DE3622888A1 - Optische koordinaten-eingabeeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Koordinaten-Ein­ gabeeinrichtung, mit deren Hilfe ausgewählte Ortsinfor­ mation erfaßt werden kann. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbesserung dieser Erfassung.

Optische Koordinaten-Eingabeeinrichtungen der hier in Rede stehenden Art befinden sich vor einem Bildan­ zeigeschirm, z. B. vor dem Schirm einer Kathodenstrahl­ röhre. Wenn mit Hilfe eines Gegenstands oder eines Fingers entsprechend der dargestellten Information ei­ ne bestimmte Stelle (Ort) auf dem Anzeigeschirm aus­ gewählt wird, wird dadurch ein Lichtsignal unterbro­ chen, und diese Lichtsignalunterbrechung liefert die ge­ wünschte Information bezüglich der ausgewählten Stel­ le. Koordinaten-Eingabeeinrichtungen dieser Art finden mehr und mehr Anwendung, z. B. in Personal-Compu­ tern und ähnlichen Geräten. Da bei solchen Einrichtun­ gen praktisch keine Mechanik benötigt wird, ist mit ei­ ner starken Weiterverbreitung und Weiterentwicklung zu rechnen.

Die Tatsache, daß eine Vielzahl von Lichtabgabeele­ menten und Lichtempfangselementen in einer Koordi­ naten-Eingabeeinrichtung verwendet werden, wirft das Problem auf, daß die Kennlinien bezüglich der opto­ elektrischen Umwandlung in den verschiedenen Bauele­ menten variieren. Ein weiteres Problem ist das einstreu­ ende Störlicht, wie beispielsweise Sonnenlicht. Es muß also dafür Sorge getragen werden, daß für ein korrektes Erkennen einer ausgewählten Koordinate die oben ge­ nannten Einflüsse nicht störend in Erscheinung treten.

Zunächst soll anhand der Fig. 11 und 12 eine her­ kömmliche optische Koordinaten-Eingabeeinrichtung erläutert werden. Fig. 11 zeigt die Einrichtung anhand einer Skizze. Fig. 12 ist ein Impulsdiagramm von Signa­ len an verschiedenen Stellen einer in der Schaltung nach Fig. 11 verwendeten Wellenformerschaltung.

Wie aus Fig. 11 hervorgeht, besitzt die Koordinaten- Eingabeeinrichtung eine Treiberschaltung 1, eine Ver­ stärkerschaltung 3, eine Wellenformerschaltung 4, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 5, eine erste Schal­ tanordnung 6 und eine zweite Schaltanordnung 7.

Die Treiberschaltung 1 arbeitet auf der Grundlage eines von der CPU 5, die z. B. ein Mikroprozessor ist, abgegebenen Treibersignals a. Das Treibersignal a wird auf die Basis eines Transistors Q₃ der Treiberschaltung 1 gegeben. Der Kollektor des Transistors ist an eine Ver­ sorgungsspannung Vcc angeschlossen. Der Emitter liegt an der ersten Schaltanordnung 6 und liefert einen Strom an Leuchtdioden L₁-L_n die als Lichtabgabeelemente dienen.

Schaltelemente SL₁-SL_n der ersten Schaltanord­ nung 6 werden auf der Grundlage eines von der CPU 5 abgegebenen Schaltsignals b sukzessive durchgeschal­ tet, so daß zu jeweils einem Zeitpunkt nur ein Schalt­ kreis geschlossen ist, beginnend bei dem Schaltelement SL₁. An die einen Enden dieser Schaltelemente SL₁-SL_n ist der Emitter des Transistors Q₃ geschaltet, an die anderen Enden sind die Anoden der Leuchtdi­ oden L₁-L_n angeschlossen.

Die Kathoden der Leuchtdioden L₁-L_n liegen auf Masse. Von den Leuchtdioden L₁-L_n wird eine Leucht­ diode, welche von dem Schaltsignal b ausgewählt ist, durch die Treiberschaltung 1 leitend gemacht und ver­ anlaßt, mit einer bestimmten Häufigkeit Licht abzuge­ ben. Die Leuchtdioden L₁-L_n liefern in dieser Reihen­ folge nacheinander Lichtimpulse. Sie sind in zwei gera­ den Linien derart angeordnet, daß sich die optischen Achsen der Leuchtdioden L₁-L_(m+1) senkrecht mit den optischen Achsen der Leuchtdioden L_(m+1)-L_n schnei­ den.

Direkt gegenüber den Leuchtdioden L₁-L_m und L_(m+1)-L_n sind als Lichtempfangselemente fungierende Fototransistoren PT₁-PT_m und PT_(m+1)-PT_n die Licht von den Leuchtdioden L₁-L_n empfangen, angeordnet. Die Emitter der Fototransistoren PT₁-PT_n liegen auf Masse, ihre Kollektoren sind an die einen Enden der entsprechenden Schaltelemente S₁-S_n der zweiten Schaltanordnung 7 angeschlossen. Die anderen Enden der Schaltelemente S₁-S_n sind an einen Kondensator C₁ und einen Widerstand R₄ der Wellenformerschaltung 4 angeschlossen, so daß die Versorgungsspannung von dem Anschluß Vcc über die Widerstände R₁ und R₄ an­ gelegt wird. Die Schaltelemente S₁ bis S_n schließen je­ weils sukzessive einen Schaltkreis, beginnend mit dem Schaltelement S₁. Dies geschieht auf der Grundlage des von der CPU 5 kommenden Schaltsignals b. Die Schalt­ funktion der zweiten Schaltanordnung 7 stimmt überein mit dem zeitlichen Ablauf des Schaltsignals b, das an die erste Schaltanordnung 6 gelegt wird, so daß die Leucht­ dioden L₁-L_n und entsprechende, gegenüberliegende Fototransistoren PT₁ bis PT_n gleichzeitig in Betrieb ge­ setztwerden.

Wenn die Fototransistoren PT₁ und PT_n die von den Leuchtdioden abgegebenen Lichtsignale empfangen, erhöht oder verringert sich ihr Strom entsprechend den Lichtsignalen, und von den Widerständen R₁ und R₄ wird eine Impuls-Spannungswelle erzeugt, wie sie in Fig. 12 bei V_PT dargestellt ist.

Die impulsförmige Spannungswelle V_PT wird über den Koppelkondensator C₁ an die Basis des Transistors Q₁ in Form einer impulsförmigen Spannungswelle ange­ legt, die in Fig. 12 mit V_B bezeichnet ist. Die Basis des Transistors Q₁ ist von einer Gleichspannung vorge­ spannt. Die Vorspannung gelangt vom Anschluß Vcc über einen Widerstand R₅ an die Basis des Transistors. Auf diese Weise hat die impulsförmige Spannungswelle V_B einen zusammengesetzten Spannungswert, der sich zusammensetzt aus der Basis-Emitter-"Zener"-Span­ nung, d. h. der Durchlaßspannung V_BE(VBE = +0,6 V) des Transistors Q₁, hervorgerufen durch die Gleich- Vorspannung, und der impulsförmigen Spannung, die über C₁ von der Schaltanordnung 7 angelegt wird. Wenn die impulsförmige Spannungswelle V_B an die Basis des Transistors Q₁ gelegt wird, fließt, wenn die Spannung die Basis-Emitter-Durchlaßspannung V_BE übersteigt, ein Basisstrom, wie er in Fig. 12 mit I_B bezeichnet ist. Ent­ sprechend diesem Basisstrom I_B fließt in dem Schalt­ kreis von dem Anschluß Vcc zu dem Kollektor von Q₁ über die Widerstände R₁ und R₂ ein Kollektorstrom, und es wird an den Verstärker 3 ein Signal einer Spannungs­ schwankung gegeben, die durch eine Änderung des ge­ nannten Stroms verursacht wird. Um Impuls-Schwan­ kungen der Spannung an dem Punkt zu vermeiden, wo die Widerstände R₁, R₂ und R₄ zusammengeschaltet sind, ist an den Punkt ein Kondensator C₂ angeschlossen, durch den Spannungsschwankungen geglättet werden.

Dann liefert auf der Grundlage des Ausgangssignals der Wellenformerschaltung 4, welches über den Ver­ stärker 3 geleitet wird, die CPU 5 ein Koordinatensignal, welches den Zustand der von den Fototransistoren PT₁-PT_m und PT_(m+1-PT_n empfangenen Signale ent­ spricht. Dieses Ausgangssignal stellt die Stelle oder Po­ sition desjenigen oder derjenigen Fototransistoren dar, die die Lichtsignale nicht empfangen konnten, weil bei­ spielsweise ein Finger den Lichtstrahl unterbrochen hatte. Man erhält auf diese Weise also die gewünschte Positionsinformation.

Allerdings ist die herkömmliche optische Koordina­ ten-Eingabeeinrichtung mit folgenden Problemen be­ haftet:
Da die impulsförmige Spannungswellenform V_PT da­ durch erzeugt wird, daß eine Anzahl von Lichtabgabe­ elementen und von Lichtempfangselementen geschaltet wird, die in ihren fotoelektrischen Wandlerkennlinien innerhalb der ersten und der zweiten Schaltanordnung 6 bzw. 7 Schwankungen unterworfen sind, und weil die genannten Elemente vor dem Anzeigeschirm ange­ bracht sind und mithin Sonnenlicht und anderem Stör­ licht ungleichmäßiger Stärke ausgesetzt sind, variiert der Spannungsimpuls zu V_PT, der von den Lichtemp­ fangselementen erhalten wird, von Element zu Element, und diese Schwankungen haben die Neigung, auch au­ ßerhalb des beherrschbaren Bereichs einer zum Kom­ pensieren von Spannungsschwankungen vorgesehenen Klemmschaltung zu fallen, die den Kondensator C₁ und die Basis-Emitter-Durchlaßspannung V_BE des Transi­ stors Q₁ ausnutzt.

Außerdem kommt es zu fehlerhaften Koordinaten- Erkennungen dadurch, daß beim Umschalten der einzel­ nen Elemente Schaltgeräusche entstehen.

Um Fehler bei der bekannten Schaltung zu vermei­ den, wurde bereits vorgeschlagen, vor den Lichtabgabe­ und Lichtempfangselementen ein optisches Filter anzu­ ordnen, durch das der Einfluß von Störlicht beseitigt werden sollte. Allerdings wird durch ein solches opti­ sches Filter die Effizienz der fotoelektrischen Umwand­ lung der Lichtabgabe- und Lichtempfangselemente her­ abgesetzt, wodurch insgesamt die Lichterfassung ver­ schlechtert wird.

Um die abträglichen Einflüsse zu reduzieren, war es erforderlich, solche Lichtabgabe- und Lichtempfangs­ elemente auszuwählen, die sich durch einen besonderen fotoelektrischen Wirkungsgrad auszeichneten. Derarti­ ge Koordinaten-Eingabeeinrichtungen eignen sich aber aufgrund der hohen Anzahl benötigter Elemente nicht für die Massenherstellung.

Außerdem unterliegen die Lichtabgabe- und Licht­ empfangselemente, also hier die Fototransistoren PT₁ bis PT_n und die Leuchtdioden, die das Lichtsignal abge­ ben, Kennlinienschwankungen, die das Lichtsignal be­ trifft. Da die Fototransistoren PT₁ bis PT_n durch eine Änderung der Lichtstärke beeinflußt werden, z. B. durch die Anzeige der Kathodenstrahlröhre oder durch Streu­ licht, variiert die Kollektorspannung V_PT jedes Foto­ transistors beträchtlich. Wenn daher die Spannung V_PT (siehe Fig. 12) als Kollektorspannung des Transistors PT₂ aufgrund von Streulicht spürbar abnimmt, wenn der Fototransistor PT₂ das Lichtsignal empfangen hat, senkt sich auch die Basisspannung V_B des Transistors Q₁, wie in Fig. 12 bei V_B dargestellt ist. Dadurch wird der Transi­ stor Q₁ möglicherweise während der Abtastdauer des Fototransistors PT₂ im Aus-Zustand gehalten.

Wenn dies passiert, wie durch den Strom K_b in Fig. 12 dargestellt ist, verharrt das Koordinatensignal in seinem niedrigen Zustand. Es wird also trotz der Tatsache, daß der Fototransistor PT₂ das Lichtsignal empfangen hat, fehlerhaft entschieden, daß eine Koordinate eingegeben wurde. Andererseits fließt aber, weil über den Wider­ stand R₅ an die Basis des Transistors Q₁ eine Spannung angelegt wird, ein Ladestrom I_c in den Koppelkondensa­ tor C₁ (siehe Fig. 11). Wenn daher die Kollektorspan­ nung V_PT des Fototransistors sinkt, wie in Fig. 12 bei PT₂ oder PT_(n-1) von V_B dargestellt ist, wird der niedrige Pegel in der Basisspannung V_B des Transistors Q₁ ange­ hoben. Da aber die Basisspannung V_B nur entsprechend der durch den Widerstand R₅ und den Koppelkondensa­ tor C₁ festgelegten Zeitkonstanten nach und nach an­ steigt, während sich die Kollektorspannung V_PT des Fo­ totransistors spürbar senkt, bleibt das Koordinatensi­ gnal in dem angehobenen Zustand. Wenn dann bei­ spielsweise das Lichtsignal empfangen wird, wenn gera­ de die Kollektorspannung V_PT des Fototransistors PT₃ etwas angestiegen ist, fließt der Basisstrom I_B mit gerin­ ger Stärke in den Transistor Q₁, oder es erfolgt eine Störung des Basisstroms I_B während dieser An­ stiegsphase (siehe I_B in Fig. 12). Dadurch wird es schwie­ rig, zu beurteilen, ob das Koordinatensignal eine Im­ puls-Wellenform darstellt oder nicht. Deshalb steht zu befürchten, daß das angeschlossene Gerät z. B. ein Per­ sonal-Computer oder dergleichen, eine Fehlentschei­ dung trifft.

Wenn die Schalter S₁-S_n der Schaltanordnung 7 mit Hilfe eines Synchronisationsimpulses umschalten, fällt aufgrund von Schaltstörungen oder Schaltrauschen die Kollektorspannung V_PT jedes Fototransistors PT₁ bis PT_n vorübergehend ab, und ebenso fällt die Basisspan­ nung V_B des Transistors Q₁ momentan ab. Demzufolge wird im Zeitpunkt des Umschaltens jedes Schalters S₁ bis S_n der Basisstrom I_B des Transistors Q₁ gesenkt oder fällt momentan ab, und das Rauschsignal wird auf das Koordinatensignal addiert. Es steht also zu befürchten, daß das angeschlossene Gerät fehlerhaft entscheidet, daß es sich bei diesem Rauschsignal um das Koordina­ tensignal handelt.

Wie oben beschrieben wurde, fungiert der Basis- Emitter-Übergang des Transistors Q₁ als Diode und bil­ det in Verbindung mit dem Koppelkondensator C₁ und dem Widerstand R₅ die Klemmschaltung, mit deren Hil­ fe eine Kompensation dahingehend erfolgt, daß die Ba­ sisspannung V_B einen gleichmäßigen gegebenen Pegel annimmt, wenn die Spannung V_B sinkt. Wenn sich aller­ dings die Basisspannung V_B in starkem Umfang ändert, wie es oben ausgeführt wurde, veranlaßt durch Kennli­ nien-Schwankungen der Lichtabgabe- und Lichtemp­ fangselemente und/oder durch Störlichteinflüsse und Schaltgeräusche, können Anderungen der Basisspan­ nung V_B auch durch die Klemmschaltung nicht mehr über ein gegebenes Maß hinaus kompensiert werden.

Durch Wählen eines kleinen Widerstandswerts für den Widerstand R₅ läßt sich bis zu einem gewissen Grad eine verbesserte Kompensation erreichen. Allerdings nimmt bei einem kleinen Widerstand R₅ die Anzahl der überschüssigen Ladungsträger in der Basis des Transi­ stors Q₁ zu, wodurch sich die Impedanz des Transistors Q₁ auf der Basisseite senkt. Deshalb eilt das Abfallen und Ansteigen der Basisspannung V_B des Transistors Q₁ dem Abfallen und dem Ansteigen der Kollektorspan­ nung V_PT des Fototransistors nach, und die Wellenform der Basisspannung wird verzerrt. Wenn dabei die Licht­ abgabe- und Lichtempfangselemente mit hoher Ge­ schwindigkeit abgetastet werden, kommt es deshalb ebenfalls zu Fehlentscheidungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine opti­ sche Koordinaten-Eingabeeinrichtung zu schaffen, de­ ren Funktionstüchtigkeit nicht von der Präzision der Lichtabgabe- und der Lichtempfangselemente abhängt und bei der Fehlentscheidungen verhindert werden, die möglicherweise durch Störeinflüsse, wie beispielsweise Störlicht durch Sonneneinstrahlung oder Blitzlicht von Kameras, verursacht werden. Die erzeugten Koordina­ tensignale sollen frei sein von Störungen, die durch Störlicht, Schaltstörungen oder dergleichen hervorge­ rufen werden. Auch bei hoher Betriebsgeschwindigkeit sollen solche Störeinflüsse unwirksam sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Eine Alternativlösung ist im Anspruch 6 an­ gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen optischen Koordinaten- Eingabeeinrichtung werden die von den Leuchtdioden abgegebenen Lichtimpulssignale von den entsprechen­ den Lichtempfangs-Fototransistoren erfaßt und über die zweite Schaltanordnung an die Wellenformerschal­ tung geleitet. Aus den von der zweiten Schaltanordnung kommenden Signalen werden Wellenanteile, die auf Schaltstörungen und Störlicht während der Ruhepause oder Impulspause des Lichtimpulssignals zurückzufüh­ ren sind, auf der Grundlage des Treibersignals a besei­ tigt, und der Spitzenwert des Signals während des Licht­ einfalls wird durch die Wellenformerschaltung auf einen gewissen Spannungspegel eingeregelt. Dann wird das Ausgangssignal der Wellenformerschaltung 2 über die Verstärkerschaltung der CPU zugeführt und dort exakt in ein unverfälschtes Koordinatensignal umgesetzt.

Der Basis des Bipolartransistors, der verstärkt und das Koordinatensignal liefert, wird im Moment des Um­ schaltens der Schaltanordnung eine gegebene Span­ nung zugeführt, und der Pegel des Koordinatensignals, das an den Bipolartransistor gelegt wird, wird von der Klemmschaltung auf einem gegebenen Pegel festgehal­ ten. Überschüssige Ladungsträger in der Basis des Bipo­ lartransistors werden von einer Diode zum Kollektor abgeleitet.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine Schaltungsskizze einer ersten Ausfüh­ rungsform einer optischen Koordinaten-Eingabeein­ richtung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Impulsdiagramm, welches Signale an ver­ schiedenen Teilen der Schaltung nach Fig. 1 darstellt,

Fig. 3 ein Impulsdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Wellenformer­ schaltung,

Fig. 4 eine Schaltungsskizze einer zweiten Ausfüh­ rungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 5 eine Skizze der gesamten Schaltungsanord­ nung der zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 ein Impulsdiagramm, welches verschiedene Si­ gnale an verschiedenen Teilen der Schaltung nach Fig. 4 veranschaulicht,

Fig. 7 eine Schaltungsskizze einer dritten Ausfüh­ rungsform der Erfindung,

Fig. 8 eine Schaltungsskizze der Gesamtschaltung der dritten Ausführungsform,

Fig. 9 ein Impulsdiagramm, welches Signalverläufe an verschiedenen Teilen der Schaltung nach Fig. 7 zeigt,

Fig. 10 eine Schaltungsskizze einer modifizierten drit­ ten Ausführungsform,

Fig. 11 eine Schaltungsskizze einer herkömmlichen optischen Koordinaten-Eingabeeinrichtung, und

Fig. 12 ein Impulsdiagramm, welches Signale veran­ schaulicht, die in der Schaltung nach Fig. 11 auftreten.

Fig. 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie die Wellenfor­ merschaltung die Wellenform des Ausgangssignals der Lichtempfangselemente kompensiert.

Gemäß Fig. 1 wird ein Treibersignal a an eine Trei­ berschaltung 1 und eine Wellenformerschaltung 2 ge­ legt. Ein Schaltsignal b wird auf eine erste Schaltanord­ nung 6 und eine zweite Schaltanordnung 7 gegeben. Ein von der Treiberschaltung 1 kommender impulsförmiger Strom wird auf die Schaltanordnung 6 gegeben und fließt zur Erzeugung eines Lichtimpulssignals sukzessi­ ve durch jede einzelne von Leuchtdioden L₁-L_n. Die zweite Schaltanordnung 7 schaltet sukzessive Fototran­ sistoren PT₁ bis PT_n entsprechend den Leuchtdioden L₁-L_n, um die von den einzelnen Leuchtdioden kom­ menden Lichtimpulssignale zu empfangen und das Aus­ gangssignal an die Wellenformerschaltung 2 zu liefern.

Der Ausgang der zweiten Schaltanordnung 7 ist über einen Koppelkondensator 1 an die Basis eines in der Wellenformerschaltung 2 enthaltenen Transistors Q₁ gekoppelt. An die Basis ist auch die Kathode einer Di­ ode D₁ geschaltet, deren Anode auf Masse liegt. An die Basis des Transistors Q₁ ist außerdem die Anode einer Diode D₂ sowie der Kollektor eines Transistors Q₂ ge­ koppelt, und an den Kollektor des Transistors Q₁ sind die Kathode der Diode D₂ und der Emitter des Transi­ stors Q₂ angeschlossen. Die Basis von Q₁ ist an einen Anschluß eines an einen Versorgungsspannungsan­ schluß Vcc angeschlossenen Widerstands R₅ ange­ schlossen. Der Kollektor von Q₂ ist über Widerstände R₁ und R₂ an den Versorgungsspannungsanschluß Vcc an­ geschlossen. Der Emitter von Q₁ liegt auf Masse. Der Basis des Transistors Q₂ wird das von einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 5 kommende Treibersignal e über einen in der Wellenformerschaltung 2 enthalte­ nen Verstärker zugeführt.

An den Verbindungsknoten zwischen den Widerstän­ den R₁ und R₂ ist ein Kondensator C₂ angeschlossen, der zum Herausfiltern von Wechselspannungsschwankun­ gen dient. Der Kollektor von Q₁, der als Signalausgabe­ anschluß der Wellenformerschaltung 2 fungiert, ist an eine Verstärkerschaltung 3 angeschlossen, deren Aus­ gang mit der CPU 5 verbunden ist.

Die Schaltung arbeitet wie folgt: der von der zweiten Schaltanordnung 7 kommende Spannungsimpulszug hat die bei V_PT in Fig. 2 dargestellte Form, ähnlich wie bei der oben beschriebenen herkömmlichen Schaltung. Dieser Spannungsimpulszug enthält Störungen oder Rauschen, die auf die fotoelektrischen Wandlerkennli­ nien der Lichtabgabe- und der Lichtempfangselemente sowie auf Störlicht (Sonneneinstrahlung, Licht von der Anzeige selbst und Beleuchtungslicht), sowie auf Schalt­ störungen, die entstehen, wenn die zweite Schaltanord­ nung 7 die von den Fototransistoren PT₁ bis PT_n kom­ menden Signale durchschaltet, zurückzuführen sind.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für den Spannungsimpulszug V_PT, der mit Rauschen behaftet ist. Die Signale sollen im folgenden für die Fototransistoren PT₂ und PT₃ näher erläutert werden. Wie in der Zeichnung durch V_PT ange­ deutet ist, umfaßt der Spannungsimpulszug eine Span­ nungsdifferenz, die verursacht wird durch Schwankun­ gen der Menge von Störlicht und durch Schwankungen in den Kennlinien der Fototransistoren PT₂ und PT₃. Die Schwankungen entsprechen den Differenzen c und d. Außerdem gibt es eine Spannungsdifferenz aufgrund von Streuungen der Kennlinien der Leuchtdioden L₂ und L₃ sowie Streuungen der Lichtempfangs-Kennlinien der Fototransistoren PT₂ und PT₃. Diese Schwankungen in den Spannungen sind mit e und f bezeichnet. Die schraffierten Impulsabschnitte N bedeuten Schaltrau­ schen, welches erzeugt wird, wenn die zweite Schaltan­ ordnung 7 die Fototransistoren PT₂ und PT₃ umschaltet. Sämtliche von den Fototransistoren PT₁ bis PT_n abgege­ benen Signale enthalten diese Spannungsdifferenzen und Schaltstörungen, die mit unterschiedlichem Pegel erzeugt werden.

Der Spannungsimpulszug V_PT der diese Spannungs­ differenzen und Schaltstörungen enthält, wird durch einzelne Bauteile in der Wellenformerschaltung 2 ge­ formt zu der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Basisspan­ nung V_b, bei der es sich um einen lmpulszug handelt.

Wenn von den Fototransistoren der Fototransistor PT₂ durch die zweite Schaltanordnung 7 als gerade akti­ ves Lichtempfangselement ausgewählt wird, wird die Spannung NS₁ von V_PT in Fig. 3 festgestellt, welche den Pegel c entsprechend dem Streulicht und den Schaltstö­ rungen N enthält. Diese erfaßte Spannung wird über den Kondensator C₁ an die Basis des Transistors Q₁ der Wellenformerschaltung 2 gelegt. Durch die angelegte Spannung wird eine Potentialdifferenz erzeugt, so daß eine von der Versorgungsspannungsquelle Vcc über den Widerstand R₅ an die Basis des Transistors Q₁ angelegte Basis-Vorspannung negative Polarität besitzt. Durch die Potentialdifferenz fließt ein Klemmstrom I_AK durch die Diode D₁ in Richtung des Pfeils I_AK in Fig. 1. Die von dem Klemmstrom I_AK durchflossene Masche wird gebil­ det durch den Kondensator C₁, das durch die zweite Schaltanordnung 7 ausgewählte und geschlossene Schaltelement S₂, die Kollektor-Emitter-Strecke des Fototransistors PT₂, Schaltungsmasse und die Diode D₁. Durch diesen Klemmstrom I_AK wird die Potentialdiffe­ renz, die über den Kondensator C₁ angelegt wird, be­ züglich des schraffierten Spannungsanteils kompensiert, der bei V_B in Fig. 3 durch NS₁ bezeichnet ist.

Diese kompensierte Potentialdifferenz ist die Summe aus der Durchlaßspannung (Durchlaß-Zener-Spannung) V_AK (= 0,6 V) der Diode D₁, der von dem einen von der Schaltanordnung 7 ausgewählten Schaltelement S₂ ab­ geteilten Spannung und der Spannung, die zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Fototransistors PT₂ entsteht. Die Differenz ist abhängig vom Wert des Klemmstroms I_AK.

Allerdings kann diese durch den Klemmstrom I_AK kompensierte Spannung nicht veranlassen, daß der Ba­ sisstrom I_B durch den Transistor Q₁ fließt. Deshalb wird diese kompensierte Spannung weiter kompensiert durch eine Spannung, die von dem Transistor Q₂ auf der Grundlage des Treibersignals a angelegt wird. Zu dem Zeitpunkt hat das Treibersignal a niedrigen Pegel, und die Spannung wird der Basis des Transistors Q₁ über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Q₂ zuge­ führt. Durch diese Spannung wird die durch den Klemmstrom I_AK kompensierte Spannung weiter kom­ pensiert, und zwar entsprechend einem in Fig. 3 schraf­ fiert dargestellten Abschnitt DK₁ der Spannung V_B, so daß diese Spannung auf den durch die ausgezogene Li­ nie dargestellten Spannungspegel angehoben wird und den Transistor Q₁ in den leitenden Zustand bringt. Dem­ zufolge nimmt die Kollektorspannung von Q₁ einen niedrigen Pegel an. Die in Fig. 3 durch NS₁ angedeutete Welle der Spannung V_PT ändert sich darum auf ein Si­ gnal mit niedrigem Pegel, von dem die Störanteile C und die Schaltstörungen N beseitigt sind. Dieses Signal wird an die CPU 5 gegeben. Diese Kompensationswirkung der Wellenformerschaltung 2 wirkt sich auch aus auf die in Fig. 3 mit NS₂ bis NS₆ von V_PT bezeichneten Ab­ schnitte, bei denen es sich um Lichtempfangssignale handelt, die dann empfangen werden, wenn die Leucht­ dioden L₂ und L₃ kein Licht abgeben. Diese Signale sind kompensiert, wie in Fig. 3 bei DK₂ bis DK₆ für V_B ange­ geben ist.

Da aber der von dem Transistor Q₂ gelieferte Strom auf eine bestimmte Stromstärke beschränkt ist und des­ halb den Basisstrom I_B des Transistors Q₁ begrenzt, än­ dern sich die Größen der jeweiligen schraffierten Ab­ schnitte DK₁ bis DK₆ von V_B in Fig. 3, die durch den genannten Strom kompensiert werden sollen, von Ab­ schnitt zu Abschnitt, und zwar abhängig von dem Vor­ handensein bzw. Nichtvorhandensein des Einflusses von Schaltgeräuschen. Der mit Schwankungen behaftete Basisstrom I_B veranlaßt Schwankungen in der Menge überschüssiger Ladungsträger, die sich in der Basis des Transistors Q₁ sammeln. Demzufolge unterliegt das Ein­ gangssignal Schwankungen, die verursachen, daß die Kollektorspannung des Transistors Q₁ einen hohen Pe­ gel annimmt, wie bei f₁ und f₄ für V_B für den Fall, daß Schaltgeräusche aufgetreten sind, und bei fi2, fi3, f₄ und f₆ von V_B für den Fall, daß keine Schaltgeräusche aufge­ treten sind, in Fig. 3 angedeutet ist.

Deshalb wird die Menge überschüssiger Ladungsträ­ ger durch die Ableit- oder Umleitwirkung der Diode D₂, die zwischen Basis und Emitter des Tränsistors Q₁ liegt, auf einen gewissen Wert eingeregelt. Durch die La­ dungsträger-Ableitung fließt ein Teil des Basisstroms I_B des Transistors Q₁ über die Diode D₂ und von dem Kol­ lektor zu dem Emitter des Transistors Q₁ (siehe I_AK in Fig. 1).

Es wird also sichergestellt, daß der Basisstrom I_B des Transistors Q₁ durch eine Spannung veranlasst wird, welche die kleinere Differenz von den Differenzen zwi­ schen der Basisspannung V_B und der Basis-Emitter- Durchlaßspannung (V_BE = 0,6 V) des Transistors Q₁ einerseits oder der Summe der Durchlaßspannung (V_AK = 0,6 V) der Diode D₂ und der Kollektor-Emitter-Span­ nung des Transistors Q₁ andererseits ist. Die Schwan­ kungen des Basisstroms I_B werden im wesentlichen ver­ ursacht durch die Spannungsschwankungen (0,03 V- 0,2 V) zwischen Kollektor und Emitter des Transistors Q₁. Die daraus resultierenden Schwankungen der Kol­ lektorspannung sind vernachlässigbar.

In Fig. 3 ist durch S_q1 ein Spannungsimpuls des Span­ nungsimpulszuges V_PT bezeichnet, der sich ergibt, wenn eine Leuchtdiode S₂ der Leuchtdioden L₁ bis L_n Licht abgibt, welches von einem gegenüberliegenden Foto­ transistor PT₂ der Lichtempfangselemente PT₁ bis PT_n empfangen wird. Dieser Spannungsimpuls S_q1 setzt sich zusammen aus dem Anteil c, der in starkem Maß durch das Streulicht zur Minusseite hin verlagert ist, und dem Anteil e, der durch das von der Leuchtdiode L₂ kom­ mende Licht zur Minusseite hin vorgespannt wird. Diese über den Kondensator C₁ an die Basis des Transistors Q₁ angelegte Spannung wirkt der Ansammlung überschüs­ siger Ladungsträger in der Basis des Transistors Q₁ ent­ gegen und verringert die Basisspannung V_B. Durch die angelegte Spannung fließt der Klemmstrom I_AK in die in Fig. 1 durch I_AK angedeutete Richtung, abhängig von der Potentialdifferenz an den Elektroden des Konden­ sators 11. Wie oben erläutert wurde, kompensiert der Klemmstrom I_AK den in Fig. 3 schraffiert dargestellten Abschnitt DK₁ der Spannung V_B, um die Basisspannung V_B auf den durch die durchgezogene Linie dargestellten bestimmten Spannungspegel einzustellen. ln diesem Moment hat das Treibersignal a hohen Pegel, und von dem Transistor Q₂ wird an die Basis des Transistors Q₁ keine Spannung angelegt. Deshalb ist die Basisspan­ nung V_B kleiner als die Durchlaßspannung V_BE am Basis- Emitter-Übergang des Transistors Q₁. Der Basisstrom I_B kann also nicht fließen und die Kollektorspannung bleibt auf hohem Pegel.

Die oben geschilderten Vorgänge finden ebenfalls statt bei den in Fig. 3 gezeigten Impulsen S_q2-S_q6. Durch den Klemmstrom I_AK werden die schraffierten Bereiche K₂-K₆ der Spannung V_B in Fig. 3 derart kom­ pensiert, daß die Basisspannung V_B auf den durch die durchgezogene Linie dargestellten Spannungspegel festgeklemmt wird. Das Ausgangssignal der Wellenfor­ merschaltung 2, d. h. die Spannung am Kollektor des Transistors Q₁ ist also ein Impulssignal mit bestimmten Pegeln.

Die oben beschriebene Arbeitsweise der Wellenfor­ merschaltung 2 ist die gleiche für sämtliche Fototransi­ storen PT₁-PT_n, und das Ausgangssignal der Wellen­ formerschaltung 2 wird von der Verstärkerschaltung 3 verstärkt an die CPU 5 gegeben, wo ein Koordinatensi­ gnal-Umwandlungsprozeß erfolgt, so daß eine korrekte Positionsinformation erzeugt werden kann.

Als Modifizierung des ersten Ausführungsbeispiels ist es möglich, die Anzahl der von jeweils einem Lichtabga­ beelement abgegebenen Lichtimpulse von 3 auf 1 zu ändern. Selbst bei einer derart modifizierten Ausfüh­ rungsform werden Rausch- und Störanteile zwischen den Lichtimpulsen auf der Grundlage des die Erzeu­ gung der Lichtimpulse veranlassenden Treibersignals beseitigt, und durch Einstellen des Spannungswerts des erfaßten Signals auf einen bestimmten Pegel besteht die Möglichkeit, eine korrekte Umwandlung in das ge­ wünschte Koordinatensignal zu erhalten, wobei gleich­ zeitig die Arbeitsgeschwindigkeit pro Zeiteinheit auch dann erhöht werden kann, wenn mit starkem Streulicht­ einfall zu rechnen ist.

Fig. 4 bis 6 zeigen die zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 5 den gesamten Schaltungsaufbau zeigt. Die Koordinaten-Eingabeeinrichtung enthält ein Feld 20 aus Lichtabgabeelementen und ein Feld 30 aus Lichtempfangselementen. Das Feld 20 besteht aus meh­ reren Leuchtdioden LED₁ bis LED_n und befindet sich in Form des Buchstabens L vor dem Bildschirm einer Bild­ röhre, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Das aus Lichtempfangselementen bestehende Feld 30 ist eben­ falls in Form des Buchstabens L angeordnet und enthält mehrere Fototransistoren PT₁ bis PT_n, die gegenüber den Leuchtdioden LED₁ bis LED_n auf der gegenüberlie­ genden Seite des Bildschirms angeordnet sind. Die An­ oden-Seite der Leuchtdioden LED₁ bis LED_n ist mit je­ weils einem Schalter einer Schaltanordnung 22 verbun­ den, und diese Schaltanordnung 22 ist an eine Treiber­ schaltung 24 angeschlossen. Eine CPU 40 liefert an die Treiberschaltung 24 ein Treibersignal Sd.

Die Fototransistoren PT₁ bis PT_n sind über die Schal­ tanordnung 7 an einen Verstärker 50 angeschlossen. Die Emitter der Fototransistoren sind gemeinsam auf Masse gelegt, wie Fig. 4 zeigt, und die Kollektoren stehen mit den einzelnen Schaltern S₁ bis S_n der Schaltanordnung 7 in Verbindung. Die einzelnen Schalter S₁ bis S_n sind über den Koppelkondensator C₁ an die Basis des NPN-Tran­ sistors Q₁ angeschlossen. Der Kollektor von Q₁ steht mit einem Versorgungsspannungsanschluß Vcc über einen Widerstand R₁ und einen Widerstand R₂ in Verbindung. An den Kollektor von Q₁ ist außerdem über einen Kop­ pelkondensator C₃ ein Ausgangsanschluß gekoppelt. Ein im folgenden näher beschriebenes Koordinatensi­ gnal Sxy wird von dem Ausgangsanschluß 16 an die CPU 40 gegeben, wie Fig. 5 zeigt. An die Basis des Transistors Q₁ ist über den Basiswiderstand R₅ die Ver­ sorgungsspannungsquelle Vcc angeschlossen. Der Wi­ derstand R₄ liegt zwischen den Widerständen R₁ und R₂, um über die Schaltanordnung 7 eine Spannung an die Fototransistoren PT₁ bis PT_n zu legen. Der Kondensator C₂ ist außerdem zwischen diesen Widerstand und Schal­ tungsmasse geschaltet, um Spannungsschwankungen der Versorgungsspannungsquelle Vcc zu glätten.

Der Kollektor und die Basis des Transistors Q₁ sind an den Emitter bzw. an den Kollektor eines PNP-Transi­ stors 52 angeschlossen, der als Schaltvorrichtung arbei­ tet, und die Basis des PNP-Transistors 52 steht mit einer Impulsverarbeitungsschaltung 60 in Verbindung. Diese lmpulsverarbeitungsschaltung 60 empfängt von der CPU 40 das Treibersignal Sd. Weil im Zeitpunkt der Eingabe eines ebenfalls von der CPU 40 gelieferten Syn­ chronisationsimpulses das Treibersignal Sd den Pegel "L" aufweist, wird dieses Treibersignal Sd als ein Schalt­ signal Ss an die Basis des PNP-Transistors 52 gelegt. An die Basis des Transistors Q₁ ist auch die Kathode einer Diode 54 angeschlossen, deren Anode auf Masse liegt. Hierdurch wird in Verbindung mit dem Koppelkonden­ sator C₁ eine Klemmschaltung für die untere Seite ge­ schaffen.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf das in Fig. 6 gezeigte Impulsdiagramm die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert werden.

Wenn von der CPU 40 der Synchronisationsimpuls (Fig. 6a) an die Schaltanordnungen 7 und 22 gelegt wird, werden der Schalter S₁ der Schaltanordnung 7 und der der Leuchtdiode LED₁ entsprechende Schalter der Schaltanordnung 22 geschlossen, und die Kollektor­ spannung V_p des Fototransistors PT₁ fällt wegen der Schaltstörungen momentan ab, wie in Fig. 6c gezeigt ist. Wenn andererseits der Synchronisationsimpuls an die Schaltanordnungen gelegt wird, wird das Treibersignal Sd auf dem "L"-Pegel gehalten, und gleichzeitig wird dieser Synchronisationsimpuls auch an die Impulsverar­ beitungsschaltung 60 gelegt. Demzufolge wird nur wäh­ rend des Zeitintervalls zwischen dem Abfallen des Syn­ chroniationsimpulses und dem Ansteigen des Treibersi­ gnals Sd das Treibersignal Sd mit dem "L"-Pegel als das Schaltsignal Ss von der Impulsverarbeitungsschaltung 60 an die Basis des PNP-Transistors 52 gelegt, so daß dieser Transistor 52 eingeschaltet wird. Demzufolge er­ hält die Basis des Transistors Q₁ über die Widerstände R₁ und R₂ die Spannung Vcc und die Emitter-Kollektor- Spannung des PNP-Transistors 52, und es fließt der in Fig. 4 gezeigter Strom I_s. Demzufolge wird die Basis­ spannung Vb des Transistors Q₁ auf einem gegebenen Wert gehalten, welcher etwas größer ist als die Basis- Emitter-Spannung Vb_e (= 0,6 V) des Transistors Q₁ und eine Basis-Vorspannung, die durch den Widerstand R₅ eingestellt wird, wie Fig. 6d zeigt. Deshalb fließt gemäß Fig. 6e der Basisstrom Ib (schraffierte Wellenform) durch den Transistor Q₁, so daß die Kollektorspannung des Transistors abfällt. Das Rauschsignal N, welches in Fig. 6f durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, wird also niemals auf das Koordinatensignal addiert.

Wenn also das drei Impulssignale umfassende Trei­ bersignal Sd von der CPU 40 abgegeben wird und dieses Treibersignal der Treiberschaltung 24 zugeführt wird, wird die Leuchtdiode LED₁ zur Erzeugung von drei Lichtimpulsen Sp veranlaßt, woraufhin der Fototransi­ stor PT₁1 diese Lichtsignale empfängt und dadurch lei­ tend wird. Es fließt ein Strom durch die Widerstände R₁ und R₄, den Schalter S₁ und die Kollektor-Emitter- Strecke des Fototransistors PT₁, und die Kollektorspan­ nung Vp des Fototransistors PT₁ fällt unter Erzeugung von Impulsen nacheinander mehrmals ab. Demzufolge werden drei negative Spannungsimpulse (siehe Fig. 6d) über den Koppelkondensator C₁ an die Basis von Q₁ gelegt. Also fällt der Basisstrom Ib sukzessive nachein­ ander ab, um die in Fig. 6e dargestellten Impulse zu erzeugen. Die Kollektorspannung des Transistors Q₁ steigt mit dem Abfallen des Stroms Ib ab und liefert das Koordinatensignal, welches drei Impulse umfaßt, an den Ausgangsanschluß 16. Die CPU 40 zählt die Anzahl der angegebenen lmpulse und entscheidet anhand der ge­ zählten Zahl "3", daß keine Koordinateneingabe erfolg­ te.

Wenn sich dann die Kollektorspannung Vp des dann abgetasteten Fototransistors PT₂ aufgrund seiner spe­ ziellen Kennlinie, durch Streulicht oder andere Einflüsse verringert (siehe Fig. 6c), so ergibt sich ein noch stärke­ rer Abfall der Kollektorspannung Vb wegen Schaltstö­ rungen, wenn der Synchronisationsimpuls von der CPU 40 geliefert wird. Jetzt wird ansprechend auf das von der lmpulsverarbeitungsschaltung 60 abgegebene Schaltsi­ gnal Ss der PNP-Transistor 52 eingeschaltet, so daß der oben bereits erwähnte Strom Is fließt. Wenn sich ande­ rerseits der Pegel der Kollektorspannung Vp des Foto­ transistors PT₂ stark verringert, nimmt die Kathoden- Seite der Diode 54 negative Polarität an, und es fließt der in Fig. 4 eingezeichnete Strom Id entsprechend dem Ausmaß, in welchem die Spannung in Minusrichtung die Anoden-Kathoden-Spannung Vd (= 0,6 V) übersteigt. Die Diode 54 übt also eine Klemmwirkung aus. Deshalb wird die Basisspannung Vb des Transistors Q₁ in der in Fig. 6d dargestellten Weise durch die Ströme Is und Id kompensiert und verbleibt auf einem gegebenen Pegel, der größer als die Basis-Vorspannung ist. Deshalb fließt der in Fig. 6e dargestellte Basisstrom Ib, mit der Folge, daß das Geräuschsignal N nicht in dem Koordinatensi­ gnal enthalten ist.

Wenn im Anschluß an die oben beschriebenen Vor­ gänge von der CPU 40 das das Treibersignal Sd bilden­ de Impulssignal geliefert wird und die Leuchtdiode LED₂ Licht abgibt, leitet der Fototransistor PT₂, und seine Kollektorspannung Vp fällt ab. Damit fällt auch die Basisspannung Vb des Transistors Q₁ ab. Da der Strom Id jetzt durch die Diode 54 fließt, erfolgt die Klemmwirkung durch die Diode 54, und die Spannung Vd wird gemäß Fig. 6d kompensiert, indem der untere Pegel der Basisspannung Vb festgeklemmt wird (Klemmwirkung an der unteren Seite). Wenn dann das das Treibersignal Sd bildende Impulssignal abfällt und die Kollektorspannung Vb des Fototransistors PT₂ an­ steigt, gelangt durch die Klemmwirkung der Diode 54 diese ansteigende Spannung über den Koppelkondensa­ tor C₁ an die Basis des Transistors Q₁, um die Basisspan­ nung Vb anzuheben. Also selbst wenn der Pegel der Kollektorspannung Vp des Fototransistors PT₂ niedrig ist, fließt der Basisstrom in den Transistor Q₁, so daß das drei Impulssignale umfassende Koordinatensignal an dem Ausgangsanschluß 16 erscheint. Die CPU 40 kann dadurch exakt entscheiden, ob eine Koordinateneinga­ be erfolgt ist oder nicht.

Die zweite Ausführungsform der Erfindung weist also hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise folgende Be­ sonderheiten auf: da die Signal-Wellenform (die Wellen­ form des Koordinatensignals) der Basis-Spannung Vb des Transistors Q₁ durch die Klemmwirkung der Diode 54 und des Koppelkondensators C₁ geformt wird, fließt selbst dann durch den Transistor Q₁ sicher der dem Lichtsignal Sp entsprechende Basisstrom Ib, wenn die Zeitspanne des Lichtsignals Sp von den Leuchtdioden LED₁ bis LED_n kurz ist und die Signal-Wellenform der Kollektorspannung Vp der Fototransistoren PT₁ bis PT_n gestört ist. Das Koordinatensignal, welches sich aus dem Lichtsignal Sp entsprechenden Impulssignalen zu­ sammensetzt, wird also korrekt am Ausgangsanschluß 16 erzeugt, und man kann das Vorhandensein bzw. das Nicht-Vorhandensein einer Koordinateneingabe auch dann genau feststellen, wenn die Eingabeeinrichtung ge­ mäß der Erfindung mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit betrieben (abgetastet) wird.

Da außerdem der Strom Is von dem Transistor 52 in die Basis des Transistors Q₁ fließt, existiert ein Über­ schuß an gespeicherten Ladungsträgern. Selbst wenn also elektrisches Rauschen in die Basis des Transistors Q₁ gelangt, kann dieses durch den Überschuß an La­ dungsträgern kompensiert werden. Man kann also das Koordinatensignal auch bei Rauschstörungen exakt er­ zeugen.

Anstatt des PNP-Transistors 52 kann ein Feldeffekt­ transistor (FET) verwendet werden. Hierdurch kann die Arbeitsgeschwindigkeit noch weiter heraufgesetzt wer­ den.

Fig. 7 bis 9 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 10 zeigt eine Modifizierung dieser dritten Ausführungsform. Fig. 9 zeigt den gesamten Schaltungsaufbau. Der Unterschied zwischen dieser dritten Ausführungsform und der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform besteht darin, daß zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors Q₁ eine Entladungs-Diode 56 liegt, wie ein Vergleich der Fig. 4 und 7 zeigt.

Da ein wesentlicher Teil der dritten Ausführungsform identisch mit der zweiten Ausführungsform ist, sollen hier nur die Unterschiede in der Arbeitsweise erläutert werden.

Bei der zweiten Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 geht das Basispotential des Transistors Q₁ aufgrund überschüssiger gespeicherter Ladungsträger hoch, wenn der Basisstrom Ib in den Transistor Q₁ fließt. Das Ansteigen und das Abfallen des Basisstroms Ib verzö­ gert sich deshalb möglicherweise, wie in Fig. 9e durch die strichpunktierte Linie gezeigt ist. Außerdem fließt aufgrund der Klemmwirkung der Diode 54 der Klemm­ strom Id in den Koppelkondensator C₁, und es kommt zu Schwankungen der Menge des einfließenden Stroms Id. Hierdurch wird das Ansteigen des Basisstroms Ib möglicherweise instabil.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 bis 9 hinge­ gen fließt, weil die Diode 56 zwischen Basis und Kollek­ tor des Transistors Q₁ liegt, ein Überschuß-Anteil des in den Koppelkondensator C₁ fließenden Klemmstroms Id durch die Diode 56 in den Kollektor des Transistors Q₁ und wird dadurch über den Emitter dieses Transistors abgeleitet. Die überschüssigen Ladungsträger aus der Basis des Transistors Q₁ fließen ebenfalls über die Diode 56 in den Kollektor von Q₁ und werden über den Emit­ ter abgeleitet. Hierdurch läßt sich das Potential an der Basis gegenüber dem Kollektor des Transistors Q₁ stets auf einem gewissen Wert halten. Der Basisstrom Ib er­ hält also eine bestimmte Wellenform mit stabiler An­ stiegszeit. Selbst wenn also die Kapazitäten der Koppel­ kondensatoren C₁ und C₃ klein gewählt sind, so daß die lmpulsdauer des Lichtsignals Sp auf 30 usec. eingestellt wird (normalerweise 1 msec.) und die lmpulsdauer kurz ist, wird an den Transistor Q₁ ein Basisstrom Ib mit einer definierten Wellenform gegeben. Wenn die Basisspan­ nung Vb des Transistors Q₁ mit Hilfe der Diode 54 und des Koppelkondensators C₁ auf der unteren Seite ge­ klemmt wird, gelangt der Basisstrom Ib entsprechend dem Lichtsignal Sp an den Transistor Q₁. Man kann also die erfindungsgemäße Koordinaten-Eingabeeinrich­ tung mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit betreiben und dennoch das Vorhandensein einer Koordinateneingabe sicher von einer Nicht-Eingabe unterscheiden.

Fig. 10 zeigt eine Modifizierung der dritten Ausfüh­ rungsform. Bei dieser Modifizierung sind anstelle der Diode 56 ein NPN-Transistor 58 und eine Zener-Diode 59 verwendet. Kollektor und Emitter des NPN-Transi­ stors 58 sind an die Basis bzw. den Kollektor des Transi­ stors Q₁ angeschlossen. Die Zener-Diode 59 ist an die Basis des NPN-Transistors 58 angeschlossen. Folglich wird ein überschüssiger Anteil des Klemmstroms Id so­ wie ein Überschuß an Ladungsträgern auf der Basis des Transistors Q₁ über den NPN-Transistor 58 in den Kol­ lektor des Transistors Q₁ geleitet und von dessen Emit­ terabgeleitet.

Anstelle des PNP-Transistors 52 kann man einen FET verwenden, um die Arbeitsgeschwindigkeit noch weiter heraufzusetzen.

Im Stand der Technik war es erforderlich, die Foto­ transistoren PT₁ bis PT_n sowie die Leuchtdioden L₁ bis L_n zu sortieren, um die optischen Filterkennlinien zu verstärken und die fotoelektrischen Kennlinien zu ver­ bessern, um dadurch einen Schutz vor Streulicht zu er­ halten. Um die Genauigkeit bei dem Erfassen einer Ko­ ordinateneingabe zu erhöhen, wurden durch die Leucht­ dioden L₁ bis L_n starke Ströme geleitet, so daß entspre­ chend starkes Licht erzeugt wurde.

Im Gegensatz dazu schafft die vorliegende Erfindung wesentliche Verbesserungen. Auf der Grundlage des Treibersignals a, welches die Leuchtdioden L₁ bis L_n ein­ und ausschaltet, so daß die Leuchtdioden die Lichtsigna­ le erzeugen, werden Spannungsschwankungen des Lichtempfangssignals V_PT, hervorgerufen durch Schalt­ störungen der zweiten Schaltanordnung 7, sowie durch Streulicht, beseitigt, und der Spannungswert wird auf einen gegebenen Pegel eingeregelt. Die aus dem Stand der Technik bekannten Gegenmaßnahmen sind also bei der Erfindung überflüssig, so daß sich die erfindungsge­ mäße Einrichtung gut für die Massenproduktion eignet. Außerdem läßt sich Energie sparen, weil der den Leuchtdioden L₁ bis L_n zugeführte Strom schwächer sein kann. Außer der Energieeinsparung vermeidet man auch eine starke Aufheizung innerhalb der Einrichtung, so daß das Gerät auch bei miniaturisierter Ausführungs­ form stabil arbeitet, ohne durch starkes Streulicht, z. B. Sonnenstrahlung, beeinträchtigt zu werden.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird im Zeitpunkt des Umschaltens der Schaltanordnung zum Anschließen der Basis des Bipolartransistors an das Feld von Lichtempfangselementen von der Schaltvor­ richtung eine gegebene Spannung an die Basis gelegt, und der Pegel des Koordinatensignals, das an die Basis des Bipolartransistors gelegt wird, wird von der Klemm­ vorrichtung äuf einen gegebenen Pegel fixiert. Durch Schaltstörungen verursachte Störsignale beim Um­ schalten der Schaltanordnung können also nicht mehr in dem Koordinatensignal enthalten sein. Auch wenn der Lichtpegel, den die Lichtempfangselemente empfangen, durch Störeinflüsse Schwankungen unterworfen ist, wird der Pegel des der Basis des Bipolartransistors zu­ geführten Koordinatensignals im wesentlichen konstant gehalten. Es ist auch möglich, elektrisches Rauschen zu kompensieren, welches die Basis des Transistors durch überschüssige Ladungsträger beeinflußt.

Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung wird während des Umschaltvorgangs der Schaltvorrichtung zum Anschließen der Basis des Bipolartransistors an das Feld von Lichtempfangselementen eine gegebene Span­ nung von der Schaltvorrichtung an die Basis gelegt, so daß der Pegel des Koordinatensignals, welches an die Basis des Bipolartransistors gelegt wird, durch die Klemmvorrichtung auf einen gegebenen Pegel festge­ legt wird. Das Potential an der Basis gegenüber dem Kollektor des Bipolartransistors wird durch die Entlade- Wirkung der Diode konstant gehalten. Durch Schaltstö­ rungen verursachtes Rauschen im Zeitpunkt des Um­ schaltens der Schaltanordnung ist also nicht mehr in dem Koordinatensignal enthalten. Auch wenn der Licht­ pegel, den die Lichtempfangselemente empfangen, durch beispielsweise Störlicht Schwankungen unter­ worfen ist, wird als Koordinatensignal an die Basis des Bipolartransistors ein Basisstrom mit einer gegebenen, konstanten Wellenform gelegt. Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet somit zuverlässig, stabil und mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit.

Claims (10)

1. Optische Koordinaten-Eingabeeinrichtung, ge­ kennzeichnet durch: mehrere Lichtabgabeele­ mente (L₁-L_n), die derart angeordnet sind, daß sich ihre optischen Achsen kreuzen,
mehrere Lichtempfangselemente (PT₁-PT_n), die derart angeordnet sind, daß sie die Lichtsignale von den Lichtabgabeelementen empfangen,
eine Treiberschaltung (1), die die Lichtabgabeele­ mente auf der Grundlage eines Treibersignals (a) ein/aus-schaltet, so daß die Lichtabgabeelemente Lichtsignale abgeben,
eine erste Schaltanordnung (6), die das von der Treiberschaltung (1) kommende Ausgangssignal auf die Lichtempfangselemente schaltet,
eine zweite Schaltanordnung (7), die die von den Lichtempfangselementen kommenden Signale ent­ sprechend dem Aufleuchten der Lichtabgabeele­ mente schaltet, und
eine Wellenformerschaltung (2), die die von der zweiten Schaltanordnung kommenden Signale auf der Grundlage des Treibersignals auf einen gewis­ sen Spannungspegel einregelt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wellenformerschaltung die von der zweiten Schaltanordnung (7) kommenden Si­ gnale synchron mit dem Treibersignal schaltet und auf einen gewissen Spannungspegel einregelt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtabgabeelemente Leuchtdioden und die Lichtempfangselemente Fo­ totransistoren sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenformer­ schaltung eine auf das Treibersignal (a) anspre­ chende Schaltvorrichtung (Q₂, 52) und eine einen Klemmstrom (I_AK) veranlassende Klemmschaltung (D₁, 54) aufweist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenformer­ schaltung eine Einstelleinrichtung (D₂, 56) zum Ab­ leiten von Strömen aufweist.

6. Optische Koordinaten-Eingabeeinrichtung, ge­ kennzeichnet durch:
ein Feld von Lichtempfangselementen (PT₁-PT_n), das einem anderen Feld, welches aus Lichtabgabe­ elementen (L₁-L_n) besteht, gegenüberliegend an­ geordnet ist, um Lichtsignale von den jeweiligen Lichtabgabeelementen zu empfangen und ein Ko­ ordinatensignal zu liefern,
eine Schaltanordnung zum Schalten und Verbinden des Feldes von Lichtempfangselementen entspre­ chend dem Abtasten der Lichtabgabeelemente,
einen Bipolartransistor, dessen Basis über die Schaltanordnung an jedes Lichtempfangselement angeschlossen ist, um das Koordinatensignal zu verstärken,
einen Koppelkondensator, der die Schaltanord­ nung an die Basis des Bipolartransistors koppelt,
eine Schaltvorrichtung, die im Zeitpunkt des Um­ schaltens der Schaltanordnung geschlossen wird, um an die Basis des Bipolartransistors eine gegebe­ ne Spannung zu legen, und

• - eine Klemmschaltung zum Fixieren des auf die Basis des Bipolartransistors zu gebenden Koordinatensignals auf einen gegebenen Pe­ gel.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einstelleinrichtung zum Einstellen des Basisstroms des Bipolartransistors.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einstelleinrichtung eine Diode (D₂, 56) ist, die zwischen die Basis und den Kollek­ tor des Bipolartransistors geschaltet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einstelleinrichtung aus einem zweiten Transistor (58), der zwischen die Basis und den Kollektor des Bipolartransistors geschaltet ist, und einer an die Basis des zweiten Transistors an­ geschlossenen Diode (59) besteht.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung ein Transistor (Q₂, 52) und die Klemmschaltung ei­ ne Diode (D₁, 54) ist.