DE3625444A1 - Koordinateneingabevorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ko­ ordinateneingabevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dabei handelt es sich um eine Koordi­ nateneingabevorrichtung mit optischen Erfassungssy­ stem, die an der Frontfläche einer Anzeigeeinheit ange­ bracht ist und Koordinatenpositionen für die Anzeige­ einheit in einen Computer eingibt, nachdem sie diese Koordinaten erfaßt hat.

Als Koordinateneingabevorrichtung für ein Compu­ tersystem sind eine Vielzahl verschiedener Vorrichtun­ gen vorgeschlagen worden, wie z. B. Vorrichtungen mit elektromagnetischem Induktionssystem, Vorrichtungen mit elektrostatischem Kapazitätsystem, Vorrichtungen mit Transparentelektrodensystem oder Vorrichtungen mit optischem Erfassungssystem. Von diesen Vorrich­ tungen wird der Vorrichtung mit optischem Erfassungs­ system wegen ihrer ausgezeichneten Zuverlässigkeit und sehr guten Bedienbarkeit immer mehr Aufmerk­ samkeit geschenkt; eine solche Vorrichtung läßt sich an der Frontfläche einer Anzeigeeinheit anbringen, und sie ist in der Lage, Koordinatenstellen ohne Berührung mit einem Detektor zu definieren, und zwar durch Abschir­ men bzw. Unterbrechen des Lichtwegs, was lediglich durch Berühren des gewünschten Flächenbereichs der Anzeigeeinheit mit einem Finger oder dergleichen er­ folgt.

Eine bereits konzipierte Koordinateneingabevorrich­ tung mit optischem Erfassungssystem ist in den Fig. 10 bis 13 gezeigt. Fig. 10 zeigt eine Perspektivansicht der Konstruktion eines Beispiels, bei dem eine Koordina­ teneingabevorrichtung an der Frontfläche einer Anzei­ geeinheit vorgesehen ist. Fig. 11 zeigt eine Perspektiv­ ansicht einer Koordinateneingabevorrichtung, und zwar gesehen von der rückwärtigen Fläche her.

Fig. 12 zeigt eine Schnittansicht von Hauptbereichen in der Seite eines lichterfassenden Elements, und Fig. 13 zeigt eine Rückenansicht unter Darstellung des inneren Aufbaus der Koordinateneingabevorrichtung, von der die rückwärtige Platte entfernt worden ist. Wie in den Fig. 10 bis 13 zu sehen ist, ist eine Koordinateneingabe­ vorrichtung hauptsächlich gebildet aus einem Rahmen­ körper 1, der eine fast rechteckige Gestalt aufweist und in seiner Mitte mit einer Öffnung 2 versehen ist, einer Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen 4, wie z. B. lichtemittierenden Dioden, und einer Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen 5, wie z. B. Phototransi­ storen, wobei die Elemente 4 und 5 einander paarweise zugeordnet sind und parallel zueinander in der Rücksei­ te des Rahmenkörpers 1, und zwar in den der Anzeige­ fläche 3a einer Anzeigeeinheit 3 gegenüberliegenden Seiten, angeordnet sind, wobei die Anzeigeeinheit 3 z. B. von einer Kathodenstrahlröhre Gebrauch macht, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist; außerdem ist ein Operations­ abschnitt 6 vorgesehen, der diejenige Position, an der der Lichtweg 12 abgeschirmt bzw. unterbrochen ist, aus der Kombination der lichtemittierenden Elemente 4 und der lichtempfangenden Elemente 5 feststellt und dann die auf diese Weise festgestellte Position eingibt.

Die Öffnung 2 ist mit einer Betätigungsplatte 2a ver­ sehen, die aus einem Sichtanzeigegerät-Filter gebildet ist, das an der Frontfläche der Anzeigefläche 3a der Anzeigeeinheit 3 angebracht ist und eine Verunreini. gung der Anzeigefläche 3a durch haftenbleibende Stof­ fe oder durch Anhaften von Staub oder Schmutz sowie ein Ermüden der Augen einer Bedienungsperson ver­ hindert. Die lichtemittierenden Elemente 4 und die licht­ empfangenden Elemente 5 sind an einem an dem Rah­ menkörper 1 angebrachten Substrat 7 derart montiert, daß die lichtemittierenden Bereiche 4a und die licht­ empfangenden Bereiche 5a der Elemente 4 und 5 einan­ der zugewendet gegenüberliegen. Außerdem ist eine Lichtabschirmplatte 8 an der Frontfläche des lichtemp­ fangenden Bereichs 5a des des lichtempfangenden Ele­ ments 5 angeordnet und an dem genannten Bereich mit einer lichtdurchlassenden Öffnung 8a versehen, wo­ durch nur das einfallende Licht, das von dem zugeordne­ ten lichtemittierenden Element 5 kommt, erfaßt werden kann. Außerdem ist ein Infrarotstrahlenfllter 9, das zum Wegfiltern sichtbaren Lichtes dient derart angeordnet, daß es sich um den gesamten Öffnungsrand des Betäti­ gungsbereichs A vor der Abschirmplatte 8 und den lichtemittierenden Elementen 4 herumerstreckt. Auf diese Weise ist durch das lnfrarotstrahlenfilter 9 ein Weg 12 unsichtbaren Lichtes in der dem Betätigungsbe­ reich A der Betätigungsplatte 2a entsprechenden Fläche gebildet.

Wenn z. B. Koordinatenpositionen detektiert werden, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist, kann, wenn eine bestimm­ te Stelle auf der Anzeigefläche 3a für eine Eingabe auf der Betätigungsplatte 2a mit einem Finger 11 berührt wird, aufgrund der Ausbildung des Lichtwegs 12 auf der Oberfläche der Betätigungsplatte 2a der abgeschirmtc bzw. unterbrochene Lichtweg 12 von dem lichtempfan­ genden Element 5 jeweils in X- und Y-Richtung durch sequentielles Abtasten der lichtemittierenden Elemente 4 während der Emission von Licht detektiert werden. Dieser Lichtweg wird durch den Operationsabschnitt 6 bestimmt, und die Koordinatenpositionen werden in ei­ nen nicht gezeigten übergeordneten Computer einge­ geben.

Eine weitere bereits konzipierte Koordinateneinga­ bevorrichtung des Typs, die von der optischen Erfas­ sung bzw. Detektion Gebrauch macht und sich an einer Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinheit anbringen und von dieser abnehmen läßt, ist in den Fig. 14 bis 16 darge­ stellt. Fig. 14 zeigt dabei eine Perspektivansicht einer Koordinateneingabevorrichtung, die an der Frontfläche der Anzeigeeinheit angebracht ist. Fig. 15 zeigt eine Schnittansicht von Hauptbereichen der Koordinaten­ eingabevorrichtung auf der Seite der lichtempfangen­ den Elemente, und Fig. 16 zeigt eine Rückenansicht des lnnenaufbaus der Koordinateneingabevorrichtung, von der die rückwärtige Abdeckung entfernt worden ist.

In den genannten Figuren ist die Koordinateneinga­ bevorrichtung in erster Linie aus folgenden Teilen gebil­ det: dem Rahmenkörper 1, der eine fast rechteckige Gestalt aufweist und in seiner Mitte mit einer Öffnung 2 versehen ist, einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele­ menten 4, wie z. B. lichtemittierenden Dioden, und einer Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen 5, wie z. B. Phototransistoren, wobei die Elemente 4 und 5 einander paarweise zugeordnet sind und parallel zu den jeweili­ gen Seiten des Rahmenkörpers 1 auf der Rückseite des­ selben, d. h. auf der der Anzeigefläche 3a der von einer Kathodenstrahlröhre Gebrauch machenden Anzeige­ einheit 3 zugewendet gegenüberliegenden Seite, ange­ ordnet sind; außerdem besitzt diese Koordinateneinga­ bevorrichtung ebenfalls einen Betätigungsabschnitt 6, der die Stelle feststellt, an der der Lichtweg 10 unterbro­ chen ist und keine Verbindung zwischen den lichtemit­ tierenden Elementen 4 und den lichtempfangenden Ele­ menten 5 herstellen kann, und der dann diese Position in einen Computer eingibt.

Die lichtemittierenden Elemente 4 und die lichtemp­ fangenden Elemente 5 sind ebenfalls an einem innerhalb des Rahmenkörpers 1 vorgesehenen Substrat 7 derart angebracht, daß bei einem jeden Paar von Elementen 4 und 5 der lichtemittierende Bereich 4a und der lichtemp­ fangende Bereich 5a einander zugewendet gegenüber­ liegen. Außerdem ist eine Abschirmplatte 8, die mit ei­ ner lichtdurchlassenden Öffnung 8a entsprechender Größe versehen ist, vor dem lichtempfangenden Be­ reich 5a jedes lichtempfangenden Elements 5 angeord­ net, so daß nur das von dem zugeordneten lichtemittie­ renden Element 4 kommende, einfallende Licht empfan­ gen werden kann. Außerdem ist ein lnfrarotstrahlenfil­ ter 9 als Sperrfilter für sichtbares Licht an der Frontflä­ che der Abschirmplatte 8 und der lichtemittierenden Elemente 4 derart angeordnet, daß es sich um den ge­ samten Öffnungsrand des Betätigungsbereichs A her­ umerstreckt. Somit ist durch das Infratrotstrahlerifilter 9 ein Weg 10 unsichtbaren Lichtes in dem Betätigungsbe­ reich A auf der Seite der Frontfläche der Anzeigefläche 3a gebildet.

Im folgenden wird nun das Eingabeprinzip für die den vorstehend erläuterteri Aufbau aufweisende Koordina­ teneingabevorrichtung beschrieben. Wenn z. B. eine Be­ dienungsperson den ausgewählten Flächenbereich für eine Eingabe auf der Anzeigefläche 3a mit einem Finger 11 berührt, wird der Lichtweg 10, der diesen Flächenbe­ reich durchlaufen soll, unterbrochen, wodurch sich die Koordinatenpositionen feststellen lassen. Dies heißt mit anderen Worten, daß sich der unterbrochene Lichtweg 10 mittels der lichtempfangenden Elemente 5 jeweils in X- und Y-Richtung durch sequentielles Abtasten der lichtemittierenden Elemente 4 während der Emission von Licht detektieren läßt. Dieser Lichtweg wird dann durch den Operationsabschnitt 6 bestimmt, und die Ko­ ordinatenpositionen werden dann in einen nicht gezeig­ ten übergeordneten Computer eingegeben.

Bei der vorstehend beschriebenen Koordinateneinga­ bevorrichtung mit optischem Erfassungssystem besitzt der Rahmenkörper 1 jedoch eine Dicke H, bei der es sich um die Summe der Dicken wenigstens der licht­ emittierenden Elemente 4, der lichtempfangenden Ele­ mente 5 und der Abschirmplatte 8 handelt, da diese Einrichtungen innerhalb des Rahmenkörpers 1 auf der Frontseite der Anzeigefläche 3a untergebracht sind, wie dies in den Fig. 12 und 13 zu sehen ist. Eine übermäßige Dicke der Koordinateneingabevorrichtung bringt ein Problem mit sich, das darin besteht, daß der Abstand von der vorderen Oberfläche des Rahmenkörpers 1 zu der Betätigungsplatte 2a unnötig groß wird, wodurch das Maneuvrieren schwierig wird. Außerdem ver­ schlechtert sich die Effizienz beim Zusammenbau, da die Substrate 7 zum Tragen der lichtemittierenden Elemen­ te 4 und der lichtempfangenden Elemente 5 separat ent­ lang der entsprechenden Seiten angeordnet werden und diese Substrate an den vorbestimmten Stellen positio­ niert sein müssen.

Außerdem entsteht auch das in Fig. 12 veranschau­ lichte Problem, daß es beim Versuch der Betätigung der Koordinateneingabevorrichtung von einer schräg zu der Vorrichtung liegenden Stelle aus schwierig wird, den durch die schräge Linie B in Fig. 12 angedeuteten Flächenbereich zu betätigen, da die Sicht auf diesen Flächenbereich durch den Rahmenkörper 1 verdeckt ist.

Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Schaffung einer Koordinateneingabevor­ richtung, bei der der sich vor der Anzeigefläche 3a er­ streckende Bereich dünn ausgebildet ist bzw. wenig vor­ steht und die eine ausgezeichnete Zugänglichkeit für die Betätigung aufweist und außerdem eine äußerst hohe Effizienz bezüglich des Zusammenbaus gewährleistet.

Außerdem besteht bei der vorstehend erläuterten, be­ reits konzipierten Koordinateneingabevorrichtung auch das Problem, daß der Lichtweg 10, wenn die Koor­ dinateneingabevorrichtung an der Frontfläche der An­ zeigeeinheit 3 angeordnet ist, unnötig von der Anzeige­ fläche 3a getrennt ist da die lichtemittierenden Elemen­ te 4 und die lichtempfangenden Elemente 5 in einander entgegengesetzten Richtungen fast parallel zu der An­ zeigefläche 3a angeordnet sind. Denn aufgrund der Tat­ sache, daß, wie dies in Fig. 15 zu sehen ist, ein Rahmen­ abschnitt 3b der Anzeigeeinheit 3 derart ausgebildet ist, daß er in einem vorbestimmten Ausmaß von der Anzei­ gefläche 3a vorsteht, führt der in einer solchen Lage ausgebildete Lichtweg 10, wie sie durch Verbinden der vor dem Rahmenabschnitt 3b angeordneten lichtemit­ tierenden Elemente 4 und lichtempfangenden Elemente 5 mit einer geraden Linie definiert ist, zu einer unnöti­ gen Zunahme des Höhenabstands H von der Anzeige­ fläche 3a. Wenn der Abstand H des Lichtwegs 10 groß ist, entsteht beim Eingeben von Daten durch Berühren des Eingabeflächenbereichs auf der Anzeigefläche 3a mit einem Finger 11 leicht eine Abweichung zwischen dem tatsächlichen Eingabeflächenbereich und demjeni­ gen Flächenbereich, an dem der Lichtweg 10 auf der Anzeigefläche 3a unterbrochen wird, und eine derartige Abweichung kann besonders stark werden, wenn man versucht, die Anzeigeeinheit 3 von einer schrägen Rich­ tung aus zu betätigen, woraus sich das Risiko ergibt, daß man Koordinatenpositionen eingibt, die von den tat­ sächlich einzugebenden Koordinatenpositionen abwei­ chen.

Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Schaffung einer Koordinateneingabevor­ richtung, bei der die Probleme der bereits konzipierten Vorrichtungen überwunden sind und bei der es möglich ist, den Lichtweg in einem nahe bei der Anzeigefläche liegenden Bereich auszubilden.

Eine Lösung ist im Anspruch 1 angegeben und kann den weiteren Ansprüchen gemäß fortgebildet werden. Das erstgenannte Ziel erreicht die vorliegende Erfin­ dung durch die Schaffung einer Koordinateneingabe­ vorrichtung mit optischem Erfassungssystem, bei der lichtemittierende Elemente und diesen entsprechende lichtempfangende Elemente vorgesehen sind und bei der der Lichtweg auf der Seite der Frontfläche der An­ zeigefläche der Anzeigeeinheit zwischen diesen licht­ emittierenden und lichtempfangenden Elementen aus­ gebildet ist und bei der Koordinatenpositionen auf der Anzeigefläche durch Erfassen bzw. Detektieren der Stelle, an der der Lichtweg unterbrochen ist, eingege­ ben werden, wobei sich die erfindungsgemäße Koordi­ nateneingabevorrichtung dadurch auszeichnet, daß Lichtführungskörper, die die optische Achse der licht­ emittierenden und lichtempfangenden Elemente um­ lenken bzw. abbiegen, an dem umlaufenden Rand seit­ lich der Frontfläche der Anzeigeeinheit vorgesehen sind und daß der Lichtweg durch diese Lichtführungskörper gebildet ist und sich über die Anzeigefläche der Anzei­ geeinheit erstreckt.

Das zweite Ziel erreicht die vorliegende Erfindung durch die Schaffung einer Koordinateneingabevorrich­ tung mit optischem Erfassungssystem, bei der lichtemit­ tierende Elemente und diesen entsprechende lichtemp­ fangende Elemente vorgesehen sind und bei der der Lichtweg auf der Seite der Frontfläche der Anzeigeflä­ che der Anzeigeeinheit zwischen diesen lichtemittieren­ den und lichtempfangenden Elementen ausgebildet ist und bei der Koordinatenpositionen auf der Anzeigeflä­ che durch Detektieren der Stelle, an der der Lichtweg unterbrochen ist, eingegeben werden, wobei sich die erfindungsgemäße Koordinateneingabevorrichtung da­ durch auszeichnet, daß Lichtführungskörper, die die op­ tische Achse dieser lichtemittierenden und lichtempfan­ genden Elemente umlenken, an dem umlaufenden Rand auf der Seite der Frontfläche der Anzeigeeinheit vorge­ sehen sind und daß der Lichtweg durch diese Lichtfüh­ rungskörper näher bei der Anzeigefläche als die Anord­ nungsstellen der lichtemittierenden und lichtempfan­ genden Elemente ausgebildet ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Koordinateneingabe­ vorrichtung mit optischem Erfassungssystem, bei der lichtemittierende Elemente und diesen entsprechende lichtempfangende Elemente vorgesehen sind und bei der der Lichtweg auf der Seite der Frontfläche der An­ zeigefläche der Anzeigeeinheit zwischen diesen licht­ emittierenden und lichtempfangenden Elementen aus­ gebildet ist und bei der außerdem Koordinatenpositio­ nen auf der Anzeigefläche durch Detektieren der Stelle, an der der Lichtweg unterbrochen ist, eingegeben wer­ den, ist gemäß einer ersten Ausführungsart vorgesehen, daß ein Lichtführungskörper, der zum Umlenken der optischen Achse ausgelegt ist, an dem umlaufenden Rand auf der Seite der Frontfläche der Anzeigeeinheit vorgesehen ist daß die lichtemittierenden Elemente und die lichtempfangenden Elemente auf der Seite der An­ zeigefläche der Anzeigeeinheit vorgesehen sind, daß ein Lichtweg durch den Lichtführungskörper auf der Front­ seite der Anzeigefläche gebildet ist, daß der auf der Seite der Frontfläche der Anzeigefläche vorhandcne Rahmenkörper ausreichend Raum für die Unterbrin­ gung des Lichtführungskörpers bietet, und daß die licht­ emittierenden Elemente und die lichtempfangenden Elemente auf demselben Substrat angebracht sind.

Gemäß einer zweiten Ausführungsart einer erfln­ dungsgemäßen Koordinateneingabevorrichtung ist vor­ gesehen, daß der Lichtführungskörper an dem umlau­ fenden Rand auf der Seite der Frontfläche der Anzeige­ fläche vorgesehen ist, wenn die Koordinateneingabe­ vorrichtung an der Frontfläche der Anzeigeeinheit an­ gebracht ist, und daß der Lichtweg durch geeignetes Umlenken der optischen Achse der lichtemittierenden und lichtempfangenden Elemente, was mittels des Licht­ führungskörpers erfolgt, in einem nahe bei der Anzeige­ fläche befindlichen Bereich ausgebildet ist.

Vorteilhafterweise schafft die vorliegende Erfindung eine Koordinateneingabevorrichtung, die eine geringe Größe bzw. Dicke aufweist und derart ausgebildet ist, daß sie sich in einfacher Weise an einer Anzeigeeinheii anbringen sowie von dieser entfernen läßt.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Dar­ stellungen mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 bis 4 eine Koordinateneingabevorrichtung ge­ mäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung, wobei

Fig. 1 eine Schnittansicht unter Darstellung des Um­ risses der Vorrichtung,

Fig. 2 eine Schnittansicht von Hauptbereichen der Vorrichtung,

Fig. 3 eine Perspektivansicht, in der die Koordinaten­ eingabevorrichtung an der Frontfläche einer Anzeige­ einheit angebracht ist, und

Fig. 4 eine Perspektivansicht unter Darstellung des Umrisses der Koordinateneingabevorrichtung zeigt;

Fig. 5 eine Schnittansicht von Hauptbereichen einer Koordinateneingabevorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Schnittansicht von Hauptbereichen einer Koordinateneingabevorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine Schnittansicht von Hauptbereichen einer Koordinateneingabevorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 und 9 weitere Ausführungsbeispiele der vorlie­ genden Erfindung, wobei

Fig. 8 eine Schnittansicht unter Darstellung des Um­ risses der Koordinateneingabevorrichtung, die an der Frontfläche einer Anzeigeeinheit angebracht ist, und

Fig. 9 eine Schnittansicht von Hauptbereichen einer solchen Koordinateneingabevorrichtung auf der Seite der lichtempfangenden Elemente zeigt;

Fig. 10 bis 16 Beispiele bereits konzipierter Koordi­ nateneingabevorrichtungen, wobei die

Fig. 10 bis 13 ein erstes Beispiel einer bereits konzi­ pierten Koordinateneingabevorrichtung zeigen, wobei

Fig. 10 eine Perspektivansicht, in der die Koordina­ teneingabevorrichtung an der Frontfläche einer Anzei­ geeinheit angebracht ist,

Fig. 11 eine Perspektivansicht der Koordinateneinga­ bevorrichtung, und zwar gesehen von der Befestigungs­ seite in Richtung auf die Anzeigeeinheit,

Fig. 12 eine Schnittansicht von Hauptbereichen der Koordinateneingabevorrichtung, und

Fig. 13 eine Rückenansicht unter Darstellung des in­ neren Aufbaus der Koordinateneingabevorrichtung zeigt;

Fig. 14 bis 16 ein zweites Beispiel einer bereits konzi­ pierten Koordinateneingabevorrichtung, wobei Fig. 14 eine Perspektivansicht, in der die Koordinateneingabe­ vorrichtung an der Frontfläche einer Anzeigeeinheit an­ gebracht ist,

Fig. 15 eine Schnittansicht von Hauptbereichen der Koordinateneingabevorrichtung auf der Seite der licht­ empfangenden Elemente, und

Fig. 16 eine Rückenansicht unter Darstellung des in­ neren Aufbaus der Koordinateneingabevorrichtung zeigt.

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erflndung werden nun unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnun­ gen im Detail beschrieben.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen Ausführungsbeispiele einer ersten technischen Ausführungsart, während die Fig. 8 und 9 Ausführungsbeispiele einer zweiten technischen Ausführungsart zeigen.

Die Fig. 1 bis 4, die nun zuerst beschrieben werden, zeigen eine Koordinateneingabevorrichtum gemäß ei­ nem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung. Dabei zeigt Fig. 1 eine Schnittansicht unter Dar­ stellung des Umrisses der Koordinateneingabevorrich­ tung, die an der Frontfläche einer Anzeigeeinheit ange­ bracht ist. Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht von Hauptbe­ reichen der Vorrichtung, und Fig. 3 zeigt eine Perspek­ tivansicht, in der die gesamte Anzeigeeinheit sowie die an der Frontfläche der Anzeigeeinheit angebrachte Ko­ ordinateneingabevorrichtung dargestellt sind. Fig. 4 zeigt schließlich eine Perspektivansicht der Koordina­ teneingabevorrichtung. Diejenigen Teile, die Teilen der bereits konzipierten Beispiele entsprechen, tragen die­ selben Bezugszeichen.

Wie in den Fig. 1 und 4 zu sehen ist, sind zwei Paare von Prismen 11a, 11b als Lichtführungskörper, die die Lichtachse rechtwinklig abbiegen, jeweils an den Öff­ nungsrändern der Öffnung 2 derart vorgesehen, daß die Prismen 11a, 11b jedes Prismenpaares einander gegen­ überliegen. Die lichtemittierenden Elemente 4, die z. B. aus lichtemittierenden Dioden gebildet sind, und die lichtempfangenden Elemente 5, die z. B. aus Phototran­ sistoren gebildet sind, sind jeweils auf der Seite der Flä­ che des einfallenden Lichts des Prismas 11a bzw. auf der Seite der Fläche des austretenden Lichts des Prismas 11b angeordnet. Die lichtemittierenden Bereiche 4a der lichtemittierenden Elemente 4 sind unter Zwischen­ schaltung der Prismen 11a, 11b den lichtempfangenden Bereichen 5a der lichtempfangenden Elemente 5 jeweils gegenüberliegend angeordnet, wodurch ein Lichtweg 12 gebildet ist. Außerdem sind die Gruppe der lichtemit­ tierenden Elemente 4 und die Gruppe der lichtempfan­ genden Elemente 5 auf einem gemeinsamen Substrat 13 montiert, und eine Anzeigeeinheit 3, die z. B. von einer Kathodenstrahlröhre Gebrauch macht, ist von hinten her in eine Öffnung 13a eingesetzt, die zentral in dem gemeinsamen Substrat 13 vorgesehen ist. Die Koordi­ nateneingabevorrichtung läßt sich angrenzend an eine Betätigungsplatte 2a anbringen, die an einer weiter hin­ ten liegenden Stelle als die Prismen 11a, 11b vorgesehen ist, die an der Öffnung 2 auf der Seite des Rahmenkör­ pers 1 angeordnet sind. Die Betätigungsplatte 2a ist aus einem Sichtanzeigegerät-Filter gebildet. Außerdem ist eine Lichtabschirmplatte 8 zwischen den lichtempfan­ genden Bereichen 5a der lichtempfangenden Elemente 5 und der Lichtaustrittsfläche des Prismas 11b angeord­ net, wodurch die lichtempfangenden Elemente 5 durch eine in der Platte 8 vorgesehene lichtdurchlassende Öff­ nung 8a mit dem von den lichtemittierenden Elementen 4 kommenden Licht bestrahlt werden. Da bei diesem Ausführungsbeispiel eine lnfrarotfilterschicht 11c auf den Prismen 11a, 11b durch Oberflächenbehandlung derselben ausgebildet ist und diese Schicht eine einem Infrarotfilter ähnliche Funktion hat, ist das bei den be­ reits konzipierten Vorrichtungen zwischen die Lichtwe­ ge eingefügte lnfrarotfilter 9 nicht mehr notwendig. Ein Betätigungsabschnitt der dem Betätigungsabschnitt der bereitskonzipierten Vorrichtungen ähnlich ist ist an der rückwärtigen Fläche des in Fig. 2 und 3 gezeigten Rah­ menkörpers 1, und zwar an der Unterseite desselben, angebracht. Außerdem sind das Eingabeprinzip sowie die anderen Prinzipien mit denen der bereits konzipier­ ten Vorrichtungen identisch. Der Lichtweg 12 ist durch Ausrichten der optischen Achse (zentrale Lichtemis­ sionsachse) der lichtemittierenden Elemente 4 mit der optischen Achse (Achse der maximalen Lichtempfangs­ empfindlichkeit) der lichtempfangenden Elemente 5 ge­ bildet, und der Lichtweg 12 stellt den Lichtstrom dar, der in bezug auf die optische Achse eine bestimmte Breite aufweist.

Bei der Bildung der vorstehend beschriebenen Koor­ dinateneingabevorrichtung ist es erforderlich, daß der Rahmenkörper 1 auf der Frontflächenseite der Anzei­ geeinheit 3 die Dicke H aufweist, die wenigstens ausrei­ chend groß sein muß, daß die Prismen 11a, 11b in ihrer speziellen Richtung gehalten werden können, wobei es im Gegensatz zu den bereits konzipierten Vorrichtun­ gen nicht erforderlich ist, die lichtemittierenden Ele­ mente 4 und die lichtempfangenden Elemente 5 auf der Seite der Frontfläche der Anzeigeeinheit 3 anzuordnen. Somit läßt sich ein dünner Rahmenkörper 1 auf der Seite der Frontfläche der Anzeigeeinheit 3 anbringen, wodurch sich Schwierigkeiten bei der Bedienung elimi­ nieren lassen und sich außerdem die Gebrauchsfähig­ keit verbessern läßt.

Im Vergleich zu den bereits konzipierten Vorrichtun­ gen, bei denen die lichtemittierenden Elemente 4 und die lichtempfangenden Elemente 5 an den Substraten 7 entsprechend jeder Seite angebracht sind, ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung außerdem die Effi­ zienz bei der Montage beträchtlich verbessert, und zwar dadurch, daß die lichtemittierenden und lichtempfan­ genden Elemente auf demselben Substrat, nämlich dem gemeinsamen Substrat 13, angebracht sind und in dem gemeinsamen Substrat 13 die Öffnung 13a vorgesehen ist, wodurch sich die erfindungsgemäße Vorrichtung derart auf die Anzeigeeinheit 3 aufsetzen läßt, daß sie sich nicht in ihrer Gesamtheit vor der Anzeigefläche der Anzeigeeinheit 3 erstreckt, sondern sich teilweise auch seitlich hinter der Anzeigefläche befindet, wodurch sich die vor der Anzeigefläche 3a vorhandende Dicke H bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung reduzieren läßt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die Prismen 11a, 11b selbst die Funktion, sichtbares Licht wegzufil­ tern, doch es ist auch möglich, ein separates Filter zum Wegfiltern von sichtbarem Licht vorzusehen, wie dies bei den bereits konzipierten Vorrichtungen der Fall ist.

Das erläuterte erste Ausführungsbeispiel gibt ein Bei spiel zum Bilden einer Koordinateneingabevorrichtung, bei der die Prismen 11a, 11b, an deren entsprechenden Oberfläche sich die lnfrarotfilterschicht 11c ausbilden läßt, als die Lichtführungskörper vorgesehen sind. Es ist z. B. aber auch möglich, die Lichtführungskörper in Form von optischen Fasern oder Reflektoren vorzuse­ hen, die sich mit einem Material ausbilden lassen, das zur Erzielung der Funktion des Wegfilterns von sichtba­ ren Licht geeignet ist, oder aber es ist möglich die Lichtführungskörper in Form von Prismen vorzusehen, die aus einem solchen Material gebildet sind. Diese Bei­ spiele sind in ihren Hauptbereichen in den Fig. 5, 6 bzw. 7 dargestellt. In den nachfolgenden Ausführungsbeispie­ sprechende Teile identisch miteinander ausgebildet, es sei denn, es ist eine spezielle Beschreibung in dieser Hinsicht angegeben.

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht von Hauptbereichen einer Koordinateneingabevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform, die optische Fasern 21a, 21b als Lichtführungskörper verwendet. jede optische Faser 21a ist an ihrer einen Endfläche mit einer Infrarotfilter­ schicht versehen, so daß sich dieses eine Ende an der Frontfläche der lichtemittierenden Bereiche 4a der lichtemittierenden Elemente 4 anordnen läßt; das ande­ re Ende jeder optischen Faser 21a ist abgebogen und parallel zu der auf der Seite der Betätigungsfläche A befindlichen Oberfläche der Betätigungsplatte 2a ange­ ordnet. Auf der Seite der lichtempfangenden Elemente 5 sind die optischen Fasern 21b angeordnet, wobei das eine Ende jeder Faser 21b auf derselben Oberflächen­ seite der Betätigungsplatte 2a wie das genannte andere Ende jeder optischen Faser 21a, und zwar diesem ge­ nannten anderen Ende gegenüberliegend, angeordnet ist, und wobei das andere Ende jeder optischen Faser 21b abgebogen und an der Frontfläche der lichtempfan­ genden Bereiche 5a der lichtempfangenden Elemente 5 angeordnet ist. Zwischen den lichtemittierenden Ele­ menten 4 und den lichtempfangenden Elementen 5 ist jeweils ein Paar optischer Fasern 21a, 21b angeordnet, und eine Matrix aus den vorbestimmten Lichtwegen 12 ist an der Frontfläche der Betätigungsplatte 2a gebildet.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht von Hauptbereichen einer Koordinateneingabevorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, die Reflektoren 22a,22b als Lichtführungskörper verwendet. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel sind die Reflektoren 22a, 22b jeweils an der Frontfläche der lichtemittierenden Bereiche 4a der lichtemittierenden Elemente 4 bzw. an der Frontfläche der lichtempfangenden Bereiche 5a der lichtempfangen­ den Elemente 5 vorgesehen, wobei der auf der Seite der lichtemittierenden Elemente 4 vorgesehene Reflektor 22a in einem derartigen Winkel angeordnet ist, daß das von den lichtemittierenden Elementen 4 austretende Licht parallel zu der Betätigungsplatte 2a wird, während der auf der Seite der lichtempfangenden Elemente 5 vorgesehene Reflektor 22b in einem deratigen Winkel arigeordnet ist, daß das von dem lichtemittierenden Ele­ menten 4 emittierte Licht auf der Seite der lichtempfan­ genden Elemente 5 in diese eintritt. Somit ist die Matrix des vorbestimmten Lichtwegs mittels der Reflektoren 22a, 22b an der Frontfläche der Betätigungsplatte 2a gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Infrarot­ filter 22c jeweils an den Frontflächen der Reflektoren 22a, 22b vorgesehen.

Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht von Hauptbereichen einer Koordinateneingabevorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei sind, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, Prismen 23a, 23b als Lichtführungskörper vorgesehen, wobei die Prismen 23a, 23b jedoch aus einem Material gebildet sind, daß dieselbe Wirkung wie das Infrarotfilter hat.

Bei dem zweiten, dritten und vierten Ausführungsbei­ spiel, wie sie vorstehend beschrieben sind, lassen sich ebenfalls die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erzielen.

Ein Ausführungsbeispiel der zweiten technischen Ausfuhrungsart der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 erläutert. Dabei zeigt Fig. 8 eine im Umriß dargestellte Schnittansicht, wobei eine Koordinateneingabevorrichtung an der Frontfläche einer Anzeigeeinheit angebracht ist, wäh­ rend Fig. 9 eine Schnittansicht von Hauptbereichen ei­ ner solchen Koordinateneingabevorrichtung auf der Seite der lichtempfangenden Elemente zeigt. Dabei tra­ gen diejenigen Teile, die den in den vorangehenden Bei­ spielen beschriebenen Teilen entsprechen, dieselben Be­ zugszeichen.

In den Fig. 8 und 9 sind als Lichtführungskörper, die die optische Achse biegen, Prismen 12a, 12b vorgese­ hen; die Prismen 12a, 12b liegen sich durch die Öffnung 2 einander gegenüber und sind an dem unteren Ende des umlaufenden Rands der Öffnung 2 der Koordinatenein­ gabevorrichtung angeordnet. Die lichtemittierenden Elemente 4, die aus lichtemittierenden Dioden gebildet sind, und die lichtempfangenden Elemente 5, die aus Phototransistoren gebildet sind, sind jeweils oberhalb dieser Prismen 12a, 12b vorgesehen, und zwar auf der Lichteintrittsflächenseite des Prismas 12a bzw. auf der Lichtaustrittsflächenseite des Prismas 12b. Das von den lichtemittierenden Bereichen 4a der lichtemittierenden Elemente 4 in schräg nach unten gehender Richtung emittierte Licht wird durch das Prisma 12a umgelenkt und tritt unter Durchlaufung der Öffnung 2 in das Pris­ ma 12b ein und wird, nachdem es durch das Prisma 12b erneut umgelenkt worden ist in schräger Richtung nach oben geleitet, wonach das Licht durch die lichtdurchlas­ sende Öffnung 8a der Lichtabschirmplatte 8 hindurch in die lichtempfangenden Bereiche 5a der lichtempfangcn­ den Elemente 5 eintritt. Der Lichtweg 10 ist in einen Bereich gebildet, der sich dichtcr bei der Anzeigefläche 3a als die Anordnungsstellen der lichtemittierenden Ele­ mente 4 und der lichtempfangenden Elemente 5 befin­ det. Wenn diese Koordinateneingabevorrichtung an der Frontfläche der Anzeigeeinheit 3 angebracht ist, sind zwar die lichtemittierenden Elemente 4 und die licht­ empfangenden Elemente 5 weiter frontseitig, d. h. in ei­ nem größeren Abstand von der Anzeigefläche 3a, vor­ gesehen als der Rahmenbereich 3b der Anzeigeeinheit, doch die Prismen 12a, 12b sind an der innenliegenden Seite des Rahmenbereichs 3b angeordnet, nämlich an dem umlaufenden Rand der Öffnung 2 auf der Seite der Frontfläche der Anzeigefläche 3a, und somit ist der Ab­ stand H des Lichtwegs 10 von der Anzeigefläche 3a im Vergleich zu den bereits konzipierten Vorrichtungen beträchtlich reduziert. Wenn der Lichtweg 10 durch die Biege- bzw. Umlenkwirkung der Prismen 12a, 12b in der Nähe der Anzeigefläche 3a ausgebildet ist, gibt es kaum eine Abweichung zwischen der auf der Anzeigefläche 3a einzugebenden Position und derjenigen Position, an der der Lichtweg 10 durch Berührung mit einem Finger 11 tatsächlich abgeschirmt bzw. untcrbrochen wird, und somit läßt sich die Entstehung einer fehlerhaften Einga­ be, die durch eine derartige Positionabweichung verur­ sacht wird, in zuverlässiger Weise verhindern.

Der Lichtweg 10 ist durch Ausrichten der optischen Achse (zentrale Lichtemissionsachse) der lichtemittie­ renden Elemente 4 mit der optischen Achse (Achse der maximalen Lichtempfangsempfindlichkeit) der licht­ empfangenden Elemente 5 gebildet, und der Lichtweg 10 stellt den Lichtstrom dar, der in bezug auf die opti­ sche Achse eine bestimmte Breite aufweist. Da bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel die Infra­ rotfilterschicht auf den Prismen 12a, 12b durch Oberflä­ chenbehandlung derselben ausgebildet ist, ist das bei den bereits konzipierten Vorrichtungen zwischen den Lichtwegen angeordnete lnfrarotfilter nicht mehr not­ wendig, wobei es jedoch auch möglich ist, ein Sperrfilter für sichtbares Licht, wie z. B. ein Infrarotfilter vorzuse­ hen, anstatt die genannte Oberflächenbehandlung aus­ zuführen. Außerdem können die Prismen 12a, 12b durch optische Fasern oder Reflektoren als Lichtführungskör­ per ersetzt werden, und es ist auch möglich, die Prismen 12a, 12b selbst aus dem Material zu bilden, das das Weg­ filtern von sichtbarem Licht bewirkt. Die nicht im ein­ zelnen beschriebenen Elemente und das Eingabeprinzip usw. sind ähnlich wie bei den vorstehend beschriebenen bereits konzipierten Vorrichtungen.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die erste technische Ausführungsart, bei der der Lichtweg auf der Seite der Frontfläche der Anzeigefläche der Anzeigeeinheit unter Verwendung der Lichtführungskörper gebildet ist, eine Koordinateneingabevorrichtung schafft, die auf der Sei­ te der Frontfläche der Anzeigeeinheit dünn ausgebildet ist und auch eine Verbesserung der Montageeffizienz erreicht, da die lichtemittierenden Elemente und die lichtempfangenden Elemente auf demselben Substrat angebracht sind.

Gemäß der zweiten technischen Ausführungsart gibt es aufgrund der Tatsache, daß sich der Lichtweg durch Umlenken der optischen Achse von Photohalbleiterele­ menten mit Hilfe der Lichtführungskörper, wie z. B. Prismen, nahe bei der Anzeigefläche der Anzeigeeinheit ausbilden läßt, kaum eine Gefahr einer Abweichung zwischen der auf der Anzeigefläche einzugebenden Po­ sition und derjenigen Position, an der der Lichtweg durch Berührung mit einem Finger tatsächlich unter­ brochen wird, und die Entstehung einer irrtümlichen Eingabe, die durch eine solche Positionsabweichung verursacht wird, läßt sich verhindern, wodurch sich zu­ verlässige Eingabevorgänge realisieren lassen.

Claims (3)

1. Koordinateneingabevorrichtung mit optischem Erfassungssystem, die lichtemittierende und diesen entsprechende lichtempfangende Elemente (4 bzw. 5) aufweist, die neben dem Umfangsrand der An­ zeigefläche (3a) einer Anzeigeeinheit (3) angeord­ net sind und zwischen denen sich Lichtwege (10; 12) erstrecken, die vor der Anzeigefläche (3a) verlau­ fen, wobei Koordinatenpositionen auf der Anzeige­ fläche (3a) durch Lichtwegunterbrechung an der der jeweiligen Koordinatenposition entsprechen­ den Stelle und durch Detektieren der Stelle der Lichtwegunterbrechung eingebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Umfangsrand der Anzeigefläche (3a) Lichtführungskörper (11a, 11b; 21a, 21b; 22a, 22b; 23a, 23b; 12a, 12b) vorgesehen sind, mittels welchen die Lichtwege (10; 12) zwi­ schen den lichtemittierenden Elementen (4) und den je zugehörigen lichtempfangenden Elementen (5) abgelenkt und über die Anzeigefläche (3a) ge­ führt werden.

2. Koordinateneingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittieren­ den Elemente (4) und die lichtempfangenden Ele­ mente (5) seitlich hinter der Anzeigefläche (3a) an­ geordnet sind und die Lichtführungskörper (11a, 11b; 21a, 21b; 22a, 22b; 23a, 23b) die optischen Ach­ sen dieser Elemente (4, 5) auf einen vor der Anzei­ gefläche (3a) verlaufenden Lichtweg (12) umlenken.

3. Koordinateneingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittieren­ den Elemente (4) und die lichtempfangenden Ele­ mente (5) seitlich vor der Anzeigefläche (3a) ange­ ordnet sind und die Lichtführungskörper (12a, 12b) die optischen Achsen dieser Elemente (4, 5) auf einen dicht vor der Anzeigefläche (3a) verlaufen­ den Lichtweg (10) umlenken.