DE3025318C2 - Sensor-Matrix für Bildschirme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensormatrix gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die fortschreitende Verbreitung von Computern in allen Lebensbereichen hat zu Überlegungen geführt, wie sich der Dialog zwischen Mensch und Maschine verbessern und vereinfachen läßt. Von besonderem interesse ist dabei der zunehmende Einsatz von Bildschirmen. Während solche Bildschirme ursprünglich nur für die Übermittlung von Text, graphischen Darstellungen und sonstigen Daten an den Betrachter eingesetzt wurden, gehen heute die Bestrebungen dahin, Bildschirme auch zur Dateneingabe zu verwenden. Das geschieht beispielsweise dadurch, daß die Bedienungsperson eine bestimmte Stelle einer graphischen Darstellung auf dem Bildschirm mit dem Finger berührt. Der Berührungspunkt wird durch eine geeignete Sensoreinrichtung erfaßt, und seine Koordinaten werden in den Computer eingegeben. Dort kann dann eine entsprechende Auswertung erfolgen.

Zur Erfassung von Fingerberührungspunkten auf der Bildschirm-Oberfläche ist es bekannt, ein Raster aus zeilen- und spaltenmäßig angeordneten Lichtschranken vom Betrachter aus gesehen vor dem Bildschirm anzuordnen. Dazu wird am oberen, bzw. unteren und am linken bzw. rechten Rand des Bildschirms eine Reihe von Lichtquellen angeordnet, deren gebündelte Strahlen auf der jeweils gegenüberliegenden Seite durch Photodetektoren erfaßt werden. Bei geeignetem Abstand zwischen den einzelnen Strahlen bewirkt die Berührung des Bildschirms mit einem Finger mindestens je eine Unterbrechung eines Zeilen- und eines Spaltenlichtstrahls.

Aus den entsprechenden Ausgangssignaien der Photodetektoren lassen sich dann die Koordinaten des Berührungspunktes ermitteln.

Bekannte Sensor-Matrizen dieser Art benötigen als Träger für Lichtquellen und Photodetektoren sowie für die zugeordneten Zuleitungen und ggf. für die Auswerte-Elektronik vier getrennte Leiterplatten, die derart angeordnet werden, daß die Zeilen-Lichtquellen den Zeilen-Photodetektoren und die Spalten-Lichtquellen den Spalten-Photodetektoren gegenüberliegen. Dies bedeutet nicht nur einen relativ großen Fertigungsaufwand, sondern erfordert auch eine genaue Justierung der einzelnen Leiterplatten bei der Montage.

Aus IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 9, No. 5, Oktober 1966, Seiten 493, 494 ist eine Sensormatrix bekannt, bei der für Lichtquellen und Detektoren ein gemeinsamer, zur Bildebene paralleler Träger vorgesehen ist Es handelt sich dabei jedoch um einen mechanisch komplizierten Aufbau mit Leuchtstoffröhren und Lichtleitern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensormatrix der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, die einfach herzustellen ist und keine Justierung von Lichtquellen und Photodetektoren erfordert. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Bei der erfindungsgemäßen Sensormatrix können alle Lichtquellen und Photodetektoren auf einer einzigen Leiterplatte angeordnet werden. Da ihre gegenseitige Lage dadurch fixiert ist, ist eine Justierung bei der Montage unnötig.

Eine besonders vorteilhafte Reflexionseinrichtung ergibt sich aus Anspruch 2. Sie läßt sich einstückig aus transparentem Kunststoff spritzen.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 3 weist als zusätzlichen Vorteil eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen Umgebungslicht auf.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g 1 einen Querschnitt durch eine Sensormatrix für Bildschirme und

Fig.2 schematisch die in der Ausführungsform gemäß F i g. 1 verwendete Leiterplatte in Draufsicht.

In F i g. 1 ist mit 13 der Bildschirm einer Bildröhre 11 bezeichnet. Vor dem Bildschirm 13 ist eine übliche Schutzscheibe 15 angeordnet, die ihrerseits von einer transparenten Abdeckschicht 17 bedeckt ist.

Eine Leiterplatte 19 trägt Infrarot-Lichtquellen 21 und auf deren Licht ansprechende Photodetektoren 23. In F i g. I ist nur je eines der Elemente dargestellt.

Ein optischer Rahmen 25 aus einem für infrarotes Licht durchlässigen, für sichtbares Licht jedoch undurchsichtigen Material bewirkt eine Ablenkung des von der Lichtquelle 21 ausgehenden Lichtes längs eines Weges, der durch eine strichpunktierte Linie 27 angedeutet ist. Der optische Rahmen 25 weist dazu zur Leiterplatte 19 um jeweils 45° geneigte Oberflächen 29 und 31 auf, an deren Innenseite eine Totalreflexion des infraroten Lichtes stattfindet. Der von der Lichtquelle 21 ausgehende Strahl wird daher zunächst in eine Richtung parallel zum Bildschirm 13 und sodann auf den Photodetektor 23 reflektiert. Bei den Lichtquellen 21 und den Photodetektoren 23 zugewandten Oberflächen 33 bzw. 35 des optischen Rahmens 25 sind linsenartig gewölbt und bewirken eine Fokussierung des Licht-

stnhls.

Der optische Rahmen 25 ist gleichzeitig als tragendes Element für die Schutzscheibe 15 und die Abdeckschicht 17 ausgebildet und trägt außerdem über einen Abstandshalterrahmen 37 die Leiterplatte 19, so daß sich eine kompakte Einheit ergibt, deren Einzelteile formflüssig ineinanderpassen und somit keinerlei Justierung bedürfen.

In Fig.2 ist die Leiterplatte 19 schematisch in Draufsicht (in F i g. 1 von links gesehen) dargestellt Sie weist eine große Mittelöffnung 41 zur Aufnahme der Bildröhre 11 auf. Parallel zum äußeren Rand der Leiterplatte 19 sind die Infrarot-Lichtquellen 21 und die Photodetektoren 23 derart angeordnet, daß jeweils einer Lichtquelle ein Photodetektor gegenüberliegt und sich somit ein matrixartiges Raster von Lichtschranken ergibt Berührt man die Abdeckschicht 17 (Fig. 1) an einer beliebigen Stelle mit dem Finger, so werden mindestens ein Zeilen- und Spaltenüchtstrahl unterbrochen, vorausgesetzt, daß die Abstände zwischen den Lichtquellen 21 bzw. den Photodetektoren 23 geringer als die Fingerdicke sind. Der Berührungspunkt wird als der Kreuzungspunkt zwischen den beiden unterbrochenen Lichtstrahlen erfaßt. In F i g. 2 ist ein Beispiel eines

ίο solchen Kreuzungspunktes mit 43 bezeichnet.

Die elektrische bzw. elektronische Auswertung der so erfaßten Koordinaten des Berührungspunktes erfolgt in bekannter Weise und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. Sensormatrix für Bildschirme mit einem den Bildschirm umgebenden Rahmen, der Lichtquellen und zugeordnete Photodetektoren trägt, derart, daß vom Betrachter aus gesehen vor dem Bildschirm ein Zeilen- und Spaltenraster von Lichtschranken gebildet wird, wobei die Lichtquellen und die Photodetektoren auf einem gemeinsamen, im wesentlichen ebenen und zur Bildebene parallelen Träger angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (21) und die Photodetektoren (23) in ihrer Sende- bzw. Empfangsrichtung senkrecht zum Träger (19) orientiert sind und daß eine Reflexionseinrichtung (25, 29,31) vorgesehen ist, die die von den Lichtquellen ausgehenden Lichtstrahlen in einer Richtung parallel zum Träger und die so reflektierten Lichtstrahlen auf der jeweils gegenübei liegenden Seite des Bildschirms (13) in Richtung auf die zugeordneten Photodetektoren reflektiert.

2. Sensormatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionseinrichtung ein einstückiger optischer Rahmen (25) ist und zum Strahlengang geneigte Oberflächen (29,31) aufweist, an deren Innenseite eine Totalreflexion der Lichtstrahlen stattfindet.

3. Sensormatrix nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (21) infrarotes Licht aussenden, daß die Photodetektoren (23) für infrarotes Licht empfindlich sind und daß der optische Rahmen (25) aus einem für infrarotes Licht durchlässigen, für sichtbares Licht jedoch undurchlässigen Material besteht.