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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Berührungseingabevorrichtung und insbesondere auf eine optische Berührungseingabevorrichtung, die die optische Ausgabe einer lichtemittierenden Einheit vor einer Berührungsoperation und während der Berührungsoperation getrennt voneinander einstellt, um die Leistungsaufnahme zu verringern, und auf deren Ansteuerverfahren.
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Erörterung des Standes der Technik
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Im Allgemeinen ist ein Berührungsbildschirm eine von verschiedenen Vorrichtungen, die eine Schnittstelle zwischen einer Informationskommunikationsvorrichtung, die verschiedene Anzeigen verwendet, und einem Benutzer bilden, und ist eine Eingabevorrichtung, bei der ein Benutzer durch das direkte Berühren eines Schirms unter Verwendung einer Hand oder eines Stifts eine Verbindung mit der Vorrichtung herstellt.
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Der Berührungsbildschirm wird interaktiv und intuitiv nur durch den Kontakt zwischen einem Finger und einer auf einer Anzeige angezeigten Taste manipuliert, wobei er folglich durch Menschen jeden Alters und beiderlei Geschlechts leicht verwendet wird, wobei er folglich neuerdings auf verschiedenen Gebieten angewendet wird, wie z. B. Ausgabemaschinen in Banken oder öffentlichen Behörden, verschiedene medizinische Apparate, Führungssysteme in Touristeneinrichtungen und in den wichtigsten Regierungsorganisationen, Verkehrsführungssysteme usw.
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Derartige Berührungsbildschirme sind in Übereinstimmung mit den verwendeten Erkennungsverfahren in einen Widerstandstyp, einen kapazitiven Typ, einen Ultraschallwellen-Typ, einen Infrarottyp usw. unterteilt.
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Die Vorteile der oben beschriebenen Typen sind unterschiedlich, wobei aber ein Infrarottyp-Berührungsschirm den auf eine Berührungsoberfläche ausgeübten Druck minimiert und Vorteile bei der Anordnung besitzt, wobei er folglich neuerdings die Aufmerksamkeit auf sich zieht.
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Infrarottyp-Berührungsschirme können in Übereinstimmung mit den Anordnungsstrukturen der lichtemittierenden Quellen und der lichtempfangenden Quellen und deren Anzahl in einen Infrarotmatrixtyp, einen Infrarotkamera-Abtasttyp usw. unterteilt werden.
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Ein bestimmter Typ kann in Übereinstimmung mit der Größe einer Anzeigetafel und damit, ob er sich während des Zusammenbaus bewegt, bevorzugt sein, wobei aus ihnen ein Infrarotmatrixtyp-Berührungsschirm mehrere Infrarotlicht emittierende Quellen und einen Bildsensor enthält.
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In dem Fall des oben beschriebenen Infrarottyp-Berührungsschirms emittieren jedoch die Infrarotlicht emittierenden Quellen kontinuierlich Licht, selbst wenn während einer langen Zeit keine Berührungseingabe stattfindet, wobei folglich die Infrarotlicht emittierenden Quellen und der Bildsensor betrieben werden, selbst wenn tatsächlich keine Berührung stattfindet, weshalb sie unnötig Leistung verbrauchen. Dadurch ist aufgrund der unnötigen Leistungsaufnahme die Lebensdauer der Infrarotlicht emittierenden Quellen verringert, wobei folglich eine hohe Leistungsaufnahmerate verursacht wird.
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Ferner wird die Lebensdauer der Infrarotlicht emittierenden Quellen unter den Elementen, die für eine Anzeigevorrichtung notwendig sind, aufgrund des zyklischen Aufleuchtens der Infrarotlicht emittierenden Quellen, das für das Abtasten der Berührung notwendig ist, relativ verkürzt, wobei folglich die Genauigkeit der Detektion der Berührung verringert ist, wenn die Anzeigevorrichtung während einer langen Zeit verwendet wird.
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Der oben beschriebene herkömmliche Infrarottyp-Berührungsschirm besitzt folgende Probleme.
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Die Infrarotlicht emittierenden Quellen halten vor und nach der Berührungsansteuerung den Leuchtzustand aufrecht, wobei unnötig Leistung verbraucht wird, selbst wenn keine Berührung stattfindet, oder in einem Bereich, in dem die Berührung nicht stattfindet, unnötig Leistung verbraucht wird.
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Deshalb besteht die Tendenz, dass die Lebensdauer der Infrarotlicht emittierenden Quellen aufgrund der unnötigen Zunahme der Leistungsaufnahme während eines berührungslosen Zustands verkürzt ist.
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US 2009/0237375 A1 offenbart eine optische Berührungseingabevorrichtung, die als lichtemittierendes Element an zwei benachbarten Seiten einer Anzeigetafel eine Vielzahl von Wellenleiterelementen aufweist, die das Licht von einer Lichtquelle in den Überwachungsbereich abstrahlen. An die verbleibenden zwei benachbarten Seiten der Anzeigetafel sind Reflektoren angeordnet, die als konkaver Zylinderspiegel ausgebildet sein können. Unter den lichtemittierenden Elementen ist eine Lichtempfangseinheit vorgesehen, die ebenfalls eine Vielzahl von Lichtleitern mit zugeordneter Linsenstruktur aufweist. Ferner ist eine Berührungssteuereinheit offenbart, die das von der Lichtempfangseinheit empfangene Licht auswertet.
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US 2010/0134447 A1 offenbart eine optische Berührungseingabevorrichtung, bei der an zwei benachbarten Seiten einer Anzeigetafel Lichtsender und Empfänger paarweise angeordnet sind, sodass die Empfänger jeweils den Teil des von den Sendern emittierten Lichts empfangen, der an einem Objekt im Überwachungsbereich auf der Anzeigetafel reflektiert wird. Wird für eine vorbestimmte Zeit keine Eingabe durch eine Berührungsaktion erfasst, so schaltet die Vorrichtung aus einem Eingabemodus mit hoher Erkennungsgenauigkeit in einen Wartemodus mit geringer Erfassungsgenauigkeit um, indem einige der Sender-Empfänger-Paare ausgeschaltet werden.
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DE 36 04 729 A1 offenbart ein photoelektrisches Eingabe-Lichtschrankenfeld einem Substrat mit lichtemittierenden Elementen und Lichtempfangselementen auf einer Seite und eine Mehrrichtungs-Reflektorfläche auf der gegenüberliegenden Seite, die Streuanteile des von den lichtemittierenden Elementen abgegebenen Lichts sammelt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist die vorliegende Erfindung auf eine optische Berührungseingabevorrichtung und deren Ansteuerverfahren gerichtet, die im Wesentlichen eines oder mehrere Probleme aufgrund der Einschränkungen und Nachteile des Standes der Technik beseitigen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Berührungseingabevorrichtung, die bei verringerter Leistungsaufnahme die erforderliche Genauigkeit der Erfassung einer Berührung sicherstellt, und deren Ansteuerverfahren zu schaffen.
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Weitere Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden teilweise für die Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet bei der Untersuchung des Folgenden offensichtlich oder können aus der Praxis der Erfindung gelernt werden.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst eine optische Berührungseingabevorrichtung eine Anzeigetafel, mehrere Infrarotlicht emittierende Elemente, die an zwei benachbarten Seiten der Anzeigetafel angeordnet sind, eine Linseneinheit, die an den verbleibenden zwei benachbarten Seiten der Anzeigetafel angeordnet ist und das von den mehreren Infrarotlicht emittierenden Elementen emittierte Licht reflektiert, eine Lichtempfangseinheit, die an den zwei benachbarten Seiten der Anzeigetafel angeordnet ist, und eine Berührungssteuereinheit, die eine Berührungskoordinaten-Berechnungseinheit, um eine Menge der Koordinaten eines Berührungspunkts in Übereinstimmung mit den Daten hinsichtlich des durch die Lichtempfangseinheit empfangenen Lichts zu berechnen, und eine Lichtemissions-Steuereinheit, um die optischen Ausgaben der mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente in eine optische Ausgabe während der Berührung und in eine optische Ausgabe während eines berührungslosen Zustands zu unterteilen und die optische Ausgabe während eines berührungslosen Zustands im Vergleich zur optischen Ausgabe während einer Berührung zu verringern, enthält.
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Die Lichtemissions-Steuereinheit kann einen Taktgenerator, einen Zyklusgenerator, um die Zyklen der Ansteuerspannung durch den Taktgenerator zu erzeugen, und einen Tastverhältnis-Generator, um die Impulsbreiten und die Intensitäten der Ansteuerspannung durch den Taktgenerator einzustellen, enthalten.
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Die Lichtemissions-Steuereinheit kann die Intensitäten der an die mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente angelegten Ansteuerspannung durch den Tastverhältnis-Generator in eine Intensität der Ansteuerspannung während einer Berührung und eine Intensität der Ansteuerspannung während eines berührungslosen Zustands unterteilen.
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Die Lichtemissions-Steuereinheit kann die Zyklen der an die mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente angelegten Ansteuerspannung durch den Tastverhältnis-Generator in einen Zyklus der Ansteuerspannung während einer Berührung und einen Zyklus der Ansteuerspannung während eines berührungslosen Zustands unterteilen.
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Die Lichtemissions-Steuereinheit kann die Impulsbreiten der an die mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente angelegten Ansteuerspannung durch den Tastverhältnis-Generator in eine Impulsbreite der Ansteuerspannung während einer Berührung und eine Impulsbreite der Ansteuerspannung während eines berührungslosen Zustands unterteilen.
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Die Lichtemissions-Steuereinheit kann die Infrarotlicht emittierenden Elemente, in denen eine Berührung abgetastet wird, und in jene, in denen keine Berührung abgetastet wird, unterteilen und nur die optische Ausgabe der Infrarotlicht emittierenden Elemente verringern, in denen keine Berührung abgetastet wird.
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Die Lichtempfangseinheit kann einen Bildsensor, mehrere optische Fasern, von denen jedes mit einem Ende versehen ist, das mit dem Bildsensor verbunden ist, mehrere Linsen in der gleichen Ebene, mit denen das andere Ende jeder der mehreren optischen Fasern verbunden ist, und einen optischen Wellenleiter, in dem der Bildsensor, die mehreren optische Fasern und die mehreren Linsen in der gleichen Ebene installiert sind, enthalten.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in einem Ansteuerverfahren der optischen Berührungseingabevorrichtung die optische Ausgabe mehrerer Infrarotlicht emittierender Elemente, die an zwei benachbarten Seiten einer Anzeigetafel angeordnet sind, während eines berührungslosen Zustands niedriger als die optische Ausgabe der mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente während der Berührung.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Ansteuerverfahren einer optischen Berührungseingabevorrichtung einen ersten Schritt des Detektierens unter Verwendung einer Sensoreinheit, die an zwei benachbarten Seiten einer Anzeigetafel vorgesehen ist, ob eine Berührung stattfindet, und einen zweiten Schritt des Umschaltens mehrerer Infrarotlicht emittierender Elemente, die an den zwei benachbarten Seiten der Anzeigetafel vorgesehen sind, in eine Betriebsart mit niedriger Leistung, in der die optische Ausgabe der mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente verringert ist, falls im ersten Schritt keine Berührung stattfindet.
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Wenn die mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente in die Betriebsart mit niedriger Leistung geschaltet sind, kann eine Intensität der Ansteuerspannung, die während eines berührungslosen Zustands an die mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente angelegt ist, kleiner als eine Intensität der Ansteuerspannung sein, die während einer Berührung an die mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente angelegt ist.
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Wenn die mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente in die Betriebsart mit niedriger Leistung geschaltet sind, kann ein Zyklus der Ansteuerspannung, die während eines berührungslosen Zustands an die Infrarotlicht emittierenden Elemente angelegt ist, größer als ein Zyklus der Ansteuerspannung sein, die während einer Berührung an die mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente angelegt ist.
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Wenn die mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente in die Betriebsart mit niedriger Leistung geschaltet sind, kann eine Impulsbreite der Ansteuerspannung, die während eines berührungslosen Zustands an die Infrarotlicht emittierenden Elemente angelegt ist, kleiner als eine Impulsbreite der Ansteuerspannung sein, die während einer Berührung an die mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente angelegt ist.
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Das Ansteuerverfahren kann ferner einen dritten Schritt des sequentiellen Detektierens hinsichtlich der mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente, ob eine Berührung stattfindet, enthalten, falls im ersten Schritt eine Berührung stattfindet.
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Das Ansteuerverfahren kann ferner einen vierten Schritt des Umschaltens der Infrarotlicht emittierenden Elemente, die einem Bereich entsprechen, in dem im dritten Schritt keine Berührung detektiert wird, in die Betriebsart mit niedriger Leistung enthalten, in der die optische Ausgabe verringert ist.
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Es ist selbstverständlich, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erklärend sind und vorgesehen sind, eine weitere Erklärung der beanspruchten Erfindung zu schaffen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die beigefügten Zeichnungen, die einbezogen sind, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu schaffen, und die in diese Anmeldung aufgenommen sind und einen Teil dieser Anmeldung bilden, veranschaulichen die Ausführungsform(en) der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erklärung des Prinzips der Erfindung. In den Zeichnungen sind:
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1 ein Grundriss, der ein Beispiel einer optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 eine Schnittansicht einer lichtemittierenden Einheit nach 1 in der Längsrichtung oder in der Breitenrichtung;
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3 ein Blockschaltplan, der ein Berührungssystem in der optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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4 ein Blockschaltplan, der die internen Komponenten der Lichtemissions-Steuereinheit nach 3 und deren Funktionen veranschaulicht;
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5 ein Ablaufplan, der ein Ansteuerverfahren der optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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6a und 6b Taktdiagramme, die ein Ansteuerverfahren einer optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor und nach einer Berührungsoperation veranschaulichen;
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7a und 7b Taktdiagramme, die ein Ansteuerverfahren einer optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor und nach einer Berührungsoperation veranschaulichen;
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8a und 8b Taktdiagramme, die ein Ansteuerverfahren einer optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor und nach einer Berührungsoperation veranschaulichen;
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9 eine Ansicht, die die geteilte Ansteuerung der Infrarotlicht emittierenden Elemente, die bei der Berührung verwendet werden, und der verbleibenden Infrarotlicht emittierenden Elemente basierend auf einem Ansteuerverfahren der optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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10 ein Taktdiagramm, das das Anlegen einer Ansteuerspannung an die jeweiligen Infrarotlicht emittierenden Elemente nach 9 veranschaulicht; und
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11 ein Stromlaufplan, der eine Schaltung der Lichtemissions-Steuerschaltung der optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nun wird auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wovon Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, ausführlich Bezug genommen. Wo immer es möglich ist, sind in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet worden, um gleiche oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
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Im Folgenden werden eine optische Berührungseingabevorrichtung und deren Ansteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher beschrieben.
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1 ist ein Grundriss, der ein Beispiel einer optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, während 2 eine Schnittansicht einer lichtemittierenden Einheit nach 1 in der Längsrichtung oder in der Breitenrichtung ist.
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Die optische Berührungseingabevorrichtung ist vom Infrarotmatrixtyp, bei dem die lichtemittierenden Elemente, die an einer Seitenfläche einer Anzeigetafel angeordnet sind, Licht zu den Seitenflächen der Tafel emittieren und ein ihnen gegenüberliegender Bildsensor das Licht empfängt. Hier wird eine Berührung in Übereinstimmung mit der Menge des empfangenen Lichts erkannt.
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Wie in 1 gezeigt ist, enthält die optische Berührungseingabevorrichtung eine Anzeigetafel 70, mehrere Infrarotlicht emittierende Elemente 110, die an zwei benachbarten Seiten der Anzeigetafel 70 angeordnet sind, eine Linseneinheit 155, die an den verbleibenden zwei benachbarten Seiten der Anzeigetafel 70 angeordnet ist und das von den Infrarotlicht emittierenden Elementen 110 emittierte Licht reflektiert, eine Lichtempfangseinheit 120, die an den zwei benachbarten Seiten der Anzeigetafel 70 angeordnet ist, und eine Berührungssteuereinheit 180, die eine Berührungskoordinaten-Berechnungseinheit 130 (unter Bezugnahme auf 3), um eine Menge der Koordinaten eines Berührungspunkts in Übereinstimmung mit den Daten hinsichtlich des durch die Lichtempfangseinheit 120 empfangenen Lichts zu berechnen, und eine Lichtemissions-Steuereinheit 112 (unter Bezugnahme auf 3), die die optischen Ausgaben der Infrarotlicht emittierenden Elemente 110 in eine optische Ausgabe während einer Berührung und eine optische Ausgabe während eines berührungslosen Zustands unterteilt, um die optische Ausgabe während eines berührungslosen Zustands im Vergleich zur optischen Ausgabe während einer Berührung zu verringern, enthält.
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Die Infrarotlicht emittierenden Elemente 110 können z. B. Infrarot-LEDs (IR-LEDs) sein.
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Hier sammelt die Lichtempfangseinheit 120 das Infrarotlicht, das von den Infrarotlicht emittierenden Elementen 110 emittiert und dann durch die Linseneinheit 155 reflektiert wird.
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Die Lichtempfangseinheit 120 enthält einen Bildsensor 221, mehrere optische Fasern 222, von den jede mit einem Ende versehen ist, das mit dem Bildsensor 221 verbunden ist, mehrere Linsen 223 in der gleichen Ebene, mit denen das andere Ende jeder der mehreren optischen Fasern 222 verbunden ist, und einen optischen Wellenleiter 121, in dem der Bildsensor 221, die mehreren optischen Fasern 222 und die mehreren Linsen 223 in der gleichen Ebene installiert sind.
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Die Linsen 223 in der gleichen Ebene entsprechen eins-zu-eins mehreren Bildpunkten des Bildsensors 221, sammeln das durch die ihnen gegenüberliegende Linseneinheit 155 reflektierte Licht und übertragen das gesammelte Licht durch die optischen Fasern 222 zu den Bildpunkten des Bildsensors 221.
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Die Anzeigetafel 70 enthält, wie in 2 gezeigt ist, ein oberes Substrat 60 und ein unteres Substrat 65, wobei das obere Substrat 60 als ein Weg verwendet wird, entlang dem sich das von den Infrarotlicht emittierenden Elementen 110 emittierte Licht horizontal bewegt.
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Der Anzeigetafel 70 kann z. B. eine von verschiedenen flachen Anzeigetafeln sein, wie z. B. eine Flüssigkristalltafel, eine organische lichtemittierende Anzeigetafel, eine elektrophoretische Tafel, eine Quantenpunkttafel usw. Vorzugsweise ist das Medium des oberen Substrats 60, das als der Weg verwendet wird, entlang dem sich das Infrarotlicht horizontal bewegt, Glas.
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Falls die Anzeigetafel 70 keine lichtemittierende Tafel ist, wie z. B. eine Flüssigkristalltafel, kann die optische Berührungseingabevorrichtung eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 50 enthalten. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 50 kann eine Lichtquelle, optische Platten und eine Bodenabdeckung, die eine Hauptauflage und deren unteren Abschnitt aufnimmt, enthalten.
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Die Lichtempfangseinheit 120 befindet sich auf den Infrarotlicht emittierenden Elementen 110, wobei die Linseneinheit 155 eine Linsenkrümmung besitzt, so dass das durch das obere Substrat 60 der Anzeigetafel 70 vom unteren Bereich einfallende Licht abgelenkt wird, um durch die entsprechenden Linsen 223 in der gleichen Ebene der Lichtempfangseinheit 120 im oberen Bereich empfangen zu werden. In diesem Fall bewegt sich das durch die Linseneinheit 155 reflektierte Infrarotlicht gleichmäßig entlang der Oberfläche der Anzeigetafel 70.
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Ferner ist ein Gehäuse 55 vorgesehen, das ein Gehäuseoberteil enthält, um die lichtemittierende Einheit 120, die Linseneinheit 155 und eine Formstruktur, wie z. B. die Hintergrundbeleuchtungseinheit 50, zu überdecken.
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In einer derartigen optischen Berührungseingabevorrichtung funktioniert die Anzeigetafel 70 sowohl als eine Berührungsoberfläche als auch als eine Anzeigeoberfläche.
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In der obigen optischen Berührungseingabevorrichtung besitzt ein Berührungssystem, um eine Berührung abzutasten, eine Konfiguration wie folgt.
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3 ist ein Blockschaltplan, der ein Berührungssystem in der optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 4 ist ein Blockschaltplan, der die internen Komponenten der Lichtemissions-Steuereinheit nach 3 und deren Funktionen veranschaulicht.
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Wie in 3 gezeigt ist, enthält ein Berührungssystem 100 im Allgemeinen die Infrarotlicht emittierenden Elemente 110 (im Folgenden als eine lichtemittierende Einheit bezeichnet werden), die Lichtempfangseinheit 120 und die Berührungssteuereinheit 180, um die lichtemittierende Einheit 110 und die Lichtempfangseinheit 120 zu steuern. Ferner ist die Berührungssteuereinheit 180 mit einem externen System 200 verbunden, um die Bilddaten zu erzeugen, wobei sie folglich im Zusammenhang mit dem Ansteuern der Anzeigetafel angesteuert wird.
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In diesem Fall kann die Berührungssteuereinheit 180 unabhängig von einer Steuereinheit der Anzeigetafel vorgesehen sein oder kann in der Steuereinheit der Anzeigetafel vorgesehen sein.
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Die Berührungssteuereinheit 180 enthält die Lichtemissions-Steuereinheit 112, um die lichtemittierende Einheit 110 zu steuern, eine Lichtempfangs-Steuereinheit 122, um die Lichtempfangseinheit 120 zu steuern, eine Lichtempfangsdaten-Erfassungseinheit 124, um die Daten hinsichtlich des durch die Lichtempfangseinheit 120 gesammelten Lichts zu empfangen, die Berührungskoordinaten-Berechnungseinheit 130, um eine Menge von Koordinaten eines Berührungspunkts in Übereinstimmung mit einer durch die Lichtempfangsdaten-Erfassungseinheit 124 erfassten Menge des Lichts zu berechnen, eine Spannungsanlegeeinheit 160, um jeweils Leistungsspannungen an die Lichtemissions-Steuereinheit 112, die Lichtempfangs-Steuereinheit 122 und die Berührungskoordinaten-Berechnungseinheit 130 anzulegen, und eine Kommunikationseinheit 140, um die berechnete Menge der Koordinaten zu dem externen System 200 zu übertragen.
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Hier legt die Spannungsanlegeeinheit 160 entsprechende Leistungsspannungen an die jeweiligen mit ihr verbundenen Komponenten an. Die Spannungsanlegeeinheit 160 legt z. B. eine Leistungsspannung an die Lichtemissions-Steuereinheit 112 an, um die Infrarotlicht emittierenden Elemente jeweils einzuschalten, und legt eine Leistungsspannung an die Lichtempfangs-Steuereinheit 122 an, um den Bildsensor anzusteuern.
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Die Lichtemissions-Steuereinheit 112 enthält, wie in 4 gezeigt ist, einen Taktgenerator 211, einen Zyklusgenerator 212, um im Zusammenhang mit dem Taktgenerator 211 die Zyklen der Ansteuerspannung zu erzeugen, die notwendig sind, um die Infrarotlicht emittierenden Elemente (die lichtemittierende Einheit) einzuschalten, und einen Tastverhältnis-Generator 213, um die Impulsbreiten und die Intensitäten der Ansteuerspannung im Zusammenhang mit dem Taktgenerator 211 einzustellen.
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Das heißt, die Lichtemissions-Steuereinheit 122 verringert oder vergrößert die Zyklen der Ansteuerspannung, die an die jeweiligen Infrarotlicht emittierenden Elemente angelegt ist, oder die Impulsbreiten oder die Intensitäten der Ansteuerspannung in Übereinstimmung mit einer Berührung und in Übereinstimmung mit einem berührungslosen Zustand. Dadurch ist die optische Ausgabe der jeweiligen Infrarotlicht emittierenden Elemente (der lichtemittierenden Einheit) während eines berührungslosen Zustands beträchtlich verringert, wobei folglich die Leistungsaufnahme verringert ist, die notwendig ist, um die Infrarotlicht emittierenden Elemente anzusteuern.
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Hier kann die Einstellung der Zyklen der Ansteuerspannung und der Intensitäten und der Impulsbreiten der Ansteuerspannung, die durch die Lichtemissions-Steuereinheit 112 gesteuert wird, für alle Infrarotlicht emittierende Elemente gleichzeitig ausgeführt werden oder kann an den Infrarotlicht emittierenden Elementen, die bei einer Berührung selektiv verwendet werden, und den Infrarotlicht emittierenden Elementen, die bei einer Berührung nicht verwendet werden, geteilt ausgeführt werden.
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5 ist ein Ablaufplan, der ein Ansteuerverfahren der optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Wie in 5 gezeigt ist, wird, nachdem das Ansteuern der optischen Berührungseingabevorrichtung begonnen worden ist (Schritt S100), detektiert, ob eine Berührung stattfindet (Schritt S110). Falls keine Berührung detektiert wird, werden alle der mehreren Infrarotlicht emittierenden Elemente, die an den zwei benachbarten Seiten der Anzeigetafel vorgesehen sind, in eine Betriebsart mit niedriger Leistung geschaltet, in der die optische Ausgabe verringert ist (Schritt S120).
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Falls andererseits im Schritt S110 eine Berührung detektiert wird, wird hinsichtlich der Infrarotlicht emittierenden Elemente sequentiell vom ersten Infrarotlicht emittierenden Element beurteilt, ob eine Berührung stattfindet, (Schritt S140). Falls hier beurteilt wird, dass das n-te Infrarotlicht emittierende Elemente nicht berührt wird, wird das entsprechende Infrarotlicht emittierende Element in die Betriebsart mit niedriger Leistung geschaltet (Schritt S150). Falls im Schritt S140 beurteilt wird, dass das n-te Infrarotlicht emittierende Element berührt wird, wird eine normale Betriebsart kontinuierlich auf das entsprechende Infrarotlicht emittierende Element angewendet (Schritt S160).
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Danach wird das nächste Infrarotlicht emittierende Element ausgewählt (Schritt S170), wobei die Beurteilung, ob das nächste Infrarotlicht emittierende Element berührt wird (Schritt S140), das Umschalten des nächsten Infrarotlicht emittierenden Elements in die Betriebsart mit niedriger Leistung (Schritt S150) und das kontinuierliche Anwenden der normalen Betriebsart auf das nächste Infrarotlicht emittierende Element (Schritt S160) wiederholt werden, bis n die Gesamtzahl der Infrarotlicht emittierenden Elemente erreicht (Schritt S180).
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Nachdem die Detektion des letzten Infrarotlicht emittierenden Elements abgeschlossen worden ist, kehrt das Verfahren zum Schritt S100 zurück, wobei folglich sequentiell vom ersten Infrarotlicht emittierenden Element beurteilt wird, ob eine Berührung stattfindet.
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In der optischen Berührungseingabevorrichtung ist das Anlegen der Spannung an die Infrarotlicht emittierenden Elemente in die Betriebsart mit niedriger Leistung und die normale Betriebsart unterteilt. Falls beurteilt wird, dass eine Berührung stattfindet, wird die normale Betriebsart, bei der die normale Ansteuerspannung angelegt ist, auf das Infrarotlicht emittierende Element angewendet, während, falls beurteilt wird, dass keine Berührung stattfindet, die Betriebsart mit niedriger Leistung, in der die optische Ausgabe des Infrarotlicht emittierenden Elements verringert ist, auf das Infrarotlicht emittierende Element angewendet wird.
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Um die optische Ausgabe zu verringern, wird hier ein Verfahren zum Verzögern des Zyklus der an das Infrarotlicht emittierende Element angelegten Ansteuerspannung oder ein Verfahren zum Verkürzen der Impulsbreite der einmal an das Infrarotlicht emittierende Element angelegten Ansteuerspannung oder zum Verringern des Werts der Ansteuerspannung verwendet.
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Ferner kann die Einstellung der Ansteuerspannung in der Betriebsart mit niedriger Leistung oder in der normalen Betriebsart hinsichtlich aller Infrarotlicht emittierenden Elemente durch eine einmalige Beurteilung, ob eine Berührung stattfindet, durch das Ausführen nur des Schritts S110 und des Schritts S120, gleichermaßen ausgeführt werden. Ferner können die Betriebsarten der Infrarotlicht emittierenden Elemente durch die Beurteilung, ob die jeweiligen Infrarotlicht emittierenden Elemente berührt werden, einzeln bestimmt werden, wie in 5 gezeigt ist.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zum Einstellen der optischen Ausgabe der Infrarotlicht emittierenden Elemente ausführlich beschrieben.
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6a und 6b sind Taktdiagramme, die ein Ansteuerverfahren einer optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor und nach einer Berührungsoperation veranschaulichen.
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Das Ansteuerverfahren der optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist so implementiert, dass das Infrarotlicht emittierende Element während eines berührungslosen Zustands in der Betriebsart mit niedriger Leistung betrieben wird, indem die Impulsbreite der an das Infrarotlicht emittierende Element angelegten Ansteuerspannung eingestellt wird.
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Das heißt, durch das Variieren des Ansteuerns eines Infrarotlicht emittierenden Elements, das ein regelmäßiges Impuls-Tastverhältnis besitzt, wie in 6b gezeigt ist, erhält die Ansteuerspannung vor einer Berührung die minimale Impulsbreite w2 aufrecht, um die Berührung abzutasten, wie in 6a gezeigt ist, und besitzt dann zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Berührung stattfindet, eine vergrößerte Impulsbreite w1, um die Berührungsoperation problemlos auszuführen, wie in 6b gezeigt ist, um dadurch die vor der Berührungsoperation erzeugte Leistungsaufnahme zu verringern.
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7a und 7b sind Taktdiagramme, die ein Ansteuerverfahren einer optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor und nach einer Berührungsoperation veranschaulichen.
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Das Ansteuerverfahren der optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist so implementiert, dass das Infrarotlicht emittierende Element während eines berührungslosen Zustands in der Betriebsart mit niedriger Leistung betrieben wird, indem der Zyklus des Anlegens der Ansteuerspannung, die an das Infrarotlicht emittierende Element angelegt ist, eingestellt wird.
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Das heißt, die Ansteuerspannung erhält vor der Berührung einen langen Zyklus t2 des Anlegens aufrecht, wie in 7a gezeigt ist, und besitzt an einem Punkt, der die berührt wird, einen kurzen Zyklus t1 des Anlegens, um die Berührungsoperation problemlos auszuführen, wie in 7b gezeigt ist, um dadurch die vor der Berührungsoperation erzeugte Leistungsaufnahme zu verringern.
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8a und 8b sind Taktdiagramme, die ein Ansteuerverfahren einer optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor und nach einer Berührungsoperation veranschaulichen.
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Das Ansteuerverfahren der optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist so implementiert, dass das Infrarotlicht emittierende Element während eines berührungslosen Zustands in der Betriebsart mit niedriger Leistung betrieben wird, indem die Intensität der an das Infrarotlicht emittierende Element angelegten Ansteuerspannung eingestellt wird.
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Das heißt, die Ansteuerspannung des Infrarotlicht emittierenden Elements ist vor der Berührung auf eine Intensität V1 verringert, wie in 8a gezeigt ist, und wird, wenn eine Berührung stattfindet, auf eine Intensität V2 vergrößert, um die Berührungsoperation problemlos auszuführen, wie in 8b gezeigt ist, um dadurch die vor der Berührungsoperation erzeugte Leistungsaufnahme zu verringern.
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Die oben beschriebenen Verfahren gemäß der ersten bis dritten Ausführungsformen können unabhängig angewendet werden, oder es können zwei oder drei der Verfahren zusammen verwendet werden.
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9 ist eine Ansicht, die die geteilte Ansteuerung der Infrarotlicht emittierenden Elemente, die bei der Berührung verwendet werden, und der verbleibenden Infrarotlicht emittierenden Elemente basierend auf einem Ansteuerverfahren der optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 10 ist ein Taktdiagramm, das das Anlegen der Ansteuerspannung an die jeweiligen Infrarotlicht emittierenden Elemente nach 9 veranschaulicht.
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Das Ansteuerverfahren der optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist so implementiert, dass die Infrarotlicht emittierenden Elemente in die bei der Berührung verwendeten Infrarotlicht emittierenden Elemente und die bei der Berührung nicht verwendeten Infrarotlicht emittierenden Elemente unterteilt werden, wobei die Ansteuerspannung in der normalen Betriebsart an die bei der Berührung verwendeten Infrarotlicht emittierenden Elemente angelegt ist und die Ansteuerspannung in der Betriebsart mit niedriger Leistung an die bei der Berührung nicht verwendeten Infrarotlicht emittierenden Elemente angelegt ist.
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Wenn sich z. B. ein Berührungspunkt an dem Schnittpunkt zwischen einem zweiten lichtemittierenden Element X2 der X-Achse und einen zweiten lichtemittierenden Element Y2 der Y-Achse befindet, wie in 9 gezeigt ist, ist die Ansteuerspannung in der normalen Betriebsart nur an die lichtemittierenden Elemente X2 und Y2, die dem Berührungspunkt entsprechen, angelegt, während die Ansteuerspannung in der Betriebsart mit niedriger Leistung an die verbleibenden lichtemittierenden Elemente X1, X3, X4, Y1, Y3 und Y4 angelegt ist, wie in 10 gezeigt ist.
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In diesem Fall kann, um die Ansteuerspannung geteilt anzulegen, anstelle des Verfahrens zum Einstellen der Impulsbreite, wie in 10 gezeigt ist, das Verfahren zum Einstellen des Zyklus der Ansteuerspannung oder das Verfahren zum Einstellen der Intensität der Ansteuerspannung verwendet werden.
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In 9 ist mit dem nicht beschriebenen Bezugszeichen 150 die Linseneinheit 155 nach 1 gemeint, die mehrere Linsen enthält.
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11 ist ein Stromlaufplan, der eine Schaltung der Lichtemissions-Steuerschaltung der optischen Berührungseingabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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11 veranschaulicht beispielhaft eine Schaltungskonfiguration der Lichtemissions-Steuerschaltung, wobei die Tabelle 1 im Folgenden die Testwerte darlegt, die den verbrauchten Strom und die verbrauchte Leistung darstellen, die in Übereinstimmung mit dem selektiven Anlegen der Eingangssignale PWM1 und PWM2 in einer Betriebsartumschalteinheit 170 in der Schaltung erzeugt werden.
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Hier enthält die Lichtemissions-Steuereinheit die Betriebsartumschalteinheit 170, ein Schaltelement Q1 232, das mit einem Ausgangsanschluss des zweiten Eingangssignals PWM2 der Betriebsartumschalteinheit 170 und einem Steueranschluss (einem Basisanschluss) verbunden ist, einen ersten Widerstand R1 231, der zwischen dem Schaltelement Q1 232 und dem Infrarotlicht emittierenden Element 110 vorgesehen ist, einen zweiten Widerstand R2 233, der zwischen dem Steueranschluss des Schaltelements 232 und einem Masseanschluss vorgesehen ist, und einen dritten Widerstand R3 235, der zwischen dem Infrarotlicht emittierenden Element 110 und einem Ausgangsanschluss des ersten Eingangssignals PWM1 der Betriebsartumschalteinheit 170 vorgesehen ist.
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Hier ist ein Kondensator C1 zwischen einem Knoten zwischen dem dritten Widerstand R3 235 und dem Infrarotlicht emittierenden Element 110 und dem Masseanschluss vorgesehen, wobei dadurch der Ladestrom in das Infrarotlicht emittierende Element 110 eingespeist wird.
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Das Schaltelement 23 ist z. B. ein Bipolartransistor, der einen Steueranschluss (einen Basisanschluss), einen Kollektoranschluss und einen Emitteranschluss enthält, wobei der Kollektoranschluss mit dem Masseanschluss verbunden ist, der Emitteranschluss mit dem ersten Widerstand R1 231 verbunden ist und der Steueranschluss mit dem zweiten Widerstand R2 233 und dem Ausgangsanschluss des zweiten Eingangssignals PWM2 der Betriebsartumschalteinheit 170 verbunden ist.
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Ferner ist das Infrarotlicht emittierende Element 110 vom Ausgangsanschluss des ersten Eingangssignals PWM1 der Betriebsartumschalteinheit 170 in der Vorwärtsrichtung zu dem Schaltelement 232 verbunden.
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Hier ist das erste Eingangssignal PWM1 der Betriebsartumschalteinheit
170 ein Signal, um die Ansteuerspannung des Infrarotlicht emittierenden Elements
110 zu steuern, während das zweite Eingangssignal PMW2 der Betriebsartumschalteinheit
170 ein Signal ist, um die Impulsbreite und den Zyklus der durch das Schaltelement
232 an das Infrarotlicht emittierende Element
110 angelegten Ansteuerspannung zu ändern. Tabelle 1
| Teilung | Änderung des Spannungswertes (Einstellung von PM1), (70 Hz, 2 ms) | Änderung des angelegten PWM-Tastverhältnisses (Einstellung von PMW2), (3,3 V, 70 Hz) | Änderung des angelegten PWM-Tastverhältnisses (Einstellung von PMW2), (3,3 V, 2 ms) |
| 3,3 V | 2,5 V | 20% | 14,3% | 90 Hz | 70 Hz |
| verbrauchter Strom | 81 mA | 60 mA | 92 mA | 81 mA | 102 mA | 81 mA |
| verbrauchte Leistung | 267,3 mW | 155 mW | 316,8 mW | 267,3 mW | 336,6 mW | 267,3 mW |
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Unter Bezugnahme auf die Tabelle 1 wird verifiziert, dass der verbrauchte Strom und die verbrauchte Leistung verringert sind, wenn die Ansteuerspannung von 3,3 V auf 2,5 V verringert ist, der verbrauchte Strom und die verbrauchte Leistung verringert sind, wenn der Bereich der Impulsbreite der Ansteuerspannung von 20% auf 14,3% verringert ist und der verbrauchte Strom und die verbrauchte Leistung verringert sind, wenn der Zyklus der Ansteuerspannung von 90 Hz auf 70 Hz verringert ist.
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Eine derartige Schaltungskonfiguration der Lichtemissions-Steuereinheit ist nicht auf die gezeigte Schaltung eingeschränkt, wobei die Anzahl und/oder die Anordnung der Widerstände und Kondensatoren nach Bedarf verändert werden können. Ferner stellen die Werte der Ansteuerspannung, die Impulsbreiten der Ansteuerspannung oder die Zyklen der Ansteuerspannung, die in der Tabelle 1 angegeben sind, nur ein Beispiel dar, wobei sie basierend auf den Umständen geändert werden können. In jedem Fall kann die optische Ausgabe eines Infrarotlicht emittierenden Elements in der Betriebsart mit niedriger Leistung im Vergleich zu einem Infrarotlicht emittierenden Element in der normalen Betriebsart verringert werden.
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Beim Ansteuerverfahren wird die minimale Anforderung, die für die Berührungserkennung notwendig ist, durch das Minimieren des Tastverhältnisses und der Spannung der lichtemittierenden Elemente oder durch das Vergrößern des Lichtemissionszyklus der lichtemittierenden Elemente, bevor die Berührung stattfindet, eingestellt, um die Leistungsaufnahme vor der Berührung zu minimieren, während die Lichtquelle der lichtemittierenden Elemente normal angesteuert wird, während eine Berührung stattfindet, um die Berührungsoperation problemlos auszuführen. Ferner werden beim Ansteuerverfahren die Impulsbreite, der Zyklus und die Intensität der Ansteuerspannung so eingestellt, dass die lichtemittierenden Elemente, die einem Bereich entsprechen, in dem eine Berührung im Wesentlichen erkannt wird, und der Sensor normal angesteuert werden, während die Berührung stattfindet, während die anderen emittierenden Elemente, die anderen Bereichen entsprechen, die minimale Anforderung erfüllen, die für die Berührungserkennung notwendig ist, wobei dadurch die Leistungsaufnahme der lichtemittierenden Elemente verringert ist.
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Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, besitzen eine optische Berührungseingabevorrichtung und deren Ansteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Wirkungen.
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In der optischen Berührungseingabevorrichtung ist die Leistungsaufnahme der lichtemittierenden Elemente minimiert, bevor die Berührung anfangs erkannt wird, wobei sie in Übereinstimmung mit einem Berührungsbereich während einer Berührungsoperation gesteuert wird, wobei dadurch die Gesamtleistungsaufnahme verringert wird, während die gleiche Berührungsabtastfunktion wie beim kontinuierlichen Anlegen der Ansteuerspannung gezeigt wird.
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Ferner ist aufgrund der Verringerung der Leistungsaufnahme die Lebensdauer der lichtemittierenden Elemente verbessert.
