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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren der
Koordinaten mehrerer Gegenstände,
die einen Infrarot-Berührungsbildschirm
berühren,
und insbesondere ein Verfahren zum Detektieren der Koordinaten von
mehreren berührenden
Gegenständen
ohne Fehler, wenn die Gegenstande den Infrarot-Berührungsbildschirm
berühren.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Detektieren
der Fläche
eines Gegenstands, der den Infrarot-Berührungsbildschirm berührt.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Allgemein
ist das Berührungsfeld
eine von verschiedenen Einrichtungen zum Bereitstellen einer Schnittstelle
zwischen Benutzern und Information- und Kommunikationseinrichtungen,
die verschiedene Arten von Anzeigen verwenden. Insbesondere ist
das Berührungsfeld
eine Eingabeeinheit, über
die der Benutzer mit der Informations- und Kommunikationseinrichtung
kommunizieren kann, indem er ihre Anzeige direkt mit seinem Finger
oder einem Stift berührt.
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Das
Berührungsfeld
erlaubt es dem Benutzer, einen Computer oder ähnliches interaktiv und intuitiv durch
einfaches Berühren
von Schaltflächen
auf seiner Anzeige mit dem Finger zu bedienen, so dass es sich von
Männern,
Frauen und Kindern problemlos als Eingabeeinrichtung verwenden lässt. Das
Berührungsfeld wird
daher auf verschiedenen Gebieten angewandt, so für PDAs, Flüssigkristallbildschirme, Kathodenstrahlröhren, Ausrüstung für Banken
oder Behörden,
ver schieden medizinische Ausrüstungsgegenstände, Reiseführer, Anleitungsausrüstung für Versorgungseinrichtungen
und Verkehrsleitsysteme.
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Zu
Betriebs- oder Implementierungstypen des Berührungsfeldes zählen ein
Widerstands-(oder Leit-)Folientyp, ein Ultraschalltyp und ein Infrarotgittertyp.
Das Berührungsfeld
des Leitfolientyps weist eine Plattenstruktur auf, bei der ein chemischer
Wirkstoff zwischen Glas und einer dünnen Folie aufgetragen ist, und
dünne Metallbleche
an der X- und der Y-Seite der Platte angebracht sind. Wird ein Feld
dieser Art mit Strom versorgt, wird in ihm ein spezifischer Widerstand
erzeugt. Berührt
nun ein Finger oder ein anderer Gegenstand eine Stelle auf dem Feld,
reagiert der chemische Wirkstoff so, dass er sofort den Widerstand
an dieser Stelle ändert.
Die Widerstandsveränderung
wird von den Metallplatten an der Seite des Feldes detektiert, und
anhand der detektierten Widerstandsveränderung werden die Koordinaten
der berührten
Position bestimmt.
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Das
Berührungsfeld
des Infrarotgittertyps weist horizontale und eine vertikale Infrarot-Abstrahlungs- und
Detektionsarrays auf, die auf vier Seiten des Feldes derart angeordnet
sind, dass sie Infrarotstrahlen in Form von sehr dicht aneinander
liegenden Querstreifen auf dem Feld erzeugen. Berührt ein
Gegenstand eine Position auf diesem Feld, blockiert der Gegenstand
einen Infrarotstrahl, der die berührte Position durchläuft, das
Blockieren wird detektiert, und die Positionsinformation des berührenden
Gegenstands wird so ermittelt.
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Das
Berührungsfeld
des Infrarottyps ist allgemein wie folgt aufgebaut. An einem Abschnitt
einer gedruckten Leiterplatte ist eine Steuerung vorgesehen, und
am anderen Abschnitt der gedruckten Leiterplatte ist ein Anzeigemodul
vorgesehen. An der Stirnseite des Anzeigemoduls ist eine nicht reflektierende
Acrylplatte vorgesehen. Mehrere Paare von horizontalen Infrarot-Abstrahlungs-
und -Empfangselementen sind an der oberen und unteren Kante des
Anzeigemoduls vorgesehen, und mehrere Paare von vertikalen Infrarot-Abstrahlungs-
und -Empfangselementen sind an der linken und rechten Kante des
Anzeigemoduls vorgesehen, um ein Infrarotgitter zu erzeugen. An
der Rückseite
des Anzeigemo duls ist ein Bildschirm vorgesehen. Berührt ein
Benutzer einen Abschnitt des Infrarotgitters, das von den Infrarot-Abstrahlungs-
und -Empfangselementen gebildet wird, mit seinem Finger, wird am
berührten
Abschnitt ein Infrarotstrahl blockiert, und so die Position dieses
Abschnitts detektiert. Das Infrarotgitter wird von der Steuerung
gesteuert, die an einem Abschnitt der gedruckten Leiterplatte ausgebildet
ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Benutzer berührt
jedoch nicht immer die Mitte einer Zelle, welche dem Paar horizontaler
Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselemente und dem Paar vertikaler
Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselemente entspricht. Stattdessen
kann es vorkommen, dass der Benutzer eine Position berührt, die
von der Mitte der Zelle abweicht, beispielsweise eine Ecke oder
einen Randbereich der Zelle. Das übliche Berührungsfeld weist eine beschränkte Auflösung auf,
die von der Anzahl von Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen abhängt, und
kann die Koordinaten eines Gegenstands nur mit dieser beschränkten Auflösung detektieren.
Auf diese Weise ist es für
das übliche
Berührungsfeld
schwierig, genaue Koordinaten eines Gegenstands zu detektieren,
wenn der Gegenstand eine Position des Felds berührt, die von der Mitte der
Zelle abweicht. Um die genauen Koordinaten eines Gegenstand zu detektieren,
der das Feld berührt,
ist es notwendig, die Auflösung zu
erhöhen,
weshalb auch die Anzahl von Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen
erhöht
werden muss. Dies führt
jedoch zu einer Steigerung der Herstellungskosten.
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Auch
detektiert das übliche
Berührungsfeld
nur eine Stelle, an der der Gegenstand das Berührungsfeld berührt hat.
Wurde das Berührungsfeld
an mehreren Positionen zugleich oder nacheinander berührt, können die
X- und Y-Koordinaten der einzelnen berührten Positionen (oder Stellen)
nicht genau ausgelesen werden, weshalb die vielfache Berührung als
Fehler detektiert wird.
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Zudem
liest das übliche
Berührungsfeld
nur die Koordinaten einer Stelle aus, an der ein Gegenstand das
Berührungsfeld
berührt
hat, und kann nicht bestimmen, ob die Fläche der berührten Stelle groß oder klein ist.
Beispielsweise ist die Fläche
der berührten
Stelle klein, wenn das Berührungsfeld
von einem Stift oder ähnlichem
berührt
wird, und relativ groß,
wenn das Berührungsfeld
von einem Finger berührt
wird. In einigen Fallen kann es notwendig sein, abhängig von
der Fläche
der berührten
Stelle eine andere berührte
Stelle zu detektieren und ein anderes Detektionsergebnis anzuzeigen.
Das übliche
Berührungsfeld
kann solche verschiedenen Arten der Berührung nicht angemessen behandeln.
Das übliche
Berührungsfeld
weist zudem das Problem auf, dass es einen Berührungsdetektionsfehler ausgeben
muss, wenn durch eine Vielzahl von Infrarot-Abstrahlungselementen an unterschiedlichen
Stellen Berührungen
detektiert wurden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde daher unter Berücksichtigung der genannten
Probleme getätigt,
und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Detektieren der Koordinaten von Positionen mehrerer Gegenstände bereitzustellen,
die einen Infrarot-Berührungsbildschirm
berühren,
wobei die X- und Y-Koordinaten der einzelnen berührten Positionen (oder Stellen)
genau ausgelesen werden können,
wenn der Berührungsbildschirm
an einer Vielzahl von Positionen zugleich oder nacheinander berührt wurde.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Detektieren
der Fläche
einer berührten Stelle
auf einem Infrarot-Berührungsbildschirm
bereitzustellen, das die Fläche
der einzelnen berührten
Stellen derart detektieren kann, dass verschiedene Arten der Berührung angemessen
behandelt werden können.
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Technische Lösung
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können die genannten und andere
Aufgaben erfüllt werden,
indem ein Verfahren zum Detektieren der Koordinaten einer Vielzahl
von Positionen auf einem Infrarot-Berührungsbildschirm eines Berührungsfeldes
mit mehreren X-Achsen-Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen
und mehreren Y-Achsen-Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen
bereitgestellt wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Messen
und Speichern eines maximalen empfangenen optischen Pegels eines
Paars von Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen, deren Infrarot-Abstrahlung
und Empfang nicht von einem Gegenstand behindert werden, und Initialisieren
einer Indexvariable, die dazu benutzt wird, eine Vielzahl berührter Stellen
zu identifizieren; Bestimmen, dass der Berührungsbildschirm berührt wurde,
wenn ein empfangener optischer Pegel eines Paars von Infrarot-Abstrahlungs-
und Empfangselementen, deren Infrarot-Abstrahlung und Empfang von
einem Gegenstand behindert werden, unter dem maximalen empfangenen
optischen Pegel liegt; Messen eines minimalen empfangenen optischen
Pegels des Paars von Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen,
um Mittelpunktkoordinaten des Gegenstands zu detektieren; und Auslesen
einer Indexvariable für
die Mittelpunktkoordinaten, und Bestimmen, dass die Mittelpunktkoordinaten
neu sind, und Festsetzen einer Indexvariable für die Mittelpunktkoordinaten,
wenn keine Indexvariable für
die Mittelpunktkoordinaten ausgelesen wird, und Speichern der Mittelpunktkoordinaten
und der Indexvariable für
die Mittelpunktkoordinaten.
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Das
Verfahren umfasst ferner Folgendes: Vergleichen der einzelnen gemessenen
optischen Pegel, die unter Benutzung aller Infrarot-Abstrahlungs-
und Empfangselemente gemessen wurden, mit dem maximalen empfangenen
optischen Pegel, und Löschen
und Initialisieren aller gespeicherten Mittelpunktkoordinaten und zugehörigen Indexvariablen,
wenn der Vergleich ergibt, dass der Berührungsbildschirm nicht berührt wurde.
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Das
Verfahren umfasst ferner Folgendes: Bestimmen, dass die Mittelpunktkoordinaten
kontinuierlich sind, wenn eine Stelle, die den gespeicherten Mittelpunktkoordinaten
entspricht, deren Indexvariable für die Mittelpunktkoordinaten
festgelegt ist, mit einer Bewegungsgeschwindigkeit unter einer im
Voraus festgelegten Bewegungsgeschwindigkeitsgrenze bewegt wurde,
und Speichern der Mit telpunktkoordinaten der Stelle nach der Bewegung
unter Ersetzung der gespeicherten Mittelpunktkoordinaten für die Indexvariable.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum
Detektieren der Fläche
einer berührten
Stelle auf einem Infrarot-Berührungsbildschirm
eines Berührungsfeldes
vorgesehen, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Messen
eines empfangenen optischen Pegels eines Paars von Infrarot-Abstrahlungs-
und Empfangselementen, die an einer Mittelachse des Gegenstands
angeordnet sind, eines empfangenen optischen Pegels eines Paars
von Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen, der einem linken
Ende des Gegenstands entspricht, und eines empfangenen optischen
Pegels eines Paars von Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen,
der einem rechten Ende des Gegenstands entspricht, und Messen und
Speichern eines X-Achsendurchmessers
und eines Y-Achsendurchmessers einer Stelle, die von dem Gegenstand
berührt
wird, auf Grundlage der gemessenen Pegel; und Messen einer Fläche der
berührten
Stelle auf Grundlage des gemessenen X- und Y-Achsendurchmessers unter der Annahme,
dass die Stelle ein Oval ist.
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Das
Verfahren umfasst ferner Folgendes: Übertragen von Informationen,
darunter ein Indikator, der anzeigt, ob ein Gegenstand den Berührungsbildschirm
berührt
hat oder nicht, die Anzahl von Gegenständen, die X- und Y-Koordinate
der einzelnen Gegenstände
am Berührungsbildschirm,
und der X- und Y-Durchmesser
der einzelnen Gegenstände,
an eine Steuerung.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
die Koordinaten eines Gegenstands genauer zu messen, ohne die Anzahl
von Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen zu erhöhen. Auch
wenn Gegenstände
eine Vielzahl von Stellen am Berührungsfeld
berührt
haben, ist es möglich,
die X- und Y-Koordinaten jeder berührten Stelle genau zu bestimmen,
so dass das Problem des Berührungs bildschirms
des Stands der Technik überwunden
wird, bei dem das Berühren
mehrerer Stellen auf dem Berührungsbildschirm
einen Fehler verursacht.
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Es
ist auch möglich,
die Fläche
der einzelnen berührten
Stellen zu detektieren, und auf diese Weise angemessen den Fall
zu behandeln, in dem, abhängig
von der Fläche
der berührten
Stelle, eine andere berührte
Stelle detektiert werden und ein anderes Detektionsergebnis angezeigt
werden muss. Dies überwindet die
Probleme des Berührungsfelds
des Stands der Technik, bei dem nur die Koordinaten einer Stelle
abgelesen werden, an der ein Gegenstand das Berührungsfeld berührt hat,
und nicht bestimmt werden kann, ob die Fläche der berührten Stelle groß oder klein
ist, so dass eine angemessene Behandlung verschiedener Arten der
Berührung
nicht möglich
ist.
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Kurze Beschreibung der
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1 zeigt
das Konzept der Mehrpositionskoordinatendetektion gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 zeigt
das Konzept der Mehrpositionskoordinatendetektion, wenn sich die
einzelnen berührten Stellen
bewegt haben;
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3 zeigt
das Konzept, nach dem die Koordinaten einer Vielzahl von Positionen,
die unter Benutzung eines Mehrpositionskoordinatendetektionsverfahrens
gemäß der vorliegenden
Erfindung detektiert werden, an eine Informationseinrichtung übertragen
werden;
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4 ist
ein Ablaufdiagramm, das die einzelnen Schritte des Mehrpositionskoordinatendetektionsverfahrens
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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5 zeigt
ein Berührungsfeld,
das für
das Mehrpositionskoordinatendetektionsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung benutzt wird;
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6 zeigt
Infrarot-Abstrahlung und Empfang mit Hilfe des Berührungsfelds
aus 5; und
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7 ist
ein Ablaufdiagramm, das zeigt, wie gemäß der vorliegenden Erfindung
Grundkoordinaten eines Gegenstands gemessen werden.
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Art der Ausführung oder detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Detektieren der Koordinaten einer Vielzahl von Positionen auf einem
Infrarot-Berührungsbildschirm,
das die Fläche
einer berührten
Stelle auf dem Berührungsbildschirm
detektieren kann, soll nun unter Bezugnahme auf die begleitenden
Figuren beschrieben werden.
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Wie
in 5 gezeigt, weist ein Berührungsfeld 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Anzeigemodul 10, einen XY-Koordinatendecodierer 20 und
ein Schnittstellenmodul 30 auf.
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Das
Anzeigemodul 10 weist einen X-Achsen-Infrarotstrahler 31,
einen X-Achsen-Infrarotempfänger 32,
einen Y-Achsen-Infrarotstrahler 33 und einen Y-Achsen-Infrarotempfänger 34 auf.
Der X-Achsen-Infrarotstrahler 31 weist mehrere Infrarot-Abstrahlungselemente
auf, die in X-Achsenrichtung in einer Reihe angeordnet sind. Der
X-Achsen-Infrarotempfänger 32 ist
gegenüber
dem X-Achsen-Infrarotstrahler 31 angeordnet,
und weist mehrere Infrarot-Empfangselemente
auf, die Infrarotstrahlen empfangen, die von den Infrarot-Abstrahlungselementen
des X-Achsen-Infrarotstrahlers 31 abgestrahlt werden. Der
Y-Achsen-Infrarotstrahler 33 weist mehrere Infrarot-Abstrahlungselemente
auf, die in Y-Achsenrichtung in einer Reihe angeordnet sind Der Y-Achsen-Infrarotempfänger 34 ist
gegenüber
dem Y-Achsen-Infrarotstrahler 33 angeordnet, und weist
mehrere Infrarot-Empfangselemente auf, die Infrarotstrahlen empfangen,
die von den Infrarot-Abstrahlungselementen des X-Achsen-Infrarotstrahlers 33 abgegeben
werden.
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Der
XY-Koordinatendecodierer 20 empfängt von den X-Achsen- und Y-Achsen-Infrarotstrahlern
und -empfängern 31, 32, 33 und 34 Signale,
und berechnet numerisch die Koordinaten eines Gegenstands 35.
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Das
Schnittstellenmodul 30 überträgt die berechneten
Koordinatendaten des Gegenstands 105 vom XY-Koordinatendecodierer 20 an
eine Steuerung (nicht dargestellt) einer Automatisierungseinrichtung,
z. B. eines Computers.
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Die
Infrarot-Abstrahlungselemente der Anzahl n, XA(1), XA(2), ..., und
XA(n) sind im X-Achsen-Infrarotstrahler 31 angeordnet,
und die Infrarot-Empfangselemente
der Anzahl n, XR(1), XR(2), ..., und XR(n) sind im X-Achsen-Infrarotempfänger 32 angeordnet.
Außerdem
sind die Infrarot-Abstrahlungselemente
der Anzahl n, YA(1), YA(2), ..., und YA(n) sind im Y-Achsen-Infrarotstrahler 33 angeordnet,
und die Infrarot-Empfangselemente der Anzahl n, YR(1), YR(2), ...,
und YR(n) sind im Y-Achsen-Infrarotempfänger 34 angeordnet.
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Ein
Koordinatendetektionsverfahren, das das Berührungsfeld mit dem oben beschriebenen
Aufbau benutzt, soll nun unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben
werden.
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Bei
dem Berührungsfeld 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung geben zunächst
die Infrarot-Abstrahlungselemente, die im X-Achsen-Infrarotstrahler 31 angeordnet
sind, nacheinander Infrarotstrahlen ab. Beispielsweise ist der X-Achsen-Infrarotstrahler 31 derart
aufgebaut, dass das Infrarot-Abstrahlungselement XA(1)
zuerst einen Infrarotstrahl abgibt, während die übrigen Infrarot-Abstrahlungselemente
XA(2), XA(3), ... und XA(n) keinen Infrarotstrahl abgeben, worauf
die Infrarot-Abstrahlungselemente XA(2), XA(3), ... und XA(n) in
der Reihenfolge XA(2), XA(3), ... und XA(n) in derselben Weise einen
Infrarotstrahl abgeben, während
die anderen Infrarot-Abstrahlungselemente keinen Infrarotstrahl
abgeben.
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Wie
in 6 gezeigt, geben die Infrarot-Abstrahlungselemente,
die im X-Achsen-Infrarotstrahler 31 angeordnet
sind, nacheinander Infrarotstrahlen ab, und die Infrarot-Empfangselemente,
die im X-Achsen-Infrarotempfänger 32 angeordnet
sind, und die den Infrarot-Abstrahlungselementen paarig zugeordnet
sind, empfangen nacheinander die abgegebenen Infrarotstrahlen. Der
Pegel elektrischer Signale, die einem optischen Signal entsprechen,
das von den Infrarot-Empfangselementen
im X-Achsen-Infrarotempfänger 32 abgelesen
werden, die den Infrarot-Abstrahlungselementen paarig zugeordnet
sind, werden jeweils in Digitalwerte umgewandelt, und die Digitalwerte
werden dann als X(I) gespeichert. Sodann wird bestimmt, ob die einzelnen
Werte X(I) unter einem vorbestimmten Mindestpegel liegen. Wenn ein
Benutzer eine Position des Berührungsfelds 1 berührt, behindert
die Berührung
die Infrarotabstrahlung des Infrarot-Abstrahlungselements, das dieser Position
zugeordnet ist, weshalb der Pegel des elektrischen Signals, das
von dem Infrarot-Empfangselement abgelesen wird, das dieser Position
zugeordnet ist, unter dem Mindestpegel liegt. Wenn also X(I) unter dem
Mindestpegel liegt, wird bestimmt, dass der Gegenstand 35 zwischen
einem Paar Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselemente angeordnet
ist, und seine Koordinaten werden berechnet.
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Grundkoordinaten
des Gegenstands 35 in Bezug auf X-Achse und Y-Achse werden
anhand der folgenden Gleichung berechnet. X(n)
= CA × Ai/Ji, wobei
Ai = Ai-1 + Ii, Ji = Ji-1 + 1, J0 = 0,
A0 = 0, I0 = 0,
i = 1, 2, 3, ..., n, und CA = 1000/n bei einer logischen Auflösung der
Berechnung von „1000", und wenn die Anzahl
der Infrarot-Abstrahlungs- oder Empfangselemente „n" beträgt.
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Sodann
werden die Detailkoordinaten des Gegenstands berechnet. Wie in 6 gezeigt,
sind die Elemente X(k – l),
X(k) und X(k + j) Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselemente, deren Infrarot-Empfang
vom Gegenstand 35 behindert wird.
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Wie
in 6 gezeigt, werden ein maximaler empfangener optischer
Pegel Rmax der Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselemente, deren
Abstrahlung und Empfang nicht von dem Gegenstand 35 behindert
wird, und ein minimaler emp fangener optischer Pegel Rmin der Infrarot-Abstrahlungs-
und Empfangselemente, deren Abstrahlung und Empfang vollständig von
dem Gegenstand 35 behindert wird, gemessen und gespeichert. Sodann
wird ein empfangener optischer Pegel Rcur(k) eines Paars von Infrarot-Abstrahlungs-
und Empfangselementen X(k), die an der Mittelachse des Gegenstands 35 angeordnet
sind, ein empfangener optischer Pegel Rcur(k – l) eines Paars von Infrarot-Abstrahlungs-
und Empfangselementen X(k – l),
die dem linken Ende (oder dem linken Abschnitt) des Gegenstands 35 entsprechen,
und ein empfangener optischer Pegel Rcur(k + j) eines Paars von
Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselemente, die dem rechten Ende
(oder rechten Abschnitt) des Gegenstands 35 entsprechen,
gemessen und gespeichert.
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Die
Detailkoordinaten des Gegenstands 35 können durch Messen der Differenz
zwischen den empfangenen optischen Pegeln der Infrarot-Empfangselemente
berechnet werden, welche dem rechten und linken Ende des Gegenstands 35 entsprechen,
wie oben beschrieben. Beispielsweise beträgt ein Koordinatenfehler „100", wenn die Anzahl
der X-Achsen-Infrarot-Empfangselemente „10" beträgt und die
logische Auflösung
einen Wert von „1000" aufweist. Um diesen
Fehler zu reduzieren, lässt
sich eine Schwankung im Bereich von 0 bis 50 berechnen, die eine
Abweichung in den Detailkoordinaten mit einer Detailkoordinatenauflösung von „100" von der Mitte des
Gegenstands 35 anzeigt, indem die Differenz zwischen den
empfangenen optischen Pegeln von Infrarot-Empfangselementen gemessen
wird, deren Infrarot-Abstrahlung und Empfang von den äußeren Abschnitten
(d. h. dem rechten und linken Ende) des Gegenstands 35 behindert
werden.
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Die
Detailkoordinaten (F
x, F
y)
des Gegenstands
35 werden unter Benutzung der folgenden
Gleichungen berechnet, indem der maximale empfangene optische Pegel
mit den empfangenen optischen Pegeln der Infrarot-Empfangselemente
verglichen wird, die dem rechten und linken Ende des Gegenstands
35 entsprechen. Math.
Fig. 1
und
wobei „A" eine Auflösung der
Detailkoordinaten bezeichnet, und, wenn die Auflösung „A" der Detailkoordinaten auf 100 festgelegt
ist, F
x und F
y als
ein Wert im Bereich von 0 bis 100 berechnet werden kann.
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Die
abschließenden
genauen Koordinaten (X(x), Y(y)) des Gegenstands lassen sich ermitteln,
indem die Werte, die durch die Gleichungen der mathematischen
1 erzielt
wurden, in die folgenden Gleichungen eingesetzt werden. Math.
Fig. 2
und
wobei CA = „logische
Auflösung"/„Anzahl der Elemente” und (CA
x × X(k),
CA
y × Y(k))
die Grundkoordinaten des Gegenstands
35 sind.
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„CA" ist 100, wenn die
logische Auflösung
1000 ist und die Anzahl der Elemente 10 beträgt.
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Im
Folgenden soll auf ein Mehrpositionskoordinatendetektionsverfahren
Bezug genommen werden, das das oben beschrieben Koordinatendetektionsverfahren
verwendet.
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1 zeigt
das Konzept der Mehrpositionskoordinatendetektion gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wie die Koordinaten des Mittelpunkts von Gegenständen 101, 102 und
die Durchmesser der Gegenstände 101, 102 gemessen
werden, ist an späterer
Stelle unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
In 1 bezeichnet "X(i)" die X-Koordinate
des Mittelpunkts des ersten Gegenstands 101, "Dx(i)" bezeichnet den Durchmesser
einer Stelle an der X-Achse des Infrarot-Empfängers,
der von dem ersten Gegenstand 101 abgedeckt wird, "Y(i)" bezeichnet die Y
Koordinate des Mittelpunkts des ersten Gegenstands 101, "Dy(i)" bezeichnet den Durchmesser
einer Stelle an der Y-Achse des Infrarot-Empfängers,
der von dem ersten Gegenstand 101 abgedeckt wird Ferner
bezeichnet "X(j)" die X-Koordinate
des Mittelpunkts des zweiten Gegenstands 102, "Dx(j)" bezeichnet den Durchmesser
einer Stelle an der X-Achse des Infrarot-Empfängers,
der von dem zweiten Gegenstand 102 abgedeckt wird, "Y(j)" bezeichnet die Y
Koordinate des Mittelpunkts des zweiten Gegenstands 102, "Dy(j)" bezeichnet den Durchmesser
einer Stelle an der Y-Achse des Infrarot-Empfängers,
der von dem zweiten Gegenstand 102 abgedeckt wird
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Zunächst geben
die Infrarot-Abstrahlungselemente XA(1), XA(2), ... und XA(n) des
X-Achsen-Infrarotstrahlers 31 Infrarotstrahlen ab, woraufhin
die Pegel der Infrarotstrahlen, die von den Infrarot-Empfangselementen
XR(1), XR(2), ... und XR(n) des X-Achsen-Infrarotempfängers 32 empfangen
werden, gemessen werden. Die X-Koordinaten des Mittelpunkts des
ersten und zweiten Gegenstands 101 und 102 werden
anhand des Pegels der Infrarotstrahlen berechnet, die von dem ersten
und zweiten Gegenstand 101 und 102 abgedeckt werden.
Die Koordinaten der äußeren Positionen
(d. h. des rechten und linken Endes) der Stelle, die von dem ersten
bzw. dem zweiten Gegenstand 101 und 102 bedeckt
wird, werden gemessen, und anhand der Koordinaten des linken und
rechten Endes wird der Durchmesser Dx(i) des ersten und zweiten
Gegenstands 101 und 102 an der X-Achse berechnet.
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Auf
die Beschreibung dessen, wie die Koordinaten des Mittelpunkts und
des Durchmessers an der Y-Achse berechnet werden, wird hier verzichtet,
da das Verfahren dem oben beschriebenen gleicht.
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Obwohl
der X-Achsendurchmesser Dx(i) und der Y-Achsendurchmesser Dy(i)
der einzelnen Gegenstände 101, 102 unter
der Annahme gemessen wird, dass die Projektion des Gegenstands ein
Oval ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Annahme
beschränkt,
und die Durchmesser-Messung kann auch auf der Annahme beruhen, dass
der Gegenstand ein Kreis oder ein Rechteck ist.
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Im
Folgenden sollen die einzelnen Schritte des Mehrpositionskoordinatendetektionsverfahrens
gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf 4 beschrieben
werden. Als erstes werden der maximale empfangene optische Pegel
eines Paars von Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen, deren
Abstrahlung und Empfang nicht von einem Gegenstand behindert werden,
gemessen und gespeichert. Eine Indexvariable (Index), die zum Identifizieren
einer Vielzahl berührter
Stellen benutzt wird, wird initialisiert, indem sie auf null gesetzt
wird.
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Es
wird bestimmt, dass das Berührungsfeld
berührt
wurde, wenn der empfangene optische Pegel eines Paars von Infrarot-Abstrahlungs-
und Empfangselementen, deren Abstrahlung und Empfang von einem Gegenstand
behindert werden, unter dem maximalen empfangenen optischen Pegel
liegt.
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Wird
bestimmt, dass der Berührungsbildschirm
berührt
wurde, wird der minimale empfangene optische Pegel des Paars von
Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen gemessen, und die Koordinaten
(X, Y) des Mittelpunkts des Gegenstands werden berechnet und gespeichert,
wobei das oben beschriebene Verfahren benutzt wird. Außerdem werden
ein empfangener optischer Pegel eines Paars von Infrarot-Abstrahlungs-
und Empfangselementen, die an einer Mittelachse des Gegenstands
angeordnet sind, ein empfangener optischer Pegel eines Paars von
Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen, die einem linken Ende
des Gegenstands entsprechen, und ein empfangener optischer Pegel
eines Paars von Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen, die
einem rechten Ende des Gegenstands entsprechen, gemessen, und ein
X-Achsendurchmesser Dx(i) und ein Y-Achsendurchmesser Dy(i) einer
Stelle, die von dem Gegenstand berührt wird, werden auf Grundlage
der gemessenen Pegel gemessen und gespeichert. Bei der vorliegenden
Erfindung wird die Fläche
der berührten
Stelle auf Grundlage des gemessenen X- und Y-Achsendurchmessers
unter der Annahme berechnet, dass die Stelle ein Oval ist, wie oben
beschrieben.
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Die
berechneten Koordinaten des Gegenstands werden mit zuvor gespeicherten
Koordinaten vergleichen. Wenn die berechneten und gespeicherten
Koordinaten unterschiedlich sind, wird bestimmt, dass die berechneten
Koordinaten neu sind, und den neuen Koordinaten wird eine Indexvariable
zugeordnet. Die neuen Koordinaten und die Indexvariable werden dann
im Speicher gespeichert.
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Sodann
geben die Infrarotstrahler wieder Infrarotstrahlen ab, und die Infrarotempfänger empfangen die
Infrarotstrahlen. Wird anhand der empfangenen optischen Pegel der
Infrarotempfänger
bestimmt, dass der Berührungsbildschirm
von einem Gegenstand berührt
wurde, werden die Koordinaten (X(j), Y(j) des Mittelpunkts des Gegenstands
und der X-Achsendurchmesser Dx(j) und der Y-Achsendurchmesser Dy(j) des Gegenstands
gemessen und gespeichert, wie oben beschrieben. Die gemessenen Koordinaten
des Gegenstands werden mit zuvor gespeicherten Koordinaten verglichen.
Wenn die gemessenen und gespeicherten Koordinaten unterschiedlich
sind, wird bestimmt, dass die gemessenen Koordina ten neu sind, und
den neuen Koordinaten wird eine neue Indexvariable zugeordnet. Die
neuen Koordinaten und die Indexvariable (Index + 1) werden dann
im Speicher gespeichert.
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Auch
wenn eine Vielzahl von Stellen auf dem Berührungsbildschirm berührt wurde,
können
die jeweiligen Koordinaten der Vielzahl von Stellen bestimmt werden,
ohne Fehler oder Verwirrung zu verursachen, da die jeweiligen Koordinaten
der Vielzahl von Stellen gemeinsam mit ihren Indexvariablen in der
oben beschriebenen Weise gespeichert werden können.
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Wenn
andererseits die gemessenen und gespeicherten Koordinaten identisch
sind, wird bestimmt, ob der Gegenstand sich bewegt hat oder nicht.
Hat der Gegenstand sich nicht bewegt, bleiben die gespeicherten Indexvariablen
und Koordinaten unverändert.
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Es
folgt nun eine Beschreibung des Falls, in dem sich der Gegenstand
bewegt hat, wenn nämlich
der Gegenstand beispielsweise während
des Kontakts mit dem Berührungsbildschirm
verschoben wurde. Wie in 2 gezeigt, wird, wenn der Gegenstand
bewegt wird, zusätzlich
Information zu dem Zeitpunkt gespeichert, an dem der Gegenstand
den Berührungsbildschirm
berührt
hat, und es wird außerdem
Information zu dem Zeitpunkt gespeichert, nachdem der Gegenstand
bewegt wurde, und anhand dieser Zeitinformationen wird die Geschwindigkeit
des Gegenstands berechnet. Genauer ausgedrückt, wenn der erste Gegenstand 101 den
Berührungsbildschirm
zu einem Zeitpunkt t1 berührt
hat, enthält
Information zum ersten Gegenstand 101 vor der Bewegung
X(i1, t1) und Y(i1, t1), und Information zum ersten Gegenstand 101 nach
der Bewegung enthält X(i2,
t2) und Y(i2, t2), wie in 2 gezeigt.
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Die
Bewegungsstrecke und -dauer des ersten Gegenstands werden berechnet,
und anhand der berechneten Bewegungsstrecke und -dauer wird die
Bewegungsgeschwindigkeit berechnet. Falls die berechnete Bewegungsgeschwindigkeit
weniger oder gleich einer im Voraus festgelegten Bewegungsgeschwindigkeitsgrenze
ist, wird bestimmt, dass die Koordinaten kontinuierlich sind, und
die Indexva nable des ersten Gegenstands bleibt unverändert, während neue
Koordinaten (X(k2), Y(i2) zusammen mit der gleichen Indexvariable gespeichert
werden. Auf eine Beschreibung der Bewegung des zweiten Gegenstands
wird hier verzichtet, da dasselbe Verfahren Anwendung findet.
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Wenn
die berechnete Bewegungsgeschwindigkeit des ersten Gegenstands höher als
die im Voraus festgelegte Bewegungsgeschwindigkeitsgrenze ist, wird
bestimmt, dass die Koordinaten nicht kontinuierlich sind, und es
wird eine neue Indexvariable zugeteilt, während neue Koordinaten nach
der Bewegung zusammen mit der neuen Indexvariable gespeichert werden.
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Sodann
geben die Infrarotstrahler wieder Infrarotstrahlen ab, und die Infrarotempfänger empfangen die
Infrarotstrahlen, um zu bestimmen, ob eine oder mehrere der Vielzahl
berührter
Stellen freigegeben wurde. Koordinaten und Indexvariablen, die anhand
der empfangenen optischen Pegel der Infrarotempfänger berechnet werden, werden
dann mit zuvor gespeicherten Koordinaten und Indexvariablen verglichen.
Falls der Vergleich ergibt, dass eine der berührten Stellen freigegeben wurde,
werden die gespeicherten Mittelachsenkoordinaten und Indexvariablen,
die der freigegebenen Stelle entsprechen, aus dem Speicher gelöscht.
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Falls
bestimmt wird, dass alle berührten
Stellen freigegeben wurden, indem empfangene optische Pegel, die
für alle
Paare von Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen gemessen
wurden, mit dem maximalen optischen Pegel verglichen werden, werden
alle gespeicherten Mittelachsenkoordinaten und Indexvariablen, die
den freigegebenen Stellen entsprechen, gelöscht und initialisiert.
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3 zeigt
das Konzept, nach dem die Koordinaten einer Vielzahl von Positionen,
die unter Benutzung des Mehrpositionskoordinatendetektionsverfahrens
gemäß der vorliegenden
Erfindung detektiert werden, an eine Informationseinrichtung übertragen
werden.
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Wie
in 3 gezeigt, weisen bei der Übertragung der gemessenen und
berechneten Daten zu der Vielzahl von Stellen an eine andere Dateneinrichtung
die se Daten einen Indikator 301 auf, der anzeigt, ob eine Stelle
des Berührungsfeldes
berührt
wurde oder nicht, oder ob eine berührte Stelle freigegeben wurde
oder nicht, Indikatoren 305 und 311, die anzeigen,
ob die einzelnen Stellen fortdauernd berührt wurden oder freigegeben
wurden, Indexvariablen 306 und 312, die den einzelnen
berührten
Stellen zugeordnet sind, jeweilige X- und Y-Koordinaten 308, 310, 314 und 316 der
berührten
Stellen, gemessene X- und Y-Durchmesser 307, 309, 313 und 315 der
berührten
Stellen, und die Anzahl des oder der gemessenen Gegenstände 304.
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Fachleute
werden verstehen, dass verschiedene Modifikationen und Variationen
an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne
vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Es ist daher vorgesehen,
dass die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Variationen
dieser Erfindung abdeckt, sofern sie in den Umfang der beiliegenden
Ansprüche
und ihrer Äquivalente
fallen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Detektieren der Koordinaten
einer Vielzahl berührender
Gegenstände
an einem Infrarot-Berührungsbildschirm
bereit, das auf Infrarot-Berührungsbildschirmfelder
anwendbar ist, mit denen es möglich
ist, die Koordinaten einer Vielzahl berührender Gegenstände ohne das
Auftreten von Fehlern zu detektieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Bereitgestellt
sind ein Verfahren zum Detektieren der Koordinaten einer Vielzahl
berührender
Gegenstände
an einem Infrarot-Berührungsbildschirm
ohne das Auftreten von Fehlern, und ein Verfahren zum Detektieren
der Fläche
der berührten
Stelle. Das Koordinatendetektionsverfahren umfasst Folgendes: Messen und
Speichern des maximalen empfangenen optischen Pegels eines Paars
von Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen, deren Infrarot-Abstrahlung
und Empfang nicht von einem Gegenstand behindert werden, und Initialisieren
einer Indexvariable zum Identifizieren einer Vielzahl berührter Stellen,
Bestimmen, dass der Bildschirm berührt wurde, wenn ein empfangener
Pegel eines Paars von Infrarot-Abstrahlungs- und Empfangselementen,
deren Infrarot-Abstrahlung und Empfang von einem Gegenstand behindert
werden, unter dem maximalen Pegel liegt, Messen des minimalen Pegels,
um Mittelpunktkoordinaten des Gegenstands zu detektieren, und Auslesen
einer Indexvariable für
die Mittelpunktkoordinaten, und Bestimmen, dass die Mittelpunktkoordinaten
neu sind, und Festsetzen einer Indexvariable für die Mittelpunktkoordinaten,
wenn keine Indexvariable für
die Mittelpunktkoordinaten ausgelesen wird, und Speichern der Mittelpunktkoordinaten
und der Indexvariable für
die Mittelpunktkoordinaten. Das Flächendetektionsverfahren umfasst
außerdem
Folgendes: Messen der empfangenen Pegel von drei Paaren von Infrarot-Abstrahlungs-
und Empfangselementen, die der Mitte und zwei Enden des Gegenstands
entsprechen, und Messen und Speichern des X- und des Y-Achsendurchmessers einer
Stelle, die von dem Gegenstand berührt wird, anhand der gemessenen
Pegel, und Messen der Fläche
der berührten
Stelle auf Grundlage der Durchmesser unter der Annahme, dass die
Stelle ein Oval ist.
wobei „A" eine Auflösung der Detailkoordinaten bezeichnet, und, wenn die Auflösung „A" der Detailkoordinaten auf 100 festgelegt ist, Fx und Fy als ein Wert im Bereich von 0 bis 100 berechnet werden kann.
wobei CA = „logische Auflösung"/„Anzahl der Elemente” und (CAx × X(k), CAy × Y(k)) die Grundkoordinaten des Gegenstands