DE29803448U1

DE29803448U1 - Fotodetektor für eine Dateneingabeeinrichtung

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Publication number: DE29803448U1
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Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1998-06-04
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Also published as: US5969344A

Description

GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER PATENTAMWiSLTE": :": ·"·

ZUGELASSgI^E Ve{tRET?R SEIM^UF^AlstHEltP/Jr^lTAljT ····· ······ ·· «a

RICHARD GLAWE, Dr.-lng. (1952-1985) KLAUS DELFS, Dipl.-lng., Hamburg WALTER MOLL, Dipl.-Phys. Dr. rer. nat., München

&EEgr;&sfgr; i &eegr;-Tp &Tgr;«?&rgr;&pgr;&pgr; HEINRICH NIEBUHR, Dipl.-Phys. Dr. phil. habit., Hamburg

" ! ,: ^y' ULRICH GLAWE, Dipl.-Phys. Dr. rer. nat., München

Taxpex, Taiwan Bernhard merkau, Dipl.-Phys., München

CHRISTOF KEUSSEN, Dipl.-Chem. Dr. rer. nat., Hamburg

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&rgr; 18063/98 N/Hü/He(he)

Fotodetektor für eine Dateneingabeeinrichtung

Die Erfindung betrifft einen Fotodetektor für eine Dateneingabeeinrichtung, zum Beispiel für eine optische Maus, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
5

Ein bekannter Fotocodierer, der in einer Maus verwendet wird und in Fig. 1 gezeigt ist, weist wenigstens ein Codierzahnrad 60, das zusammen mit einer sich drehenden Welle 50 gedreht wird, wobei das Rad 60 lichtdurchlässige Bereiche 61 und lichtdichte Teile 62 aufweist, die abwechselnd um den Umfang herum angeordnet sind, eine Lichtquelle 70 und ein Fotoempfängerelement 80 auf. Das Fotoempfängerelement 80 weist einen Satz von Fotosensorchips 81 auf, die Licht von der Lichtquelle 70 durch die lichtdurchlässigen Bereiche 61 des Rades 60 hindurch empfangen können. Wenn das Rad 60 zusammen mit der sich drehenden Welle 50 gedreht wird, werden die lichtdurchlässigen Bereiche 61 und die lichtdichten Bereiche 62 so bewegt, daß sie durch den Lichtstrahl von der Lichtquelle 70 hindurchgehen, wodurch Arbeitslichtbündel erzeugt werden. Wenn die Fotochips 81 ein- Arbeitslichtbündel erhalten, wird Energie erzeugt. Wenn das Rad 60 dauernd gedreht wird, werden

Dresdner Bank AG Hamburg 04 030 448 00 (BLZ 200 800 00) Postbank Hamburg 1476 07-200 (BLZ 200 100 20)

Sinuswellen durch eine Wellenformüberwachungseinrichtung erhalten, und vier Signale (0,0); (0,1); (1,1); (1,0) durch eine Gleichrichterschaltung (siehe Fig. 2) erhalten. Da die lichterapfangende Seite des Fotoerapfängerelementes 80 und die lichtemitierende Seite der Lichtquelle eben sind, wird diffuses Licht erzeugt werden, wodurch Überlagerungen erzeugt werden. Wird, wie dies aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, das Rad 60 gedreht, so empfangen die Fotosensorchips 81 Arbeitslichtbündel von der Lichtquelle 70, um Sinuswellen A, B zu erzeugen, wodurch bewirkt wird, daß eine Gleichrichterschaltung Rechteckwellen Al, Bl erzeugt. Wenn die Arbeitslichtstrahlbündel 71 in das Fotoempfängerelement 80 eintreten, wird diffuses Licht C erzeugt, was eine Lichtüberlagerung zu den Fotosensorchips 81 bewirkt. Wie dies in Fig. 4A gezeigt ist, ist die Wellenform B theoretisch eine Sinuswelle. Die Fotosensorchips 81 werden aber durch diffuses Licht erregt, so daß sie eine Sinuswelle X vor Ankunft der Arbeitslichtstrahlbündel 71 erzeugen. Wegen der Wirkungen des diffusen Lichts C werden die Fotosensorchips 81 dazu gebracht, Energie vor Ankunft der Arbeitslichtstrahlbündel 71 zu erzeugen, und diffuses Licht C bewirkt, daß die Fotosensorchips 81 auch dann noch Energie abgeben, wenn sie sich nicht mehr in den Arbeitslichtstrahlbündeln 71 befinden. Wegen des vorgenannten Problems kann mit der Wellenformüberwachungseinrichtung keine genaue sinusförmige Energie von den Sinuswellen A, B erhalten werden, und die Gleichrichterschaltung kann nicht genau die gleichen Rechteckwellen erzeugen, die den Rechteckwellen Al, Bl entsprechen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Fotodetektors, durch den die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden sollen. Insbesondere sollen Wirkungen wegen Lichtüberlagerungen und Lichtstörungen bei den Fotosensorchips vermieden werden, um so die Genauigkeit beim Empfang der Signale zu erhöhen.

Erfindungsgemäß hat das Fotoempfängerelement wenigstens zwei geneigte Oberflächenbereiche an seiner Licht empfangenden Seite um jeden Fotosensorchip herum, um Umgebungslicht abzulenken, um eine Störung durch Umgebungslicht zu vermeiden. 5

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen vorbekannten Fotodetektor;

Fig. 2 vier Signale, die bei kontinuierlicher Drehung des Rades des Standes der Technik erzeugt werden;

Fig. 3 Störungen/Überlagerungen von diffusem Licht am Fotoempfängerelement des Standes der Technik;

Fig. 4 in einem schematischen Diagramm theoretische Sinuswellen und Rechteckwellen, die durch das Fotoempfängerelement des Standes der Technik erzeugt werden;

Fig. 4A in einem schematischen Diagramm tatsächliche Sinuswellen und Rechteckwellen, die durch das Fotoempfängerelement des Standes der Technik erzeugt werden;

Fig. 5 einen Fotodetektor der Erfindung, der in einer optischen Maus installiert ist;

Fig. 5A eine vergrößerte Ansicht eines Teiles von Fig. 5, die die Anordnung des Fotodetektors zeigt;

Fig. 6 vier Signale, die bei kontinuierlicher Drehung des erfindungsgemäßen Rades erzeugt werden;

Fig. 7 Arbeitslichtbündel, die auf die Fotosensorchips des

Fotoempfängerelementes der Erfindung gerichtet sind;

Fig. 8 in einem Vergleichsdiagramm Sinuswellen und Rechteckwellen, die durch die Einrichtung der Erfindung und des Standes der Technik erzeugt werden;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht in vergrößertem Maßstab des Fotodetektors der Erfindung; und

Fig. 10 in einer perspektivischen Ansicht eine alternative Form des erfindungsgemäßen Fotodetektors.

In den Fig. 5 bis 8 ist ein Fotodetektor der Erfindung für eine Dateneingabeeinrichtung gezeigt, der allgemein eine Lichtquelle 1, ein Rad 2 und wenigstens ein Fotoempfängerelement 3 aufweist.

Die Lichtquelle 1 ist dem Rad 2 benachbart angeordnet und wird so betrieben, daß sie Licht auf das Rad 2 abgibt. Das Rad 2 ist fest auf einer sich drehenden Welle 21 angebracht, die durch ein Antriebsglied wie zum Beispiel eine Kugel 20 angetrieben wird, daß sie sich um ihre eigene Achse dreht. Das Rad 2 weist eine Vielzahl von lichtdurchlässigen Bereichen 22 und eine Vielzahl von lichtdichten Bereichen 23 auf, die abwechselnd um den Umfang herum angeordnet sind. Wird die Kugel 20 mit der Hand gedreht, so wird das Rad 2 mit der sich drehenden Welle 21 gedreht, wodurch bewirkt wird, daß sich die lichtdurchlässigen Bereiche 22 und die lichtdichten Bereiche 2 3 über den Lichtstrahl der Lichtquelle 1 hinwegbewegen. Das Fotoempfängerelement 3 ist aus lichtdurchlässigem 0 Material hergestellt und dem Rad 2 benachbart angeordnet und weist zwei vertikal beabstandete Fotosensorchips 31 auf, die zum Empfangen von Arbeitslichtbündeln 11 ausgebildet sind, die durch die Lichtquelle 1 durch die lichtdurchlässigen Bereiche 2.2 des Rades 2 hindurchgehen. Das Fotoempfängerelement 2 weist wenigstens zwei geneigte Oberflächenbereiche 32 auf

seiner lichtempfangenden Seite um jeden Fotosensorchip 31 herum auf. Die geneigten Oberflächenbereiche 32 können mit einer Schicht von lichtreflektierendem oder lichtabsorbierendem Material beschichtet sein, so daß Umgebungslicht durch die geneigten Oberflächenbereiche 32 nach außen weggelenkt oder absorbiert werden kann, wenn die Arbeitslichtstrahlbündel 11 auf die lichtempfangende Seite des Fotoempfängerelementes 3 projiziert werden (siehe Fig. 7), und durch den Codierer kann die Überlagerung durch Uragebungslicht aus dem Signal entfernt werden.

Wenn das Rad 2 zusammen mit der sich drehenden Welle 21 gedreht wird, wird das Licht von der Lichtquelle 1 abwechselnd durch die lichtdurchlässigen Bereiche 22 und die lichtdichten Bereiche 23 des Rades 2 durchgelassen oder unterbrochen, wodurch Arbeitslichtstrahlbündel 11 erzeugt und auf die lichtempfangende Seite des Fotoempfängerelementes 3 gerichtet werden. Wenn ein Arbeitslichtstrahlbündel 11 einen Fotosensorchip 31 erreicht, wird Energie erzeugt. Wird das Rad 2 dauernd gedreht, so werden durch eine Wellenformüberwachungseinrichtung Sinuswellen erhalten, und vier Signale (0,0); (0,1); (1,1); (1,0) werden durch eine Gleichrichterschaltung (siehe Fig. 6) erhalten.

5 Es wird erneut auf Fig. 8 Bezug genommen. Wenn die lichtdurchlässigen Bereiche 22 und die lichtdichten Bereiche 23 des Rades 2 durch das Licht von der Lichtquelle 1 abwechselnd hindurchgehen, wird eine Sinuswelle durch eine Wellenform-Überwachungseinrichtung erhalten, und Rechteckwellen werden durch eine Gleichrichterschaltung erhalten, wobei die Wellenformen D, Dl theoretisch eine Sinuswelle bzw. eine Rechteckwelle, die Wellenformen E, El eine Sinuswelle bzw. eine Rechteckwelle und die Wellenformen F, Fl eine Sinuswelle bzw. eine Rechteckwelle sind.

Wie dies in den. Fig. 7 und-8 gezeigt ist,-so wird, wenn Arbeitslichtstrahlbundel 11-auf die-Licht empfangende Seite des

Fotoempfängerelementes 3 fallen, Umgebungslicht durch die geneigten Oberflächenbereiche 32 des Fotoempfängerelementes 3 nach außen abgelenkt, so daß keine Energie aufgrund einer Überlagerung erzeugt wird, wenn Arbeitslichtstrahibündel 11 nicht auf die Fotosensorchips 31 fallen. Wenn die Arbeitslichtstrahlen 11 sich von den Fotosensorchips 31 entfernt haben, wird keine Energie mehr abgegeben. Daher werden die an den Fotosensorchips 31 erzeugten Energien ungefähr ähnlich wie die Wellenformen E, El erhalten, so daß der Codierer nicht durch Umgebungslicht gestört wird, um so genaue Signale zu erhalten.

Wie dies in Fig. 9 gezeigt ist, weist die Lichtquelle 1 wenigstens zwei geneigte Oberflächenbereiche 12 auf ihrer lichtemitierenden Seite auf, so daß die Lichtquelle 1 so betrieben werden kann, daß sie einen Lichtstrahl oder Vielfachlichtstrahlen auf die Fotosensorchips 31 des Fotoempfängerelementes 3 abgibt.

Fig. 10 zeigt eine alternative Form der vorliegenden Erfindung, wobei die Lichtquelle 1 und das Fotoempfängerelement 3 vom Rad 2 auf zwei gegenüberliegenden Seiten in einem Abstand angeordnet sind.

Die Erfindung kann wie folgt zusammengefaßt werden. Der Fotodetektor weist ein Rad auf, das sich zusammen mit einer sich drehenden Welle dreht. Das Rad weist eine Vielzahl von lichtdurchlässigen Bereichen und lichtdichten Bereichen auf, die abwechselnd um den Umfang herum angeordnet sind. Eine Lichtquelle wird so betrieben, daß sie Licht auf das Rad aussendet. Ein Fotoempfängerelement weist einen Satz von Fotosensorchips auf, die Licht von der Lichtquelle durch die lichtdurchlässigen Bereiche des Rads aufnehmen können. Das Fotoempfängerelement hat wenigstens zwei geneigte Oberflächenbereiche an seiner lichtempfangenden Seite um jeden der Fotosensorchips herum, um Umgebungslicht abzulenken,, um eine Störung durch Umgebungslicht zu verhindern.

Man wird verstellen, daß die Zeichnungen nur Illustrationszwecken dienen und nicht als Definition der Grenzen und des Bereichs der hier offenbarten Erfindung dienen sollen.

Claims

Schutzansprüche

1. Fotodetektor für eine Dateneingabeeinrichtung mit einem Rad, das fest an einer sich drehenden Welle angebracht ist, und eine Vielzahl von lichtdurchlässigen Bereichen und lichtdichten Bereichen aufweist, die abwechselnd um seinen Umfang herum angeordnet sind, mit einer Lichtquelle, die Licht auf das Rad abgibt, und mit einem Fotoempfängerelement, das einen Satz von Fotosensorchips aufweist, die Licht von der Lichtquelle durch die lichtdurchlässigen Bereiche des Rades empfangen können, dadurch gekennzeichnet, daß das Fotoempfängerelement (3) wenigstens zwei geneigte Oberflächenbereiche (32) an seiner lichtempfangenden Seite um jeden der Fotosensorchip

(31) herum aufweist, um störendes Umgebungslicht abzulenken oder zu absorbieren.

2. Fotodetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei geneigten Oberflächenbereiche (32) mit einem lichtreflektierenden Material beschichtet sind.

3. Fotodetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei geneigten Oberflächenbereiche (32) mit einem lichtabsorbierenden Material beschichtet sind.

4. Fotodetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) wenigstens zwei geneigte Oberflächenbereiche (12) an ihrer lichtemittierenden Seite aufweist, die den wenigstens zwei geneigten Oberflächenbereichen (32), die um jeden Fotosensorchip (31) herum angeordnet sind, an dem Fotoempfängerelement (3) entsprechen.