DE19959373A1 - Positionsfernbezeichnungssystem - Google Patents
PositionsfernbezeichnungssystemInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Positionsfernbezeichnungssystem für die Bezeichnung einer optionalen Position in einer Ebene von einer Stelle aus, die von der Ebene entfernt ist. Das Positionsfernbezeichnungssystem weist folgendes auf: eine Sendereinheit mit Sendern (82, 84, 86, 88), die zum Senden als ein Positionssignal von Signalen der gleichen Frequenz, jedoch mit unterschiedlichen Phasen auf jeweils simultane Weise ausgestaltet sind, eine Empfängereinheit zum Empfangen der von den Sendern (82, 84, 86, 88) der Sendereinheit übertragenen Signale in Form eines zusammengesetzten Signals, zum Verstärken des empfangenen zusammengesetzten Signals bis zu einem Sättigungspegel und zum Durchführen einer Signalverarbeitung des verstärkten Signals, um eine Positionsinformation zu erhalten, die mit einer Phasenverschiebung des verstärkten Signals von einer Referenzphase verbunden ist, und eine Steuerungseinheit zum Erzeugen eines Steuerungssignals, das zum Anzeigen einer Position, die durch das Positionssignal von der Sendereinheit bezeichnet wird, auf einem Bildschirm ausgestaltet ist, basierend auf der Positionsinformation von der Empfängereinheit. Das Positionsfernbezeichnungssystem ist für eine Vielzahl elektronischer Geräte anwendbar, wie TVs, Computer, Videorecorder, LDPs, DVD-Spieler, VOD-System, Kabel-TV-Endgeräte, Kommunikationsendgeräte, Videospielmaschinen für den Heimbedarf und Computer für Kleinkinder. Auf diese Weise kann leicht eine Bewegung eines Cursors erzielt werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Positionsfernbezeich
nungssystem, und insbesondere ein Positionsfernbezeichnungs
system, das eine Sendereinheit, die zum Senden von Signalen
der gleichen Frequenz, jedoch mit unterschiedlichen Phasen,
ausgestaltet ist, und eine Empfängereinheit aufweist, die zum
Empfangen dieser Signale von der Sendereinheit für deren Wei
terverarbeitung ausgestaltet ist.
Im allgemeinen wird ein Positionsfernbezeichnungssystem bei
einer Vielzahl elektronischer Geräte, wie TVs, Computer, Vi
deorecorder, LDPs, DVD-Spieler, VOD-Systeme, Kabel-TV-
Endgeräte, Kommunikationsendgeräte, Videospielmaschinen für
den Heimbedarf und Computer für Kleinkinder angewandt. Ein
solches Positionsfernbezeichnungssystem weist eine Senderein
heit und eine Empfängereinheit auf. Die Sendereinheit über
sendet unter Verwendung von jeweils zwei oder mehreren Sen
dern Signale an die Empfängereinheit, die in einem elektroni
schen Gerät vorhanden ist, das von der Sendereinheit aus eine
um bestimmte Entfernung beabstandet ist. Die Sendereinheit
verstärkt die dort empfangenen Signale gemäß einem Verstär
kungsverfahren unter Verwendung von Verstärkerschaltungen
oder gemäß einem optischen Verstärkungsverfahren. Die ver
stärkten Signale werden dann in einem Analog/Digital-
Wandlerprozeß weiterverarbeitet. Danach wird eine Differenz
zwischen den umgewandelten Signalen berechnet und anschlie
ßend in einen entsprechenden Wert auf einem Koordinatensystem
umgewandelt. In dem Fall, in dem das Positionsfernbezeich
nungssystem nur schwer zwischen den gleichzeitig dort empfan
genen Signalen unterscheiden kann, sendet die Sendereinheit
diese Signale jeweils in einem bestimmten Zeitintervall, da
mit die Empfängereinheit die Signale unterscheidbar voneinan
der weiterverarbeiten kann. Daher führt das oben erwähnte
herkömmliche Positionsfernbezeichnungssystem zu einem Anstieg
der Kosten, da sehr komplexe Schaltungen verwenden werden
müssen, die eine hohe optische Genauigkeit für die Verarbei
tung empfangener Signale erfordern. Damit die Genauigkeit
verbessert werden kann, werden als Sendesignale Gleichstrom
signale verwendet, die mittels einer relativ einfachen Si
gnalverarbeitung verarbeitet werden können. Bei diesen
Gleichstromsignalen ist es jedoch schwierig, diese von dem
Umgebungsrauschen zu unterscheiden, so daß die Verwendung von
Gleichstromsignalen nicht unbedingt eine verbesserte Genauig
keit der Positionsbezeichnung liefern kann. Daher ist dieses
Verfahren unpraktisch.
Das in dem oben erwähnten Positionsfernbezeichnungssystem an
gewandte Signalverarbeitungsverfahren kann nicht direkt Sig
nale verarbeiten, die von irgendeinem der existierenden Sen
der gesendet werden. Daher ist es schwierig, den Aufbau des
Positionsfernbezeichnungssystems zu vereinfachen. Ferner wird
die wesentliche Signalverarbeitung, die unmittelbar mit der
Genauigkeit der Positionsbezeichnung in Verbindung steht, un
ter Verwendung sperriger Analogschaltungen durchgeführt. Da
her ist es schwierig, das Positionsfernbezeichnungssystem zu
miniaturisieren. Außerdem ist es unmöglich, die Kosten zu
vermindern.
Es ist Ziel der Erfindung, ein Positionsfernbezeichnungssy
stem zu schaffen, das von einer Sendereinheit gesendete Si
gnale auf digitale Weise von einer Empfängereinheit verarbei
ten kann, um dadurch eine leichte Auswahl einer gewünschten
Funktion aus einem Menü zu erzielen, das auf dem Bildschirm
eines elektronischen Geräts angezeigt wird, für welches das
Positionsfernbezeichnungssystem angewandt wird.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel mit dem Gegenstand des An
spruchs 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Un
teransprüchen beschrieben.
Hiernach ist ein Positionsfernbezeichnungssystem geschaffen
für die Bezeichnung einer optionalen Position in einer Ebene
von einer Stelle aus, die von der Ebene entfernt ist, welches
umfaßt: eine Sendereinheit mit Sendern, die zum Senden als
ein Positionssignal von Signalen der gleichen Frequenz, je
doch mit unterschiedlichen Phasen auf jeweils simultane Weise
ausgestaltet sind; eine Empfängereinheit zum Empfangen dieser
von den Sendern der Sendereinheit in der Form eines zusammen
gesetzten Signals gesendeten Signale, zum Verstärken des emp
fangenen zusammengesetzten Signals bis zu einem Sättigungspe
gel und zum Ausführen einer Signalverarbeitung für das ver
stärkte Signal, um eine Information zu erhalten, die mit der
Phasenverschiebung des verstärkten Signals bezüglich einer
Referenzphase verbunden; und eine Steuerungseinheit zum Er
zeugen eines Steuerungssignals, das zum Anzeigen einer durch
das Positionssignal von der Sendereinheit bezeichneten Posi
tion auf einem Bildschirm, basierend auf der Positionsinfor
mation von der Empfängereinheit, ausgestaltet ist.
Das Positionsfernbezeichnungssystem der vorliegenden Erfin
dung ist für eine Vielzahl elektronischer Geräte anwendbar,
wie TVs, Computer, Videorecorder, LDPs, DVD-Spieler, VOD-
Systeme, Kabel-TV-Endgeräte, Kommunikationsendgeräte, Vi
deospielmaschinen für den Heimbedarf und Computer für Klein
kinder. In diesem Fall kann eine leichte Bewegung eines Cur
sors erzielt werden.
Die obigen Ziele und weitere Merkmale und Vorteile der vor
liegenden Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher er
läutert, in der:
Fig. 1 ein Diagramm ist, das eine Richtungscharakteri
stik-Kurve einer allgemeinen Sendereinheit dar
stellt;
Fig. 2a bis 2d Wellenform-Diagramme sind, die jeweils das
Prinzip der Erzeugung einer Phasenverschiebung in
einem Positionsbezeichnungssystem gemäß der vor
liegenden Erfindung darstellen;
Fig. 3a und 3b schematische Ansichten sind, die jeweils eine
Koordinatenbezeichnungsprozedur darstellen, die in
dem Positionsbezeichnungssystem gemäß der vorlie
genden Erfindung ausgeführt wird, wobei Fig. 3a
einen Fall darstellt, bei dem eine Position auf
der linken Seite eines Bildschirms bezeichnet
wird, während Fig. 3b einen Fall darstellt, bei
dem eine Position auf der rechten Seite des Bild
schirms bezeichnet wird;
Fig. 4 ein Blockdiagramm ist, das eine Sendereinheit dar
stellt, die in dem Positionsbezeichnungssystem der
vorliegenden Erfindung enthalten ist;
Fig. 5a und 5b Flußdiagramme sind, die jeweils eine Operation
der Sendereinheit darstellen;
Fig. 6 ein Zeitablaufdiagramm von Steuerungsoperationen
ist, die in der Sendereinheit der Fig. 4 ausge
führt werden;
Fig. 7a und 7b perspektivische Ansichten sind, die jeweils
die Anordnung der in der Sendereinheit der Fig. 4
enthaltenen Sender darstellen;
Fig. 8 ein Wellenformdiagramm ist, das das Prinzip einer
Substitution von Rechteckwellen für sinusoidale
Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 9 ein Blockdiagramm ist, das eine Verstärkungsein
heit darstellt, die in einer Empfängereinheit des
Positionsfernbezeichnungssystems gemäß der vorlie
genden Erfindung enthalten ist;
Fig. 10 ein Blockdiagramm ist, das eine Digitalsignal-
Verarbeitungsschaltung darstellt, die in der Emp
fängereinheit des Positionsfernbezeichnungssystems
gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
Fig. 11 ein Zeitablaufdiagramm von Signalen ist, die für
einen Sendercode-Vergleich und eine Phasenmessung
verwendet werden;
Fig. 12 ein Flußdiagramm ist, das eine digitale Filter-
und Demodulationsprozedur darstellt, die in der
Empfängereinheit der Fig. 10 durchgeführt wird;
Fig. 13 ein Flußdiagramm ist, das eine Signalverarbei
tungsprozedur darstellt, die in der Empfängerein
heit der Fig. 10 durchgeführt wird; und
Fig. 14 ein Flußdiagramm ist, das eine Operation einer in
dem Positionsfernbezeichnungssystem enthaltenen
Steuerungseinheit nach Erzeugung eines Empfangsbe
endigung-Interruptsignals in der Prozedur der Fig.
13 darstellt.
Es werden nunmehr bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfin
dung im Detail mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung be
schrieben.
Sinus- und Kosinuswellen, die sinusoidale Wellen mit einer
Phasendifferenz von 90° zueinander sind, haben Wellenformen,
die jeweils durch grundsätzliche mathematische Einheiten aus
gedrückt werden. Dementsprechend können solche Sinus- und Ko
sinuswellen äußerst einfach berechnet werden. In diesem Zu
sammenhang genügen diese Sinus- und Kosinuswellen einer Be
dingung, die für die einfachste Welle unter verschiedenen
Wellen gegeben ist, die für eine Sendereinheit gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendbar
sind.
Wenn Sinus- und Kosinuswellen überlagert werden, weist die
resultierende zusammengesetzte Welle eine Phasenverschiebung
aufgrund einer Amplitudenvariation auf, die durch die Überla
gerung der Sinus- und Kosinuswellen hervorgerufen wird. Diese
Phasenverschiebung wird nunmehr beschrieben.
Im allgemeinen können die neuen Koordinatenwerte x' und y'
eines Punktes, dessen Koordinatenwerte x und y der x- und y-
Achse um einen Winkel A gedreht werden, durch die folgende
Rotationsgleichung ausgedrückt werden:
Aus dem obigen Matrixausdruck können die Koordinatenwerte x'
und y' wie folgt abgeleitet werden:
x' = x cosθ - y sinθ
y' = x sinθ - y cosθ
y' = x sinθ - y cosθ
Unter Anwendung des obigen Ausdrucks kann eine Phasenver
schiebung aus den Grundphasen von sinθ und cosθ um α wie
folgt ausgedrückt werden:
cos(θ+α) = cosθ cosα - sinθ sinα (1)
sin(θ+α) = sinθ cosα + cosθ sinα (2)
Das Aufstellen der obigen Gleichungen ist wohl bekannt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung verwendet eine Sendereinheit zwei Sender, die jeweils
mit der Abszissen- und der Ordinatenachse einer Ebene verbun
den sind, um Frequenzsignale für die Detektion einer linken
oder rechten Position zu senden. Unter der Annahme, daß zwei
Frequenzsignale mit unterschiedlichen Phasen gleichzeitig je
weils von den oben erwähnten beiden Sendern gesendet werden,
empfängt eine mit einer Signalverarbeitungseinheit ausgestat
tete Empfängereinheit unausweichlich die Summe der beiden
Frequenzsignale als ihr Eingangssignal. In diesem Fall wird
Gleichung (2) in geeigneter Weise angewandt. Dort, wo die
Ausgangssignale von den Sendern eine Wellenform von sinθ und
eine Wellenform von cosθ haben, während sie jeweils die glei
che Frequenz haben, wird das gleiche Ergebnis erhalten, wie
es in der Gleichung (2) ausgedrückt ist. Dies wird nunmehr im
Detail beschrieben.
Wenn eine Empfängereinheit Signale mit jeweils entsprechenden
Wellenformen von sinθ und cosθ empfängt, die gleichzeitig von
zwei Sendern gesendet worden sind, variiert jedes empfangene
Signal in der Amplitude gemäß der Signalempfangsposition der
Empfangseinheit bezüglich des Signalsendewinkels der zugehö
rigen Sender, wie in Fig. 1 gezeigt. Diese Amplitudenvariati
on resultiert aus Richtungscharakteristika des zugehörigen
Senders. Unter der Annahme, daß die Amplitude jeder Si
gnaleingabe an die Empfängereinheit jeweils kA für eine Si
nuswellenform und kB für eine Kosinuswellenform ist, sollte
das resultierende zusammengesetzte Eingangssignal die folgen
de Bedingung erfüllen, basierend auf Gleichung (2):
Unter der Annahme, daß A = cosα und B = sinα,
Unter der Annahme, daß A = cosα und B = sinα,
k A sinθ + k B cosθ = k sin(θ+α)
wobei k eine Konstante darstellt, die eine optionale Amplitu
de berücksichtigt.
Dementsprechend wird der folgende Ausdruck aufgestellt:
Mit Bezug auf die oben erwähnte, für die vorliegende Erfin
dung angewandte Theorie kann es schließlich vorkommen, daß
eine Phasenverschiebung α der von den Sendern jeweils über
tragenen Sinus- und Kosinuswelle
bezüglich der Amplituden der Sinus- und Kosinuswelle auf
tritt, wie folgt:
Umgekehrt ist es möglich, wenn die Phasenverschiebung α des zusammengesetzten Signals bekannt ist, das Verhältnis zwi schen der Amplitude A des von dem Sinuswellen-Sender ausgege benen Signals und der Amplitude B des von dem Kosinuswellen- Sender ausgegebenen Signals zu berechnen. Dementsprechend können die Richtungswinkel der der Empfängereinheit zugewand ten Sender genau berechnet werden, indem die physischen Cha rakteristika der Sender verwendet werden, basierend auf dem oben berechneten Ergebnis, d. h. der Richtungscharakteristik kurven der Sender.
Umgekehrt ist es möglich, wenn die Phasenverschiebung α des zusammengesetzten Signals bekannt ist, das Verhältnis zwi schen der Amplitude A des von dem Sinuswellen-Sender ausgege benen Signals und der Amplitude B des von dem Kosinuswellen- Sender ausgegebenen Signals zu berechnen. Dementsprechend können die Richtungswinkel der der Empfängereinheit zugewand ten Sender genau berechnet werden, indem die physischen Cha rakteristika der Sender verwendet werden, basierend auf dem oben berechneten Ergebnis, d. h. der Richtungscharakteristik kurven der Sender.
Wenn ein Sendegerät, wie eine Fernsteuerung, verwendet wird,
muß es für den Übertragungswinkel jedes in dem Sendegerät
enthaltenen Senders nicht unbedingt erforderlich sein, genau
mit der Empfangsposition der Empfängereinheit ausgerichtet zu
sein. In diesem Fall ist es praktischerweise bedeutungslos,
eine geradlinige Trajektorie zwischen dem Übertragungswinkel
jedes Senders und der Empfangsposition der Empfängereinheit
abzuleiten, wie eine Schußtrajektorie eines Direktfeuerge
wehrs, das geradlinig mit einem Zielobjekt ausgerichtet ist.
Es gibt kein wesentliches Problem, selbst wenn die Phasenver
schiebung α direkt berechnet wird, basierend auf einer axia
len Bewegungsentfernung in einer Ebene, unter Berücksichti
gung des obigen proportionalen Ausdrucks.
Um den obigen Ausdruck zu verifizieren, wird nunmehr eine Be
schreibung im Zusammenhang mit den Fig. 2a bis 2d geliefert.
Gemäß einer Zusammensetzung von Sinus- und Kosinuswellen ge
mäß der vorliegenden Erfindung wird eine zusammengesetzte
Welle aus Sinuswellen, die als ein Referenzsignal verwendet
werden soll, zusammen mit einer zusammengesetzten Welle aus
Sinus- und Kosinuswellen erzeugt, die als ein Positionsbe
zeichnungssignal verwendet werden soll. Die zusammengesetzte
Welle aus Sinus- und Kosinuswellen ist im Zusammenhang mit
drei Amplitudenbedingungen dargestellt, d. h. die Bedingung,
bei der die Sinus- und Kosinuswellen die gleiche Amplitude
haben (sin = cos), die Bedingung, bei der die Amplitude der
Sinuswelle größer als diejenige der Kosinuswelle ist (sin <
cos) und die Bedingung, bei der die Amplitude der Sinuswelle
kleiner als diejenige der Kosinuswelle ist (sin < cos).
Das Wellenformdiagramm der Fig. 2a stellt den Fall dar, bei
dem die beiden Sender jeweils Sinuswellen als ein Referenzsi
gnal ausgeben. In diesem Fall tritt ungeachtet der Ausgang
samplitude jedes Senders keine Phasenverschiebung auf.
Die Wellenformdiagramme der Fig. 2b bis 2d stellen die Fälle
dar, bei denen die Sender jeweils eine Sinuswelle und eine
Kosinuswelle unter unterschiedlichen Amplitudenbedingungen
ausgeben. Das Wellenformdiagramm der Fig. 2b stellt den Fall
für sin = cos dar. In diesem Fall weist die zusammengesetzte
Welle wegen tan-11 (tan-11 = 45°) eine Phasenverschiebung von
45° von sowohl der Sinus- als auch von der Kosinuswelle auf.
Das heißt, daß diese zusammengesetzte Welle eine Phasenver
schiebung hat, die der Hälfte der Phasenverschiebung zwischen
der Sinus- und der Kosinuswelle entspricht. Das Wellen
formdiagramm der Fig. 2c stellt den Fall für sin < cos dar.
In diesem Fall ist die Bedingung tan-10 (tan-10 = 0°)
schließlich erfüllt. Dementsprechend weist die zusammenge
setzte Welle der Fig. 2c eine Phasenverschiebung von der Art
auf, daß sie letztlich die gleiche Phase hat wie diejenige
der Kosinuswelle. Andererseits stellt das Wellenformdiagramm
der Fig. 2d den Fall für sin < cos dar. In diesem Fall ist
letztendlich die Bedingung tan-1θ (tan-1θ = 90°) erfüllt. Dem
entsprechend weist die zusammengesetzte Welle der Fig. 2d ei
ne Phasenverschiebung von der Art auf, daß sie letztendlich
die gleiche Phase wie diejenige der Sinuswelle hat. Daher ist
ersichtlich, daß die gleichen Ergebnisse erhalten werden wie
diejenigen, die in den obigen Gleichungen ausgedrückt sind.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wer
den eine Sender- und eine Empfängereinheit verwendet, die In
frarotlicht emittierende Dioden mit einem relativ einfachen
Schaltungsaufbau verwenden.
Im allgemeinen müßte eine von der physischen Größe ziemlich
komplex aufgebaute Schaltung verwendet werden, um sinusoidale
Wellen jeweils mit einer Sinuswellenform und einer Kosinus
wellenform zu erzeugen.
Wenn eine Rechteckwelle durch einen Bandpaßfilter gelangt,
der mit der Frequenz der Rechteckwelle in Verbindung steht,
bleibt lediglich eine Sinuskomponente der Rechteckwelle zu
rück, die eine Grundwellenkomponente ist. Unter Anwendung
dieses Prinzips werden von der Sendereinheit gemäß dem Aus
führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anfangs Rechteck
wellen mit jeweils einer Sinusphase und einer Kosinusphase
erzeugt. Diese Rechteckwellensignale werden in der Empfänger
einheit empfangen, die ihrerseits die empfangenen Rechteck
wellensignale unter Verwendung von Bandpaßfiltern filtert,
die jeweils mit den Frequenzen der Rechteckwellensignale in
Verbindung stehen. Dementsprechend können die gleichen Effek
te wie in dem Fall erhalten werden, in dem sinusoidale Wellen
jeweils mit einer Sinuswellenform und einer Kosinuswellenform
empfangen werden. In diesem Fall ist die Phasenverschiebung
eines aus einer Zusammensetzung der gefilterten Signale er
zeugten zusammengesetzten Signals gleich der unter Anwendung
des obigen Rechenausdrucks berechneten Phasenverschiebung.
Fig. 3a und 3b stellen schematisch eine Koordinatenbezeich
nungsprozedur für ein Positionsfernbezeichnungssystem gemäß
der vorliegenden Erfindung dar. Fig. 3a ist eine Koordinaten
bezeichnungsprozedur für die Bezeichnung von Koordinatenwer
ten eines Punktes an der linken Seite eines Bildschirms, wäh
rend Fig. 3b eine Koordinatenbezeichnungsprozedur für die Be
zeichnung von Koordinatenwerten eines Punktes an der rechten
Seite des Bildschirms ist. Wenn die Sendereinheit 1 Signale
einer bestimmten Frequenz jeweils mit einer Sinus- und einer
Kosinuswellenform an einen Bildschirm 2 in einem Zustand
überträgt, der bezüglich des Zentrums des Bildschirms 2 um
einen bestimmten Winkel verschoben ist, wie in Fig. 3a ge
zeigt, weist das in der Empfängereinheit empfangene resultie
rende zusammengesetzte Signal eine Phasenverschiebung nach
links bezüglich des Zentrums einer zusammengesetzten Grund
welle auf, da die Sinuswelle, nämlich das linke Signal, und
die Kosinuswelle, nämlich das rechte Signal, aufgrund ihrer
spezifischen Richtungscharakteristikkurven eine Beziehung sin
< cos haben, wie in Fig. 2c gezeigt. In diesem Fall wird dem
entsprechend ein Punkt P1 angegeben, der aus dem Zentrum des
Bildschirms 2 nach links verschoben ist.
Wenn die Sendereinheit 1 andererseits die oben erwähnten Si
gnale an den Bildschirm 2 in einem Zustand sendet, der bezüg
lich des Zentrums des Bildschirms 2 um einen bestimmten Win
kel nach rechts verschoben ist, wie in Fig. 3b gezeigt, weist
das in der Empfängereinheit empfangene resultierende zusam
mengesetzte Signal eine Phasenverschiebung nach rechts bezüg
lich des Zentrums der zusammengesetzten Grundwelle auf, da
die Sinuswelle, nämlich das linke Signal, und die Kosinuswel
le, nämlich das rechte Signal, aufgrund ihrer spezifischen
Richtungscharakteristikkurven eine Beziehung sin < cos haben,
wie in Fig. 2d gezeigt. In diesem Fall wird dementsprechend
ein Punkt P2 angegeben, der aus dem Zentrum des Bildschirms 2
nach rechts verschoben ist.
Die in den Fig. 2c und 2d gezeigten Wellenformen 1, 2, 3 und
4 entsprechen den Abschnitten 1, 2, 3 und 4 der Rich
tungscharakteristikkurven, die in den Fig. 3a und 3b gezeigt
sind und mit den jeweils von der Sendereinheit gesendeten Si
gnalen in Verbindung stehen.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das die in dem Positionsfernbe
zeichnungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung enthaltene
Sendereinheit 1 darstellt. In Fig. 4 bezeichnet das Bezugs
zeichen "10" eine Schalteingabeeinheit, die zum Ausgeben ei
ner vorbestimmten Anzahl an Steuerungssignalen (drei Steue
rungssignale in dem dargestellten Ausführungsbeispiel) an ei
ne Steuerungseinheit 20 ausgestaltet ist.
Die Steuerungseinheit 20 empfängt die Steuerungssignale von
der Schalteingabeeinheit 10 und gibt dabei Ausgangssteue
rungssignale jeweils an einen Taktfrequenzteiler 30, eine
Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 40, eine Auswahleinheit 50
und eine Verteilereinheit 60 aus. Dies wird nachstehend be
schrieben.
Das Bezugszeichen "22" bezeichnet einen Zeitgeber, der zum
Erzeugen von Taktsignalen für die Zeitsteuerung ausgestaltet
ist. Das Bezugszeichen "24" bezeichnet eine Schlafmodus-
Steuerungseinheit.
Der Taktfrequenzteiler 30 wird von einem Steuerungssignal von
der Steuerungseinheit 20 aktiviert, das an seinen Freigabean
schluß EN angelegt wird und gibt dabei ein Taktsignal aus.
Die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 40 weist eine Sinuspha
se-Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 42 und eine Kosinusphase-
Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 44 auf, von denen jede durch
ein Steuerungssignal von der Steuerungseinheit 20 aktiviert
wird, das an deren Freigabeanschluß EN angelegt wird. In ih
ren aktivierten Zuständen erzeugen die Sinusphase- und Kosi
nusphase-Rechteckwellen-Erzeugungseinheiten 42 und 44 Recht
eckwellen mit jeweils einer Sinusphase und einer Kosinusphase
synchron mit dem Takt von dem Taktfrequenzteiler 30, der an
ihren Eingangsanschlüssen IN empfangen wird. Die von den Si
nusphase- und Kosinusphase-Rechteckwellen-Erzeugungseinheiten
42 und 44 erzeugten Sinusphase- und Kosinusphase-
Rechteckwellen haben die gleiche Frequenz wie die Trägerfre
quenz der von den existierenden Sendern ausgegebenen Träger
signale, damit das Positionsfernbezeichnungssystem kompatibel
zu den existierenden Sendern und Empfängern sein kann.
Die Auswahleinheit 50 empfängt ein Steuerungssignal von der
Steuerungseinheit 20 an ihrem Auswahlanschluß S. Basierend
auf dem Steuerungssignal von der Steuerungseinheit 20 gibt
die Auswahleinheit 50 ein ausgewähltes Ausgangssignal aus,
das unter den Ausgangssignalen der Sinusphase- und der Kosi
nusphase-Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 42 und 44 ausge
wählt ist, das sie jeweils an ihren Eingangsanschlüssen IN0
und IN1 empfängt.
Die Verteilereinheit 60 weist eine erste Verteilereinheit 62
und eine zweite Verteilereinheit 64 auf, die jeweils an ihren
Eingangsanschlüssen EIN mit dem Ausgangsanschluß AUS der Si
nusphase-Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 42 und dem Aus
gangsanschluß AUS der Auswahleinheit 50 gekoppelt sind. Die
erste Verteilereinheit 62 weist einen Auswahlanschluß S auf,
an den ein Steuerungssignal von der Steuerungseinheit 20 an
gelegt wird. In Antwort auf das Steuerungssignal von der
Steuerungseinheit 20 gibt die erste Verteilereinheit 62 ein
Signal aus, das ausgelegt ist, entweder den linken oder den
rechten Sender 82 oder 86 auszuwählen. Die zweite Vertei
lereinheit 64 weist einen Auswahlanschluß S auf, an den ein
Steuerungssignal von der Steuerungseinheit 20 angelegt ist.
In Antwort auf das Steuerungssignal von der Steuerungseinheit
20 gibt die zweite Verteilereinheit 64 ein Signal aus, das
ausgelegt ist, entweder den oberen oder den unteren Sender 84
oder 88 auszuwählen.
Das Bezugszeichen "70" bezeichnet eine Stromverstärkungsein
heit, die eine erste Stromverstärkungseinheit 72 und eine
zweite Stromverstärkungseinheit 74 aufweist, die jeweils mit
den Ausgangsanschlüssen AUS0 und AUS1 der ersten Vertei
lereinheit 62 gekoppelt sind. Die Stromverstärkungseinheit 70
weist ebenfalls eine dritte Stromverstärkungseinheit 76 und
eine vierte Stromverstärkungseinheit 78 auf, die jeweils mit
den Ausgangsanschlüssen AUS0 und AUS1 der zweiten Vertei
lereinheit 64 gekoppelt sind. Die ersten bis vierten Strom
verstärkungseinheiten 72, 74, 76 und 78 übertragen Infrarot
signale an die Sender 82, 84, 86 und 88, von denen jeder an
einem seiner Anschlüsse mit einer zugehörigen Stromverstär
kungseinheit gekoppelt ist, während sein anderer Anschluß ge
erdet ist. Jeder der Sender 82, 84, 86 und 88 ist ein Infra
rotsender zum Aussenden eines Infrarotlichtstrahls in Antwort
auf ein daran angelegtes Infrarotsignal.
Fig. 5a und 5b sind Flußdiagramme, die eine Operation der
Sendereinheit in dem Positionsfernbezeichnungssystem gemäß
der vorliegenden Erfindung darstellen. Wie in den Fig. 5a und
5b gezeigt, prüft die Steuerungseinheit 20, wenn sie eine Ta
steneingabe von der Schalteingabeeinheit oder ein Zeitinter
ruptsignal, nämlich ein Aufwachsignal, empfängt, das empfan
gene Signal (Schritt 100). Danach gibt die Steuerungseinheit
20 ein Steuerungssignal an den Taktfrequenzteiler 30 aus, um
eine Oszillation von Referenztaktpulsen zu initiieren
(Schritt 102). Die Steuerungseinheit 20 gibt ebenfalls Steue
rungssignale an entsprechende Auswahlanschlüsse S der Auswah
leinheit 50 und Verteilereinheit 60 aus, damit eine Sinuspha
se-Rechteckwelle von einem ausgewählten Sender ausgegeben
wird (der linke und der rechte Sender 82 und 86 in dem darge
stellten Fall) (Schritt 104).
Die Steuerungseinheit 20 gibt ebenfalls einen Sendererken
nungscode als Rechteckwellenoszillation-Steuerungssignal an
die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 40 aus (Schritt 106). Es
wird dann bestimmt, ob der Sendererkennungscode einen Bitwert
0 hat oder nicht (Schritt 132). Wenn der Sendererkennungscode
einen Bitwert 0 hat, erzeugt die Sinusphase-Rechteckwellen-
Erzeugungseinheit 42 Sinusphase-Rechteckwellen für eine einem
Bit entsprechende Zeitdauer (Schritt 134). Wenn der Senderer
kennungscode nicht den Bitwert 0 hat, wird die Erzeugung von
Sinusphase-Rechteckwellen von der Sinusphase-Rechteckwellen-
Erzeugungseinheit 42 für eine einem Bit entsprechende Zeit
dauer gestoppt (Schritt 135). Gemäß der gesteuerten Erzeugung
der Sinusphase-Rechteckwelle wird der Sendererkennungscode
ausgegeben.
Danach wird bestimmt, ob die Ausgabe des Sendererkennungs
codes abgeschlossen ist oder nicht (Schritt 108). Wenn die
Ausgabe des Sendererkennungscodes abgeschlossen ist, gibt die
Steuerungseinheit 20 einen ersten Tastencode aus, der den
Status einer ersten Taste angibt (Schritt 110). Es wird dann
bestimmt, ob der erste Tastencode einen Bitwert 0 hat oder
nicht (Schritt 132). Basierend auf dem Ergebnis der Bestim
mung für den ersten Tastencode wird die Prozedur für die Er
zeugung von Sinusphase-Rechteckwellen oder für das Anhalten
der Erzeugung von Sinusphase-Rechteckwellen ausgeführt
(Schritt 134 oder 135). Nachfolgend gibt die Steuerungsein
heit 20 einen zweiten Tastencode aus, der den Status einer
zweiten Taste angibt (Schritt 112). Es wird dann bestimmt, ob
der zweite Tastencode einen Bitwert 0 hat oder nicht (Schritt
132). Basierend auf dem Ergebnis der Bestimmung für den zwei
ten Tastencode wird die Prozedur für die Erzeugung von Sinus
phase-Rechteckwellen oder für das Anhalten der Erzeugung von
Sinusphase-Rechteckwellen ausgeführt (Schritt 134 oder 135).
Nachfolgend gibt die Steuerungseinheit 20 einen dritten Ta
stencode aus, der den Status einer dritten Taste angibt
(Schritt 114). Es wird dann bestimmt, ob der Tastencode einen
Bitwert 0 hat oder nicht (Schritt 132). Basierend auf dem Er
gebnis der Bestimmung für den Tastencode wird die Prozedur
für die Erzeugung von Sinusphase-Rechteckwellen oder für das
Anhalten der Erzeugung von Sinusphase-Rechteckwellen ausge
führt (Schritt 134 oder 135). Es kann eine höhere Anzahl an
Tastencodes vorgesehen sein, welche die Zustände von Tasten
angeben.
Danach wird eine Referenzphasenübertragung für eine bestimmte
Zeitperiode N ausgeführt (Schritt 116). Wenn der Eingangsan
schluß EIN1 der Auswahleinheit 50 in Antwort auf ein Steue
rungssignal von der Steuerungseinheit 20 nach der Referenz
phasenübertragung aktiviert ist, wählt die Auswahleinheit 50
eine Kosinuswellenform als eine Ausgabewellenform aus. Dem
entsprechend werden die Ausgabewellenformen der Sender derart
ausgewählt, daß der linke Sender 82 die von der Sinusphase-
Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 42 ausgegebene Sinuswelle
sendet, während der rechte Sender 86 die von der Sinusphase-
Rechteckwellen-Erzeugungseinheit 44 ausgegebene Kosinuswelle
sendet (Schritt 118). Nach der Auswahl der Ausgabewellenfor
men wird eine Links-Rechts-Phasenübertragung für eine weitere
Zeitperiode N durchgeführt (Schritt 120). Danach werden die
Ausgangsanschlüsse AUS1 der ersten und der zweiten Vertei
lereinheit 62 und 64 aktiviert. Dementsprechend werden die
Ausgabewellenformen der Sender derart ausgewählt, daß der
obere Sender 84 die von der Sinusphase-Rechteckwellen-
Erzeugungseinheit 42 ausgegebene Sinuswelle sendet, während
der untere Sender 88 die von der Kosinusphase-Rechteckwellen-
Erzeugungseinheit 44 ausgegebene Kosinuswelle sendet (Schritt
122). Nach der Auswahl der Ausgabewellenformen wird eine
Oben-Unten-Phasenübertragung für eine weitere Zeitperiode N
durchgeführt (Schritt 124). Nach Abschluß der Oben-Unten-
Phasenübertragung wird die Oszillation der Referenztakte ge
stoppt (Schritt 126). In diesem Zustand wird die Erzeugung
von Sinus- und Kosinusphasen-Rechteckwellen angehalten
(Schtitt 128). Wenn die Steuerungseinheit 20 ein Steuerungs
signal an die Schlafmodus-Steuerungseinheit 24 in Antwort auf
das Anhalten der Rechteckwellenerzeugung anlegt, tritt die
Sendereinheit in den Schlafmodus ein (Schritt 130). Damit be
findet sich die Sendereinheit in einem angehaltenen Zustand.
Fig. 6 ist ein Zeitablaufdiagramm an Steuerungsoperationen,
die in der Sendereinheit der Fig. 4 durchgeführt werden. In
Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen "a" ein Zeitsteuerungs
signal, "b" ein von der Steuerungseinheit 20 ausgegebenes Re
ferenztakt-Steuerungssignal und "c" ein Rechteckwellenerzeu
gungs-Steuerungssignal, das zur Steuerung der Rechteckwellen-
Erzeugungseinheit 40 entlang des Referenztakt-Steuerungssig
nals b ausgelegt ist. Das Rechteckwellenerzeugungs-
Steuerungssignal c weist eine Vielzahl an Signalintervallen
auf, einschließlich einem Sendercodeintervall, einem Tasten
codeintervall und einem Phasenprüfintervall. Das Phasen
prüfintervall schließt ein Referenzphase-Prüfintervall, ein
Links-Rechts-Phasenprüfintervall und ein Oben-Unten-Phasen
prüfintervall ein.
In Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen "d" ein von der Steue
rungseinheit 20 ausgegebenes Senderwellenformauswahl-
Steuerungssignal und das Bezugszeichen "e" ein Auswahl-
Steuerungssignal für die Auswahl des linken und des rechten
Senders oder des oberen und des unteren Senders. Die Bezugs
zeichen "f" und "h" bezeichnen Frequenzsignale, die jeweils
von der ersten und der dritten Stromverstärkungseinheit 72
und 76 ausgegeben werden, während die Bezugszeichen "g" und
"i" Referenzsignale bezeichnen, die jeweils von der zweiten
und der vierten Stromverstärkungseinheit 74 und 78 ausgegeben
werden.
In Fig. 6 bezeichnen die Bezugszeichen "j", "k" und "1" je
weils von der Schalteingabeeinheit 10 ausgegebene Steuerungs
signale.
Die Sender 82, 84, 86 und 88 der Fig. 4 sind paarweise auf
einer horizontalen Linie und einer vertikalen Linie angeord
net, während sie von den zugehörigen Linien jeweils um den
gleichen Winkel geneigt sind.
Wie oben erwähnt, umfassen die Sender 82, 84, 86 und 88 je
weils Infrarotlicht emittierende Dioden. Die Infrarotlicht
emittierenden Dioden jedes Senderpaares dienen jeweils der
Übertragung von Rechteckwellen der gleichen Frequenz mit un
terschiedlichen Phasen. Diese Infrarotlicht emittierenden Di
oden können jedoch so aufgebaut sein, daß sie sinusoidale
Wellen, Dreieckwellen, Sägezahnwellen oder Wellen mit anderen
Formen anstelle von Rechteckwellen übertragen.
Wellen der gleichen Phase, die für eine Messung einer Refe
renzphase verwendet werden sollen, werden von den oben er
wähnten Infrarotlicht emittierende Dioden umfassenden Sendern
übertragen. Nachfolgend übertragen die Sender Wellen mit un
terschiedlichen Phasen oder übertragen zusätzlich Wellen mit
den gleichen Phasen, welche den Wellen mit den unterschiedli
chen Phasen folgen, um die Referenzphase zu messen. Somit
senden die Sender in Zeitintervallen Referenzsignale und Po
sitionsbezeichnungssignale für die Erfassung einer Phasenver
schiebung.
Fig. 8 ist ein Wellenformdiagramm, das theoretische sinusoi
dale Wellen und eine zusammengesetzte Welle der theoretischen
sinusoidalen Wellen, Rechteckwellen gemäß der vorliegenden
Erfindung und eine zusammengesetzte Welle der Rechteckwellen
zusammen mit sinusoidalen Wellen, die jeweils nach Durchlau
fen der Rechteckwellen und der zusammengesetzten Welle der
Rechteckwellen jeweils durch einen Bandpaßfilter erhalten
werden. Mit Bezug auf Fig. 8 ist ersichtlich, daß eine sinu
soidale Welle, die durch Durchlaufen einer Rechteckwelle
durch einen Bandpaßfilter erhalten wird, die gleiche Phase
wie diejenige einer zugehörigen theoretischen sinusoidalen
Welle hat.
In Fig. 8 bezeichnet jeweils das Bezugszeichen "a" eine Kosi
nuswelle, "b" eine Sinuswelle und "c" eine zusammengesetzte
Welle der Kosinus- und der Sinuswelle.
In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen "d" eine Kosinusphase-
Rechteckwelle, die praktischerweise gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, und das Bezugszeichen "e" bezeich
net eine sinusoidale Welle, die nach Verarbeiten der Kosinus
phasen-Rechteckwelle d unter Anwendung eines Bandpaßfilters
in einer Empfängereinheit erhalten wird, wie nachfolgend be
schrieben wird. Ebenfalls bezeichnet das Bezugszeichen "f" in
Fig. 8 eine Sinusphase-Rechteckwelle, die praktischerweise
gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und das Be
zugszeichen "g" bezeichnet eine sinusoidale Welle, die nach
Verarbeiten der Sinusphase-Rechteckwelle f unter Anwendung
eines Bandpaßfilters in der Empfängereinheit erhalten wird,
wie nachfolgend beschrieben wird. In Fig. 8 bezeichnet das
Bezugszeichen "h" eine zusammengesetzte Welle der Rechteck
wellen d und f und das Bezugszeichen "i" bezeichnet eine si
nusoidale Welle, die nach Verarbeiten der zusammengesetzten
Welle h unter Anwendung eines Bandpaßfilters in der Empfänge
reinheit erhalten wird.
Selbst wenn eine Welle, die nach Filtern einer Eingangswelle
erhalten wird, eine Phasendifferenz bezüglich der Eingangs
welle aufgrund der Verarbeitungsgeschwindigkeit und Verzöge
rungscharakteristika einer verwendeten Verstärkungsschaltung
und Bandpaßfilterschaltung hat, gibt es gemäß der vorliegen
den Erfindung kein Problem. Dies liegt daran, daß gemäß der
vorliegenden Erfindung alle verwendeten Wellen unter Anwen
dung einer einzelnen Filterschaltung gefiltert werden, so daß
alle gefilterten Wellen die gleiche Phasendifferenz aufwei
sen. Das heißt, daß Phasenverschiebungen, die im Zusammenhang
mit dem Referenzphasensignal und dem Positionsbezeichnungs-
Phasensignal für die Positionserfassung auftreten, die glei
che Phasendifferenz aufweisen. Dementsprechend gibt es gemäß
der vorliegenden Erfindung keinen Fehler, da eine relative
Differenz zwischen der Referenzphase und der zusammengesetz
ten Phase für die Positionserfassung, die in der Empfänge
reinheit empfangen werden, verwendet wird.
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer
Verstärkungseinheit der Empfängereinheit darstellt, die in
dem Positionsfernbezeichnungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten ist. Wie in Fig. 9 gezeigt, weist die
Verstärkungseinheit, die mit dem Bezugszeichen "200" bezeich
net ist, einen Infrarotempfänger 201, der an seinem einen An
schluß geerdet ist, und eine Impedanzwandler/Verstärkungsein
heit 202 auf, die mit dem anderen Anschluß des Infrarotemp
fängers 201 gekoppelt und derart ausgestaltet ist, ein von
der Sendereinheit empfangenes Signal mit einer Intensität,
die niedriger als diejenige des natürlichen Umgebungslichtes
ist, zu verstärken, während Verluste des empfangenen Signals
während der Verstärkung vermindert werden. Die Verstärkungs
einheit 200 weist ebenfalls eine Verstärkungsfaktor-Steuer
ungseinheit 204, die zum Entfernen von Rauschen aus dem von
der Impedanzwandler/Verstärkungseinheit 202 ausgegebenen ver
stärkten Signal ausgestaltet ist, während Wechselstromkompo
nenten des verstärkten Signals verstärkt werden, eine Band
paßfiltereinheit 206, die zum Filtern eines Ausgangssignals
von der Verstärkungsfaktor-Steuerungseinheit 204 ausgestaltet
ist, und dabei gewünschte Frequenzkomponenten des empfangenen
Signals ausgibt, und eine Steuerungseinheit 207 auf, die zum
Steuern der Verstärkungsfaktor-Steuerungseinheit 204, basie
rend auf den von der Bandpaßfiltereinheit 206 ausgegebenen
Frequenzkomponenten ausgestaltet ist, und dabei einen Ver
stärkungsgrad für die von der Bandpaßfiltereinheit 206 ausge
gebenen Frequenzkomponenten steuert. Die Verstärkungseinheit
200 weist ferner eine erste Verstärkereinheit 208, die zum
Verstärken der von der Bandpaßfiltereinheit 206 ausgegebenen
Frequenzkomponenten ausgestaltet ist, und eine zweite Ver
stärkereinheit 210 auf, die zum letztendlichen Verstärken ei
nes Ausgangssignals von der ersten Verstärkereinheit 208 bis
zu einem Sättigungspegel ausgestaltet ist und dabei eine
Rechteckwelle ausgibt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Signalverarbeitung
für in der Empfängereinheit empfangene zusammengesetzte Wel
len durchgeführt, ungeachtet der Amplituden der empfangenen
zusammengesetzten Wellen. Diese Signalverarbeitung hängt le
diglich von Phasenverschiebungen der empfangenen zusammenge
setzten Wellen ab. Dementsprechend gibt es kein Problem,
selbst wenn das empfangene Signal in der zweiten Verstär
kungseinheit 210 letztendlich bis zu einem Sättigungspegel
verstärkt wird.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer
digitalen Signalverarbeitungseinheit darstellt, die in der
Empfängereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten
ist. Die digitale Signalverarbeitungseinheit, die mit dem Be
zugszeichen "300" in Fig. 10 bezeichnet ist, dient dazu, eine
Meßprozedur der Phasenverschiebung vollständig durchzuführen.
Die digitale Signalverarbeitungseinheit ist mit einer Aus
gangsstufe der Verstärkungseinheit 200 gekoppelt, um die bis
zu einem Sättigungspegel verstärkte Rechteckwelle als ihr
Eingangssignal zu empfangen.
In Fig. 10 bezeichnet das Bezugszeichen "310" eine Taktoszil
latoreinheit, die zum Erzeugen von Taktpulsen einer gewünsch
ten Frequenz ausgestaltet ist, und das Bezugszeichen "312"
bezeichnet eine Phasenregelkreisschaltung (PLL-Schaltung),
die mit der Ausgangsstufe der Verstärkungseinheit 200 gekop
pelt ist, um das Rechteckwellensignal von der Verstärkungs
einheit 200 zu empfangen. Die PLL-Schaltung 312 dient dazu,
ein Referenzsignal in Phase mit dem verstärkten Eingangs
rechteckwellensignal zum Startpunkt eines Phasenmeßintervalls
zu synchronisieren. Die PLL-Schaltung 312 sendet an jeder
aufsteigenden Flanke des Eingangsrechteckwellensignals einen
Phasenwert des Referenzsignals an eine Phasendifferenzzähl
schaltung 330 als den Phasenwert eines Referenzphasensignals,
Links-Rechts-Phasensignals oder Oben-Unten-Phasensignals.
Die Taktoszillatoreinheit 310 erzeugt einen Taktpuls und legt
diesen an eine Frequenzteilerschaltung 322 an. Ein Ausgangs
signal von der Frequenzteilerschaltung 322 wird an eine Seri
ell/Parallel-Wandlerschaltung 320 angelegt, wie nachfolgend
beschrieben wird.
In Fig. 10 bezeichnet das Bezugszeichen "314" eine digitale
Bandpaßfiltereinheit, die zum Filtern des von der Verstär
kungseinheit 200 ausgegebenen Rechteckwellensignals ausge
staltet ist. Das Bezugszeichen "316" bezeichnet eine Fre
quenzdiskriminatoreinheit, die zum Unterscheiden ausgestaltet
ist, ob der Zählwert eines Frequenzzählers innerhalb eines
einer Trägerfrequenz entsprechenden vorbestimmten Bereiches
liegt oder nicht, und dadurch unterscheidet, ob das Eingangs
rechteckwellensignal eine Trägerfrequenz hat oder nicht. Das
Bezugszeichen "318" bezeichnet eine Demodulatoreinheit, die
zum Demodulieren eines Ausgangssignals von der Frequenzdis
kriminatoreinheit 316 ausgestaltet ist, d. h. einen Sender
code und Tastencodes, die in dem Eingangsrechteckwellensignal
enthalten sind, nämlich dem Trägersignal. Die Demodulatorein
heit 318 legt das demodulierte Signal dann an die Steuerungs
einheit 400 an. Die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 320 ist
zum Umwandeln des demodulierten Signals, das in der Form se
rieller Daten von der Demodulatoreinheit 318 ausgegeben wird,
in Paralleldaten synchron mit einem Referenztakt ausgestal
tet, der von der Frequenzteilerschaltung 322 ausgegeben wird.
Das Bezugszeichen "324" bezeichnet einen Sendercodekompara
tor, der zum Vergleichen eines Eingangssendercodes mit einem
zuvor in der Empfängereinheit gesetzten Sendercode ausgestal
tet ist. Das Bezugszeichen "326" bezeichnet einen R-S-Flip-
Flop zum Empfangen eines Ausgangssignals von einem Phasenver
gleichsintervallgenerator 328 an seinem einen Eingangsan
schluß und eines Steuerungssignals von einer Steuerungsein
heit 400 an seinem anderen Eingangsanschluß, und zum Ausgeben
eines Signals an die Steuerungseinheit 400, das basierend auf
den empfangenen Signalen erzeugt wird.
Der Phasenvergleichsintervallgenerator 328 erzeugt ein Inter
vallsignal für die Messung von Positionssignalen in Antwort
auf ein Ausgangsignal von dem Sendercodekomparator 324. Die
Phasendifferenzzählschaltung 330 ist zum Empfangen des von
der Verstärkungseinheit 200 empfangenen Eingangsrechteckwel
lensignals, eines Ausgangssignals von der PLL-Schaltung 312
und des Ausgangssignals von dem Phasenvergleichsintervallge
nerator 328 ausgestaltet und erzeugt einen integrierten Refe
renzphasenwert, einen integrierten Links-Rechts-Phasenwert
und einen integrierten Oben-Unten-Phasenwert, basierend auf
den empfangenen Signalen.
Das Bezugszeichen "332" bezeichnet eine Phasendifferenzbe
rechnungseinheit zum Empfangen der von der Phasendifferenz
zählschaltung 330 ausgegebenen integrierten Phasenwerte, die
dabei eine Links-Rechts-Phasendifferenz und eine Oben-Unten-
Phasendifferenz berechnet. Das Bezugszeichen "334" bezeichnet
ein Positionswertspeicherregister zum Speichern der von der
Phasendifferenzberechnungseinheit 332 ausgegebenen berechne
ten Phasendifferenzen. Das Bezugszeichen "336" bezeichnet ei
ne Seriell/Parallel-Schnittstelle zum Durchführen einer Seri
ell/Parallel-Verarbeitung für ein Ausgangssignal von dem Po
sitionswertspeicherregister 334 und zum Anlegen des resultie
renden Signals an die Steuerungseinheit 400. Das Bezugszei
chen "338" bezeichnet eine Systemrücksetzschaltung.
Es wird nunmehr die Empfängereinheit mit der oben erwähnten
Konfiguration im Zusammenhang mit den Fig. 12 und 13 be
schrieben.
Wenn die Empfängereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung
eingeschalten wird, wird deren gesamte digitale Schaltung in
itialisiert (Schritt 500), wie in Fig. 12 gezeigt. Das heißt,
daß ein Systemrücksetzsignal erzeugt wird. Basierend auf dem
Systemrücksetzsignal werden eine Vielzahl an Registern und
Zählern, die in der digitalen Signalverarbeitungseinheit 300
enthalten sind, initialisiert (Schritt 502). Diese Initiali
sierungsprozedur kann, basierend auf einem Rücksetzanfragesi
gnal von der Steuerungseinheit 400 außerhalb der digitalen
Signalverarbeitungseinheit 300 ausgeführt werden (Schritt
501). Wenn eine Rechteckwelle von der Verstärkungseinheit 200
in den obigen Zustand eingegeben wird (Schritt 504), erfaßt
die digitale Bandpaßfiltereinheit 314 eine Frequenzvariation
der Eingangsrechteckwelle (auch als "Flankenerfassungsproze
dur" bezeichnet) (Schritt 506). Die digitale Bandpaßfil
tereinheit 314 bestimmt dann, ob die erfaßte Frequenzvariati
on größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht (Schritt
508). Wenn beim Schritt 508 bestimmt wird, daß eine Frequenz
variation größer als ein vorbestimmter Wert vorliegt, be
stimmt die Frequenzdiskriminatoreinheit 316, ob ein Zählwert
des Frequenzzählers innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
liegt oder nicht (Schritt 512). Wenn andererseits beim
Schritt 508 bestimmt wird, daß keine Frequenzvariation größer
als der vorbestimmte Wert vorliegt, wird die Zähloperation
des Frequenzzählers fortgeführt (Schritt 510). Gleichzeitig
kehrt die Prozedur zum Schritt 506 zurück, um die Phasenzu
standserfassung zu wiederholen.
Wenn beim Schritt 512 durch die Frequenzdiskriminatoreinheit
316 bestimmt wird, daß der Zählwert des Frequenzzählers in
nerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, wird der Zählwert
eines Pegelzählers erhöht (Schritt 514). Wenn beim Schritt
512 andererseits bestimmt wird, daß der Zählwert des Fre
quenzzählers außerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, wird
der Zählwert des Pegelzählers vermindert (Schritt 516). In
beiden Fällen wird anschließend bestimmt, ob der Zählwert des
Pegelzählers nicht geringer als eine vorbestimmte obere Gren
ze ist oder nicht (Schritt 518). Wenn bestimmt wird, daß der
Zählwert des Pegelzählers nicht geringer als die vorbestimmte
obere Grenze ist, wird ein Signal mit einem logischen Wert 1
ausgegeben (Schritt 520). Danach wird eine Rücksetzprozedur
für den Frequenzzähler ausgeführt (Schritt 528). Falls der
Zählwert des Pegelzählers geringer als die vorbestimmte obere
Grenze ist, wird anschließend bestimmt, ob der Zählwert des
Pegelzählers nicht größer als eine vorbestimmte untere Grenze
ist oder nicht (Schritt 522). Wenn bestimmt wird, daß der
Zählwert des Pegelzählers nicht größer als die vorbestimmte
untere Grenze ist, wird ein Signal mit einem logischen Wert 0
ausgegeben (Schritt 524). In diesem Fall fährt die Prozedur
fort zum Schritt 528, um die Rücksetzprozedur für den Fre
quenzzähler auszuführen. Wenn andererseits beim Schritt 522
bestimmt wird, daß der Zählwert des Pegelzählers größer als
die vorbestimmte untere Grenze ist, wird der zuvor ausgegebe
ne logische Wert beibehalten (Schritt 526). Anschließend
fährt die Prozedur fort zum Schritt 528, um die Rücksetzpro
zedur für den Frequenzzähler auszuführen. Nach Schritt 528
wird eine Prozedur zum Ausgeben eines demodulierten Signals
des digitalen Filters ausgeführt (Schritt 530).
Die Prozedur zum Erhöhen und Erniedrigen des Zählwerts des
Pegelzählers ist eine Frequenzdiskriminatorprozedur, die von
der Frequenzdiskriminatoreinheit 316 ausgeführt wird, während
die Prozedur zum Ausgeben des Signals mit einem logischen
Wert 1 und des Signals mit einem logischen Wert 0 eine Demo
dulationsprozedur ist, die von der Demodulatoreinheit 318
ausgeführt wird. Diese Frequenzdiskriminator- und Pegelausga
beprozeduren sind ähnlich denjenigen, die in herkömmlichen
Fernsteuerungen durchgeführt werden. Dementsprechend können
die Funktionen der herkömmlichen Fernsteuerungen ohne irgend
welche Probleme in das System der vorliegenden Erfindung ein
gebaut werden.
Wenn die Demodulatoreinheit 318 das oben erwähnte demodulier
te Signal des digitalen Filters ausgibt, befindet sich die
Empfängereinheit in einem Wartezustand für den Empfang von
Signalen (Schritt 532), wie in Fig. 13 gezeigt. Die Seri
ell/Parallel-Wandlerschaltung 320 bestimmt anschließend, ob
das demodulierte Signal einen logischen Wert 0 hat oder nicht
(Schritt 534). Diese Bestimmung dient zu bestimmen, ob das
signifikanteste Bit des Eingangssignals von dem Sender einen
niedrigen logischen Wert hat oder nicht. Wenn es kein demodu
liertes Signal gibt, wird typischerweise ein Signal mit einem
logischen Wert 1 als ein demoduliertes Signal erzeugt. Dem
entsprechend entspricht der logische Zustand "0" eines demo
dulierten Signals einem Zustand, bei dem es eine demodulierte
Ausgabe gibt. Wenn beim Schritt 534 bestimmt wird, daß das
demodulierte Signal einen logischen Wert 0 hat, wird ein Emp
fang für das Eingangssignal mit einer vorbestimmten Baudrate
begonnen (Schritt 536). Das empfangene Signal in der Form von
seriellen Daten wird anschließend durch die Seriell/Parallel-
Wandlerschaltung 320 in parallele Daten umgewandelt (Schritt
538). Der Sendercodekomparator 423 vergleicht die parallelen
Daten mit einem gesetzten Sendercodesignal. Das heißt, daß
bestimmt wird, ob die parallelen Daten dem gesetzten Sender
code entsprechen oder nicht (Schritt 540). Wenn die paralle
len Daten dem gesetzten Sendercode nicht entsprechen, kehrt
die Prozedur zum Schritt 532 zurück, bei dem sich die Empfän
gereinheit in einem Wartezustand für den Empfang von Signalen
befindet. Wenn die parallelen Daten andererseits dem gesetz
ten Sendercode entsprechen, wird eine Phasenverriegelung der
PLL-Schaltung 312 ausgeführt (Schritt 541). Danach wird ein
Signalgrenzenintervall zwischen benachbarten Flanken benach
barter Intervalle, d. h. ein Referenzphasenintervall und ein
dem Referenzphasenintervall vorangehendes Intervall, in den
parallelen Daten durch den Phasenvergleichsintervallgenerator
328 entfernt (Schritt 542). Für das resultierende Referenz
phasenintervall (nämlich ein Intervall von N-t) wird mehr
mals eine Referenzphase berechnet. Die berechneten Werte für
die Referenzphase werden dann integriert (Schritt 544). Da
nach wird ein Signalgrenzenintervall zwischen benachbarten
Flanken des Referenzphasenintervalls und des Links-Rechts-
Phasenintervalls in den parallelen Daten durch den Phasenver
gleichsintervallgenerator 328 entfernt (Schritt 546). Für das
resultierende Links-Rechts-Phasenintervall (nämlich ein In
tervall von N-t) wird mehrmals eine Links-Rechts-Phase be
rechnet. Die berechneten Werte für die Links-Rechts-Phase
werden anschließend integriert (Schritt 548). Dann wird ein
Signalgrenzenintervall zwischen benachbarten Flanken des
Links-Rechts-Phasenintervalls und des Oben-Unten-Phaseninter
valls in den parallelen Daten durch den Phasenvergleichsin
tervallgenerator 328 entfernt (Schritt 550). Für das resul
tierende Links-Rechts-Phasenintervall (nämlich ein Intervall
von N-t) wird mehrmals eine Oben-Unten-Phase berechnet. Die
berechneten Werte für die Oben-Unten-Phase werden anschlie
ßend integriert (Schritt 552).
Danach wird eine Links-Rechts-Phasendifferenz durch Subtra
hieren des integrierten Links-Rechts-Phasenwertes von dem in
tegrierten Referenzphasenwert berechnet (Schritt 554). Diese
Links-Rechts-Phasendifferenz wird in dem Register als ein
Links-Rechts-Phasendifferenzwert gespeichert (Schritt 560).
Eine Oben-Unten-Phasendifferenz wird ebenfalls durch Subtra
hieren des integrierten Oben-Unten-Phasenwerts von dem inte
grieren Referenzphasenwert berechnet (Schritt 562). Diese
Oben-Unten-Phasendifferenz wird in dem Register als ein Oben-
Unten-Phasendifferenzwert gespeichert (Schritt 564). Danach
erzeugt der Phasenvergleichsintervallgenerator 328 ein Emp
fangsbeendigungs-Interruptsignal (Schritt 568). Dieses Emp
fangsbeendigungs-Interruptsignal von dem Phasenvergleichsin
tervallgenerator 328 wird an das R-S-Flip-Flop 326 als ein
Setzsignal angelegt. In Antwort auf das Empfangsbeendigungs-
Interruptsignal wird die digitale Verarbeitungseinheit 300 in
einen Empfangswartezustand geschalten.
Fig. 14 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuerungsoperation
der Steuerungseinheit 400 darstellt, die in Antwort auf das
Empfangsbeendigungs-Interruptsignal ausgeführt wird, das in
der Prozedur der Fig. 13 erzeugt wird. Wie in Fig. 14 ge
zeigt, bestimmt die Steuerungseinheit 400, die in einem den
Zustand des R-S-Flip-Flops 326 prüfenden Zustand gehalten
wird, ob das R-S-Flip-Flop 326 in einen Zustand gesetzt ist
oder nicht, in dem ein Ausgangssignal mit einem logischen
Wert 1 erzeugt wird (Schritt 570). Wenn beim Schritt 570 be
stimmt wird, daß ein Ausgangssignal mit einem logischen Wert
1 von dem R-S-Flip-Flop 326 erzeugt wird, liest die Steue
rungseinheit 400 in dem Positionswert-Speicherregister 334
gespeicherte Daten aus. Danach setzt die Steuerungseinheit
400 das R-S-Flip-Flop 326 zurück (FF = 0) (Schritt 572).
Die Steuerungseinheit 400 führt anschließend eine Koordina
tensystemumwandlung durch, basierend auf dem Links-Rechts-
Phasenwert und dem Oben-Unten-Phasenwert, die aus dem Regi
ster 334 ausgelesen werden, und leitet dabei jeweils X- und
Y-Koordinatenwerte ab (Schritt 576). Danach wird eine Auflö
sungskorrektur für einen durch die abgeleiteten X- und Y-
Koordinatenwerte bezeichneten Koordinatenbereich ausgeführt,
damit die Auflösung des Koordinatenbereichs der Auflösung des
Bildschirms entspricht (Schritt 578). Der Koordinatenbereich
wird anschließend angezeigt (Schritt 580). Nachfolgend wird
bestimmt, ob eine Tasteneingabe von der Sendereinheit vor
liegt oder nicht (Schritt 582). Wenn eine Tasteneingabe von
der Sendereinheit vorliegt, wird eine mit der Tasteneingabe
verbundene Funktion ausgeführt (Schritt 584). Wenn keine Ta
steneingabe vorliegt, kehrt die Prozedur zum Schritt 570 zu
rück, um zu bestimmen, ob sich das R-S-Flip-Flop 326 in sei
nem gesetzten Zustand befindet oder nicht.
Fig. 11 ist ein Zeitablaufdiagramm von Signalen, die für ei
nen Sendercodevergleich und eine Phasenmessung verwendet wer
den. In Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen "a" ein Signal,
das von der Verstärkungseinheit 200 der Fig. 9 ausgegeben
wird. Das Signal a weist ein Signalintervall A für die Be
stimmung eines zugehörigen Senders und ein Signalintervall B
für die Messung einer Phasenvariation auf. Wie in Fig. 11 ge
zeigt, ist das Signalintervall A für eine Senderbestimmung in
zwei Intervalle aufgeteilt, d. h. ein Fernsteuerungerkennungs
codeintervall und ein Tastencodeintervall. Das Signalinter
vall B für die Messung einer Phasenvariation wird in drei In
tervalle aufgeteilt, d. h. ein Referenzphasensignalintervall
für die Messung einer Referenzphase, ein Phasensignalinter
vall für die horizontale Position zum Messen einer Positi
onsinformation für die horizontale Achse und ein Phasensi
gnalintervall für die vertikale Position zum Messen einer Po
sitionsinformation für die vertikale Achse. In Fig. 11 be
zeichnet das Bezugszeichen "t" ein Signalgrenzenintervall
zwischen benachbarten Flanken benachbarter Intervalle.
In Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen "b" ein Signal, das
von dem Sendercodekomparator 324 ausgegeben wird. Das Signal
b weist jeweils Intervalle auf, die den Signalintervallen A
und B des Signals a entsprechen. Das Bezugszeichen "c" be
zeichnet ein Setzsignal, das von dem Phasenvergleichsinter
vallgenerator 328 an das R-S-Flip-Flop 326 zu dem Zeitpunkt
angelegt wird, zu dem das Phasenvariationsmeßintervall B des
Signals b von dem Sendercodekomparator 324 abgeschlossen ist.
In Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen "d" ein Rücksetzsig
nal, das von der Steuerungseinheit 400 an das R-S-Flip-Flop
326 angelegt wird. Das Bezugszeichen "e" bezeichnet ein Sig
nal, das von dem R-S-Flip-Flop 326 an die Steuerungseinheit
400 angelegt wird.
Das Bezugszeichen "f" in Fig. 11 bezeichnet ein Ausgangs
signal von der Phasendifferenzberechnungseinheit 332. Das Si
gnal f ist ein Datensignal, das mit der an das Positionswert
speicherregister 334 angelegten Positionsinformation verbun
den ist.
Wie aus dem obigen Zeitablaufdiagramm deutlich wird, setzt
die digitale Signalverarbeitungseinheit 300 ihr internes R-S-
Flip-Flop 326 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Phasenmessung ab
geschlossen ist ("c" in Fig. 11), sendet das von dem R-S-
Flip-Flop 326 ausgegebene resultierende Signal an ein exter
nes System (die Steuerungseinheit 400 in dem dargestellten
Fall), damit alle Steuerungseinheiten des Systems über den
Abschluß der Messung einer neuen Positionsinformation infor
miert werden können, d. h. über den Abschluß der Aktualisie
rung der Positionsinformation ("e" in Fig. 11), und speichert
gleichzeitig den gemessenen Wert in dem Positionswertspei
cherregister 334 ("f" in Fig. 11), um einen Datenverlust wäh
rend einer nächsten Messung für nachfolgend empfangene Werte
zu vermeiden.
Die Steuerungseinheit 400 liest in dem Positionswertspeicher
register 334 gespeicherte Daten zu dem Zeitpunkt aus, zu dem
identifiziert worden ist, daß die Messung einer neuen Positi
onsinformation abgeschlossen ist. Gleichzeitig setzt die
Steuerungseinheit 400 das R-S-Flip-Flop 326 zurück, damit der
Abschluß der Messung für neue, wiederum zu identifizierende
Daten ermöglicht wird. Die gemessenen Werte von dem Positi
onswertspeicherregister 334 werden an die Steuerungseinheit
400 über die Seriell/Parallel-Schnittstelle 336 gesendet. Die
Steuerungseinheit 400 führt eine Umwandlung der empfangenen
gemessenen Werte unter Verwendung eines Koordinatensystems
durch und zeigt dabei die gemessenen Werte auf dem Bildschirm
2 an.
Auch wenn die Steuerungseinheit 400 so dargestellt worden
ist, daß sie in der Empfängereinheit intern enthalten ist,
kann sie ebenfalls so konfiguriert sein, daß sie eine externe
Mikrocomputerschaltung oder ein direkt mit einem Personalcom
puter verbundenes externes System aufstellt.
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wendet die in jedem Meßintervall durchgeführte Pha
senmessung eine Integrationsmethode an, welche das mehrmalige
Messen der Phase eines Eingangssignals und das Berechnen ei
nes Mittelwertes der gemessenen Phasenwerte einbezieht, um
Fehler bei der Phasenmessung zu vermindern. Dies liegt daran,
daß eine Verschlechterung der Meßgenauigkeit aufgrund eines
Rauscheinflusses auftreten kann, wenn ein Phasenvergleich,
basierend auf einem Wert durchgeführt wird, der durch ledig
lich einmaliges Messen der Phase des Eingangssignals erhalten
wird, so daß der gemessene Wert Fehler aufweisen kann.
Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, werden linke
und rechte Signale oder obere und untere Signale gleichzeitig
empfangen, indem ein einzelner Infrarotempfänger gemäß dem
dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
verwendet wird. Dementsprechend werden Rechteckwellen jeweils
mit Sinus- und Kosinusphasen in einem Zustand empfangen, in
dem ihre Amplituden abhängig von den Richtungswinkeln zugehö
riger Sender derart variieren, daß sie sich aufgrund der
Richtungscharakteristika der Sender voneinander unterschei
den. Es wird eine kombinierte Rechteckwelle der Eingangs
rechteckwellen mit variierenden Amplituden in der Empfänge
reinheit empfangen, die ihrerseits die Verstärkungs-, Filter-
und Sättigungsprozesse für die empfangene kombinierte Recht
eckwelleneingabe durchführt, und dadurch eine Rechteckwelle
mit der gleichen Phase wie diejenige einer sinusiodalen Welle
erhält, die mit dem Bezugszeichen "h" in Fig. 8 h bezeichnet
ist.
Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, hat das Posi
tionsfernbezeichnungssystem der vorliegenden Erfindung eine
relativ einfache Schaltungskonfiguration, indem eine erheb
lich reduzierte Anzahl optischer Geräte verwendet wird. Dem
entsprechend kann eine Verbesserung in der Leistungsfähigkeit
und eine Verbesserung in dem Signal/Rauschverhältnis (S/R-
Verhältnis) erhalten werden. Dies führt zu einer Miniaturi
sierung des Positionsfernbezeichnungssystems zusammen mit ei
ner Reduktion der Kosten. Das Positionsfernbezeichnungssystem
der vorliegenden Erfindung hat ebenfalls den Vorteil einer
Vereinfachung der Anwendung derart, daß die Übertragung und
der Empfang von Positionsinformation einfach über Funk ent
sprechend einer Bedienung erzielt werden kann, die von dem
Bediener durchgeführt wird, der einfach die Sendereinheit auf
eine Zielposition richtet. Das Positionsfernbezeichnungssy
stem der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls kompatibel mit
herkömmlichen Fernsteuerungen, die Trägerfrequenzen bei den
Kommunikationsdialogen verwenden. Dementsprechend kann das
Positionsfernbezeichnungssystem der vorliegenden Erfindung
als ein Ersatz für herkömmliche Fernsteuerungen verwendet
werden, die keine Positionsbezeichnungsfunktion haben. Ferner
kann das Positionsfernbezeichnungssystem der vorliegenden Er
findung die Funktionen herkömmlicher Fernsteuerungen haben,
ohne daß irgendwelche Schaltungsmodifikationen erforderlich
werden.
Damit schafft das Positionsfernbezeichnungssystem der vorlie
genden Erfindung eine Vereinfachung bei der Verwendung der
art, daß eine optionale Position in einer Ebene leicht ent
sprechend einer Bewegung eines Cursors bezeichnet werden
kann, wie bei einem Lichtstrahl, der aus einem beweglichen
Lichtzeiger ausgestrahlt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl an Posi
tionsanzeigeverfahren angewandt werden. Beispielsweise kann
ein Anzeigeverfahren in absoluten Koordinaten angewandt wer
den, bei dem eine optionale Position in einer Ebene bezeich
net werden kann, basierend auf einer einzelnen Übertragung
von Positionssignalen. Alternativ kann ein Anzeigeverfahren
in einem relativen Koordinatensystem angewandt werden, bei
dem die aktuelle Position durch Einstellen der Phasenvariati
on eines mit der aktuellen Position verbundenen Eingangs
signals bezeichnet wird, basierend auf der vorhergehender Po
sition.
Gemäß der vorliegenden Erfindung führt die Empfängereinheit
des Positionsfernbezeichnungssystems keine Wellendetektion
auf analoge Weise durch, sondern führt eine Wellendetektion
und -demodulation auf digitale Weise durch, indem die Fre
quenz eines Eingangssignals entsprechend einer digitalen Si
gnalverarbeitung gemessen wird, während ein Frequenzzähler
verwendet wird, der eine Frequenzteilung für einen Referenz
takt durchführt. Dementsprechend schafft die vorliegende Er
findung eine Signalverarbeitungseinrichtung, die eine Demodu
lation durchführt, mit der das Positionsfernbezeichnungssy
stem kompatibel mit herkömmlichen Fernsteuerungen sein kann.
Auch wenn das Positionsfernbezeichnungssystem der vorliegen
den Erfindung so beschrieben worden ist, daß es Infrarotsen
der und einen Infrarotempfänger verwendet, kann es ebenfalls
andere Sender/Empfängerkonfigurationen verwenden. Beispiels
weise können Ultraschall-Sender/Empfängereinheiten oder HF-
Sender/Empfängereinheiten verwendet werden.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es nicht erfor
derlich, einen genauen Verstärker zu verwenden, der eine Li
nearität erfordert. Außerdem ist keine oder lediglich eine
kleine Schaltungskorrektur erforderlich, die mit einer Tempe
raturvariation verbunden ist. Zusätzlich hat das Positions
fernbezeichnungssystem der vorliegenden Erfindung eine ver
minderte aus dem Rauschen resultierende Auswirkung.
Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, schafft die
vorliegende Erfindung ein Positionsfernbezeichnungssystem mit
dem Aufbau einer integrierten Schaltung, die keine komplexen
und speziellen Verstärkungsschaltungen oder -mechanismen er
fordert, und dadurch die Kosten vermindern und die Leistung
verbessern kann. Das Positionsfernbezeichnungssystem der vor
liegenden Erfindung ist ebenfalls kompatibel mit herkömmli
chen Fernsteuerungen hinsichtlich der Signalverarbeitung und
des Mechanismus. Dies kann eine Integration des Positions
fernbezeichnungssystems in herkömmliche Fernsteuerungen er
möglichen, während gemeinsame Mechanismen und Schaltungsab
schnitte weggelassen werden können. Das Positionsfernbezeich
nungssystem der vorliegenden Erfindung hat ebenfalls erheb
lich verminderte Einflüsse auf die Leistungsfähigkeit bei
starken Rauschbedingungen, da es eine bessere Fähigkeit hat,
Positionssignale von Rauschen zu unterscheiden. Dementspre
chend wird eine bessere Leistungsfähigkeit bei der Positions
bezeichnung erzielt.
Das Positionsfernbezeichnungssystem der vorliegenden Erfin
dung kann für eine Vielzahl elektronischer Geräte angewandt
werden, wie TVs, Computer, Videorecorder, LDPs, DVD-Spieler,
VOD-Systeme, Kabel-TV-Endgeräte, Kommunikationsendgeräte, Vi
deospielmaschinen für den Heimbedarf und Computer für Klein
kinder. In diesem Fall kann eine leichte Bewegung eines Cur
sors erzielt werden.
Claims (10)
1. Positionsfernbezeichnungssystem für die Bezeichnung ei
ner optionalen Position (P1, P2) in einer Ebene von ei
ner Stelle aus, die von der Ebene entfernt ist, welches
folgendes umfaßt:
eine Sendereinheit, die Sender (82, 84, 86, 88) aufweist, die jeweils zum gleichzeitigen Senden von Si gnalen mit der gleichen Frequenz, jedoch mit unter schiedlichen Phasen, als ein Positionssignal ausgestal tet sind;
eine Empfängereinheit zum Empfangen der von den Sendern (82, 84, 86, 88) der Sendereinheit ausgesandten Signale in Form eines zusammengesetzten Signals, zum Verstärken des zusammengesetzten Signals bis zu einem Sättigungspegel und zum Durchführen einer Signalverar beitung für das verstärkte Signal, um eine Positionsin formation zu erhalten, die mit einer Phasenverschiebung des verstärkten Signals bezüglich einer Referenzphase verbunden ist; und
eine Steuerungseinheit zum Erzeugen eines Steue rungssignals, die zum Anzeigen einer durch das Positi onssignal von der Sendereinheit bezeichneten Position auf einem Bildschirm ausgestaltet ist, basierend auf der Positionsinformation von der Empfängereinheit.
eine Sendereinheit, die Sender (82, 84, 86, 88) aufweist, die jeweils zum gleichzeitigen Senden von Si gnalen mit der gleichen Frequenz, jedoch mit unter schiedlichen Phasen, als ein Positionssignal ausgestal tet sind;
eine Empfängereinheit zum Empfangen der von den Sendern (82, 84, 86, 88) der Sendereinheit ausgesandten Signale in Form eines zusammengesetzten Signals, zum Verstärken des zusammengesetzten Signals bis zu einem Sättigungspegel und zum Durchführen einer Signalverar beitung für das verstärkte Signal, um eine Positionsin formation zu erhalten, die mit einer Phasenverschiebung des verstärkten Signals bezüglich einer Referenzphase verbunden ist; und
eine Steuerungseinheit zum Erzeugen eines Steue rungssignals, die zum Anzeigen einer durch das Positi onssignal von der Sendereinheit bezeichneten Position auf einem Bildschirm ausgestaltet ist, basierend auf der Positionsinformation von der Empfängereinheit.
2. Positionsfernbezeichnungssystem nach Anspruch 1, bei
welchem die Sendereinheit folgendes umfaßt:
eine Schalteingabeeinheit (10) zum Ausgeben eines Eingangssignals gemäß einer Schaltoperation an dieser;
eine senderseitige Steuerungseinheit (20) zum Er zeugen eines Steuerungssignals, basierend auf einem Aus gangssignal von der Schalteingabeeinheit (10);
einen Taktfrequenzteiler (30) zum Erzeugen eines Taktpulses mit einer vorbestimmten Frequenz unter Steue rung der senderseitigen Steuerungseinheit (20);
eine Rechteckwellenerzeugungseinheit (40) zum Er zeugen von Rechteckwellen mit jeweils einer Sinuswellen form und einer Kosinuswellenform in Antwort auf den von dem Taktfrequenzteiler (30) erzeugten Takt;
eine Auswahleinheit (50) zum Empfangen der Sinus- und Kosinusrechteckwellen von der Rechteckwellen- Erzeugungseinheit (40) und zum Ausgeben einer ausgewähl ten Rechteckwelle aus den empfangenen Rechteckwellen un ter Steuerung der senderseitigen Steuerungseinheit (20);
eine Verteilereinheit (60) zum Empfangen einer der Rechteckwellen von der Rechteckwellen-Erzeugungseinheit (40) zusammen mit der ausgewählten Rechteckwelle von der Auswahleinheit (50) und zum Ausgeben der empfangenen Si gnale in der Form verteilter Signale unter Steuerung der senderseitigen Steuerungseinheit (20);
eine Stromverstärkungseinheit (70) zum Verstärken der verteilten Signale von der Verteilereinheit (60); und
die Sender (82, 84, 86, 88) zum Senden von Fre quenzsignalen, jeweils basierend auf den verstärkten Si gnalen von der Stromverstärkungseinheit (70), wobei die Sender (82, 84, 86, 88) jeweils an einer oberen, einer unteren, einer linken und einer rechten Position ange ordnet sind.
eine Schalteingabeeinheit (10) zum Ausgeben eines Eingangssignals gemäß einer Schaltoperation an dieser;
eine senderseitige Steuerungseinheit (20) zum Er zeugen eines Steuerungssignals, basierend auf einem Aus gangssignal von der Schalteingabeeinheit (10);
einen Taktfrequenzteiler (30) zum Erzeugen eines Taktpulses mit einer vorbestimmten Frequenz unter Steue rung der senderseitigen Steuerungseinheit (20);
eine Rechteckwellenerzeugungseinheit (40) zum Er zeugen von Rechteckwellen mit jeweils einer Sinuswellen form und einer Kosinuswellenform in Antwort auf den von dem Taktfrequenzteiler (30) erzeugten Takt;
eine Auswahleinheit (50) zum Empfangen der Sinus- und Kosinusrechteckwellen von der Rechteckwellen- Erzeugungseinheit (40) und zum Ausgeben einer ausgewähl ten Rechteckwelle aus den empfangenen Rechteckwellen un ter Steuerung der senderseitigen Steuerungseinheit (20);
eine Verteilereinheit (60) zum Empfangen einer der Rechteckwellen von der Rechteckwellen-Erzeugungseinheit (40) zusammen mit der ausgewählten Rechteckwelle von der Auswahleinheit (50) und zum Ausgeben der empfangenen Si gnale in der Form verteilter Signale unter Steuerung der senderseitigen Steuerungseinheit (20);
eine Stromverstärkungseinheit (70) zum Verstärken der verteilten Signale von der Verteilereinheit (60); und
die Sender (82, 84, 86, 88) zum Senden von Fre quenzsignalen, jeweils basierend auf den verstärkten Si gnalen von der Stromverstärkungseinheit (70), wobei die Sender (82, 84, 86, 88) jeweils an einer oberen, einer unteren, einer linken und einer rechten Position ange ordnet sind.
3. Positionsfernbezeichnungssystem nach Anspruch 2, bei
welchem die senderseitige Steuerungseinheit (20) ein Re
ferenztakt-Steuerungssignal, ein Rechteckwellenoszilla
tion-Steuerungssignal, ein Senderwellenformauswahl-
Steuerungssignal für den linken (82) und den rechten
(86) Sender, ein Senderwellenformauswahl-Steuerungssi
gnal für den linken (82), den rechten (86), den oberen
(84) und den unteren (88) Sender, ein Steuerungssignal
für einen Zeitgeber (22), der zum Zählen einer gesetzten
Zeitperiode ausgestaltet ist, und ein Steuerungssignal
für eine Schlafsteuerung (24) erzeugt, die zum Erzeugen
eines Steuerungssignals in Antwort auf ein von dem Zeit
geber (22) erzeugtes Zeitsteuerungssignal ausgestaltet
ist.
4. Positionsfernbezeichnungssystem nach Anspruch 2 oder 3,
bei welchem die Rechteckwellen-Erzeugungseinheit (40)
eine Sinusphase-Rechteckwellenerzeugungseinheit (42) und
eine Kosinusphase-Rechteckwellenerzeugungseinheit (44)
umfaßt, von denen jede durch ein Steuerungssignal der
senderseitigen Steuerungseinheit (20) aktiviert wird,
das an deren Freigabeanschluß (EN) angelegt wird, um je
weils Rechteckwellen mit einer Sinusphase und einer Ko
sinusphase synchron mit dem an deren Eingangsanschlüssen
(EIN) empfangenen Taktpuls von dem Taktfrequenzteiler
(30) zu erzeugen.
5. Positionsfernbezeichnungssystem nach Anspruch 1, bei
welchem die Empfängereinheit folgendes umfaßt:
eine Verstärkungseinheit (200) zum Empfangen der Frequenzsignale von der Sendereinheit und zum Verstärken der empfangenen Frequenzsignale; und
eine digitale Signalverarbeitungseinheit (300) zum digitalen Verarbeiten eines Ausgangssignals von der Ver stärkungseinheit (200).
eine Verstärkungseinheit (200) zum Empfangen der Frequenzsignale von der Sendereinheit und zum Verstärken der empfangenen Frequenzsignale; und
eine digitale Signalverarbeitungseinheit (300) zum digitalen Verarbeiten eines Ausgangssignals von der Ver stärkungseinheit (200).
6. Positionsfernbezeichnungssystem nach Anspruch 5, bei
welchem die Verstärkungseinheit (200) folgendes umfaßt:
einen Infrarotempfänger (201), der mit seinem ei nen Anschluß geerdet ist;
eine Impedanzwandler/Verstärkungseinheit (202), die mit dem anderen Anschluß des Infrarotempfängers (201) gekoppelt und zum Verstärken eines von der Ver stärkereinheit (200) empfangenen Signals ausgestaltet ist, das eine niedrigere Intensität als die des natürli chen Umgebungslichtes hat, während der Verlust des emp fangenen Signals während der Verstärkung vermindert wird;
eine Verstärkungsfaktorsteuerungseinheit (204), die zum Entfernen von Rauschen aus dem von der Impedanz wandler/Verstärkungseinheit (202) ausgegebenen verstärk ten Signal ausgestaltet ist, während sie Wechselstrom komponenten des verstärkten Signals verstärkt;
eine Bandpaßfiltereinheit (206), die zum Filtern eines Ausgangssignals von der Verstärkungsfaktorsteue rungseinheit (204) ausgestaltet ist, und dabei erwünsch te Frequenzkomponenten des empfangenen Signals ausgibt;
eine Steuerungseinheit (207), die zum Steuern der Verstärkungsfaktorsteuerungseinheit (204) ausgestaltet ist, basierend auf den von der Bandpaßfiltereinheit (206) ausgegebenen Frequenzkomponenten, und dabei einen Verstärkungsgrad für die von der Bandpaßfiltereinheit (206) ausgegebenen Frequenzkomponenten steuert;
eine erste Verstärkereinheit (208), die zum Ver stärken der von der Bandpaßfiltereinheit (206) ausgege benen Frequenzkomponenten ausgestaltet ist; und
eine zweite Verstärkereinheit (210), die zum letztlichen Verstärken eines Ausgangssignals von der er sten Verstärkereinheit (208) bis zu einem Sättigungspe gel ausgestaltet ist, und dabei eine Rechteckwelle aus gibt.
einen Infrarotempfänger (201), der mit seinem ei nen Anschluß geerdet ist;
eine Impedanzwandler/Verstärkungseinheit (202), die mit dem anderen Anschluß des Infrarotempfängers (201) gekoppelt und zum Verstärken eines von der Ver stärkereinheit (200) empfangenen Signals ausgestaltet ist, das eine niedrigere Intensität als die des natürli chen Umgebungslichtes hat, während der Verlust des emp fangenen Signals während der Verstärkung vermindert wird;
eine Verstärkungsfaktorsteuerungseinheit (204), die zum Entfernen von Rauschen aus dem von der Impedanz wandler/Verstärkungseinheit (202) ausgegebenen verstärk ten Signal ausgestaltet ist, während sie Wechselstrom komponenten des verstärkten Signals verstärkt;
eine Bandpaßfiltereinheit (206), die zum Filtern eines Ausgangssignals von der Verstärkungsfaktorsteue rungseinheit (204) ausgestaltet ist, und dabei erwünsch te Frequenzkomponenten des empfangenen Signals ausgibt;
eine Steuerungseinheit (207), die zum Steuern der Verstärkungsfaktorsteuerungseinheit (204) ausgestaltet ist, basierend auf den von der Bandpaßfiltereinheit (206) ausgegebenen Frequenzkomponenten, und dabei einen Verstärkungsgrad für die von der Bandpaßfiltereinheit (206) ausgegebenen Frequenzkomponenten steuert;
eine erste Verstärkereinheit (208), die zum Ver stärken der von der Bandpaßfiltereinheit (206) ausgege benen Frequenzkomponenten ausgestaltet ist; und
eine zweite Verstärkereinheit (210), die zum letztlichen Verstärken eines Ausgangssignals von der er sten Verstärkereinheit (208) bis zu einem Sättigungspe gel ausgestaltet ist, und dabei eine Rechteckwelle aus gibt.
7. Positionsfernbezeichnungssystem nach Anspruch 5 oder 6,
bei welchem die digitale Signalverarbeitungseinheit
(300) folgendes umfaßt:
eine Taktoszillatoreinheit (310), die zum Erzeugen eines Taktsignals einer gewünschten Frequenz ausstaltet ist;
eine Phasenregelungskreisschaltung (312) zum Emp fangen des Rechteckwellensignals von der Verstärkungs einheit (200), die dazu dient, bei jeder ansteigenden Flanke des Eingangsrechteckwellensignals einen Phasen wert eines Referenzsignals an eine Phasendifferenzzähl schaltung (330) als den Phasenwert eines Referenzphasen signals, Links-Rechts-Phasensignals oder Oben-Unten- Phasensignals zu übertragen;
eine Frequenzteilerschaltung (322), die zum Durch führen einer Frequenzteilung synchron mit dem Taktsignal von der Taktoszillatoreinheit (310) ausgestaltet ist;
eine digitale Bandpaßfiltereinheit (314), die zum Filtern des von der Verstärkungseinheit (200) ausgegebe nen Rechteckwellensignals ausgestaltet ist;
eine Frequenzdiskriminatoreinheit (316), die dazu ausgestaltet ist zu unterscheiden, ob der Zählwert eines Frequenzzählers für das Rechteckwellensignal innerhalb eines einer Trägerfrequenz entsprechenden vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht, und dadurch unterscheidet, ob das Eingangsrechteckwellensignal eine Trägerfrequenz aufweist oder nicht;
eine Demodulatoreinheit (318), die zum Demodulie ren eines Ausgangssignals von der Frequenzdiskrimina toreinheit (316) ausgestaltet ist;
eine Seriell/Parallel-Wandlerschaltung (320), die zum Umwandeln des in Form serieller Daten von der Demo dulatoreinheit (318) ausgegebenen demodulierten Signals in parallele Daten synchron mit einem Ausgangssignal von der Frequenzteilerschaltung (322) ausgestaltet ist;
einen Sendercodekomparator (324), der zum Empfan gen eines Ausgangssignals von der Seriell/Parallel- Wandlerschaltung (320) ausgestaltet ist und dabei einen Eingangssendercode mit einem gesetzten Sendercode ver gleicht;
ein R-S-Flip-Flop (326) zum Empfangen eines Aus gangssignals von einem Phasenvergleichsintervallgenera tor (328) an seinem einen Eingangsanschluß und eines Steuerungssignals von einer empfangsseitigen Steuerungs einheit (400) an seinem anderen Eingangsanschluß und zum Ausgeben eines Signals an die Steuerungseinheit (400), das basierend auf den empfangenen Signalen erzeugt wird;
wobei der Phasenvergleichsintervallgenerator (328) ausgestaltet ist, ein Intervallsignal für die Messung von Positionssignalen in Antwort auf ein Ausgangssignal von dem Sendercodekomparator (324) zu erzeugen;
eine Phasendifferenzzählschaltung (330), die zum Empfangen des von der Verstärkungseinheit (200) empfan genen Eingangsrechteckwellensignals, des Ausgangssignals von der Phasenregelungskreisschaltung (312) und des Aus gangssignals von dem Phasenvergleichsintervallgenerator (328) ausgestaltet ist, und dabei einen integrierten Re ferenzphasenwert, einen integrierten Links-Rechts- Phasenwert und einen integrierten Oben-Unten-Phasenwert erzeugt;
eine Phasendifferenzberechnungseinheit (332) zum Empfangen der von der Phasendifferenzzählschaltung (330) ausgegebenen integrierten Phasenwerte, welche dabei eine Links-Rechts-Phasendifferenz und eine Oben-Unten-Phasen differenz berechnet;
ein Positionswertspeicherregister (334) zum Spei chern der von der Phasendifferenzberechnungseinheit (332) ausgegebenen berechneten Phasendifferenzen;
eine Seriell/Parallel-Schnittstelle (336) zum Durchführen einer Seriell/Parallel-Verarbeitung eines Ausgangssignals von dem Positionswertspeicherregister (334) und zum Anlegen des resultierenden Signals an die empfangsseitige Steuerungseinheit (400); und
eine Systemrücksetzschaltung (338) zum Beibehalten eines zurückgesetzten Zustandes in Antwort auf ein Sy stemrücksetzsteuerungssignal.
eine Taktoszillatoreinheit (310), die zum Erzeugen eines Taktsignals einer gewünschten Frequenz ausstaltet ist;
eine Phasenregelungskreisschaltung (312) zum Emp fangen des Rechteckwellensignals von der Verstärkungs einheit (200), die dazu dient, bei jeder ansteigenden Flanke des Eingangsrechteckwellensignals einen Phasen wert eines Referenzsignals an eine Phasendifferenzzähl schaltung (330) als den Phasenwert eines Referenzphasen signals, Links-Rechts-Phasensignals oder Oben-Unten- Phasensignals zu übertragen;
eine Frequenzteilerschaltung (322), die zum Durch führen einer Frequenzteilung synchron mit dem Taktsignal von der Taktoszillatoreinheit (310) ausgestaltet ist;
eine digitale Bandpaßfiltereinheit (314), die zum Filtern des von der Verstärkungseinheit (200) ausgegebe nen Rechteckwellensignals ausgestaltet ist;
eine Frequenzdiskriminatoreinheit (316), die dazu ausgestaltet ist zu unterscheiden, ob der Zählwert eines Frequenzzählers für das Rechteckwellensignal innerhalb eines einer Trägerfrequenz entsprechenden vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht, und dadurch unterscheidet, ob das Eingangsrechteckwellensignal eine Trägerfrequenz aufweist oder nicht;
eine Demodulatoreinheit (318), die zum Demodulie ren eines Ausgangssignals von der Frequenzdiskrimina toreinheit (316) ausgestaltet ist;
eine Seriell/Parallel-Wandlerschaltung (320), die zum Umwandeln des in Form serieller Daten von der Demo dulatoreinheit (318) ausgegebenen demodulierten Signals in parallele Daten synchron mit einem Ausgangssignal von der Frequenzteilerschaltung (322) ausgestaltet ist;
einen Sendercodekomparator (324), der zum Empfan gen eines Ausgangssignals von der Seriell/Parallel- Wandlerschaltung (320) ausgestaltet ist und dabei einen Eingangssendercode mit einem gesetzten Sendercode ver gleicht;
ein R-S-Flip-Flop (326) zum Empfangen eines Aus gangssignals von einem Phasenvergleichsintervallgenera tor (328) an seinem einen Eingangsanschluß und eines Steuerungssignals von einer empfangsseitigen Steuerungs einheit (400) an seinem anderen Eingangsanschluß und zum Ausgeben eines Signals an die Steuerungseinheit (400), das basierend auf den empfangenen Signalen erzeugt wird;
wobei der Phasenvergleichsintervallgenerator (328) ausgestaltet ist, ein Intervallsignal für die Messung von Positionssignalen in Antwort auf ein Ausgangssignal von dem Sendercodekomparator (324) zu erzeugen;
eine Phasendifferenzzählschaltung (330), die zum Empfangen des von der Verstärkungseinheit (200) empfan genen Eingangsrechteckwellensignals, des Ausgangssignals von der Phasenregelungskreisschaltung (312) und des Aus gangssignals von dem Phasenvergleichsintervallgenerator (328) ausgestaltet ist, und dabei einen integrierten Re ferenzphasenwert, einen integrierten Links-Rechts- Phasenwert und einen integrierten Oben-Unten-Phasenwert erzeugt;
eine Phasendifferenzberechnungseinheit (332) zum Empfangen der von der Phasendifferenzzählschaltung (330) ausgegebenen integrierten Phasenwerte, welche dabei eine Links-Rechts-Phasendifferenz und eine Oben-Unten-Phasen differenz berechnet;
ein Positionswertspeicherregister (334) zum Spei chern der von der Phasendifferenzberechnungseinheit (332) ausgegebenen berechneten Phasendifferenzen;
eine Seriell/Parallel-Schnittstelle (336) zum Durchführen einer Seriell/Parallel-Verarbeitung eines Ausgangssignals von dem Positionswertspeicherregister (334) und zum Anlegen des resultierenden Signals an die empfangsseitige Steuerungseinheit (400); und
eine Systemrücksetzschaltung (338) zum Beibehalten eines zurückgesetzten Zustandes in Antwort auf ein Sy stemrücksetzsteuerungssignal.
8. Positionsfernbezeichnungssystem nach einem der vorherge
henden Ansprüche, bei welchem die Sender- und die Emp
fängereinheit vom Infrarottyp sind.
9. Positionsfernbezeichnungssystem nach einem der Ansprüche
1 bis 7, bei welchem die Sender- und die Empfängerein
heit vom Ultraschalltyp sind.
10. Positionsfernbezeichnungssystem nach einem der Ansprüche
1 bis 7, bei welchem die Sender- und die Empfängerein
heit vom Hochfrequenztyp sind.
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