CH676177A5 - Light pushbutton switch for microcomputer - uses reflection of emitted light onto photosensor by application of finger to surface of glass plate - Google Patents

Description

  
 



  Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tastenanordnung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. 



  Aus der Rechner- oder Mikrocomputer-Technik sind Tastenfelder zur Eingabe bestimmter Zahlenwerte oder Operanden gut bekannt. Die Tasten sind meist mechanische Kontakte, die durch Tastendruck geschlossen werden und nach der Betätigung wieder in die Ruhelage zurückkehren. Anfänglich bestand das Problem darin, die Druck- Weg- Charakteristik so auszubilden, dass ein Benützer die Kontakte sicher schliesst. Später wurden Tastenfelder gebildet, die bei Berührung mit einem blossen Finger aufgrund kapazitiver oder induktiver Beeinflussung unter Verwendung eines Schwingkreises eine Signalinformation erzeugten. 



  In der heutigen Zeit werden Bankschalter und Schaufenster oder dgl. mit Verbundglas gesichert, somit ist eine direkte Berührung der Zeichenfelder hinter solchen Glasscheiben nicht mehr möglich. 



  Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine Tastenanordnung zu schaffen bei der die entsprechenden Signale auch auf Distanz erzeugt werden können. 



  Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs erfüllt. 



  Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: 
 
   Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, 
   Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, und 
   Fig. 3 eine Draufsicht auf eine nur teilweise dargestellte Bildfläche. 
 



  Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt eine Verbundglasscheibe mit zwei miteinander durch z.B. Kunstharz verbundenen Glasscheiben 1, 2 und dahinter angeordneter Materialplatte 3 für die Bildfläche 30 mit den Zeichenfeldern 31 (Fig. 3). Diese Materialplatte 3 kann eine Deckplatte eines die gesamte elektrische Ausrüstung enthaltenden nicht dargestellten Wahlgerätes oder Tasteneinheit sein. 



  Gemäss dem Ausführungsbeispiel stellt diese Materialplatte 3 ein Farbfilter für beispielsweise infrarote Strahlung dar, die für das blosse Auge unsichtbar ist. 



  Ein Lichtsender 10 mit einer Blende 11 besteht beispielsweise aus einer lichtemittierenden Diode, LED genannt. Solche Dioden sind bekannt und geben beispielsweise Strahlung im roten Bereich des Spektrums ab. Die optische Achse A der Anordnung Lichtsender 10 und Blende 11 steht beispielsweise senkrecht auf den Ebenen von Materialplatte 3 und der beiden Glasscheiben 1, 2. Infolge der naturgebundenen geometrischen Form eines Strahlenbündels mit endlichen Abmessungen trifft der Lichtstrahl in einer Kreisfläche auf den optischen Grenzschichten einerseits Luft und anderseits Materialplatte 3 oder Glasscheibe 1, 2 und deren Zwischenschicht auf.

  Aufgrund des Gesetzes, dass ein Teil des Strahles gebeugt und der Rest reflektiert wird, entstehen mehrere reflektierte Lichtbündel B um den ursprünglichen Strahl herum, die sich kegelförmig nach hinten ausbreiten aber viel schwächer sind als der Strahlenteil der sich im anderen Medium fortsetzt. Obwohl nur zwei Glasscheiben 1, 2 dargestellt, können auch höherschichtige Verbundungsglasscheiben verwendet sein. 



  Wird nun auf die obere Glasscheibe 1 ein Finger F gelegt, so wird praktisch der gesamte Lichtstrahl reflektiert und erzeugt diffuse Strahlen C. Wird die optische Achse E eines  neben dem Lichtsender 10 angeordneten Lichtempfängers 20 auf den Durchstosspunkt der optischen Achse A des Lichtsenders 10 ausgerichtet, so wird genügend Strahlenenergie in Richtung des Lichtempfängers 20 reflektiert, so dass der erzeugte Photostrom in einem Verstärker 21 verstärkt und über eine Schwellwertschaltung 22 der Auswertung zugeleitet werden kann. 



  Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Speisestrom als pulsierender Gleichstrom dem Lichtsender 10 zugeführt wird, so kann nämlich mit niedriger Frequenz, z.B. 10 Hz bei langer Ansprechzeit Strom eingespart werden. Soll die Ansprechzeit sehr klein sein, kann mit einer Impulswiederholungsfrequenz bis 20 kHz gearbeitet werden. 



   Gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel, das gemäss Fig. 2 ausgebildet ist, kann auch die optische Achse A min  des Lichtsenders 10 einen Winkel kleiner 90 DEG  mit der Ebene der Materialplatte 3 einschliessen, vorzugsweise einen Winkel von 10 DEG  zur Senkrechten S auf die Materialplatte 3. 



  Damit lässt sich erreichen, dass die an den Grenzschichten reflektierten Strahlenbündel B min  gesamthaft in eine Richtung ausgelenkt werden, so dass der auf der anderen Seite des Lichtsenders 10 angeordnete Lichtempfänger 20 weitab von diesem Streulicht liegt und weniger durch dasselbe beaufschlagt wird. 

Claims (7)

1. Tastenanordnung für eine elektronische Schaltungsanordnung, bei welcher Tastenanordnung die Betätigung ohne direkte Berührung der auf einer Bildfläche (30) angeordneten Zeichenfelder (31) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildfläche (30) auf für Lichtstrahlen durchlässigem Material (3) angebracht ist, dass jedem Zeichenfeld (31) ein Lichtsender (10) und ein Lichtempfänger (20) zugeordnet sind, und dass die Anordnung von Lichtsender (10) und Lichtempfänger (20) und deren optischen Achsen (A, E, A min , E min ) derart ist, dass auf den Lichtempfänger (20) nur dann Licht aus dem ihm zugeordneten Lichtsender (10) fällt, wenn sich vor dem jeweiligen Zeichenfeld (31) ein lichtreflektierender Gegenstand (F) befindet.

2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (3) für die Bildfläche (30) aus einem farbfilternden Material besteht.

3.

Anordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das farbfilternde Material (3) für Strahlung im Infrarotbereich durchlässig ist und dass der Lichtsender (10) eine Infrarot-Lichtquelle ist.

4. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (A) des Lichtsenders (10) senkrecht auf der Ebene des Materials (3) für die Bildfläche (30) steht, und dass die optische Achse (E) des Lichtempfängers (20) einen Winkel von weniger als 90 DEG zur Ebene des Materials (3) für die Bildfläche (30) einschliesst (Fig. 1).

5. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (A min ) des Lichtsenders (10) um einen spitzen Winkel aus der Senkrechten (S) auf die Bildfläche (30) ausgelenkt ist.

6. Anordnung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel 10 DEG beträgt.

7.

Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender (10) mit einem pulsierenden Strom gespeist ist.