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M 3311
PATENTANSPRÜCHE
1. Tastfeldsystem, gekennzeichnet durch die Kombination
eines Substrats, das eine Tastfläche besitzt, mit einer Einrichtung, die geeignet ist, bei einer Berührung
der Tastfläche ein Signal mit einer ersten Charakteristik zu erzeugen, die den Ort der Berührung
der Tastfläche angibt, und mit einer zweiten Charakteristik, die die Berührung selbst angibt·
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Berührungsfläche zum Fortleiten von Oberflächenwellen geeignet ist und daß die Berührungsanzeigeeinrichtung
eine Oberflächenwellenwandlereinrichtung besitzt, die geeignet ist, Oberflächenwellen an die genannte
Fläche abzugeben und von ihr zu empfangen und
auf Grund einer Berührung der genannten Fläche ein Signal zu erzeugen, das eine von dem zeitlichen Verlauf
der Welle abhängige Charakteristik besitzt, die den Ort der Berührung der Tastfläche angibt, sowie
eine zweite Charakteristik, die die Wirkung der Berührung auf akustische Oberflächenwellen angibt, die
auf der Fläche den Bereich durchwandern, in dem die Berührung erfolgt.
3. System nach Anspruch 2, in dem auf der Berührungsfläche
eine vorherbestimmte Koordinatenachse vorgesehen und die genannte Fläche so beschaffen ist, daß eine
Berührung derselben eine Störung einer Oberflächenwelle bewirkt, die den Bereich durchwandert, in dem
die Berührung erfolgt, wobei die Größe der Störung mit dem Berührungsdruck in Beziehung steht, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Substratfläche eine Oberflächen-
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welleneingabewandlereinrichtung gekoppelt ist, die zur Abgabe eines Oberflächenwellenzuges an die genannte
Fläche dient, daß mit dem Substrat ferner eine Oberflächenwellenausgabewandlereinrichtung gekoppelt
ist, daß eine Oberflächenwellenumlenkeinrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, von dem Oberflächenwellenzug
abgeleitete Oberflächenwellenzugkomponenten entlang von einer Mehrzahl von Bahnen, die verschiedene
Längen haben, die je einer von verschiedenen Stellen der auf der Berührungsfläche vorgesehenen Koordinatenachse
zugeordnet sind, auf der genannten Fläche zu der Ausgabewandlereinrichtung umzulenken, und daß mit
der Eingabe- und der Ausgabewandlereinrichtung Schaltungsmittel
gekoppelt sind, die dazu dienen, die Abgabe von Oberflächenwellenzügen über dfe Fläche einzuleiten,
durch eine Berührung bewirkte Störungen von empfangenen Wellenzugkomponenten zu erkennen und ein
Ausgangssignal zu erzeugen, das eine erste Charakteristik
besitzt, die mit dem zeitlichen Verlauf der Welle in Beziehung steht und anzeigt, auf welcher der Mehrzahl von
Bahnen die infolge der Berührung gestörte Wellenzugkomponente gewandert ist und damit auch anzeigt, an
welcher Stelle der Koordinatenachse die Berührung der Fläche erfolgt, und das eine zweite Charakteristik hat,
die die durch den Berührungsdruck bewirkte Störung der Wellenzugkomponente anzeigt, die auf der Fläche den
Bereich durchwandert, in dem die Berührung erfolgt.
System nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß
die Schaltungsmittel eine mit der Ausgabewandlereinrichtung gekoppelte Einrichtung umfassen, die dazu
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dient, die durch den Berührungsdruck bewirkte Störung
durch den Verlauf einer Amplitude einer elektrischen Größe darzustellen, ferner eine Vergleichseinrichtung,
die dazu dient, das Ausgangssignal der Ausgabewandlereinrichtung in einer Mehrzahl von verschiedenen Zeitpunkten
gleichzurichten, die Amplituden-Stichproben für die spätere Verwendung als Bezugswerte zu speichern,
während einer Berührung des Substrats die Amplitude des Ausgangssignals des Ausgabewandlers erneut abzutasten,
die erhaltenen berührungsabhängigen Amplitudenstichproben mit den gespeicherten Bezugsstichproben zu vergleichen
und ein Signal zu erzeugen, das den Zeitpunkt der größten Differenz zwischen den Amplituden der
Stichproben-Bezugswerte und den berührungsabhängigen Stichproben und damit den Zeitpunkt des Auftretens
des durch die Berührung gestörten vVellenzuges angibt.
5« System nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schaltungsmittel Differenziermittel zum Differenzieren
des Ausgangssignals der Ausgabewandlereinrichtung aufweisen und der Nulldurchgang des dabei
erhaltenen Signals den Zeitpunkt des Auftretens der durch die Berührung gestörten Wellenfolge darstellt.
6. System nach Anspruch 4- oder 5» dadurch gekennzeichnet,
daß der von den Schaltungsmitteln erzeugte Oberfläehenwellenzug
eine Dauer T im Bereich von 1,0 w/c bis 2,0 w/c hat, wobei "w" die Breite der Eingabewandlereinrichtung
und "c" die Geschwindigkeit der Fortpflanzung der Oberflächenwelle auf dem Substrat ist.
7. System nach einem der Ansprüche 4- bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberflächenwellenausgabewandlereinrichtung
sich auf dem Substrat in der
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Richtung der Koordinatenachse so weit erstreckt, daß sie eine Mehrzahl der genannten Bahnen der Wellenzugkomponenten
abschließt.
8. System nach einem der Ansprüche 4 bis 7» dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberflächenwellenabtasteinrichtung eine erste Einrichtung zum Umlenken von von
dem Oberflächenwellenzug abgeleiteten Obeflächenwellenzugkomponenten
auf der genannten Fläche sowie Reflexionsmittel aufweist, die dazu dienen, die genannten Komponenten
längs der Mehrzahl von Bahnen zu reflektieren, die mit je einer Stelle der Koordinatenachse auf der Substratfläche
zugeordnet sind.
9· System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsmittel eine Anordnung von im Halbwellenabstand
voneinander angeordneten Rillen oder Ablagerungen von wellenreflektierendem Material umfassen.
10. System nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsmittel eine reflektierende Anordnung
umfassen, deren Reflexionsvermögen mit dem Abstand von der Eingabewandlereinrichtung zunimmt, so daß die
mit zunehmender -^aufstrecke der welle zunehmende Abnahme
der Wellenamplitude mindestens teilweise kompensiert wird.
.11· System nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzielen der zunehmenden Reflexionsvermögen
in der reflektierenden Anordnung ausgewählte Elemente der Anordnung in einem mit zunehmendem Abstand
von der Eingabewandlereinrichtung fortschreitend abnehmendem
Anteil weggelassen sind.
12· System nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Anordnung Elemente
aufweist, deren Länge mit zunehmendem Abstand von der Eingabewandlereinrichtung zunimmt und die in
der Längsrichtung des Elements in verschiedenen Lagen innerhalb der seitlichen Begrenzungen der
Anordnung angeordnet sind.
13· System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Substrat auf einem durchsichtigen,
ebenem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre ausgebildet oder angebracht dst, daß die Oberflächenwelleneingabe-
und -ausgabewandlereinrichtung mit der Oberfläche der Bildschirme mechanisch und akustisch
gekoppelt sind und daß die reflektierende Anordnung auf der Oberfläche des Bildschirms ausgebildet oder
angebracht ist und mit der Eingabewandlereinrichtung
zusammenwirkt.
14. System nach einem der Ansprüche 3 bis 13 für die
Verwendung mit einer'vorrichtung zur Sichtdarstellung
von Winkelkoordinaten des Tastfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß das System geeignet ist, Berührungsstellen
unter verschiedenen Winkeln auf einer Sichtdarstellungsfläche der genannten Vorrichtung darzustellen,
die Oberflächenwelleneingabewandlereinrichtung geeignet ist, einen Wellenzug von kreisförmigen Oberflächenwellen
abzugeben, die von dem scheinbaren Mittelpunkt des Koordinatensystems radial auswärts
über die Bildfläche wandern, die Oberflächenwellenumlenkeinrichtung
dazu dient, von dem genannten Oberflächenwellenzug abgeleitete Oberflächenwellenzugkomponenten
zu der Ausgabewandlereinrichtung auf
einer Mehrzahl von Bahnen unlenken, die unterschiedliche
Langen haben, die je einem Winkel auf der Bildfläche zugeordnet sind, und die Schaltungsmittel Mittel
umfassen, die dazu dienen, durch eine Auswertung auf Grund der Laufzeit der erfaßten gestörten Wellenzugkomponente
zu bestimmen, auf welcher der genannten Mehrzahl von Bahnen die durch die Berührung gestörte
Wellenzugkomponente gewandert ist, und damit den der Berührungsstelle der Bildfläche zugeordneten Winkel
zu bestimmen·
15· System nach einem der Ansprüche 3 bis 14-, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberflächenwe1leneingabe- und
-ausgabewandlereinrichtung Teile einer gemeinsamen Eingabe- und Ausgabewandlereinrichtung sind.
16. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, zur Verwendung
zum Betätigen einer entfernt angeordneten, steuerbaren Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat eine Tafel umfaßt, die entfernt von der genannten Vorrichtung angeordnet, aber mit ihr durch
eine geeignete Koppelung wirkungsverbunden ist·
17»System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die steuerbare Vorrichtung eine Graphikdarstellungsvorrichtung umfaßt.
18. System nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tafel aus einer Glasplatte besteht.
19· Tastfeldsystem, gekennzeichnet durch die Kombination eines Substrats, das eine Tastfläche besitzt, mit
einer Einrichtung, die geeignet ist, bei einer Berührung
der Tastfläche ein Signal mit einer ersten
Charakteristik zu erzeugen, die den Ort der Berührung
der Tastfläche angibt, und mit einer zweiten Charakteristik, die den 3erührungsdruck anzeigt, sowie durch
eine Einrichtung, die zum Empfang des genannten Ausgangssignals dient und auf die erste Charakteristik
durch Bezeichnung einer vorherbestimmten steuerbaren Funktion und auf die zweite Charakteristik durch
Steuerung der steuerbaren Funktion anspricht.
20· System nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichting zum Empfang des Ausg^ngssignals auf
Grund der ersten Charakteristik ein erstes Steuersignal erzeugt, daß die Berührungsstelle angibt, und auf Grund
der zweiten Charakteristik ein zweites Steuersignal erzeugt, das den Berührungsdruck angibt.
21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Charakteristik des Ausgangssignals eine
Mehrzahl von diskreten, von Null abweichenden Vierten
für den Berührungsdruck oder ein Kontinuum von Werten für den Berührungsdruck angibt, und daß die Empfangseinrichtung
auf Grund der zweiten Charakteristik ein zweites Steuersignal erzeugt, das eine Information
enthält, die eine Mehrzahl von diskreten, von Null abweichenden Werten für den Berührungsdruck angibt.
22· System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
die Berührungsfläche zum Fortleiten von Oberflächenwellen geeignet ist und daß die Beruhrungsanzeigeeinr
tung eine Oberflächenwellenwandlereinrichtung besitzt, die geeignet ist, Oberflächenwellen an die genannte
Fläche abzugeben und von ihr zu empfangen und auf Grund
einer Berührung der genannten Fläche ein Ausgangssignal zu erzeugen, das eine erste von dem zeitlichen Verlauf
der Welle abhängige Charakteristik und eine zweite Charakteristik besitzt, die eine Mehrzahl von diskreten,
von Null abweichenden Dämpfungswerten oder ein Kontinuum von Dämpfungswerten für die akustischen
Oberflächenwellen angibt, die auf der Oberfläche den Bereich durchwandern, in dem die Berührung erfolgt,
23· System nach Anspruch 22 zur Anzeige eines Berührungsdruckes an einer Stelle längs einer vorherbestimmten
Koordinatenachse auf der Berührungsfläche und zur Ansprache auf diesen Berührungsdruck, dadurch gekennzeichnet,
daß die Berührungsfläche so beschaffen ist, daß durch eine Berührung der Fläche die Amplitude einer
Welle gedämpft wird, die den Bereich durchwandert, in dem die Berührung erfolgt, daß die Oberflächenwellenwandlereinrichtung
eine mit dem Substrat gekoppelte Öberflächenwelleneingabewandlereinrichtung umfaßt,
die zur Abgabe eines Oberflächenwellenzuges an die genannte Fläche dient, sowie eine mit dem Substrat gekoppelte
Oberflächenwellenausgabewandlereinrichtung, daß in dem System eine Oberflächenwellenumlenkeinrichtung
vorgesehen ist, die dazu dient, von dem Oberflächenwellenzug abgeleitete Oberflächenwellenzugkomponenten
entlang von einer Mehrzahl von Bahnen, die verschiedene Längen haben die je einer von verschiedenen
Stellen der auf der Berührungsfläche vorgesehenen Koordinatenachse zugeordnet sind, auf der genannten
Fläche zu der Ausgabewandlereinrichtung umzulenken, und daß die Ausgangssignalempfangseinrichtung Schaltungsmittel
umfaßt, die mit der Eingabe- und der Ausgabewandlereinrichtung gekoppelt und geeignet sind,
die Abgabe von Oberflächenwellenzügen an die genannte
Fläche einzuleiten und eine durch die Berührung be-
wirkte Dämpfung von empfangenen Wellenzugkomponenten zu erfassen, wobei die genannten Schaltungsmittel
ein Ausgangssignal erzeugen, das eine mit dem zeitlichen Verlauf der Welle in Beziehung stehende,
erste Charakteristik besitzt, die angibt, auf welcher der Mehrzahl der Bahnen die durch die Berührung gedämpfte
Wellenzugkomponente gewandert ist, und die damit die Lage der Berührungsstelle längs der genannten
Koordinatenachse auf der Fläche angibt, das Ausgangssignal eine zweite Charakteristik hat, die die
durch den Berührungsdruck bewirkte Dämpfung der Wellenzugkomponente angibt, die auf der Fläche den Bereich
durchwandert, in dem die Berührung erfolgt, und das System eine Auswerteschaltung besitzt, die das Ausf-angssignal
empfängt und auf Grund der ersten Charakteristik ein erstes Signal erzeugt, das eine Information enthält,
die die Berührungsstelle angibt, und auf Grund
der zweiten Charakteristik ein zweites Signal erzeugt, das Information enthält, die eine Mehrzahl von diskreten,
von Null abweichenden Werten für den Berührungsdruck oder ein Kontinuum von Werten für den Berührungsdruck angibt.
24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schaltungamittel zum Erzeugen eines Ausgangssignals
geeignet sind, das eine Amplitudenverlaufscharakteristik besitzt, die eine Einsattelung hat,
deren Ort auf der Zeitachse die Laufzeit der erfaßten gedämpften Wellenzugkomponente und deren Tiefe den
Grad der Dmäpfung der erfaßten gedämpflßn Wellezugkomponente
angibt, daß die Auswerteschaltung auf Grund
des Zeitpunktes der Einsattelung in der Amplitudenverlauf scharakteristik des AusgangssicnäLs das erste
Signal erzeugt, das die Lage der Berührungsstelle
längs der genannten Koordinatenachse auf der Fläche angibt, und daß die Auswerteschaltung ferner auf
Grund der Tiefe der Einsattelung das zweite Signal erzeugt, das den Grad der Dämpfung der akustischen
Oberflächenwellen angibt, die auf der Fläche den
Bereich durchwandern, in dem die Berührung erfolgt.
25. System nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet,
daß der Eingabewandler die Oberflächenwellen derart
abgibt, daß sie auf der Fläche längs einer ersten Bahn wandern, daß der Ausgabewandler am Ende einer
zweiten Bahn auf der Fläche angeordnet ist, daß die Oberflächenwellenumlehkeinrichtung ein erstes reflektierendes
Gitter umfaßt, das eine Anordnung von reflektierenden Elementen besitzt, die längs der ersten Bahn
unter/gleichen Einfallswinkeln zu der Längsachse dieser
ersten Bahn angeordnet sind, so daß sie von der Oberflächenwelle eine Mehrzahl von Wellenkomponenten ableiten und diese Wellenkomponenten in eine gleiche
Mehrzahl von Bahnen auf der Substratoberfläche umlenken,
von denen jede unter einem Winkel zu der Achse der ersten Bahn angeordnet ist, sowie ein zweites reflektierendes
Gitter, das eine Anordnung von reflektierenden Elementen umfaßt, die längs der zweiten Bahn unter
gleichen Einfallswinkeln zu der Längsachse der zweiten Bahn angeordnet sind, so daß diese Elemente die genannten
Wellenkomponenten abfangen und die abgefangenen Wellenkomponenten längs der zweiten Bahn zu dem
Ausgabewandler umlenken.
26. System nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des
ersten und des zweiten Steuersignals Mittel umfaßt, die dazu dienen, die Amplitude des gleichgerichteten Aus-
gangssignals der Ausgabewandlereinrichtung in einer
Mehrzahl von verschiedenen Zeitpunkten abzutasten,
die Amplitudenstichproben für die spätere Verwendung
als Bezugswerte zu speichern, während einer Berührung
der Vorrichtung die Amplitude des Ausgangssignals der Ausgabewandlereinrichtung erneut abzutasten, die erhaltenen
berührungsabhängigen Amplitudenstichproben mit den gespeicherten Bezugsstichproben zu veigleichen und das
erste Steuersignal zu erzeugen, das den Zeitpunkt der größten Differenz zwischen den Amplituden der Bezugsstichproben
und der berührungsabhängigen Stichproben
angibt, sowie das zweite Steuersignal, das den Betrag dieser größten Differenz angibt.
27. Kathodenstrahlröhre für die Verwendung in einem Tastfeldsichtdarstellungssystem
zum Erkennen von Berührungsstellen, die auf einer Berührungsanzeigefläche des
Systems längs einer vorherbestimmten Koordinatenachse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre
einen durchsichtigen flachen Bildschirm mit einer Berühruny;sanzeigeflache
besitzt, die zum Fortleiten von akustischen Oberflächenwellen geeignet und so beschaffen
ist, daß eine Berührung der Fläche eine Störung
einer Oberflächenwelle bewirkt, die den Bereich durchwandert, in dem die Berührung erfolgt, ferner eine
Oberflächenwelleneingabewandlereinrichtung, die mit
der Berührungsanzeigefläche des Bildschirms mechanisch und akustisch gekoppelt und geeignet ist, im erregten
Zustand einen Oberflächenwellenzug an die genannte
Fläche abzugeben, sowie mindestens eine Anordnung von in oder auf der Berührungsanzeigefläche des Bildschirms
vorgesehenen, wellenreflektierenden Elementen zum Umlenken von von der Eingabewandlereinrichtung
abgegebenen Oberflächenwellen auf der Berührun^sanzeigeflache
des Bildschirms·