den faseroptischen Bereich eintretende Licht durch den faseroptischen Bereich zur Austrittsfläche desselben weiterleitet. Auf diese Weise wird eine Veränderung des an der Eintrittsfläche des faseroptischen Bereichs erhaltenen Lichtmusters in zuverlässiger Weise vermieden.

Unabhängig vom Gesichtspunkt des Weglassens des optischen Systems bietet sich für den faseroptischen Bereich eine Ausdehnung an, die sich bis in den Bereich über der Lichtquelle hinein erstreckt, so daß letztere abgedeckt und vor manuellen Eingriffen geschützt ist.

Da die Abtasteinheit naturgemäß nur von Licht erreicht werden soll, das die Informationen bezüglich der optischen Abbilder trägt, das heißt das vom vorderen Bereich des Eingabemittels gestreut ist, ist es empfehlenswert, innerhalb des faseroptischen Bereichs mindestens eine lichtundurchlässige Sperrschicht vorzusehen, weil mittels dieser lichtundurchlässigen Sperrschicht verhindert wird, daß von der Lichtquelle emittiertes Licht unmittelbar, das heißt ohne Streuung im vorderen Bereich des Eingabemittels zur Abtasteinheit gelangt.

Die Sperrschicht kann hierbei beispielsweise in Form verschlossener Fasern realisiert sein.

Denselben Zwecken wie die Sperrschicht innerhalb des faseroptischen Bereichs dient mindestens eine lichtundurchlässige Sperrschicht, die zwischen der Lichtquelle und der Abtasteinheit vorgesehen sein kann. In diesem Zusammenhang kann das Material der für das Licht der Lichtquelle undurchlässigen Sperrschicht beispielsweise Lack sein.

Soll die vorliegende Vorrichtung in erfindungswesentlicher Weise weitergebildet werden, so ist mindestens ein vorzugsweise als Linearfilter ausgebildetes Filter vorgesehen, um störendes und überschüssiges Umgebungslicht zu absorbieren und demzufolge eine Übersättigung der Abtasteinheit mit Sicherheit auszuschließen.

Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die adaptive Lichtregelung ihre optimale Wirkung entfaltet, wenn die Abtasteinheit nicht beispielsweise durch das normale Tageslicht gewissermaßen"von selbst"in einen Übersättigungszustand geht, wobei ein derartiger Übersättigungszustand eben gerade durch die Anordnung des Filters in zweckmäßiger Weise verhindert werden kann, denn durch dieses Filter kann die vorliegende Vorrichtung auch bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von mehr als etwa 3.000 Lux arbeiten, wobei eine realistische obere Grenze bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von etwa 40.000 Lux liegen dürfte.

Hierzu weist das Filter in zweckmäßiger Weise einen Absorptionsgrad von etwa 99 Prozent auf, das heißt das lichtabsorbierende Filter wirkt im Ergebnis wie eine"Dunkelkammer" (im Gegensatz etwa zum in der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 04 918 AI offenbarten Filter mit"Fenster", das keinen wirksamen Schutz gegen Übersättigung bieten und auch nicht die Funktion einer"Dunkelkammer"übernehmen kann).

Die Anordnung des Filters innerhalb der vorliegenden Vorrichtung ist bestimmt durch Aufbau, Dimensionierung und Einsatzzweck der Vorrichtung.

Jedoch erscheint es zweckmäßig, -das Filter zwischen dem faseroptischen Bereich und der Abtasteinheit'anzuordnen ; und/oder -das Filter auf der von der Abtasteinheit abgewandten, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichenden Seite des Überfahrbereichs anzuordnen ; und/oder -das Filter auf der der Abtasteinheit zugewandten Seite des Überfahrbereichs anzuordnen ; und/oder -das Filter innerhalb des faseroptischen Bereichs vorzusehen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann es Teil der adaptiven Lichtregelung (= ALR oder auch ALC ="adaptive light control"), das heißt der"intelligenten Lichtsteuerung"sein, den Absorptionsgrad des Filters über die verschiedenen Bereiche der optischen Abbilder veränderlich auszugestalten.

Hintergrund dieser besonders vorteilhaften Weiterbildung ist die Tatsache, daß die Intensitätsverteilung und demzufolge der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Eingabemittels gestreuten Lichts über die gesamte Breite der optischen Abbilder weder gleichmäßig noch konstant, sondern in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder geringer als in den Randbereichen der optischen Abbilder ist, was unter anderem damit zusammenhängt, daß die mindestens eine Lichtquelle seitlich neben der Abtasteinheit angeordnet sein kann und daß das Licht von der Lichtquelle in Richtung auf die von der Abtasteinheit abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs abstrahlbar sein kann. Hierdurch gelangt in die zentralen, durch den vorderen Bereich des Eingabemittels abgedeckten Bereiche auf der von der Abtasteinheit abgewandten, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichenden Seite des Überfahrbereichs weniger Licht als in die seitlichen Bereiche, so daß die Intensität und-direkt proportional hierzu-der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist.

Zum Beheben dieses Mankos kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung der Absorptionsgrad des Filters in den Randbereichen der optischen Abbilder größer, und hierbei beispielsweise um etwa den Faktor 2 bis 3 und/oder um etwa sechs Dezibel bis etwa zehn Dezibel größer, als der Absorptionsgrad des Filters in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder sein.

Es handelt sich mithin um eine erfindungswesentliche optionale technische Maßnahme, bei der die Dichte des optischen Filters über die verschiedenen Bereiche der optischen Abbilder dahingehend veränderlich ausgestaltet ist, daß die Dichte in den Randbereichen des Filters größer, und hierbei beispielsweise um etwa den Faktor 2 bis 3 und/oder um etwa sechs Dezibel bis etwa zehn Dezibel größer, als die Dichte des Filters in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder ist.

Hierdurch kann auf elegante, mittels optischer Modulation bewerkstelligte Weise die Tatsache kompensiert werden, daß die Intensität und der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist, wobei der Absorptionsgrad selektiv über die verschiedenen Bereiche der optischen Abbilder so gewählt werden kann, daß das zum Quotienten aus jeweiliger/m Streulichtintensität/-kontrast und jeweiligem Absorptionsgrad direkt proportionale Ausgangssignal von in etwa konstanter Intensität ist ; durch diese technische Maßnahme ist die Qualität der mit der vorliegenden Vorrichtung erhaltbaren Ergebnisse maßgeblich verbesserbar.

In diesem Zusammenhang sollte nicht übersehen werden, daß die vorstehend dargelegte optionale technische Maßnahme der optischen Modulation gegenüber der weiter oben dargelegten optionalen technischen Maßnahme der elektronischen Modulation mittels Verstärkungsfaktor den weiteren Vorteil aufweist, daß eine Verstärkung von Störeinflüssen, wie etwa von elektronischem Rauschen oder dergleichen, insbesondere in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder beim optischen Modulieren ausgeschlossen ist ; vielmehr können derartige unerwünschte Störeinflüsse durch das optische Modulieren sogar noch reduziert werden.

Um ein unmittelbares, nicht durch Störeinflüsse verfälschtes Erfassen der Lichtsignale durch die Abtasteinheit zu ermöglichen, ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die Abtasteinheit unmittelbar an den faseroptischen Bereich angrenzt und/oder bei der die Abtasteinheit an der Austrittsfläche des faseroptischen Bereichs angebracht ist.

Um die in der vorliegenden Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten integrierte, vorstehend dargelegte"Sleep"-Funktion wie auch die in der vorliegenden Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten integrierte, vorstehend dargelegte"Wake Up"-Funktion in besonders erfinderischer Weise zu implementieren, können sich zu einem Geflecht oder Gitter zusammensetzende Ausnehmungen, insbesondere in Form von Bahnen und/oder in Form von Linien, in den faseroptischen Bereich vorzugsweise mittels Säure eingeätzt sein, wobei in diese Ausnehmungen mindestens ein Metall, insbesondere Chrom, einfüllbar ist, so daß das Metall, insbesondere Chrom, in die Ausnehmungen portiert.

Der Einsatz von Chrom ist hierbei aufgrund der günstigen Eigenschaften dieses Metalls zu bevorzugen, denn Chrom ist sowohl chemisch beständig als auch mechanisch beständig, wobei durch die Ausnehmungen nur ein sehr geringer Abrieb bewirkt wird.

Auf diese Weise ist der faseroptische Bereich mit einem Chromgeflecht oder Chromgitter beschichtet, durch das nicht nur der sogenannte"kapazitive Start" der vorliegenden Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten implementierbar ist, sondern auch ein Erdungseffekt sowie eine Ableitung der durch den vorderen Bereich des Fingers transportierten elektrostatischen Aufladung, das heißt ein wirksamer ESD-Schutz (ESD electrostatic discharge elektrostatische Entladung) mittels einer hierfür ausgelegten Elektronik bewirkbar sind.

Zweckmäßigerweise weisen die Ausnehmungen eine Breite von etwa fünf Mikrometer auf ; da nun die Fasern des faseroptischen Bereichs einen Durchmesser von etwa sechs Mikrometer und die Pixel auf der Abtasteinheit eine Dimensionierung von etwa fünfzig Mikrometer auf etwa fünfzig Mikrometer aufweisen können, bedingt das Chromgeflecht oder Chromgitter keine merkliche Verminderung der Qualität der erhaltbaren optischen Abbilder ; auch der durch das Chromgeflecht oder Chromgitter bewirkte Verlust an Helligkeit beträgt weniger als fünf Prozent.

In bezug auf die Topologie der dargelegten Beschichtung weist der faseroptische Bereich gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine aktive Zone und mindestens eine passive Zone auf, wobei zweckmäßigerweise zwei aktive Zonen vorgesehen sind, zwischen denen eine passive Zone angeordnet ist. In diesem Zusammenhang dienen die vorzugsweise in etwa rechteckförmig ausgebildeten aktiven Zonen einer Auslösung des vorstehend beschriebenen kapazitiven Starts, der nur dann erfolgt, wenn der vordere Bereich des Fingers in korrekter Weise positioniert ist, das heißt wenn der vordere Bereich des Fingers beide aktiven Zonen gleichzeitig berührt bzw. auf beiden aktiven Zonen gleichzeitig aufliegt.

Im Gegensatz dazu weist die zweckmäßigerweise eine größere Fläche als die aktive Zone einnehmende, vorzugsweise in etwa rechteckförmig ausgebildete passive Zone keine elektrische Funktion auf, sondern dient dazu, die optischen Eigenschaften über den gesamten faseroptischen Bereich gleichmäßig zu erhalten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen dem Rand der aktiven Zone und dem Rand der passiven Zone in etwa fünfzig Mikrometer, um angesichts eines exemplarischen Durchmessers der Fasern des faseroptischen Bereichs von etwa sechs Mikrometer und einer exemplarischen Dimensionierung der Pixel auf der Abtasteinheit von etwa fünfzig Mikrometer auf etwa fünfzig Mikrometer keine unnötigen Trennlinien in den optischen Abbildern hervorzurufen.

Um eine einfache Positionierung des faseroptischen Bereichs zur Abtasteinheit zu bewerkstelligen, kann die Breite der aktiven Zone und der passiven Zone zumindest gleich groß wie und insbesondere geringfügig größer als die Breite der Abtasteinheit gewählt werden, beispielsweise indem die Breite der aktiven Zone und der passiven Zone in etwa dreizehn Millimeter und die Breite der Abtasteinheit in etwa zwölf Millimeter beträgt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist das Geflecht oder Gitter und hierbei insbesondere die aktive Zone mittels mindestens einer Leiterbahn mit mindestens einem zugeordneten Kontakt vorzugsweise von der Oberseite her"gebonded"und/oder vorzugsweise galvanisch verbunden, der zweckmäßigerweise eine Ausdehnung von etwa einem Millimeter bis etwa zwei Millimeter aufweist. Hierbei sind vorteilhafterweise mehrere, beispielsweise zehn zueinander beabstandet angeordnete Leiterbahnen, insbesondere Chrombahnen vorgesehen, die praktischerweise zumindest partiell miteinander verbunden sind und hierdurch eine hohe Redundanz der Verbindung zu den zugeordneten Kontakten gewährleisten.

Die Abtasteinheit kann in zweckmäßiger Weise mindestens ein auf CMOS-Technik basierendes Bauelement oder mindestens eine auf CMOS-Technik basierende Schaltung aufweisen (CMOS = complementary MOS).

Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann das auf CMOS-Technik basierende Bauelement, das heißt der sogenannte "CMOS-Sensor"mittels einer Art Hobeltechnik so dünn gemacht werden, daß die vorliegende Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten beispielsweise auch auf einer Bankkarte, Kreditkarte, Scheckkarte, SmartCard oder dergleichen integrierbar ist. In diesem Zusammenhang ist die Bankkarte, Kreditkarte, Scheckkarte, SmartCard oder dergleichen biegbar, weist genügend Speicherplatz auf und ist auch in hohem Maße ESD-beständig (ESD = electrostatic discharge = elektrostatische Entladung).

Der Fachmann auf dem Gebiet der Sicherheitstechnik wird in diesem Zusammenhang insbesondere zu schätzen wissen, daß mit dünner werdendem CMOS-Bauelement, das heißt mit dünner werdendem"CMOS-Sensor"für die Beleuchtung grundsätzlich auch Umgebungslicht bzw. eine kleine, beispielsweise im Silizium von unten einsetzbare Leuchtdiode ausreicht.

Als weiterer signifikanter Vorteil der Bauweise in CMOS-Technologie ist nicht nur die extrem niedrige Stromaufnahme von nur etwa 25 bis 30 Mikroampere im Ruhezustand (= sogenannter"Sleep"-Modus) zu nennen, sondern auch die erfindungswesentliche Eigenschaft, daß der"CMOS-Sensor"die gesamte Ansteuerungs-und Beleuchtungselektronik trägt.

Des weiteren ermöglicht der Fertigungsprozeß in CMOS-Technologie eine Steigerung sowohl der Qualität als auch der Leistungswerte in der Digitalisierungstiefe sowie in der Dynamik ; aus den bestehenden Informationen werden für jedes Bildareal durch automatische softwareimplementierte Bildkorrektur im"CMOS-Sensor"die optimalen Werte ermittelt, so daß ein homogenes Bild entsteht.

Alternativ oder in Ergänzung zum auf CMOS-Technik basierenden Bauelement oder zur auf CMOS-Technik basierenden Schaltung kann mindestens ein ladungsgekoppeltes Bauelement oder mindestens eine ladungsgekoppelte Schaltung (CCD = charge coupled device) vorgesehen sein. Hierbei kann es sich insbesondere um mindestens eine Einbereich-CCD handeln, die als lichtsensitive Einheit fungiert und die keinen gesonderten lichtgeschützten Bereich aufweist.

Der Fachmann wird in diesem Zusammenhang als vorteilhaft zu schätzen wissen, daß bei CCD-Abtasteinheiten eine Halbleiterfläche benötigt wird, die lediglich der Hälfte der konventionellerweise benötigten Fläche entspricht, denn bei CCD-Abtasteinheiten kann das erhaltene Bild unmittelbar in der Dunkelphase ausgelesen werden und muß nicht, wie bei konventionellen Abtasteinheiten, in einen lichtunempfindlichen Bereich transportiert werden, der zumeist fünfzig Prozent der Sensorfläche einnimmt und aus dem schließlich ausgelesen wird.

Der Bildaufbau und das Auslesen der Ladungen erfolgen hierbei in der lichtsensitiven Einheit in integrierter Form, wobei der Vorgang des Bildaufbaus und der Vorgang des Auslesens der Ladungen zwar zeitlich, im Unterschied zu Zweibereich-CCDs nicht jedoch räumlich voneinander getrennt sind. Hierbei zeichnen sich Einbereich-CCDs unter anderem dadurch aus, daß sie im Vergleich zu Zweibereich-CCDs bedeutend einfacher und kostengünstiger herstellbar sind, weil bei Einbereich-CCDs die Anzahl an Bauteilen bei im wesentlichen gleichen Abmessungen der lichtsensitiven Einheit lediglich halb so groß wie bei Zweibereich-CCDs ist.

Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang allerdings, daß Einbereich-CCDs bei kontinuierlicher bzw. stetiger Beleuchtung des zu beleuchtenden Objekts nicht einsetzbar sind, weil bei simultanem Ablauf des Bildaufbauvorgangs und des Auslesevorgangs eine unerwünschte Vermischung der entstehenden Bilder erfolgen würde.

Aus diesem Grunde kann, wie vorstehend bereits ausgeführt, die Lichtquelle als Pulslichtquelle ausgebildet sein, die für die Abstrahlung von gepulstem Licht ausgelegt ist. In Korrespondenz hierzu kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens eine Pulsgebereinheit zum Steuern der Lichtquelle aufweisen, wobei die Pulsgebereinheit zweckmäßigerweise zwischen der Lichtquelle und mindestens einem Steuerungselement für die Abtasteinheit angeordnet ist.

Der Fachmann wird in diesem Zusammenhang als besonders vorteilhaft zu schätzen wissen, daß die Beleuchtung des vorderen Bereichs des Eingabemittels mit Lichtpulsen eine signifikante Reduzierung der Instabilitäten und Ungleichmäßigkeiten in den erhaltenen optischen Abbildern und daraus resultierend auch in den erzeugten elektrischen Signalen nach sich zieht.

Diese Effekte sind eine unmittelbare Folge der zeitlich kurzen Lichtpulse von vorzugsweise etwa einer Millisekunde Dauer, wobei der Einfluß des Blutflusses im zu durchleuchtenden vorderen Bereich des Fingers auf die Qualität der erhaltenen optischen Abbilder zu einer vernachlässigbaren Größe wird.

Des weiteren wird durch die Reduzierung der Bildaufbauzeit auch der Einfluß der Umgebungslichtverhältnisse auf die optische Abbildung des Hautreliefs in entscheidender Weise verringert. Demzufolge ist durch den Einsatz der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit geschaffen, anstelle verschwommener optischer Abbilder, die bei Verwendung einer stetigen Beleuchtung und einer mit der Bildvorlaufzeit korrespondierenden Belichtungszeit entstehen, klare und scharfe optische Abbilder zu erhalten, in denen sämtliche Informationen über das Innere und/oder über die Oberfläche des vorderen Bereichs des Eingabemittels zu einem bestimmten Zeitpunkt enthalten sind.

Diese Qualitätsverbesserung der erhaltenen optischen Abbilder erlaubt es, die Fehlerhäufigkeit und -wahrscheinlichkeit in signifikanter Weise zu reduzieren. Auch ist es nunmehr möglich, durch Bildfolgenbearbeitung den Informationsgehalt der Abbilder infolge Gewinnung zusätzlicher biometrischer Daten, beispielsweise der Besonderheiten des Pulses, der zu identifizierenden Person zu erhöhen und somit die Sicherheit der Personenidentifikation weiter zu verbessern.

Der Einsatz von Pulslichtquellen führt nicht nur zur vorstehend beschriebenen wesentlichen Verbesserung der Bildqualität, sondern erlaubt es auch, mindestens eine Kamera mit Einbereich-CCDs als lichtsensitiven Einheiten einzusetzen. Der Einsatz von Einbereich-CCDs ermöglicht es, qualitativ hochwertige Abbildungen größerer Flächen zu erhalten. Diese Vergrößerung der Flächen führt zusammen mit der Verbesserung der Stabilität der optischen Abbilder zu einer weiteren Verringerung der Fehlerwahrscheinlichkeit.

Hierbei ist die Herstellung von Einbereich-CCDs mit einer Diagonale des lichtsensitiven Bereichs von beispielsweise etwa 16 Millimeter bis beispielsweise etwa 24 Millimeter und mit einem faseroptischen Eingang eine technisch eher unkomplizierte Aufgabe, wodurch es möglich ist, relativ einfache und preiswerte Vorrichtungen herzustellen. Des weiteren entstehen in Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung mit Einbereich-CCDs geringere Informationsverzerrungen als in Vorrichtungen mit anderen Arten der Ladungsverschiebung.

Der Einsatz von Einbereich-CCDs in mit kontinuierlicher bzw. stetiger Beleuchtung arbeitenden Geräten ist nicht möglich, weil das kontinuierliche bzw. stetige Licht nicht nur während der Bildaufbauphase, sondern auch während der Auslesephase auf die CCDs fällt und mithin eine Vermischung der Ladungen eintreten würde, was die Gewinnung klarer optischer Abbilder des Hautreliefs des vorderen Bereichs des Eingabemittels unmöglich machen würde.

Weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in den Zeichnungen anhand der Figuren 1 bis 7C beschrieben, durch die in exemplarischer Form drei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich diverser Applikationsbeispiele veranschaulicht sind.

Es zeigt : Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten gemäß der vorliegenden Erfindung, in Querschnittansicht ; Fig. 2A ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten gemäß der vorliegenden Erfindung, in Querschnittansicht ; Fig. 2B den in der Vorrichtung aus Fig. 2A integrierten faseroptischen Bereich, in Aufsicht ; Fig. 3A ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten gemäß der vorliegenden Erfindung, in Querschnittansicht ; Fig. 3B einen Ausschnitt aus dem faseroptischen Bereich der Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten aus Fig. 3A ; Fig. 3C den Ausschnitt aus dem faseroptischen Bereich aus Fig. 3B im teilweisen Aufriß ; Fig. 4A ein Diagramm, in dem der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Eingabemittels gestreuten Lichts schematisch über die Breite der optischen Abbilder aufgetragen ist ; Fig. 4B ein Diagramm, in dem die bei der Vorrichtung aus Fig. 1 gewählte Verstärkung der elektrischen Signale schematisch über die Breite der optischen Abbilder aufgetragen ist ; Fig. 4C ein Diagramm, in dem die bei der Vorrichtung aus Fig. 3 gewählte Absorption schematisch über die Breite der optischen Abbilder aufgetragen ist ; Fig. 5A einen Schalthebel eines Kraftfahrzeugs, in den die Vorrichtung aus Fig. 2A integriert ist, in Querschnittansicht ; Fig. 5B den Schalthebel aus Fig. 5A mit Vorrichtung aus Fig. 2A, in Perspektivansicht ; Fig. 5C ein Kraftfahrzeug mit dem Schalthebel aus Fig. 5A, in Querschnittansicht ; Fig. 5D das Kraftfahrzeug aus Fig. 5C mit Schalthebel aus Fig. 5A, in Aufsicht ; Fig. 5E die Menüdarstellung einer an die Vorrichtung aus Fig. 2A gekoppelten Anzeigeeinrichtung, in Aufsicht ; Fig. 6A einen Schalthebel eines Kraftfahrzeugs, in den die sich in Öffnungsstellung befindliche Vorrichtung aus Fig. 2A integriert ist, in Querschnittansicht ; Fig. 6B den Schalthebel aus Fig. 6A mit sich in Öffnungsstellung befindlicher Vorrichtung aus Fig. 2A, in Perspektivansicht ; Fig. 6C den Schalthebel aus Fig. 6A mit sich in Schließstellung befindlicher Vorrichtung aus Fig. 2A, in Querschnittansicht ; Fig. 6D den Schalthebel aus Fig. 6A mit sich in Schließstellung befindlicher Vorrichtung aus Fig. 2A, in Perspektivansicht ; Fig. 7 einen weiteren Schalthebel, in den die Vorrichtung aus Fig. 1 integriert ist, in Perspektivansicht ; Fig. 8 einen Steuerknüppel, in den die Vorrichtung aus Fig. 1 integriert ist, in Perspektivansicht ; Fig. 9A ein Mobiltelephon, in das die Vorrichtung aus Fig. 3 innerhalb des Displays integriert ist, in Perspektivansicht ; Fig. 9B ein weiteres Mobiltelephon, in das die Vorrichtung aus Fig. 3 unterhalb des Displays integriert ist, in Perspektivansicht ; und Fig. 9C ein weiteres Mobiltelephon, in das die Vorrichtung aus Fig. 3 im Tastaturabdeckteil integriert ist, in Perspektivansicht.

Gleiche oder ähnliche Bestandteile oder Merkmale der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 7C mit identischen Bezugszeichen versehen.

Die in den Figuren 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten dienen der Aufnahme und Verarbeitung von Charakteristika des vorderen Bereichs eines Eingabemittels und können in beliebigen Bereichen zum Einsatz gebracht werden, in denen eine Eingabe von relativen Koordinaten notwendig ist. Beispielhaft können in diesem Zusammenhang das Gebiet der Computertechnik, der Einlaßsysteme, der Kriminalistik, der Medizin, der Schutzsysteme im allgemeinen sowie der Banken-und Finanzbereich genannt werden.

Hierbei zeichnen sich die in den Figuren 1 bis 3A dargestellten drei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung dadurch aus, daß einerseits eine ausreichende, zuverlässige Ergebnisse zeitigende Beleuchtung des vorderen Bereichs des Eingabemittels möglich ist, andererseits jedoch die Vorrichtung selbst vollständig einsehbar ist.

Dies ist realisiert, indem die in den Figuren 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung jeweils vier symmetrisch angeordnete Lichtquellen 10 (vgl. Figur 1, die ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Querschnittansicht zeigt) zum Beleuchten des vorderen Bereichs eines Eingabemittels (von diesen jeweils vier Lichtquellen 10 sind in den Figuren 1, 2A und 3A aus Gründen der übersichtlichen Darstellung jeweils nur zwei gezeigt) aufweisen.

Die in den Figuren 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung weisen des weiteren jeweils eine Sensoreinheit 40 (vgl. Figuren 1, 2A und 3A) auf, die auf ihrer dem vorderen Bereich des Eingabemittels zugeordneten Seite jeweils eine Abtasteinheit 402 (vgl. Figuren 1, 2A und 3A) zum Aufnehmen optischer Abbilder des vorderen Bereichs des Eingabemittels aufweist.

Die Sensoreinheit 40 ist auf einer Trägereinheit 50 (vgl. Figuren 1, 2A und 3A) angeordnet, die wiederum auf einer Leiterplatteneinheit 60 (vgl. Figuren 1, 2A und 3A) angeordnet ist.

Entscheidend ist nun, daß die Abtasteinheit 402 in einem vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichenden Überfahrbereich 240 angeordnet ist.

Hierdurch nimmt die Abtasteinheit 402 nur sehr wenig Platz ein und kann kompakt im Überfahrbereich 240 untergebracht werden, so daß die Vorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 3A in eine Vielzahl von elektrischen oder elektronischen Geräten integriert werden kann, so etwa in Bankautomaten, in Datenverarbeitungsgeräten (insbesondere in Handcomputern, in Handhelds, in Notebooks, in Palmtops, in Taschencomputern oder in tragbaren Computern), in Handys oder in Mobiltelephonen, in Keyboards oder in Tastaturen, in optischen Touchpads oder in Zahlungssystemen.

Durch den verminderten Materialaufwand und durch die raumsparende Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 3A ist auch eine erhebliche Kosteneinsparung erzielbar, durch die nicht nur die Vorrichtung selbst, sondern auch das elektrische oder elektronische Gerät, in das die Vorrichtung integriert ist, preisgünstig und damit auch auf internationalen Märkten wettbewerbsfähig ist.

Bei der in den Figuren 1 bis 3A dargestellten Vorrichtung sind die relativen Koordinaten x, y durch die Lage der optischen Abbilder bestimmt.

Als Eingabemittel ist hierbei ein Finger und/oder ein stab-oder stiftförmiger Gegenstand vorgesehen, wobei die in den Figuren 1 bis 3A gezeigten Vorrichtungen im Falle des Fingers als Eingabemittel zusätzlich für die daktyloskopische Personenidentifikation ausgelegt sind. Aus diesem Grunde werden nachfolgend an verschiedenen Stellen ergänzend Ausführungen zur daktyloskopischen Personenidentifikation mittels Fingerabdruck gemacht ; diese daktyloskopische Funktion kann bei der vorliegenden Vorrichtung ergänzend zur Eingabe der relativen Koordinaten x, y implementiert sein.

Die Abtasteinheit 402 entspricht nun in Form und in Größe in etwa dem Überfahrbereich 240. Diese technische Maßnahme dient auch einem störungsfreien und unmittelbaren Transport der optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Eingabemittels vom Überfahrbereich 240 zur sich darunter befindlichen Abtasteinheit 402.

Mithin nimmt die Abtasteinheit 402 die optischen Abbilder gewissermaßen zeilenweise auf, das heißt die Abtasteinheit 402 fungiert gewissermaßen als Zeilenscanner, wenn der vordere Bereich des Eingabemittels über den Überfahrbereich 240 hinweggeführt oder hinweggezogen wird.

Sogesehen kann die Abtasteinheit 402 eine Vielzahl optischer Abbilder pro Zeiteinheit insbesondere zeilenweise aufnehmen, wobei diese zeilenweise aufgenommenen optischen Abbilder dann in der Sensoreinheit 40 und in einer Verarbeitungseinheit 70 (vgl. Figuren 1, 2A und 3A) zum Bestimmen der Charakteristika des vorderen Bereichs des Eingabemittels zu einem Gesamtabbild zusammengesetzt werden.

Bei den in den Figuren 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispielen der Vorrichtung wird der vordere Bereich des Eingabemittels über den Überfahrbereich 240 und demzufolge über die Abtasteinheit 402 hinweggezogen. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß ein derartiges Überstreichen des vorderen Bereichs des Eingabemittels nicht unbedingt mit konstanter Geschwindigkeit und bei mehreren Vorgängen auch nicht unbedingt mit jeweils identischer Geschwindigkeit vonstatten geht. Nicht zuletzt aus diesem Grunde ist das Aufnehmen der optischen Abbilder durch die Abtasteinheit 402 mittels von der Lichtquelle 10 abgestrahlter Lichtpulse gesteuert.

Wie den Figuren 1, 2A und 3A zu entnehmen ist, ist im Überfahrbereich 240 ein faseroptischer Bereich 30 mit einer exemplarischen Dicke von etwa 1,2 Millimeter vorgesehen, der hermetisch in Form einer Fiberglasoberfläche abschließend vor nahezu sämtlichen chemischen, mechanischen oder physikalischen Beanspruchungen schützt und durch den die optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Eingabemittels zur Abtasteinheit 402 transportierbar sind.

Hierbei entspricht der faseroptische Bereich 30 in Form und in Größe in etwa dem Überfahrbereich 240.

Auch diese technische Maßnahme dient einem störungsfreien und unmittelbaren Transport der optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Eingabemittels vom Überfahrbereich 240 zur Abtasteinheit 402.

Indem die Lichtquellen 10 seitlich neben dem faseroptischen Bereich 30 angeordnet sind (vgl. erstes Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1) und das Licht von den Lichtquellen 10 in Richtung auf die von der Abtasteinheit 402 abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs 240 abstrahlbar ist, erfolgt der Lichteinfall auf den vorderen Bereich des Eingabemittels im wesentlichen von der Seite.

Zumindest ein Teil des Lichts dringt in das Innere des vorderen Bereichs des Eingabemittels ein und wird dort gestreut, so daß die Streuung im wesentlichen in alle Richtungen, so unter anderem auch in Richtung des faseroptischen Bereichs 30 erfolgt ; mithin basiert die anhand der Figuren 1 bis 4C veranschaulichte Erfindung gewissermaßen auf der Durchlichttechnik, das heißt die optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Eingabemittels werden als Durchlichtbilder verarbeitet.

Indem nun die die Hautleisten oder Papillarlinien tragende Oberfläche des vorderen Bereichs des Eingabemittels am Überfahrbereich 240 vorbeigeführt wird,"verschließen"die Hautleisten oder Papillarlinien sukzessive und zeilenweise die Eingänge der Fasern 310 (vgl. Figuren 3B und 3C) des faseroptischen Bereichs 30, so daß in diesen durch die Hautleisten oder Papillarlinien verschlossenen Bereichen des faseroptischen Bereichs 30 kein oder nur sehr wenig im Inneren des vorderen Bereichs des Eingabemittels gestreutes, sogenanntes Durchgangslicht in die Abtasteinheit 402 gelangt.

In den Bereichen der Aussparungen zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien hingegen gelangt mehr gestreutes Licht in die Fasern 310 des faseroptischen Bereichs 30 und demzufolge durch den faseroptischen Bereich 30 zur Abtasteinheit 402, so daß ein äußerst sensibles Instrument zur daktyloskopischen Identifikation von Personen, insbesondere anhand der Bereiche der Hautleisten oder Papillarlinien und anhand der Bereiche zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien, bereitgestellt ist.

Die Fasern 310 im faseroptischen Bereich 30 sind von (licht) reflektierendem Material in Form einer Beschichtung umgeben, die das Licht in der jeweiligen Faser 310 wieder von der Wandung dieser Faser 310 in das Innere dieser Faser 310 zurückreflektiert.

Hierdurch wird der Transport der optischen Abbilder durch den faseroptischen Bereich 30 zur Abtasteinheit 402 insofern begünstigt, als jede Faser 310 nur das an einem bestimmten Bereich in den faseroptischen Bereich 30 eintretende Licht durch den faseroptischen Bereich 30 zur Austrittsfläche desselben weiterleitet. Auf diese Weise wird eine Veränderung des an der Eintrittsfläche des faseroptischen Bereichs 30 erhaltenen Lichtmusters vermieden.

Die derart aufgenommenen optischen Abbilder des vorderen Bereichs des Eingabemittels gelangen mithin durch die Fasern 310 des faseroptischen Bereichs 30 in die dem faseroptischen Bereich 30 nachgeordnete Abtasteinheit 402, die Teil der Sensoreinheit 40 ist, und werden dann mittels der der Sensoreinheit 40 nachgeordneten Verarbeitungseinheit 70 analysiert und verarbeitet.

Hierbei ist aufgrund der Helligkeitsunterschiede zwischen den Bereichen der Hautleisten oder Papillarlinien und den Bereichen zwischen den Hautleisten oder Papillarlinien mit der in den Figuren 1 bis 4C gezeigten Erfindung auch eine Beobachtung oder Untersuchung dahingehend möglich, ob das beleuchtete Objekt, etwa der vordere Bereich des Fingers,"lebt", das heißt beispielsweise von Blut durchflossen ist und/oder einen Pulsschlag aufweist (sogenannter"life support").

So kann mit der in den Figuren 1 bis 4C veranschaulichten Erfindung eine Person nur dann als authentifiziert oder als authorisiert identifiziert werden, wenn ihre aktuelle Pulsfrequenz um nicht mehr als zehn Prozent von der gespeicherten Pulsfrequenz nach oben oder nach unten abweicht ; somit wird die Pulsfrequenz zu einem weiteren Kriterium für die Personenidentifikation.

Diese zusätzlichen, den Pulsschlag betreffenden biometrischen Daten senken die Fehlerwahrscheinlichkeit des Identifikationsvorgangs, weil sie es ermöglichen, den lebenden Finger der daktyloskopisch zu identifizierenden Person von einem früher erhaltenen Abdruck dieses Fingers zu unterscheiden. Die existierenden Daten über die Veränderungen der Durchsichtigkeit des vorderen Bereichs des Fingers erlauben es, den Pulsschlag der daktyloskopisch zu identifizierenden Person rechnerisch zu ermitteln und die so erhaltene Durchsichtigkeitskurve analog einem Elektrokardiogramm (EKG) für medizinische Zwecke einzusetzen.

Des weiteren sind mit der Vorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 3A auch optische Abbilder ermittelbar, deren Schärfegrad so hoch ist, daß sogar die sich im vorderen Bereich des Fingers befindlichen, personenspezifisch unterschiedlich angeordneten Schweißdrüsen klar und deutlich erkennbar sind, so daß im Rahmen des Betriebs der anhand der Figuren 1 bis 3A veranschaulichten Vorrichtung die Möglichkeit besteht, auch die Schweißdrüsen zur Personenidentifikation heranzuziehen.

Die in den Figuren 1 bis 3A exemplarisch dargestellte Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist hierbei vollständig einsehbar, und der Vorgang ist für die zu identifizierende Person nachvollziehbar und transparent, weil diese Person den vorderen Bereich ihres Fingers in psychologisch günstiger Weise lediglich über den Überfahrbereich 240 zu führen und diesen hierbei mit dem vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichen hat.

Die anhand der in den Figuren 1 bis 3A dargestellten drei Ausführungsbeispiele veranschaulichte Erfindung zeichnet sich des weiteren dadurch aus, daß die Dauer und die Intensität der von den Lichtquellen 10 abgestrahlten Lichtpulse in Abhängigkeit von den Umgebungslichtverhältnissen regelbar ist, das heißt es wird eine adaptive Lichtregelung (= ALR oder auch ALC ="adaptive light control"), mithin eine Art "intelligente Lichtsteuerung"bereitgestellt, durch die die Defizite sich ändernder Umgebungslichtverhältnisse, wie etwa wechselnder Raumbeleuchtung oder wechselnder Sonneneinstrahlung, ausgleichbar sind, indem sich die in den Figuren 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung bzw. der die Vorrichtung steuernde Algorithmus an die jeweiligen Lichtverhältnisse anpassen.

Hierzu ist bei den drei in den Figuren 1 bis 3A veranschaulichten exemplarischen Vorrichtungen jeweils ein Steuerungsmittel 40,70 zum Regeln der Dauer und der Intensität der von den Lichtquellen abgestrahlten Lichtpulse vorgesehen. Mit diesem Steuerungsmittel 40,70, das als digitale Signalverarbeitungseinheit (DSP = digital signal processor) mit Mikrocontroller ausgebildet ist, ist ein kontinuierliches oder temporäres Meßverfahren durchführbar, mit dem eine permanent gute Bildqualität ermittelbar ist und mit dem bedarfsweise eine optimale, auf Kontrast und Schärfentiefe abgestimmte Sättigung mittels kurzzeitiger Lichtpulse erzielbar ist, wobei die kurzzeitigen Lichtpulse in ihrer Dauer und in ihrer Intensität exakt auf die tatsächlich benötigte Lichtmenge dosiert sind.

Das Steuerungsmittel 40,70 weist ein Erfassungsmodul 40 zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse auf, wobei das Erfassungsmodul 40 bei den drei Ausführungsbeispielen in den Figuren 1 bis 3A einheitlich mit der Sensoreinheit 40 ausgebildet ist.

Dem Erfassungsmodul 40 ist jeweils ein Auswertemodul 70a zum Bestimmen der Dauer und der Intensität der Lichtpulse in Anpassung an die vom Erfassungsmodul 40 erfaßten Umgebungslichtverhältnisse nachgeschaltet, wobei das Auswertemodul 70a einheitlich mit einer Auswerteeinheit 70a ausgebildet ist, die der Sensoreinheit 40 nachgeordnet ist und auf die nachfolgend noch im Detail eingegangen wird.

Dem Erfassungsmodul 40 ist ebenfalls jeweils ein Speichermodul 70b zum Abspeichern von für das Regeln der Dauer und der Intensität der Lichtpulse bestimmten Schwellwerten nachgeschaltet, wobei das Speichermodul 70b einheitlich mit mindestens einer Speichereinheit 70b ausgebildet ist, die der Sensoreinheit 40 nachgeordnet ist und auf die nachfolgend noch im Detail eingegangen wird.

Hat nun das Erfassungsmodul 40 die jeweiligen Umgebungslichtverhältnisse erfaßt, so werden diese im Auswertemodul 70a ausgewertet und analysiert, wobei im Auswertemodul 70a ein Vergleich mit im Speichermodul 70b gespeicherten vorgegebenen Schwellwerten erfolgt.

In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs werden die Lichtquellen 10, die mit dem Steuerungsmittel 40, 70 und hierbei insbesondere mit dem Auswertemodul 70a in Verbindung stehen, vom Steuerungsmittel 40,70 angesprochen, wobei die Dauer und die Intensität der von den Lichtquellen 10 emittierten Lichtpulse an die ermittelten Umgebungslichtverhältnisse angepaßt wird.

Hierdurch können die Lichtpulse sowohl in ihrer Dauer als auch in ihrer Intensität dynamisch und adaptiv gestaltet werden, um für jede Art von Umgebungslicht (beispielsweise starke Sonneneinstrahlung, schwache Sonneneinstrahlung, Dämmerlicht, diffuses Licht, Gaslicht, Mondschein, künstliche Beleuchtung,...) die benötigte Lichteinstrahlung zur Verfügung zu stellen und mithin kontrastreiche sowie tiefenscharfe Abbilder des vorderen Bereich des Eingabemittels zu erhalten.

Insbesondere sind mit der adaptiven Lichtregelung Beleuchtungsstärken von null Lux bis etwa 40.000 Lux realisierbar, wobei letzterer Beleuchtungsstärkenwert in etwa einer direkten Sonneneinstrahlung entspricht.

Die mit dieser adaptiven Lichtregelung erzielbaren Ergebnisse weisen gegenüber konventionellen Beleuchtungssystemen mit Dauerlicht eine Kontrast- und Schärfentiefesteigerung um bis zu etwa achtzig Prozent auf, wobei die anhand der Figuren 1 bis 3A exemplarisch veranschaulichte Art der Lichtsteuerung den Vorteil hat, daß sie bei sich ändernden Beleuchtungsverhältnissen die benötigte Lichtmenge in einem zeitlichen Bereich von weniger als einhundert Millisekunden dosieren kann und zur Verfügung stellt, so daß bei allen denkbaren Lichtverhältnissen eine nahezu gleichbleibende Bildqualität erhaltbar ist.

Mithin ist ein wesentlicher Vorteil der anhand der drei Ausführungsbeispiele in den Figuren 1 bis 3A exemplarisch gezeigten Vorrichtung in der "intelligenten Ansteuerung"zu sehen, die sich die eingestrahlte Lichtmenge bedarfsweise gewissermaßen selbst justiert und sie rund um das zu beleuchtende Objekt, das heißt rund um den vorderen Bereich eines Eingabemittels, für jeden Bereich separat errechnet und zur Verfügung stellt, so daß eine Überbelichtung bzw. eine Unterbelichtung bei der Vorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 3A mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen ist.

Auch ermöglicht die in den Figuren 1 bis 4C dargestellte Erfindung die gleichmäßige Beleuchtung eines Objekts, etwa des vorderen Bereichs eines Eingabemittels, und zwar unabhängig von der Stärke des Objekts, das im übrigen durchaus auch eine mehr oder weniger starke Lichtleitfähigkeit oder ein mehr oder weniger starkes Reflexionsvermögen aufweisen kann, sowie unabhängig davon, ob dieses Objekt nun frontal, lateral und/oder rückseitig von Störlicht beleuchtet wird.

Demzufolge spielt es auch keine Rolle, unter welchem Winkel und von welcher Stelle aus Licht auf das zu beleuchtende Objekt eingestrahlt wird ; lediglich die Dauer und die Intensität des zusätzlich benötigten Lichts ist für jeden Bereich individuell zu regeln.

Die Vorzüge der vorliegenden adaptiven Lichtregelung führen letztendlich dazu, daß ein Eingabemittelbild ohne wesentliche Änderung der Belichtungszeiten unter vollumfänglicher Erhaltung des Kontrastes und der Schärfentiefe ermittelbar ist.

Wie bereits vorstehend angedeutet, weist das zur Bewerkstelligung der adaptiven Lichtregelung in den Figuren 1 bis 3A vorgesehene Steuerungsmittel 40,70 ein Erfassungsmodul 40, ein Auswertemodul 70a und ein Speichermodul 70b auf. Ist nun das Erfassungsmodul 40 einheitlich mit der Sensoreinheit 40 ausgebildet (vgl. Figuren 1, 2A und 3A), so kann sich die photoempfindliche Fläche der Abtasteinheit 402 mittels der adaptiven Lichtregelung gewissermaßen selbst-und zwar für jeden ihrer Bereiche-die erforderliche Lichtmenge anfordern, was in vorzüglicher Weise funktioniert, denn das Auswertemodul 70a der Steuerungsmittel 40,70 ist einheitlich mit der Auswerteeinheit 70a ausgebildet (vgl. Figuren 1, 2A und 3A).

Mithin ist die adaptive Lichtregelung in der Lage, für jeden Bereich der Fläche der Abtasteinheit 402 die angesichts der Umgebungslichtverhältnisse erforderliche Lichtmenge hinsichtlich Dauer und hinsichtlich Intensität im Auswertemodul 70a in bezug auf eine optimale Sättigung zu berechnen und unverzüglich zu liefern.

In bezug auf die Wirkungen der adaptiven Lichtregelung ist bei den in den Figuren 1 bis 3A dargestellten drei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung von substantieller Bedeutung, daß jeweils ein als Linearfilter ausgebildetes Filter 90 (vgl. Figuren 1, 2A und 3A) vorgesehen ist, um störendes und überschüssiges Umgebungslicht zu absorbieren und demzufolge eine Übersättigung der Abtasteinheit 402 mit Sicherheit auszuschließen.

Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die adaptive Lichtregelung ihre optimale Wirkung in den Figuren 1 bis 3A dann entfaltet, wenn die Abtasteinheit 402 nicht beispielsweise durch das normale Tageslicht gewissermaßen"von selbst"in einen Übersättigungszustand geht, wobei ein derartiger Übersättigungszustand eben gerade durch die Anordnung des Filters 90 verhindert wird, denn durch dieses Filter 90 kann die anhand der Figuren 1 bis 3A exemplifizierte Vorrichtung auch bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von mehr als etwa 3.000 Lux arbeiten, wobei eine realistische obere Grenze bei einer Beleuchtungsstärke des Umgebungslichts von etwa 40.000 Lux liegen dürfte.

Hierzu weist das Filter 90 einen Absorptionsgrad von etwa 99 Prozent auf, das heißt das lichtabsorbierende Filter 90 wirkt im Ergebnis wie eine"Dunkelkammer".

Die Anordnung des Filters 90 innerhalb der jeweiligen Vorrichtung ist bestimmt durch Aufbau, Dimensionierung und Einsatzzweck der Vorrichtung. So ist -beim ersten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 1) das Filter 90 zwischen dem faseroptischen Bereich 30 und der Abtasteinheit 402 angeordnet ; -beim zweiten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 2A) das Filter 90 auf der der Abtasteinheit 402 zugewandten Seite des faseroptischen Bereichs 30 und hierbei innerhalb des faseroptischen Bereichs 30 angeordnet ; und -beim dritten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 3A) das Filter 90 auf der von der Abtasteinheit 402 abgewandten, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs 240 angeordnet.

Wie vorstehend bereits angedeutet, erfüllen die Lichtquellen 10 (vgl. Figuren 1, 2A und 3A) bei der adaptiven Lichtregelung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine wichtige Funktion. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß zum Zwecke einer gleichmäßigen Beleuchtung des vorderen Bereichs des Eingabemittels bei den anhand der Figuren 1 bis 3A veranschaulichten drei Ausführungsbeispielen mehr als eine Lichtquelle vorgesehen ist (in den drei Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 3A jeweils vier Lichtquellen), die symmetrisch zueinander angeordnet sind und die ringförmig, hierbei insbesondere im wesentlichen gleichmäßig verteilt, um den faseroptischen Bereich 30 herum angeordnet sind.

Die jeweilige Dauer und die jeweilige Intensität der von der jeweiligen Lichtquelle 10 abgestrahlten Lichtpulse ist bei den drei Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 3A in Anpassung an die Umgebungslichtverhältnisse selektiv regelbar ; dies bedeutet mit anderen Worten, daß die jeweilige Dauer und die jeweilige Intensität der von den einzelnen Lichtquellen 10 abgestrahlten Lichtpulse unabhängig voneinander, hierbei insbesondere in Abhängigkeit von vorgegebenen Schwellwerten, steuerbar ist. Mithin können alle Lichtquellen 10 unabhängig voneinander angesteuert werden, wobei die jeweilige Dauer und die jeweilige Intensität im Auswertemodul 70a für jede Lichtquelle 10 einzeln berechnet wird.

Vorstehend sind bereits die Auswerteeinheit 70a und die Speichereinheit 70b erwähnt. Diese sind -beim ersten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 1) in baulicher Einheit als Steuerungsmittel 70 vorgesehen, das mit den Lichtquellen 10 sowie über die Trägereinheit 50 und über die Leiterplatteneinheit 60 mit der Sensoreinheit 40 in Verbindung steht ; -beim zweiten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 2A) in baulicher Trennung als Steuerungsmittel 70 vorgesehen, das über die Leiterplatteneinheit 60 mit den Lichtquellen 10 sowie über die Trägereinheit 50 und über die Leiterplatteneinheit 60 mit der Sensoreinheit 40 in Verbindung steht ; und -beim dritten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 3A) in die Leiterplatteneinheit 60 baulich und funktionell integriert.

Während hierbei die Auswerteeinheit 70a die Charakteristika des vorderen Bereichs des Eingabemittels bestimmt, (zwischen) speichert die Speichereinheit 70b die optischen Abbilder elektronisch. In Verbindung hiermit analysiert die Auswerteeinheit 70a die Charakteristika des vorderen Bereichs des Eingabemittels und vergleicht diese Charakteristika mit in der Speichereinheit 70b gespeicherten Charakteristika. Hierbei können die bei der Analyse und bei der Verarbeitung erhaltenen Daten und Informationen in der der Sensoreinheit 40 nachgeordneten Speichereinheit 70b auch gesammelt und (neu) angespeichert werden.

Mithin sind in der Speichereinheit 70b die Daten und die Informationen von daktyloskopisch zu identifizierenden Personen gespeichert, wobei die bei einem Identifikationsvorgang aus den aktuellen optischen Abbildern des vorderen Bereichs des Eingabemittels in der Auswerteeinheit 70a errechneten Daten und Informationen zu den in der Speichereinheit 70b aufbewahrten Daten und Informationen in Beziehung gesetzt und mit diesen abgeglichen werden können.

Ergibt sich bei diesem Vergleichen eine Übereinstimmung, so gilt die die Vorrichtung benutzende Person als identifiziert, authentifiziert oder auch authorisiert, so daß beispielsweise der Zutritt gestattet wird ; bei fehlender Übereinstimmung hingegen gilt die die Vorrichtung benutzende Person als nicht identifiziert, als nicht authentifiziert oder auch als nicht authorisiert, so daß beispielsweise der Zutritt verweigert wird.

Bei den in den Figuren 1 und 2A gezeigten beiden ersten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist den Lichtquellen 10 jeweils ein als Linse ausgebildetes optisches System 20 aus Kunststoff nachgeordnet. Dieses optische System 20 übt zum einen eine gewisse Schutzfunktion aus, das heißt durch das optische System 20 wird verhindert, daß die empfindlichen und leicht beschädigbaren Lichtquellen 10 beim Auflegen des vorderen Bereichs des Eingabemittels berührt werden können.

Insbesondere ist das optische System 20 jedoch dafür ausgelegt, das von den Lichtquellen 10 abgestrahlte Licht auf die von der Abtasteinheit 402 abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs 240 umzulenken und das von den Lichtquellen 10 abgestrahlte Licht auf der von der Abtasteinheit 402 abgewandten, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichenden Seite des Überfahrbereichs 240 diffus zu verteilen.

Hierdurch wird eine gleichmäßige Beleuchtung des vorderen Bereichs des Eingabemittels gewährleistet, wodurch informative, vom vorderen Bereich des Eingabemittels stammende optische Abbilder entstehen.

Dies ist für ein überzeugendes Funktionieren der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich.

Die in den Figuren 1 und 2A gezeigten beiden ersten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeichnen sich in diesem Zusammenhang insbesondere dadurch aus, daß das optische System 20 als ergonomisch geformte Eingabemittelführung ausgebildet ist. Mithin ist auf der von der Abtasteinheit 402 abgewandten, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichenden Seite des Überfahrbereichs 240 eine ergonomisch geformte Eingabemittelführung vorgesehen, die in Form einer Rinne ausgebildet ist und durch die einer Benutzerin oder einem Benutzer der Vorrichtung die Handhabung der Vorrichtung nicht nur in psychologischer, sondern auch in praktischer Hinsicht substantiell erleichtert wird, weil die zu identifizierende Person durch die Anordnung der Eingabemittelführung instinktiv erfaßt, in welcher Stellung der Überfahrbereich 240 auf seiner von der Abtasteinheit 402 abgewandten Seite vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichen ist. In diesem Zusammenhang ist der Überfahrbereich 240 zentral innerhalb der Eingabemittelführung angeordnet.

Demzufolge werden die Vorzüge der Eingabemittelführung, nämlich unter anderem das Gewährleisten eines optimalen Überstreichvorgangs des vorderen Bereichs des Eingabemittels zum Erfassen der Charakteristika mit den Vorzügen des optischen Systems 20, nämlich unter anderem der Funktion als Umlenkungskomponente für das erzeugte Licht sowie dem Gewährleisten eines sauberen gleichmäßigen Ausleuchtens des zu beleuchtenden vorderen Bereichs des Eingabemittels, verbunden.

In diesem Zusammenhang bedarf es einer besonderen Erwähnung, daß durch die adaptive Lichtregelung geschmeidige und gleichmäßige Übergänge für die verschiedensten Bereiche des zusammensetzbaren Gesamtbildes erzielbar sind. Mithin ist durch das Zusammenwirken der adaptiven Lichtregelung mit der im optischen System 20 implementierten Eingabemittelführung (vgl. Figuren 1 und 2A) eine gleichmäßige Lichtverteilung auf dem zu beleuchtenden Objekt bei größtmöglichem Kontrast garantiert.

Beim in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die von den Lichtquellen 10 abgewandte Seite des optischen Systems 20 mit einem für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässigen Material 80, das heißt mit für infrarotes Licht durchlässigem Material 80 beschichtet. Hierdurch wird das nicht selten empfindliche optische System 20 vor Beschädigung, beispielsweise vor Verkratzen durch Vandalen, und/oder vor Verschmutzen geschützt, wobei durch die Beschichtung mit lichtdurchlässigem Material 80 auch die Reinigung des optischen Systems 20 erleichtert wird. In gleicher Weise ist beim in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die von der Abtasteinheit 402 abgewandte Seite des faseroptischen Bereichs 30 mit dem für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässigen Material, das heißt mit für infrarotes Licht durchlässigem Material 80 beschichtet. Hierbei kann eine derartige Beschichtung des faseroptischen Bereichs 30 insofern von wesentlicher Bedeutung sein, als ein unbeschädigter, das heißt unter anderem unverkratzter, und sauberer faseroptischer Bereich 30 für eine ordnungsgemäße Funktion der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung essentiell ist.

Sowohl im Falle des optischen Systems 20 als auch im Falle des faseroptischen Bereichs 30 handelt es sich bei dem für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässigen Material 80 um Lack.

Im Hinblick auf das in den Figur 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bedarf es des weiteren einer besonderen Erwähnung, daß es Teil der adaptiven Lichtregelung (= ALR oder auch ALC ="adaptive light control"), das heißt der "intelligenten Lichtsteuerung"ist, die Verstärkung der elektrischen Signale in der Sensoreinheit 40 oder in der Auswerteeinheit 70a über die verschiedenen Bereiche x (vgl. Figuren 4A und 4B) der optischen Abbilder veränderlich auszugestalten.

Hintergrund dessen ist die Tatsache, daß die Intensitätsverteilung und demzufolge der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Eingabemittels gestreuten Lichts über die gesamte Breite x der optischen Abbilder weder gleichmäßig noch konstant, sondern in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder geringer als in den Randbereichen der optischen Abbilder ist (vgl. Diagramm in Figur 4A, in dem der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Eingabemittels gestreuten Lichts schematisch über die Breite x der optischen Abbilder aufgetragen ist) ; dies hängt unter anderem damit zusammen, daß die Lichtquellen 10 seitlich neben dem faseroptischen Bereich 30 angeordnet sind und daß das Licht von den Lichtquellen 10 in Richtung auf die von der Abtasteinheit 402 abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs 240 abstrahlbar ist.

Hierdurch gelangt in die zentralen, durch den vorderen Bereich des Eingabemittels abgedeckten Bereiche auf der von der Abtasteinheit 402 abgewandten, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichenden Seite des Überfahrbereichs 240 weniger Licht als in die seitlichen Bereiche, so daß die Intensität und-direkt proportional hierzu-der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist.

Zum Beheben dieses Mankos ist beim anhand der Figur 1 veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Verstärkung der elektrischen Signale in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder um etwa den Faktor 2 bis 3 größer als die Verstärkung der elektrischen Signale in den Randbereichen der optischen Abbilder (vgl. Diagramm in Figur 4B, in dem die bei der Vorrichtung aus Figur 1 gewählte Verstärkung der elektrischen Signale schematisch über die Breite x der optischen Abbilder aufgetragen ist). Eine derartige elektronische Modulation mittels variabler Verstärkungsfaktoren wird hierbei in jeder Zeile der optischen Abbilder vorgenommen.

Hierdurch kann auf elektronisch bewerkstelligte Weise die Tatsache kompensiert werden, daß die Intensität und der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist (vgl. Figur 4A), wobei die Verstärkung selektiv über die verschiedenen Bereiche x der optischen Abbilder so gewählt werden kann, daß das zum Produkt aus jeweiliger/m Streulichtintensität/-kontrast (vgl. Figur 4A) und jeweiligem Verstärkungsfaktor (vgl. Figur 4B) direkt proportionale Ausgangssignal von in etwa konstanter Intensität ist ; durch diese technische Maßnahme ist die Qualität der mit dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel erhaltbaren Ergebnisse maßgeblich verbessert.

Im Hinblick auf das in Figur 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bedarf es des weiteren einer besonderen Erwähnung, daß jeder Lichtquelle 10 eine Erfassungseinheit 12 (vgl. Figur 1) zum Erfassen der Umgebungslichtverhältnisse und eine Lichtreflektoreinheit 14 (vgl. Figur 1) zugeordnet ist. Hierbei kann durch die Erfassungseinheit 12 festgestellt werden, welche Bereiche des Überfahrbereichs 240 und welche dem Überfahrbereich 240 benachbarten Bereiche gerade vom vorderen Bereich des Eingabemittels überstrichen werden : Meldet die Erfassungseinheit 12 einen schwachen oder gar keinen Lichteinfall, so deutet dies darauf hin, daß der der Erfassungseinheit 12 zugeordnete Bereich gerade vom vorderen Bereich des Eingabemittels überstrichen wird ; meldet die Erfassungseinheit 12 hingegen einen normalen und ungetrübten Lichteinfall, so deutet dies darauf hin, daß der der Erfassungseinheit 12 zugeordnete Bereich bereits vom vorderen Bereich'des Eingabemittels überstrichen worden ist oder noch vom vorderen Bereich des Eingabemittels überstrichen werden wird.

In diesem Zusammenhang ist durch die Abfolge der vorgenannten Meldungen der einzelnen Erfassungseinheiten 12 unter anderem die Geschwindigkeit bestimmbar, mit der der vordere Bereich des Eingabemittels über den Überfahrbereich 240 hinwegstreicht, so daß die vorgenannten Meldungen der einzelnen Erfassungseinheiten 12 mit dem Steuern des Aufnehmens der optischen Abbilder durch die Abtasteinheit 402 mittels von jeder Lichtquelle 10 abgestrahlter Lichtpulse gekoppelt, koordiniert und synchronisiert werden können. Dies funktioniert besonders gut, weil die Erfassungseinheit 12 und die Lichtreflektoreinheit 14 um die Lichtquelle 10 herum angeordnet ist, wobei durch die jeweilige Lichtreflektoreinheit 14 das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht und das Umgebungslicht auf die jeweilige Erfassungseinheit 12 fokussiert wird.

Das in Figur 2A dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel nicht nur dadurch, daß weder auf dem optischen System 20 noch auf dem faseroptischen Bereich 30 ein für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässiges Material aufgebracht ist, sondern vor allem dadurch, daß die Lichtquellen 10 auf der der Abtasteinheit 402 zugewandten Seite des faseroptischen Bereichs 30 angeordnet sind, das heißt sich in Figur 2A unterhalb des faseroptischen Bereichs 30 befinden.

Hierbei handelt es sich um eine hinreichende Voraussetzung dafür, daß das Licht von den Lichtquellen 10 in Richtung auf die von der Abtasteinheit 402 abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs 240 abgestrahlt wird, das heißt der vordere Bereich des Eingabemittels wird von seitlich unten angestrahlt.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist des weiteren vorgesehen, daß die Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten (vgl. Figur 2A) nach einem vorgegebenen Zeitraum der Nichtnutzung in den Ruhezustand (= sogenannter "Sleep"-Modus) übergeht und daß die Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten bei Auflegen bzw. bei Überstreichen mit dem vorderen Bereich des Fingers wieder"aufgeweckt"wird, das heißt wieder in einen betriebsbereiten Zustand übergeht, beispielsweise -beim unmittelbaren Simulieren einer (Computer-) Maus mittels der Sensoroberfläche oder -beim (unmittelbaren) Simulieren eines Scrollrades mittels der Sensoroberfläche oder -beim Abtasten der Bewegung anhand von Merkmalen an der Sensoroberfläche oder auch -beim Einsatz der Oberfläche des optischen Sensors zum Authentifizieren oder zum Identifizieren einer Person anhand des Fingerabdrucks.

In diesem Zusammenhang ist in der Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten (vgl. Figur 2A) sowohl die"Sleep"-Funktion als auch die"Wake Up"-Funktion dadurch implementiert, daß sich zu einem Geflecht oder Gitter zusammensetzende Ausnehmungen 150 in Form von Bahnen und/oder in Form von Linien in den faseroptischen Bereich 30 mittels Säure eingeätzt sind, wobei in diese Ausnehmungen 150 ein Metall, nämlich Chrom, eingefüllt ist ; dies bedeutet mit anderen Worten, daß das Chrom in die Ausnehmungen 150 portiert.

Der Einsatz von Chrom ist hierbei aufgrund der günstigen Eigenschaften dieses Metalls zu bevorzugen, denn Chrom ist sowohl chemisch beständig als auch mechanisch beständig, wobei durch die Ausnehmungen 150 nur ein sehr geringer Abrieb auf dem faseroptischen Bereich 30 bewirkt wird.

Mithin ist der faseroptische Bereich 30 mit einem Chromgeflecht oder Chromgitter beschichtet, durch das nicht nur der sogenannte"kapazitive Start"der Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten implementierbar ist, sondern auch ein Erdungseffekt sowie eine Ableitung der durch den vorderen Bereich des Fingers transportierten elektrostatischen Aufladung, das heißt ein wirksamer ESD-Schutz (ESD = electrostatic discharge = elektrostatische Entladung) mittels einer hierfür ausgelegten Elektronik bewirkbar sind.

Die Ausnehmungen 150 weisen eine Breite von etwa fünf Mikrometer auf ; da nun die Fasern 310 des faseroptischen Bereichs 30 einen Durchmesser von etwa sechs Mikrometer und die Pixel auf der Abtasteinheit 402 eine Dimensionierung von etwa fünfzig Mikrometer auf etwa fünfzig Mikrometer aufweisen, bedingt das Chromgeflecht oder Chromgitter keine merkliche Verminderung der Qualität der erhaltbaren optischen Abbilder ; auch der durch das Chromgeflecht oder Chromgitter bewirkte Verlust an Helligkeit beträgt weniger als fünf Prozent.

In bezug auf die Topologie der dargelegten Beschichtung weist der faseroptische Bereich 30 zwei aktive Zonen 302,306 und eine zwischen den aktiven Zonen 302,306 liegende passive Zone 304 auf, wie der Aufsichtdarstellung der Figur 2B entnehmbar ist.

In diesem Zusammenhang dienen die rechteckförmig ausgebildeten aktiven Zonen 302,306 einer Auslösung des vorstehend beschriebenen kapazitiven Starts, der nur dann erfolgt, wenn der vordere Bereich des Fingers in korrekter Weise positioniert ist, das heißt wenn der vordere Bereich des Fingers beide aktiven Zonen 302, 306 gleichzeitig berührt bzw. auf beiden aktiven Zonen 302,306 gleichzeitig aufliegt.

Im Gegensatz dazu weist die eine größere Fläche als die aktiven Zonen 302,306 einnehmende, ebenfalls rechteckförmig ausgebildete passive Zone 304 keine elektrische Funktion auf, sondern dient dazu, die optischen Eigenschaften über den gesamten faseroptischen Bereich 30 gleichmäßig zu erhalten.

Hierbei beträgt der Abstand zwischen dem Rand der aktiven Zone 302,306 und dem Rand der passiven Zone 304 in etwa fünfzig Mikrometer, um angesichts eines Durchmessers der Fasern 310 des faseroptischen Bereichs 30 von etwa sechs Mikrometer und einer Dimensionierung der Pixel auf der Abtasteinheit 402 von etwa fünfzig Mikrometer auf etwa fünfzig Mikrometer keine unnötigen Trennlinien in den optischen Abbildern hervorzurufen.

Um eine einfache Positionierung des faseroptischen Bereichs 30 zur Abtasteinheit 402 zu bewerkstelligen, ist die Breite der aktiven Zonen 302,306 und der passiven Zone 304 geringfügig größer als die Breite der Abtasteinheit 402 gewählt : Die Breite der aktiven Zonen 302,306 und der passiven Zone 304 beträgt in etwa dreizehn Millimeter, wohingegen die Breite der Abtasteinheit 402 in etwa zwölf Millimeter beträgt.

Wie aus der exemplarischen Darstellung der Figur 2B ersichtlich, sind die aktiven Zonen 302 bzw. 306 mittels jeweils zweier Leiterbahnen 152,154 bzw.

156,158 mit jeweils einem zugeordneten Kontakt ("pad") 160 bzw. 161 von der Oberseite her"gebonded" und galvanisch verbunden, wobei die Kontakte 160,161 jeweils eine Ausdehnung von etwa einem Millimeter bis etwa zwei Millimeter aufweisen. Hierbei sind jeweils zwei zueinander beabstandet angeordnete Leiterbahnen in Form von Chrombahnen 152,154 bzw. 156,158 vorgesehen, durch die eine hohe Redundanz der Verbindung zu den zugeordneten Kontakten 160 bzw. 161 gewährleistet ist.

Im Hinblick auf das in Figur 2A gezeigte zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bedarf es einer besonderen Erwähnung, daß die der Abtasteinheit 402 zugewandte Seite des faseroptischen Bereichs 30 mit einer alphanumerischen Kennung 190 versehen ist. Eine derartige Kennung 190 zeitigt insbesondere im Falle eines Ausfallens oder Versagens der Vorrichtung wesentliche Vorteile, denn in diesem Falle kann anstelle einer-ansonsten üblichen, im Falle eines Ausfallens oder Versagens aber nicht mehr auslesbaren (--> unter anderem Probleme bei einem Garantiefall)-digitalen Personalisierung der Vorrichtung zumindest eine eindeutige Identifikationsnummer oder dergleichen in den Datensatz aufgenommen werden.

Da auch die Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 2A) im wesentlichen auf dem Prinzip des optischen Sensors basiert, kann die Kennung 190 optisch gelesen und in den zu übergebenden Datensatz eingebaut werden kann. Mithin ist durch das Vorsehen der Kennung 190 ein weiteres Sicherheitsmerkmal bereitgestellt, wobei im Falle einer erforderlich werdenden Garantieleistung das Auslesen der Kennung 190 durch den faseroptischen Bereich 30 hindurch auch mittels eines Mikroskops oder dergleichen vorgenommen werden kann.

Die-beispielsweise beim Einsetzen der Lichtquellen 10 aufgebrachte-Kennung 190 ist der Vorrichtung gemäß Figur 2A, insbesondere dem zur Vorrichtung gemäß Figur 2A gehörigen Anwender oder Kunden (--> Spezialkennung), zugeordnet und ist von der von der Abtasteinheit 402 abgewandten Seite des faseroptischen Bereichs 30 aus nicht mehr erreichbar, das heißt nicht veränderbar oder anderweitig manipulierbar.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten ferner teilweise ergänzend als Kameramodul 100 ausgebildet (vgl. Figur 2A), wobei die Optik des Kameramoduls 100 einen Durchmesser von etwa 2,5 Millimeter aufweist und in den faseroptischen Bereich 30 integriert ist (vgl. Figur 2A).

Da die Optik des Kameramoduls 100 für die Gesichtserkennung ausgelegt ist, kann bei Einspeicherung bestimmter gesichtsspezifischer Merkmale einer Person in der Speichereinheit 70b oder in der Verarbeitungseinheit 70 ein Erkennen einer Person bewerkstelligt werden, denn die in der Speichereinheit 70b oder in der Verarbeitungseinheit 70 gespeicherten gesichtsspezifischen Merkmale der Person können mit den durch das Kameramodul 100 aufgenommenen tatsächlichen gesichtsspezifischen Merkmalen der Person verglichen werden.

In Ergänzung hierzu kann auch ein Bild, etwa in Form einer Photographie, aufgenommen werden, was unter anderem bei Glaubhaftmachungs-oder Beweisfragen vor Gericht ausgesprochen dienlich ist. Nicht zuletzt aus diesen Gründen ist die Optik des Kameramoduls 100 in Richtung des freien Endes der Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten angeordnet (vgl. Figur 2A).

Im Hinblick auf das in Figur 2A gezeigte zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bedarf es des weiteren einer besonderen Erwähnung, daß es Teil der adaptiven Lichtregelung (= ALR oder auch ALC "adaptive light control"), das heißt der "intelligenten Lichtsteuerung"ist, den Absorptionsgrad des Filters 90 über die verschiedenen Bereiche x (vgl. Figuren 4A und 4C) der optischen Abbilder veränderlich auszugestalten. Hintergrund dessen ist die Tatsache, daß die Intensitätsverteilung und demzufolge der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Eingabemittels gestreuten Lichts über die gesamte Breite x der optischen Abbilder weder gleichmäßig noch konstant, sondern in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder geringer als in den Randbereichen der optischen Abbilder ist (vgl. Diagramm in Figur 4A, in dem der Kontrast des im Inneren des vorderen Bereichs des Eingabemittels gestreuten Lichts schematisch über die Breite x der optischen Abbilder aufgetragen ist) ; dies hängt unter anderem damit zusammen, daß die Lichtquellen 10 seitlich neben dem faseroptischen Bereich 30 angeordnet sind und daß das Licht von den Lichtquellen 10 in Richtung auf die von der Abtasteinheit 402 abgewandte, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichende Seite des Überfahrbereichs 240 abstrahlbar ist.

Hierdurch gelangt in die zentralen, durch den vorderen Bereich des Eingabemittels abgedeckten Bereiche auf der von der Abtasteinheit 402 abgewandten, vom vorderen Bereich des Eingabemittels zu überstreichenden Seite des Überfahrbereichs 240 weniger Licht als in die seitlichen Bereiche, so daß die Intensität und-direkt proportional hierzu-der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist.

Zum Beheben dieses Mankos ist beim anhand Figur 2A veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Dichte des optischen Filters 90 und demzufolge der Absorptionsgrad in den Randbereichen der optischen Abbilder um etwa den Faktor 2 bis 3 bzw. um etwa sechs Dezibel bis etwa zehn Dezibel größer als der Absorptionsgrad des Filters 90 in den mittleren Bereichen der optischen Abbilder (vgl. Diagramm in Figur 4C, in dem die bei der Vorrichtung aus Figur 2A gewählte Absorption des Filters 90 schematisch über die Breite x der optischen Abbilder aufgetragen ist).

Hierdurch kann auf mittels optischer Modulation bewerkstelligte Weise die Tatsache kompensiert werden, daß die Intensität und der Kontrast des gestreuten Lichts in den zentralen Bereichen schwächer als in den Randbereichen ist (vgl. Figur 4A), wobei der Absorptionsgrad selektiv über die verschiedenen Bereiche x der optischen Abbilder so gewählt werden kann, daß das zum Quotienten aus jeweiliger/m Streulichtintensität/-kontrast (vgl.

Figur 4A) und jeweiligem Absorptionsgrad (vgl. Figur 4C) direkt proportionale Ausgangssignal von in etwa konstanter Intensität ist ; durch diese technische Maßnahme ist die Qualität der mit dem in Figur 2A dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel erhaltbaren Ergebnisse maßgeblich verbessert.

Des weiteren sind die Lichtquellen 10 in den in den Figuren 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung von der Abtasteinheit 402 seitlich beabstandet angeordnet. Diese bauliche Trennung von Lichtquellen 10 und Abtasteinheit 402 ist insofern von Vorteil, als es zur Erzielung eines ordnungsgemäßen Betriebs der Vorrichtung zu vermeiden ist, daß Licht unmittelbar von der Lichtquelle 10 in die Abtasteinheit 402 gelangt ; vielmehr soll nur Licht in die Abtasteinheit 402 gelangen, das zuvor im Inneren des vorderen Bereichs des Eingabemittels gestreut wurde und demzufolge Informationen hinsichtlich der Hautleisten oder Papillarlinien trägt.

Die in den Figuren 1 und 2A dargestellten ersten beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich vom in Figur 3A dargestellten dritten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß die Fasern 310 im faseroptischen Bereich 30 im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, um einen ordnungsgemäßen Transport des vom vorderen Bereich des Eingabemittels stammenden, optische Abbilder tragenden Lichts durch den faseroptischen Bereich 30 zur Abtasteinheit 402 zu gewährleisten.

Alternativ hierzu weisen die Fasern 310,320 im faseroptischen Bereich 30 des dritten Ausführungsbeispiels (vgl. Figuren 3A, 3B und 3C) im wesentlichen zwei Richtungen auf, die unter einem Winkel von etwa 45 Grad zueinander angeordnet sind.

Hierbei sind die Fasern 310,320 im faseroptischen Bereich 30 schichtweise angeordnet, das heißt die Fasern 310,320 innerhalb einer Schicht sind im wesentlichen parallel zueinander und die Fasern 310, 320 zueinander benachbarter Schichten sind unter dem Winkel von etwa 45 Grad zueinander angeordnet.

Hierbei sind beim dritten Ausführungsbeispiel (vgl.

Figuren 3A, 3B und 3C) die in der einen Richtung unter dem Winkel von etwa 45 Grad zur anderen Richtung angeordneten Fasern 320 des faseroptischen Bereichs 30 zum Transport des Lichts der Lichtquelle 10 auf die von der Abtasteinheit 402 abgewandte Seite des faseroptischen Bereichs 30 vorgesehen, während die in der anderen Richtung angeordneten Fasern 310 des faseroptischen Bereichs 30 zum Transport der optischen Abbilder zur Abtasteinheit 40 vorgesehen sind.

Einer besonderen Erwähnung bedarf es in diesem Zusammenhang, daß durch die in den Figuren 3A, 3B und 3C veranschaulichte Ausgestaltungsform mit zwei Vorzugsrichtungen für die Fasern 310,320 die Anordnung eines optischen Systems 20 gemäß den Figuren 1 und 2A insofern obsolet ist, als eine gleichmäßige Ausleuchtung des vorderen Bereichs des Eingabemittels durch die in der einen Richtung unter dem Winkel von etwa 45 Grad zur anderen Richtung angeordneten Fasern 320 des faseroptischen Bereichs 30 gewährleistet ist.

Unabhängig vom Gesichtspunkt des Weglassens des optischen Systems 20 bietet sich hierbei für den faseroptischen Bereich 30 eine Ausdehnung an, die sich bis in den Bereich über der Lichtquelle 10 hinein erstreckt, so daß letztere abgedeckt und vor manuellen Eingriffen geschützt ist (vgl. Figuren 2A und 3A).

Da die Abtasteinheit 402 naturgemäß nur von Licht erreicht werden soll, das die Informationen bezüglich der optischen Abbilder trägt, das heißt das vom vorderen Bereich des Eingabemittels gestreut ist, sind beim in Figur 2A dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung innerhalb des faseroptischen Bereichs 30 zwei Sperrschichten 130 vorgesehen, die für das Licht der Lichtquellen 10 undurchlässig sind. Mittels dieser Sperrschichten 130 wird verhindert, daß von den Lichtquellen 10 emittiertes Licht unmittelbar, das heißt ohne Streuung im vorderen Bereich des Eingabemittels zur Abtasteinheit 402 gelangt.

Denselben Zwecken wie die Sperrschichten 130 innerhalb des faseroptischen Bereichs 30 (vgl. Figur 2A) dienen zwei Sperrschichten 140, die bei den in den Figuren 1 bis 3A gezeigten drei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung jeweils zwischen der Lichtquelle 10 und der Abtasteinheit 402 vorgesehen sind und die ebenfalls für das Licht der Lichtquellen 10 undurchlässig sind.

Auch sollte nicht unerwähnt bleiben, daß auch beim in den Figur 3A dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (vergleichbar dem in den Figur 1 dargestellten ersten , Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung) die von den Lichtquellen 10 abgewandte Seite des faseroptischen Bereichs 30 mit einem für das Licht der Lichtquellen 10 durchlässigen Material 80, das heißt mit für infrarotes Licht durchlässigem Material 80, etwa mit handelsüblichem Klarlack, beschichtet ist. Hierdurch wird der nicht selten empfindliche faseroptische Bereich 30 vor Beschädigung, beispielsweise vor Verkratzen durch Vandalen, und/oder vor Verschmutzen geschützt, wobei durch die Beschichtung mit lichtdurchlässigem Material 80 auch die Reinigung des faseroptischen Bereichs 30 erleichtert wird.

Des weiteren weist das in Figur 3A gezeigte dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Anzeigeeinrichtung 65 zum Anzeigen der verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung auf. Um den jeweiligen Betriebszustand der Vorrichtung zu signalisieren, ist die Anzeigeeinrichtung 65 mit einer Leuchtanzeige versehen, die auch farbenfehlsichtigen Personen die Erfassung des jeweiligen Betriebszustands der Vorrichtung mittels eines entsprechend blinkenden Lichtsignals ermöglicht.

Ferner ist die Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Figur 3A auch für den Übergang in einen Ruhezustand (= sogenannter "Sleep"-Modus) ausgelegt, was Einsparpotentiale im Hinblick auf den Stromverbrauch der Vorrichtung schafft. Hierzu ist eine kapazitive, in die Steuerungsmittel 40,70 integrierte Schaltung 75 vorgesehen, mittels derer die Vorrichtung gemäß Figur 3A nach einem vorgegebenen Zeitraum der Nichtnutzung in den"Sleep"-Modus übergeht und mittels derer die Vorrichtung gemäß Figur 3A bei Überstreichen des Überfahrbereichs 240 mit dem vorderen Bereich des Eingabemittels wieder"aufgeweckt"wird, das heißt wieder in einen betriebsbereiten Zustand übergeht ; sogesehen ist in der Vorrichtung sowohl eine "Sleep"-Funktion als auch eine"Wake Up"-Funktion implementiert.

Nachstehend wird nun beschrieben, wie die Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten exemplarisch im Kraftfahrzeugbereich zum Einsatz gelangen kann. So ist es gemäß den Figuren 5A und 5B möglich, das zweite, anhand Figur 2A veranschaulichte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Vorrichtung in einem Schalthebel 200 (vgl. Figuren 5A und 5B) eines Kraftfahrzeugs 300 (vgl. Figuren 5C und 5D) zu integrieren, wodurch im Schalthebel 200 gewissermaßen eine Touchpad-Funktionalität implementiert ist, das heißt der sogenannte Touchpadsensor im Schalthebel 200 dient als Steuerelement für bestimmte Schalterfunktionen des Kraftfahrzeugs 300, die konventionellerweise durch herkömmliche Druck-oder Wippschalter bewerkstelligt werden.

So ermöglicht es die sich im Schalthebel 200 befindliche Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten, die gesamte Steuerung sowohl der Bedienfunktionen (Einschalten der Beleuchtung, Einstellen der Fahrdynamik, Wechseln der Gänge (insbesondere bei halb-bzw. vollautomatischen Getrieben), Betätigen des Scheibenwischers mit Intervallschaltung, Verstellen der Spiegel,...) als auch der Komfortfunktionen (Bedienen des Autotelephons, Einstellen der Heizung, der Klimaanlage, des Radios, der Sitze,...) mittels des sogenannten Touchpadsensors gemäß der vorliegenden Erfindung vorzunehmen.

Hierzu wird ergänzend auch eine Einrichtung zum Umsetzen der Steuer-und Drucksignale bereitgestellt, das für elektrische Spannungen von etwa 12 Volt und/oder von etwa 24 Volt und/oder von etwa 42 Volt ausgelegt ist. Die Menüdarstellung kann mittels mindestens einer an den Touchpadsensor gekoppelten Anzeigeeinrichtung, etwa mittels eines Monitors (vgl.

Figur 5E) auf dem Armaturenbrett, mittels eines GPS-Monitors (GPS = Global Positioning System satellitengestütztes System zum weltweiten Orten und Bestimmen von Standorten), mittels eines totalen, das gesamte Armaturenbrett ersetzenden LCD-Felds oder einer LCD-Screen (LCD = Liquid Crystal Display = Flüssigkristallanzeige) oder auch mittels eines hierfür extra integrierten Monitors erfolgen. Ein entscheidender Vorteil des Implementierens der vorliegenden Vorrichtung zur Eingabe relativer Koordinaten (= des sogenannten Touchpadsensors) in den Schalthebel 200 ist darin zu sehen, daß sämtliche Funktionen zentral gesteuert werden kann, das heißt daß die menschliche Hand während des Autofahrens nicht diverse unterschiedlich positionierte und räumlich auseinanderliegende Schalter erreichen muß ; im Ergebnis wird mithin durch das Einsatzbeispiel der Figuren 5A bis 5E die Fahrsicherheit deutlich erhöht.

Ein weiterer wichtiger Vorzug des Implementierens der vorliegenden Vorrichtung zur Eingabe relativer Koordinaten (= des sogenannten Touchpadsensors) in den Schalthebel 200 besteht darin, daß sowohl kostspielige Kabelverlegungen als auch mechanische Schalter entbehrlich sind.

In diesem Zusammenhang ist es bei Integration des zweiten, anhand Figur 2A veranschaulichten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Vorrichtung gemäß einem erfindungswesentlichen Merkmal möglich, den Innenraum des Kraftfahrzeugs sowie das Fahrverhalten mittels des in die vorliegende Vorrichtung integrierten (Video-) Kameramoduls 100 (vgl. Figur 2A) zu überwachen, wie dies durch die Figuren 5C und 5D angedeutet ist ; so kann durch das Kameramodul 100 beispielsweise der Führer des Kraftfahrzeugs beobachtet werden, um bei eventuellen Müdigkeitserscheinungen das Gesamtsystem dazu zu veranlassen, mindestens eine Warnmeldung auszugeben.

In einer weiteren, anhand der Figuren 6A bis 6D exemplifizierten Variante dient das (Video-) Kameramodul 100 zur Innenraumüberwachung des Kraftfahrzeugs 300 in Verbindung mit einer Alarmanlage. Hierzu kann der als optisch empfindlicher Chip ausgebildete sogenannte Touchpadsensor auch vollständig als Videokamera eingesetzt werden, indem über dem Touchpadsensor mindestens eine Linse 400 angeordnet wird.

In diesem Zusammenhang bietet sich eine Realisierung in Form mindestens eines zusätzlichen externen Zubehörteils, etwa mindestens eines (Linsen-) Schiebers 500 zum Aufklipsen an, der nach Benutzung des Touchpadsensors (vgl. Figuren 6A und 6B) über diesen geschoben wird (vgl. Figuren 6C und 6D) und nicht nur als Abdeckung, sondern insbesondere auch als Linse 400 dient ; mithin ist die gesamte Sensorfläche in Form einer Videokamera zum Aufnehmen sowie zum Überwachen des Innenraums des Kraftfahrzeugs 300 verfügbar, und zwar mit einer exzellent hohen Auflösung.

Hierbei soll das durch eine spezielle Steuerung vermittelte Überwachen aus datenschutzrechtlichen Gründen auf den Innenraum des Kraftfahrzeugs beschränkt bleiben ; da der Schieber 500 mit Linse 400 an die elektronische Zentralverriegelung des Kraftfahrzeugs 300 gekoppelt ist, wird der Schieber 500 mit Linse 400 elektrisch von der Öffnungsstellung (vgl. Figuren 6A und 6B) in die Schließstellung (vgl.

Figuren 6C und 6D) bewegt, sobald das Kraftfahrzeug 300 abgeschlossen wird, und die Überwachung beginnt.

Ergänzend sei an dieser Stelle angemerkt, daß die Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten gemäß der vorliegenden Erfindung in ihrer Funktion als optisches Touchpad bei Einbau an anderer Stelle im Kraftfahrzeug 300 auch andere Funktionen ausführen kann : So kann die vorliegende Vorrichtung bei Einbau etwa in der Armlehne oder in der Türinnenverkleidung dem Beifahrer als Steuerelement-ähnlich einem sogenannten Joystick-für Multimediaapplikationen (--> Mausfunktion für Internetanwendungen, Videospiele oder dergleichen) dienen, wobei diese Multimediaapplikationen aus Sicherheitsgründen durch den Führer des Kraftfahrzeugs nicht eingesehen werden können.

Auch kann der optische Touchpadsensor mit dem Kameramodul 100 außen am Kraftfahrzeug 300, etwa im Bereich des Kofferraums, angeordnet sein, um mittels des Kameramoduls 100 zweckmäßigerweise sowohl das Einparken als auch das Rückwärtsfahren zu erleichtern. In diesem Zusammenhang kann der optische Touchpadsensor mit dem Kameramodul 100 die 180 Grad-Bilder auch über das Display oder den Monitor eines Navigationssystems liefern, so daß der Führer des Kraftfahrzeugs 300 die schwierigen Rangiermanöver relativ entspannt durchführen kann.

Alternativ zu einem Einsatz im Bereich der Fortbewegungsmittel (vgl. hierzu auch Figur 7, die die exemplarische Anordnung der Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten x, y gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus Figur 1 in einem Schalthebel 200'zeigt, sowie Figur 8, die die exemplarische Anordnung der Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten x, y gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus Figur 1 in einem Steuerknüppel 600 zeigt ; die relativen Koordinaten x, y sind hierbei jeweils durch die Pfeile dargestellt) kann die Vorrichtung zur Eingabe von relativen Koordinaten und hierbei insbesondere das dritte, anhand Figur 3 veranschaulichte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Vorrichtung beispielsweise auch bei Mobiltelephonen 700 zum Einsatz gelangen. So kann der in den Figuren 9A bis 9C jeweils durch einen Pfeil markierte sogenannte optische Touchpadsensor in Form der Vorrichtung aus Fig. 3 exemplarisch -innerhalb des Displays 800 des Mobiltelephons 700 integriert sein (vgl. Figur 9A) oder -unterhalb des Displays 800 des Mobiltelephons 700 integriert sein (vgl. Figur 9B) oder -im Tastaturabdeckteil 900 des Mobiltelephons 700 integriert sein (vgl. Figur 9C).

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