DE3805108A1 - Bildwiedergabesystem mit ferngesteuerter eingabe - Google Patents
Bildwiedergabesystem mit ferngesteuerter eingabeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Eingabegerät für ein
System mit Bildwiedergabe wie z. B. einen Fernsehempfänger,
einen Computer, ein Videospiel oder dergleichen.
Bildwiedergabesysteme sind in den letzten Jahren immer
komplexer geworden. Neuere Fernsehempfänger beispielsweise
haben viel mehr Funktionen, die dem Benutzer zugänglich
sind. Diese Funktionen können unter anderem die
Lenkung und Verarbeitung von Stereotonsignalen umfassen,
ferner die Auswahl verschiedener Hilfs- oder Zusatz-Videosignalquellen
und die Programmierung auf zukünftige Sendungen.
Um alle diese Funktionen nutzen zu können, ist
typischerweise eine relativ große Anzahl von Funktionswählschaltern
erforderlich. Dies macht das betreffende
Eingabegerät, z. B. den in der Hand zu haltenden Fernsteuersender,
zu einem relativ großen Apparat, dessen
Benutzung schwierig und verworren und dessen Herstellung
teuer ist.
Eine Möglichkeit zur Verminderung der Anzahl von Schaltern
am Fernsteuersender besteht darin, eine Liste von
Funktionen auf dem Bildschirm des Wiedergabesystems erscheinen
zu lassen, was manchmal auch als "Menü" bezeichnet
wird, und eine Eingabewählvorrichtung vorzusehen, um
auszuwählen, welche der dargestellten Funktionen durchgeführt
werden sollen. Solche "menügestützten" Systeme für
Fernsehempfänger sind in den US-Patentschriften 46 41 205
und 46 26 892 beschrieben. Das Eingabegerät kann eine sogenannte
"Maus", ein Steuerknüppel (Joystick) oder ein
Lichtgriffel sein, die alle eine Ortsinformation mit X- und Y-Koordinatenwert an eine Wiedergabe-Steuereinrichtung
senden, um die jeweils gewünschte Funktion festzulegen.
Typischerweise muß der Benutzer hierzu beide Hände
verwenden, oder er muß eine flache Unterlage haben,
auf der er das Eingabegerät bewegen kann. Die meisten
dieser Geräte sind mit der Steuereinrichtung verdrahtet
und eignen sich daher nicht für eine Fernsteuerung über
Distanzen, wie sie bei der Fernsehbildübertragung üblich
sind. Es ist aber wünschenswert, daß ein Eingabegerät die
Vorliebe des Menschen nutzt, auf eine gewünschte Position
einfach zielgerichtet hinzudeuten und so eine leichte Bedienung
zu bekommen. Lichtgriffel und sogenannte Berührungsbildschirme
ermöglichen ein solches Zielen, sie erfordern
jedoch, daß der Benutzer nicht weiter als eine
Armeslänge vom Bildschirm entfernt ist.
Ein drahtloses Eingabegerät, mit dem sich auf eine bestimmte
auszuwählende Position eines auf einem Bildschirm
dargestellten Menüs zielen läßt, ist in der US-Patentschrift
45 65 999 beschrieben. Dieses bekannte System ermittelt
die Winkelorientierung des Fernsteuersenders durch
Vergleichen der relativen Amplituden von "Zielsignalen",
die sequentiell an der Bildwiedergabeeinrichtung empfangen
werden.
In manchen Fällen, wie z. B. bei der Fernsteuerung eines
Fernsehempfängers, kann die Entfernung des Benutzers und
somit des Fernsteuer-Handsenders vom Fernsehempfänger sehr
unterschiedlich sein und z. B. von etwa einem Meter bis
etwa zehn Meter schwanken (was eine Amplitudenänderung
des Signals um etwa 20 db zur Folge hat). Daher gibt es
bei einem mit amplitudenmodulierten Signalen arbeitenden
System Schwierigkeiten, die Amplitudenproportionalität
der Signalproben über die verschiedenen Verarbeitungsschritte
wie Erfassung, Vorverstärkung und Abfrage- und
Haltebetrieb zu bewahren. Soll das System über den gesamten
Bereich der genannten Entfernungen funktionieren, dann
sind hohe Anforderungen an die Linearität und Stabilität
der Empfängerschaltungen zu stellen. Jede Nichtlinearität
bei höheren Signalamplituden (kleine Entfernung) oder Instabilität
bei niedrigeren Signalamplituden (weite Entfernung)
beeinträchtigen die Fähigkeit des Systems, eine
vom Benutzer gesendete "Zielinformation" genau ihrer Bestimmung
zuzuführen. Auch die automatische Verstärkungsregelung
(AVR) der Signalverstärkerschaltungen kann schwierig
werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die
vorstehend aufgeführten Schwierigkeiten zu beheben. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1
angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß sendet ein Fernsteuersender, wenn er von
einem Benutzer betätigt wird, Zielinformationen über eine
Vielzahl von Wandlern, die am Sender derart angeordnet
sind, daß sie Strahlungsenergie gerichtet in voneinander
divergierenden Winkeln abstrahlen. Jeder der Wandler wird
durch eine ihm eindeutig zugeordnete Wellenformsequenz angesteuert,
die aus Abschnitten bestimmter Phasen eines
Erregungssignals besteht. Die gesendeten Signale werden
an einem Empfänger kombiniert, um ein resultierendes Signal
zu erzeugen, das entsprechende Abschnitte mit Phasenwinkeln
aufweist, die repräsentativ für die vertikale und
horizontale Winkelorientierung des Fernsteuersenders gegenüber
dem Empfänger sind.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die oben erwähnten,
mit der Amplitude zusammenhängenden Probleme wesentlich
reduziert werden, wenn die Zielinformation durch
Erregung der Wandler des Fernsteuer-Handsenders mit phasenmodulierten
Signalen übertragen wird. Dies hat zur
Folge, daß der Zielbetrieb mit dem Fernsteuer-Handsender
über den gesamten Bereich normaler Entfernungen zuverlässiger
ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen
anhand von Zeichnungen näher erläutert:
Fig. 1 zeigt in perspektivischer schematischer Darstellung
eine Bildwiedergabeeinrichtung und einen Fernsteuersender
gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht eine Wandleranordnung
mit drei Leuchtdioden und zugehörigen Richtstrahlen
für den Sender nach Fig. 1 zur Bestimmung der y-Zielkoordinate;
Fig. 3 zeigt Vektordiagramme von Signalen, die von
der Leuchtdiodenanordnung nach Fig. 2 gesendet und an einem
Empfänger kombiniert werden;
Fig. 4a und 4b zeigen von vorne bzw. von der Seite
eine typische Leuchtdiodenanordnung zur Verwendung an einem
Fernsteuer-Handsender;
Fig. 5a und 5b zeigen zwei Arten einer Signalsequenz
zur Verwendung mit der Leuchtdiodenanordnung nach
Fig. 4;
Fig. 6 zeigt in Blockform die Schaltungsanordnung
eines erfindungsgemäßen Fernsteuer-Handsenders;
Fig. 7 zeigt in Blockform die Schaltungsanordnung
eines erfindungsgemäßen Infrarot-Empfängers;
Fig. 8a und 8b zeigen den Inhalt des Speichers
im Fernsteuer-Handsender nach Fig. 6;
Fig. 9 zeigt den Inhalt des Speichers in der Empfängerschaltung
nach Fig. 7.
Das Bildwiedergabesystem nach Fig. 1 enthält einen Fernsteuersender
101, der bewegt werden kann und bei Aktivierung Signale entlang divergenter Wege 102 a, 102 b und 102 c
in einer Weise sendet, die weiter unten in Verbindung mit
den Fig. 2, 3 und 4 erläutert wird. Vorzugsweise werden
diese Signale in Form einer Infrarotstrahlung (IR-Strahlung)
von jeweils zugehörigen Leuchtdioden (LED) gesendet.
Der Sender 101 hat eine natürliche Zielachse, die
definiert sei als der Weg, entlang dem das Signal nach
Erwartung des Benutzers ausgesandt wird, wenn der Sender
aktiviert wird. Nominell läuft diese Zielachse entlang
der Längs-Symmetrieachse eines rechteckigen Gehäuses, das
die Senderschaltung umschließt.
Nahe dem Bildschirm 104 eines Bildwiedergabegerätes 105
ist ein Sensor 103 angeordnet, um Signale vom Fernsteuer-Handsender
101 zu empfangen. Der Bildschirm zeigt ein
Menü von Funktionen, die vom Benutzer auszuwählen sind.
Abhängig von Zielbewegungen des Handsenders wird ein
Positionsmarkierer oder "Cursor" 106 über den Bildschirm
bewegt. Wenn gefühlt wird, daß sich die Cursor nah dem
Titel einer Funktion befindet, kann ein Kasten 107 abgebildet
werden, um die gewünschte Funktion hervorzuheben.
Ein Skalenstab 108 mit einem Positionsanzeiger 109 kann
auf dem Bildschirm 104 aufleuchten, um dem Benutzer bei
Einstellungen der gewählten Funktion zu helfen (z. B. Lautstärke,
Helligkeit, Farbton, Farbsättigung).
Kurz gesagt, ändert eine Winkelbewegung des Senders relativ
zum Empfänger die Amplitude und die Phase der resultierenden
Modulationskomponenten der Infrarot-Signale
(IR-Signale), die von den Leuchtdioden des Senders her in
jeden von mehreren zyklischen, im Zeitmultiplex verschachtelten
Intervallen gesendet werden. Die Änderungen der
Vektorphase in den Meßintervallen für die X- und die Y-Zielkoordinate
spiegeln sich in der Empfängerschaltung
als Änderungen in den Beträgen der Daten für die X-Koordinate
bzw. für die Y-Koordinate wieder. Ein Mikrocomputer
benutzt die X- und die Y-Koordinatendaten, um einen leuchtenden
Zielpunkt wie z. B. den Cursor 106 auf dem Bildschirm
der Fig. 1 zu positionieren. Der Zielpunkt bzw.
Cursor liefert eine optische Rückkopplung zum Benutzer.
Der Ausdruck "Phasenmodulation" bedeutet hier eine feste
Versetzung der elektrischen Phase gegenüber einer 0°-Bezugsphase.
Bei der vorliegenden Erfindung werden in jedem
Meßintervall der zyklischen Folge Leuchtdioden des Handsenders,
die jeweils in einem festen individuellen räumlichen
Winkel gegenüber der Zielachse des Handsenders abstrahlen,
gleichzeitig durch jeweils zugeordnete Signale
erregt, die entsprechend feste Phasenverschiebungen gegenüber
einer 0°-Phase haben. Bei der vorliegenden Erfindung
findet sich die zu übertragende Information (d. h.
die Winkelorientierung des Fernsteuer-Handsenders gegenüber
dem Empfänger) im Phasenwinkel der Resultierenden
der kombinierten Signale, die von den erregten Leuchtdioden
her empfangen werden. Die von einer bestimmten Leuchtdiode
gesendete Information ist charakteristisch für die
relative Winkelposition dieser Leuchtdiode gegenüber der
Zielachse des Fernsteuer-Handsenders. Die relativen Amplituden
der vom Sensor empfangenen IR-Signalkomponenten
ändern sich abhängig vom Zielwinkel des Handsenders. Der
Sensor empfängt und kombiniert die IR-Signalkomponenten
zur Erzeugung eines Signals, das eine resultierende Phasenmodulation
hat, und erzeugt ein elektrisches Signal,
das dieselbe Phasenmodulation wie das resultierende IR-Signal
hat. Da die Inforamtion über den Zielwinkel durch
den Phasenwinkel des elektrischen Signals dargestellt
wird, braucht die Amplitude des elektrischen Signals
nicht bewahrt zu werden und kann daher verstärkt und begrenzt
werden. Somit sind die Probleme der bisher bekannten
Systeme (d. h. die Bewahrung der relativen Amplitude
jedes elektrischen Signals oder gesendeten IR-Signals)
wesentlich vermindert.
Gemäß der Fig. 2 sind Infrarot-Leuchtdioden 202, 204 und
206 an einem Fernsteuer-Handsender (nicht dargestellt)
befestigt. Jede der Leuchtdioden 202, 204 und 206 hat
eine eigene Zielachse 208 bzw. 210 und 212, entlang der
das Infrarotlicht mit der größten Intensität übertragen
wird. Die Zielachsen 208, 210 und 212 entsprechen den
Zielachsen 102 a, 102 b und 102 c in Fig. 1. Die Leuchtdioden
sind in divergierenden Richtungen gegenüber der Zielachse
des Handsenders orientiert, so daß ein Empfänger
die Winkelposition des Handsenders feststellen und den
Cursor entsprechend bewegen kann. Das Infrarotlicht von
den Leuchtdioden 202, 204 und 206 wird gemäß den Strahlungsdiagrammen
220, 220 und 224 ausgesendet, wobei die
Strahlungsenergie in monotoner Weise mit zunehmendem Abstrahlwinkel
gegenüber der Zielachse der jeweiligen Leuchtdiode
abnimmt. Die aufwärts zielende Leuchtdiode 202 wird
durch Anlegen eines Signals erregt, das eine Phasenverschiebung
von +90° gegenüber einem Bezugsphasensignal hat.
Die horizontal zielende Leuchtdiode 204 wird durch Anlegen
eines Signals erregt, das eine 0°-Phasenverschiebung
gegenüber dem Bezugsphasensignal hat. Die abwärts zielende
Leuchtdiode 206 wird durch Anlegen eines Signals erregt,
das eine Phasenverschiebung von -90° gegenüber einem
Bezugsphasensignal hat. Das heißt, entgegengesetzt
orientierte Leuchtdioden werden durch Signale mit einander
entgegengesetzer Phasenverschiebung erregt. Die vorstehend
genannten Erregungssignale werden z. B. während
eines die Y-Zielkoordinate bestimmenden Meßintervalls
(Y-Meßintervall) der zyklischen Folge angelegt, wenn der
Benutzer eine Zielfunktionstaste am Handsender drückt.
Die drei Leuchtdioden-Erregungssignale (+90°, 0°, -90°)
sind gleichgerichtete Reckteckwellen, welche die Leuchtdioden
zum Abstrahlen von Infrarot-Bursts konstanter Amplitude
bringen. Der Empfängersensor wandelt die empfangenen
Bursts des Infrarotlichts zurück in gleichgerichtete
Reckteckwellen. Wie allgemein bekannt, läßt sich eine
Rechteckwelle als lineare Summe einer Gleichstromkomponente,
einer Grundwelle und Oberwellen ansehen. Ein innerhalb
des Sensormoduls untergebrachtes Bandpaßfilter unterdrückt
den Gleichstromanteil und die Oberwellen und
läßt nur die Grundwellen der drei Signale durch. Diese
Grundwellensignale sind Sinuswellen mit gleicher Modulationsfrequenz,
jedoch unterschiedlichen Phasen und unterschiedlichen
Amplituden. Die Bandpaßfilterung sollte erfolgen,
wenn die Signale noch auf niedrigem Pegel sind,
so daß die Linearität gewahrt bleibt. Da die drei sinusförmigen
Komponenten dieselbe Frequenz haben, können sie
als Vektoren betrachtet werden, die sich zu einem einzigen
resultierenden Vektor summieren, wie es in den Fig.
3a, 3b und 3c gezeigt ist. Das resultierende Signal
kann verstärkt und begrenzt (d. h. amplitudenbeschnitten)
werden, weil die zu bewahrende Information in der Phase
des resultierenden Signals und nicht in dessen Amplitude
liegt. Wie weiter unten noch erklärt, wird diese Information
von Phasendetektorschaltungen extrahiert, welche die
Phase des resultierenden Signals mit einer bekannten Bezugsphase
vergleichen.
Die Fig. 3a bis 3c zeigen die IR-Modulationskomponenten
des am Empfänger empfangenen Signals und sind nützlich
zum Verständnis des Betriebs des Systems. Das Vektordiagramm
3a zeigt die Beziehung der drei Signale am Empfänger,
wenn der Handsender direkt auf den Empfänger zielt,
d. h. wenn die Zielachse des Handsenders parallel zur Sichtlinie
zwischen Handsender und Empfänger ist. Weil der Beitrag
des aus der aufwärts zielenden Leuchtdiode 202 (Phasenmodulation
von +90°, dargestellt durch den Vektor 302)
betragsmäßig gleich und richtungsmäßig entgegengesetzt im
Betrag aus der abwärts zielenden Leuchtdiode 206 ist (Phasenmodulation
von -90°, dargestellt durch den Vektor 306),
löschen sich diese Komponenten einander aus, und der resultierende
Vektor ist gleich der "Horizontal"-Komponente
304, die aus der "horizontal" zielenden Leuchtdiode 204
kommt (Phasenmodulation von 0°). Der Vektor 308 ist nur
aus Gründen der Übersichtlichkeit unterhalb des Vektors
304 gezeichnet, in Wirklichkeit verläuft er natürlich
entlang dem Vektor 304. An einem resultierenden Vektor,
der in Phase mit der Bezugsphase ist, kann also die Empfängerschaltung
erkennen, daß der Fernsteuer-Handsender
in die Horizontalrichtung zielt.
Das Vektordiagramm 3b zeigt die Beziehung der drei Signale
am Empfänger, wenn der Handsender gegenüber der
Sichtlinie zwischen Handsender und Empfänger nach oben
gerichtet ist. Wegen des nach oben weisenden Handsenders
ist der Beitrag des Vektors 322 aus der aufwärts zielenden
Leuchtdiode 202 kleiner als beim vorangegangenen Beispiel.
Da jedoch die abwärts zielende Leuchtdiode 206 nun
direkter auf dem Empfänger zielt, ist der Beitrag des
Vektors 326 größer als beim vorangegangenen Beispiel.
Diese Amplitudenänderungen sind im Einklang mit den oben
beschriebenen Strahlungsdiagrammen 202, 222 und 224. Der
Beitrag aus der horizontal zielenden Leuchtdiode 204, dargestellt
durch den Vektor 324, bleibt etwa der gleiche wie
beim vorangegangenen Beispiel. Da der Vektor 322 einen
geringeren Betrag als der Vektor 326 hat, zeigt der resultierende
Vektor 328 einen negativen Ausschlag. Somit
kann aus einem resultierenden Signal, das einen negativen
Phasenwinkel hat, auf ein Aufwärtszielen des Handsenders
geschlossen werden, und das Maß der nach oben gerichteten
Winkelbewegung des Handsenders gegenüber der horizontalen
Orientierung stellt sich dar durch das Maß der negativen
Phasenverschiebung gegenüber der Bezugsphase.
Das Vektordiagramm 3c zeigt die Beziehung der drei Signale
am Empfänger, wenn der Hasndsender bezüglich der Sichtlinie
zwischen ihm und dem Empfänger nach unten zielt.
Da der Handsender abwärts weist, ist der Beitrag des Vektors
346 aus der nach unten weisenden Leuchtdiode 206
kleiner als beim ersten Beispiel. Die nach oben weisende
Leuchtdiode 202 zielt nun direkter auf den Empfänger, und
der Beitrag des Vektors 242 ist größer als beim ersten
Beispiel. Der Beitrag aus der "horizontalen" Leuchtdiode
204 bleibt etwa der gleiche wie beim ersten Beispiel. Da
der Vektor 346 einen kleineren Betrag als der Vektor 342
hat, zeigt die Resultierende 348 einen positiven Ausschlag.
Somit läßt sich aus einem resultierenden Signal, das einen
positiven Phasenwinkel hat, auf ein Abwärtszielen des
Handsenders schließen, und der Betrag der Winkelbewegung
des Handsenders nach unten gegenüber seiner horizontalen
Orientierung stellt sich dar durch das Maß der positiven
Phasenverschiebung gegenüber der Bezugsphase (0°). Die
Messung in Richtung der X-Achse (X-Koordinatenmessung) erfolgt
in praktisch der gleichen Weise wie oben beschrieben,
nur daß am Handsender dann Leuchtdioden erregt werden,
die nach links, in die Mitte und nach rechts zielen.
Zwei Meßintervalle sind in einem wiederkehrenden Zyklus
enthalten, während dessen die Leuchtdioden individuell mit
verschiedenen Phasen der Trägerfrequenz angesteuert werden.
Jedes Meßintervall erlaubt der Empfängerschaltung, für jeweils
eine Achse zu bestimmen, in welche Richtung der Handsender
relativ zur Sichtlinie zwischen ihm und dem IR-Sensor
am Empfänger zielt. Ein Meßintervall wird zur Bestimmung
der seitlichen Zielrichtung (X-Koordinate) und das
zweite Meßintervall zur Bestimmung der vertikalen Zielrichtung
(Y-Koordinate) benutzt.
Die Fig. 4a und 4b zeigen eine Vorderansicht 400 bzw.
eine Seitenansicht 420 der bevorzugten Ausführungsform
einer Leuchtdioden-Anordnung, die sich zur Verwendung am
Fernsteuer-Handsender nach Fig. 1 gemäß einem Aspekt der
Erfindung eignet. Es sind auch andere Gestaltungen der
Leuchtdioden-Anordnung im Rahmen der Erfindung möglich.
Wichtig bei der Wahl der Anordnung ist, daß die Zielachsen
der einzelnen Leuchtdioden voneinander und von der
Zielachse des Handsenders divergieren, so daß ein "Übersprechen"
zwischen den Achsen möglichst gering ist. Für
einen guten Betrieb über eine relativ weite Entfernung
(etwa 10 m) zwischen dem Handsender und dem Empfänger ist
es zweckmäßig, daß die Amplitude des resultierenden IR-Signals
über den interessierenden Bereich von Zielwinkeln
relativ gleichmäßig ist. Ein typischer Divergenzwinkel
zwischen den Elementen 401 und 405 ist etwa 30°. Wenn der
Handsender z. B. um mehr als 30° nach unten geschwenkt wird,
vermindert sich die Stärke des aus einer abwärts zielenden
Leuchtdiode empfangenen IR-Signals schnell. Daher entspricht
der interessierende Zielwinkelbereich von ±30°
einem Leuchtdioden-Divergenzwinkel von 30°. Wenn der erfindungsgemäße
Handsender jedoch innerhalb des interessierenden
Winkelbereichs geschwenkt wird, bleibt die Amplitude
des resultierenden IR-Signals am Empfängersensor im
wesentlichen konstant, weil einerseits das aus einer der
winkelversetzten Leuchtdioden empfangene IR-Signal zwar
abnimmt, andererseits das aus der entgegengesetzt orientierten
Leuchtdiode empfangene IR-Signal aber zunimmt.
Wie oben erwähnt, ist die Stärke des aus der mittig zielenden
Leuchtdiode empfangenen IR-Signals innerhalb des
interessierenden Winkelbereichs etwa die gleiche.
Die vier an den Ecken befindlichen Leuchtdioden (401, 402,
403 und 404) zielen jeweils in Richtungen, deren Winkelabweichungen
gegenüber der Zielachse 410 des Handsenders
entlang der X-Achse und entlang der Y-Achse jeweils gleich
sind. Jede der vier seitlichen Leuchtdioden 405, 406, 407
und 408 hat eine Winkelabweichung entweder entlang der X-Achse
oder entlang der Y-Achse, ist jedoch zentriert, was
die jeweils andere Achse betrifft. Die Fig. 5a und 5b
zeigen, daß die IR-Sendung des Handsenders in vier Hauptintervalle
unterteilt ist: eines für die Synchronisierung
und Bezugsphaseneinstellung, eines für die Messung der Y-Koordinate,
eines für die Übertragung eines "Knips"-Befehls
und eines für die Messung der X-Koordinate. Die Signale,
die während des Synchronisierungs- und Bezugsphasenintervalls
gesendet werden, synchronisieren die Zeitsteuerung
des Empfängers mit derjenigen des Handsenders und
stellen eine 0°-Bezugsphase im Empfänger ein, um eine Referenzgröße
für die Messung der die Modulation darstellenden
Phasenwinkelversetzung zu haben. Im Y-Meßintervall werden
die horizontal zielenden Leuchtdioden 405 und 406
gleichzeitig erregt, und die aufwärts zielenden Leuchtdioden
401 und 402 und die abwärts zielenden Leuchtdioden 403
und 404 werden mit den jeweils zugeordneten phasenmodulierten
Signalen erregt. Während des "Knips"-Intervalls wird
gleichzeitig von allen Leuchtdioden unter Verwendung desselben
Erregungssignals ein Signal gesendet, das repräsentativ
für den Zustand eines Drucktastenschalters ist. Im
X-Meßintervall werden die mittig zielenden Leuchtdioden 407
und 408 gleichzeitig erregt, und die nach links zielenden
Leuchtdioden 401 und 403 und die nach rechts zielenden
Leuchtdioden 402 und 404 werden mit den jeweils zugeordneten
phasenmodulierten Signalen erregt. Während der X- und
Y-Meßintervalle werden die Leuchtdioden 401 bis 408 mit
Signalen angesteuert, die vorbestimmte unterschiedliche
Phasen haben. Die bei der Ausführungsform nach Fig. 5b verwendeten
Phasen der Leuchtdioden für die X- und Y-Meßintervalle
sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:
Wenn die Empfängerschaltung das Vorhandensein der modulierten
IR-Strahlung fühlt, signalisiert sie dem Mikrocomputer,
die Bildwiedergabeeinrichtung zur Darstellung
eines Menüs von Funktionen zu veranlassen. Verschiedene
bekannte Menü-Wiedergabeprogramme können für diesen Zweck
verwendet werden. So läßt sich beispielsweise ein Menü-Wiedergabeprogramm
ähnlich dem "Control Panel" des "Macintosh Finder"
verwenden, wie es beim Apple Macintosh Computer
benutzt wird. Wenn die Werte der X- und der Y-Koordinatenmessung
von der Empfängerschaltung zum Mikrocomputer
gelangt sind, veranlaßt der Mikrocomputer die Wiedergabe-Steuereinrichtung,
auf dem Bildschirm einen Cursor gemeinsam
mit dem Menü darzustellen. Auf diese Weise erhält der
Benutzer eine optische Rückkopplung, die ihn befähigt, den
Cursor bis in die Nähe desjenigen Bereichs auf dem Bildschirm
zu manövrieren, wo die gewünschte Funktion wiedergegeben
ist. Der Cursor wird positioniert, indem der Handsender
bewegt wird, wie oben beschrieben.
Um die Wahl der gewünschten Funktion zu veranlassen, kann
die Wiedergabe-Steuereinrichtung so programmiert werden,
daß sie es als Wählzeichen auffaßt, wenn das Signal verschwindet,
nachdem der Cursor für eine bestimmte Zeit innerhalb
des Wiedergabebereichs gewesen ist und die Zielfunktionstaste
losgelassen wird. Alternativ kann die Wahl auch
dadurch erfolgen, daß eine gesonderte Taste gedrückt oder
ein Zweistufen-Drucktastenschalter weiter durchgedrückt
wird, nachdem der Cursor innerhalb des der gewünschten
Funktion entsprechenden Wiedergabebereichs ist. Dieser alternative
Wahlmodus verhindert es, daß bei einem vorübergehenden
Verlust des Signals, z. B. wenn sich zwischen Empfänger
und Sender ein Objekt hindurchbewegt, unbeabsichtigt
eine Wahl durchgeführt wird.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform des Senders
wird ein Zweistufenschalter 600 benutzt, der Schalterkontakte
600 a und 600 b aufweist. Ein teilweises Niderdrücken
dieses Schalters bewirkt, daß der leuchtende Punkt (z. B.
der Cursor 106 nach Fig. 1) auf dem Bildschirm erscheint,
und beim vollständigen Niederdrücken des Schalters erfolgt
dann die tatsächliche Wahl der gewünschten Funktion, wie
oben beschrieben. Beim teilweisen Drücken des Zweistufenschalters
600 wird der Schalterkontakt 600 a geschlossen,
wodurch Versorgungsspannung von einer Batterie 602 an
alle Schaltungen im Fernsteuer-Handsender gelegt wird.
Das Anlegen der Versorgungsspannung veranlaßt einen Oszillator
604, ein 3,58-MHz-Signal zu erzeugen, das zum
Eingang eines Zählers 606 gelangt, der eine Frequenzteilung
durch 8 bewirkt. Dieser "1 : 8-Untersetzer" 606 liefert
ein 447-KHz-Signal, das an den Eingang eines 12stufigen
Binärzählers 608 gelegt wird. Die Ausgangsleitungen
des Binärzählers 608 besorgen den größten Teil der Adressierung
eines Festwertspeichers (ROM-Speicher) 610, dessen
noch übrigbleibende Adressenleitung mit dem Kontakt 600 b
des Druckschalters 600 verbunden ist. Der ROM-Speicher 610
hat 512 Speicherplätze für jeweils 8 Bits. Jedes der acht
Ausgangsbits ist einer bestimmten Leuchtdiode zugeordnet.
Wie in der Fig. 6 dargestellt, ist das Bit O₁ mit einem
Treiberverstärker 621 verbunden, der eine Leuchtdiode 631
ansteuert. In ähnlicher Weise sind die Bits O₂ bis O₈ mit
jeweils einem zugeordneten Exemplar von Treiberverstärkern
622 bis 628 verbunden, deren jeder ein ihm zugeordnetes
Exemplar von Leuchtdioden 632 bis 638 ansteuert. Die Leuchtdioden
631 bis 638 entsprechen den Leuchtdioden 401 bis
408 in Fig. 4.
Die Adressenleitungen A₀-A₈ des ROM-Speichers sind in
drei verschiedenen Gruppen aufgeteilt. Die erste Gruppe
besteht aus Adressenleitungen A₀ und A₁, die durch den
Zähler 608 zyklisch durch vier aufeinanderfolgende Zustände
geschaltet werden, um an den Ausgängen A₀ und A₁
eine Rechteckwelle mit einer gewählten Phase der IR-Trägerfrequenz
zu erzeugen (56 KHz im Falle der oben genannten
Oszillatorfrequenz). Die Fig. 8b zeigt, daß eine individuelle
Leuchtdiode mit einer von vier möglichen Phasen
des mit 56 KHz schwingenden IR-Trägersignals erregt werden
kann oder ausgeschaltet sein kann. Wenn eine bestimmte
Leuchtdiode z. B. mit der "-90°-Phase" erregt werden soll,
muß für das dieser Leuchtdiode zugeordnete Bit ein "niedriger"
Pegel ("aus") in denjenigen Speicherplätzen gespeichert
sein, die adressiert sind, wenn die Adressenleitungen
A₁ und A₀ mit Binärsignalen 00 und 11 beaufschlagt sind,
und für das betreffende Bit muß ein "hoher" Pegel ("ein")
in denjenigen Speicherplätzen gespeichert sein, die adressiert
sind, wenn die Adressenleitungen A₁ und A₀ mit Binärsignalen
01 und 10 beaufschlagt sind.
Die zweite Gruppe von Adressenleitungen besteht aus den
Adressenleitungen A₂-A₇, die 64 Gruppen von Speicherplätzen
definieren, deren jede vier Speicherplätze umfaßt.
Der Zähler 608 schaltet den ROM-Speicher 610 in zyklischer
Wiederholung durch diese 64 Gruppen. Da zwischen
den die Trägerphase definierenden Stufen und den die 64
aufeinanderfolgenden Gruppen definierenden Stufen des Binärzählers
608 noch Zwischenstufen Q₄ bis Q₆ liegen, wird
jede Gruppe achtmal hintereinander durchlaufen, bevor der
höherwertige Adressenabschnitt (Q₇-Q₁₂) den ROM-Speicher
610 auf die nächste Gruppe weiterschaltet. Die Sequenz
über die 64 Gruppen dauert etwa 9,2 Millisekunden (beim
hier beschriebenen Ausführungsbeispiel).
In der Fig. 8a sind die durch die Adressenleitungen A₂-A₇
definierten sieben Sequenzintervalle und die Gruppen innerhalb
jedes Sequenzintervalls aufgelistet, sowie die erforderlichen
Ausgangsphasen zur Erregung der individuellen
Leuchtdioden für jede Gruppe. In der Fig. 8a bedeutet das
Symbol X jeweils einen "gleichgültigen" Zustand ("don't
care" oder tristabiler Zustand). Das heißt, die weiter
rechts eingetragenen Ausgänge werden bei jedem Wert des
mit dem X gekennzeichneten Adressenbit erzeugt. Die sieben
Sequenzintervalle sind in der weiter unten beschriebenen
Fig. 5b dargestellt. Wenn man das Adressenbit 8 für den
Augenblick außer Acht läßt, erkennt man z. B., daß sich
das Intervall für die Synchronisierung und Einstellung
der Träger-Bezugsphase zusammensetzt aus drei Gruppen,
in denen alle Leuchtdioden mit Signalen der Phase 0° angesteuert
werden, gefolgt von zwei Gruppen mit Signalen
der 180°-Phase und drei weiteren Gruppen mit Signalen der
0°-Phase. Dem Synchronisierungs- und Träger-Phasenbezugsintervall
folgen ein "reguläres" und ein "intervertiertes"
Y-Meßintervall, ein reguläres und ein invertiertes Knips-Intervall
und dann ein reguläres und ein invertiertes X-Meßintervall.
Während des erwähnten Knips-Intervalls, das bei der in
Fig. 5b dargestellten Ausführungsform in den Zyklus eingefügt
ist, werden die Leuchtdioden unisono mit einer von
zwei verschiedenen Phasen der Trägerfrequenz angesteuert.
Die Wahl der gesendeten Phase bedeutet eine Information
von einem Bit für den Empfänger. Die Phase der Sendung im
Knips-Intervall beruht auf dem Zustand des Schalterkontakts
600 b des Zweistufen-Druckschalters 600 und wird zur Übermittlung
der Information verwendet, daß der Benutzer eine
Position aus dem Menü zu wählen wünscht, das auf dem Bildschirm
des Systems dargestellt ist.
Die dritte Gruppe von Adressenleitungen umfaßt nur die
Leitung A₈. Wie in Fig. 6 zu erkennen, ist die Adressenleitung
A₈ mit dem Kontakt 600 b des Zweistufenschalters
600 verbunden und spricht daher auf den Zustand des Kontaktes
600 b an. Die Inhalte des ROM-Speichers für beide
Zustände der Adressenleitung A₈ sind in der Fig. 8a wiedergegeben.
Die durch den geschlossenen Zustand des Schalterkontakts
600 b adressierten Inhalte sind unterhalb des
Hauptteils der Figur angegeben. Wenn die Adressenleitung
A₈ durch den vom Benutzer betätigten Druckschalter 600
aktiviert ist, ist der ROM-Speicher 610 in seinem oberen
Block von 256 Adressen (Adressen 256 bis 511) anstatt in
seinem unteren Adressenblock von 256 Adressen (Adressen
0 bis 255) adressiert.
Gemäß den Fig. 5a und 5b müssen im System Vorkehrungen
getroffen sein, um die Zeitsteuerung der Empfangsschaltungen
im Empfänger mit der Sequenz im Sendezyklus zu synchronisieren
und um eine Bezugsphase der Trägerfrequenz einzustellen.
Nachstehend werden zwei verschiedene Systeme
zur Erfüllung dieser Aufgaben beschrieben. Beide Systeme
erfordern, daß der Empfänger über eine Schaltung mit phasensynchronisierter
Schleife (PLL) verfügt, die mit der
Frequenz des gesendeten Trägers schwingt und in ihrer
Phase mit der Phase des gesendeten Trägers zu synchronisieren
ist.
Bei dem System, das einen Signalzyklus in der in Fig. 5a
dargestellten Sequenz verwendet, hat der Empfänger zwei
Zustände, die mit "anpassen" und "synchronisiert" bezeichnet
sind. Im Zustand "anpassen" wird die Zeitkonstante
der PLL-Schaltung so klein gemacht, daß die PLL-Phase
innerhalb jedes Intervalls des Zyklus an die jeweils herrschende
Phase des Sendesignals angepaßt wird. Das PLL-Fehlersignal
ist dann jedesmal, wenn eine plötzliche Phasenverschiebung
im Verlauf des Sendezyklus auftritt, ein Impuls.
Die Sendung im Synchronisierungs- und Bezugsphasenintervall
501 ist ein Burst der 180°-Phase, dessen Dauer
sich von der Dauer jedes anderen Intervalls des gesendeten
Zyklus unterscheidet. Die 180°-Phase im Synchronisierungs-
und Bezugsphasenintervall 501 unterscheidet sich ferner
von der Phase des vorangehenden und des folgenden Intervalls
genügend weit, um sicherzustellen, daß eine Phasenverschiebung
(und somit ein PLL-Fehlerimpuls) am Beginn
und am Ende dieses Intervalls auftritt. Die Empfangsschaltung
stellt bei jedem Fehlerimpuls einen Zeitgeber zurück
und verwendet diesen Zeitgeber, um das Zeitintervall zwischen
aufeinanderfolgenden Fehlerimpulsen zu überwachen.
Wenn eine Zeit entsprechend der einzigartigen Dauer des
Synchronisierungs- und Bezugsphasenintervalls festgestellt
worden ist, kann angenommen werden, daß der Zeitgeber
am Beginn des Synchronisierungs- und Bezugsphasenintervalls
gestartet hat, und der Empfänger kann in den
synchronisierten Zustand versetzt werden. In diesem Zustand
des Empfängers wird der Zeitgeber nicht mehr durch
Fehlerimpulse zurückgesetzt, sondern man läßt ihn iterativ
seinen vollen Zyklus zu Ende zählen, welcher der Dauer des
gesendeten Zyklus entspricht. Die Zeitkonstante der PLL-Schaltung
wird lang gemacht (zur Stabilität und Rauschunterdrückung),
und das PLL-Fehlersignal wird nur während
des Synchronisierungs- und Bezugsphasenintervalls eingetastet.
Dem Synchronisierungs- und Bezugsphasenintervall
501 folgen ein Intervall 502 für die Messung der Y-Koordinate
(Y-Meßintervall), ein Knips-Intervall 503 und ein
Intervall 504 für die Messung der X-Koordinate (X-Meßintervall).
Bei dem alternativen System, das einen Signalzyklus mit
der in Fig. 5b dargestellten Sequenz verwendet, geschieht
die Synchronisierung und Bezugsphaseneinstellung wie folgt.
Die Zeitkonstante der PLL-Schaltung wird genügend groß gemacht,
um eine ausreichende Stabilität zu erhalten und
Rauscheinflüsse zu unterdrücken. Der Sendezyklus wird so
durchgeführt, daß sich ein Phasenwinkel-Mittelwert von 0
ergibt. Hierzu wird jedes Intervall des Zyklus (X- und Y-
Meßintervalle und Knips-Intervall) in zwei gleiche Hälften
unterteilt. Zur Erläuterung sei das X-Meßintervall 512
näher beschrieben. Diese Beschreibung gilt genausogut für
das Y-Meßintervall 514 und das Knips-Intervall 513, die
jeweils eine erste und eine zweite Hälfte 514 a, 514 b bzw.
513 a, 513 b haben. Während der ersten Hälfte 512 a werden
die Leuchtdioden verschiedenartig mit Phasen +90°, 0° und
-90° angesteuert, wie oben beschrieben. Während der zweiten
Hälfte 512 b werden die Ansteuerphasen der Leuchtdioden
umgekehrt, so daß diejenigen Leuchtdioden, die in der ersten
Hälfte mit +90° angesteuert wurden, in der zweiten
Hälfte mit -90° angesteuert werden, und umgekehrt. Die
mit der 0°-Phase angesteuerten Leuchtdioden bleiben über
beide Hälften des Meßintervalls bei dieser Ansteuerung.
Der Phasenwinkel des resultierenden Signals am Empfänger
hat somit in den beiden Hälften gleichen Betrag, aber entgegengesetzte
Richtung, so daß sich ein mittlerer Phasenwinkel
von 0° ergibt. Sobald die PLL-Schaltung Zeit gehabt
hat, sich auf die mittlere Phase (0°-Bezugsphase) zu stabilisieren,
wird in der Mitte des Synchronisierungs- und
Bezugsphasenintervalls 511 ein Burst 511 b mit 180°-Phase
gefühlt und dazu verwendet, die Zeitsteuerung des Empfängers
mit derjenigen des Senders zu synchronisieren. Falls
dieses Synchronburst-Intervall 511 b relativ kurz gehalten
wird, zieht es die PLL-Schaltung nicht merklich von der Bezugsphase
weg. Die in den Fig. 8a, 8b und 9 wiedergegebenen
Inhalte der ROM-Speicher reflektieren das in Fig. 5b
gezeigte System.
Die Arbeitsweise der IR-Empfängerschaltung gemäß der Erfindung
sei nun anhand der Fig. 7 erläutert. Eine vom
Handsender kommende IR-Welle wird von einer IR-Sensor-
und Vorverstärkereinheit 702 in ein elektrisches Signal
umgewandelt, zur Selektion der gewünschten Modulationsfrequenz
gefiltert und verstärkt. Das Ausgangssignal der
IR-Sensor- und Vorverstärkereinheit 702 wird in einem Verstärker
704 weiterverstärkt und dann dem Eingang eines
Amplitudendetektors 706 angelegt, der einen Gleichstrompegel
liefert, welcher repräsentativ für die Amplitude
des empfangenen modulierten IR-Signals ist. Dieser Gleichstrompegel
wird in einem Vergleicher 710 mit einem Referenzpegel
verglichen, der durch Einstellung eines Potentiometers
708 bestimmt werden kann. Falls die Amplitude
des empfangenen IR-Signals hoch genug ist, erzeugt der
Vergleicher 710 ein Signal "IR ein", das an eine Schnittstellenschaltung
770 gelegt wird und zur Durchführung
verschiedener Funktionen wie z. B. der Einschaltung der
Menü-Wiedergabe über den Mikrocomputer 780 dient. Das
Signal "IR ein" gelangt außerdem an einen Eingang eines
UND-Gliedes 712 und an den Triggereingang eines 500-ms-Univibrators
(monostabiler Multivibrator) 714. Der Univibrator
714 erzeugt ein Signal "Anpassung", das über ein
ODER-Glied 716 an den anderen Eingang des UND-Gliedes 712
gelegt wird. Da nun beide Eingänge des UND-Gliedes aktiviert
sind, liefert es an seinem Ausgang ein Signal "PLL
und Sync ein", das an einen PLL-Phasendetektor 730 und
an einen 9-Mikrosekunden-Univibrator 746 gelegt wird.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 704 wird außerdem auf
einen Begrenzer/Verstärker 718 gegeben, wo es weiter verstärkt
und begrenzt wird, um ein rechteckwellenförmiges
Signal zu erzeugen, das dieselbe Frequenz und Phase hat
wie die Modulation des an der IR-Sensor- und Vorverstärkereinheit
702 gefühlten Signals. Dieses begrenzte Signal wird
einem Vektor-Phasendetektor 720, einem PLL-Phasendetektor
730 und einem Synchron-Phasendetektor 738 zugeführt.
Die Zeitgabe und Steuerung für die meisten Funktionen der
Empfängerschaltung erfolgt durch einen phasensynchronisierten
spannungsgesteuerten 3,58-MHz-Kristalloszillator 736,
dessen Ausgangssignal aufeinanderfolgende Frequenzteilungen
durch einen 6stufigen Binärzähler 748 und einen 9stufigen
Binärzähler 750 erfährt. Neun bestimmte Ausgänge
dieser Zähler werden dazu benutzt, einen in integrierter
Schaltungstechnik ausgeführten ROM-Speicher 760 zu adressieren,
der 512 Wörter zu je 8 Bits speichern kann und
dessen Inhalt in der Fig. 9 dargestellt ist. Die Adressenbits
des niedrigsten Stellenwertes (niedrigstwertige Adressenbits)
werden von den drei Stufen höchsten Stellenwertes
des 6stufigen Zählers 748 geliefert. Diese Bits durchlaufen
zyklisch acht Zustände mit einer Geschwindigkeit, die
mit dem empfangenen IR-Träger übereinstimmt (ungefähr 56 KHz).
Das höchstwertige Ausgangsbit des 6stufigen Zählers
748, auch als "PLL-Nullreferenz" bezeichnet, wird im PLL-Phasendetektor
730 mit dem 56-KHz-Ausgangssignal des Begrenzers
verglichen. Die resultierenden Phasenfehlerimpulse
werden durch ein PLL-Verstärkungspotentiometer 732
eingestellt, durch ein Tiefpaßfilter 734 gefiltert und
dann zur Steuerung des Oszillators 736 verwendet, womit
die Schleife geschlossen ist. Dem PLL-Phasendetektor 730
wird außerdem ein PLL-90°-Referenzsignal angelegt, um den
Phasendetektor während des Erwerbens des Synchronzustandes
(Anpassungsperiode) zu steuern.
Die sechs höchstwertigen Adressenbits des ROM-Speichers
werden von den sechs höchstwertigen Stufen des 9stufigen
Zählers 750 geliefert. Diese Bits durchlaufen zyklisch
eine Folge (etwa 9,2 Millisekunden Dauer), die der Sendesequenz
entspricht.
Wenn das IR-Signal aus dem Fernsteuer-Handsender erstmalig
empfangen wird, triggert die Vorderflanke des Signals "IR
ein" den Univibrator 714, der daraufhin das Signal "Anpassung"
für ein festes Intervall (z. B. 500 Millisekunden)
abgibt. Dieses Signal schaltet den PLL-Phasendetektor 730
ein, so daß er die Schleife so schnell wie möglich auf
die Frequenz und die Phase des empfangenen 56-KHz-Signals
zieht.
Sobald die PLL auf die richtige 56-KHz-Phase synchronisiert
ist, kann der Synchron-Phasendetektor 738 die PLL-Nullreferenz
verwenden, um den kurzen Burst der 180°-Phase zu
fühlen, der innerhalb des Synchronisierungsintervalls
(vgl. Fig. 8a) gesendet wird. Dieser gefühlte Synchronimpuls
erfährt eine Tiefpaßfilterung in einem Tiefpaßfilter
740 und wird dann in einem Vergleicher 744 mit einem durch
ein Potentiometer 742 eingestellten Schwellenwert verglichen.
Das Ergebnis dieses Vergleichs wird zur Triggerung
eines 9-Mikrosekunden-Univibrators 746 benutzt, der seinerseits
den 9stufigen Zähler 750 zurücksetzt, wodurch dieser
in passender Weise relativ zu dem gesendeten 9,2-Millisekunden-Zyklus
synchronisiert wird.
Nach Ablauf von 500 Millisekunden (genügend Zeit, um die
richtige Synchronisierung auf die Trägerphase und den
Sendezyklus zu erreichen) wird das Signal "Anpassung"
beendet. Der PLL-Phasendetektor 730 und der Rücksetz-Univibrator
746 werden dann abgeschaltet, mit Ausnahme
während des Signals "Synchronisierung", das eines der
ROM-Ausgangssignale ist (vgl. Fig. 9). Diese Änderung
verringert die Empfindlichkeit der Synchronisierschaltungen
gegenüber Rauschbursts und verbessert die Genauigkeit
der PLL-Schaltung, indem sie den Betrieb der Schaltung
nur auf diejenige Zeit beschränkt, in der eine bekannte
Trägerphase unisono von allen Leuchtdioden des Fernsteuer-Handsenders
gesendet wird.
Die anderen Ausgänge des ROM-Speichers 760 werden dazu
benutzt, die Phase des empfangenen Trägers während derjenigen
Intervalle zu messen, in denen die differentiellen
Phasen für die X- und Y-Koordinatenbestimmung gesendet
werden (vgl. Fig. 5b). Das dem Vektor-Phasendetektor 720
zugeführte Bezugsphasensignal ist eine Rechteckwelle, die
während der "regulären" Teile der X- und Y-Meßintervalle
und des Knips-Intervalls (jeweils erste Hälfte) eine Phase
von +90° hat und während der "invertierten" Teile (zweite
Hälften der Intervalle) eine Phase von -90° hat. Der Vektor-Phasendetektor
720 ist ein Exklusiv-ODER-Glied, und
sein Ausgangssignal ist eine Wellenform verdoppelter Frequenz
(112 KHz) mit einem Tastverhältnis, das proportional
zur Phasendifferenz zwischen dem empfangenen Signal und der
Bezugsphase ist. Dieses Signal veränderlichen Tastverhältnisses
erfährt in einem UND-Glied 722 eine UND-Verknüpfung
mit einem Fenstersignal und einem Signal fester hoher Frequenz
(19,6 MHz), das aus einem 19,6-MHz-Oszillator 724
kommt. Durch die besagte UND-Verknüpfung wird das Signal
veränderlichen Tastverhältnisses in Impulsbursts umgewandelt,
wobei die Anzahl von Impulsen je Burst proportional
zum Tastverhältnis des Detektorausgangssignals ist. Das
Ausgangssignal des UND-Gliedes 722 wird dazu verwendet,
einen 15stufigen Binärzähler 728 zu takten. Der Zähler
728 wird vor dem Beginn jedes der Intervalle (X- und Y-Meßintervalle
und Knips-Intervall) durch einen Impuls vom
ROM-Speicher 760 zurückgesetzt. Der während des jeweiligen
Intervalls aufgelaufene Gesamtzählwert ist proportional
dem Ausgangssignal des Vektor-Phasendetektors, gemittelt
über das ganze Intervall. Das Fenstersignal soll das Auflaufen
überhöhter Zählwerte im Zähler 728 verhindern, indem
es das Zählintervall auf denjenigen Teil der 112-KHz-Wellenform
beschränkt, in dem die Änderung im Zählwert
stattfinden wird. Außerdem kann das Fenstersignal dazu
verwendet werden, die Ausgangssignale des Zählers 728 am
Ende des betreffenden Meß- oder Datenintervalls "einzufrieren".
Die zwölf höchstwertigen Bits des binären Zählwertes des
Zählers 728 werden an die Eingänge zweier 12-Bit-Zwischenspeicher
(Latch-Schaltungen) 762 und 764 gelegt. Der Zwischenspeicher
762 wird durch einen Impuls vom ROM-Speicher
760 nach dem X-Meßintervall abgetastet, und der Zwischenspeicher
764 wird in ähnlicher Weise nach dem Y-Meßintervall
abgetastet. Nach dem Knips-Intervall sollte der Zählwert
des Zählers 728 entweder sehr hoch oder sehr niedrig
sein, je nach der vom Handsender gesendeten Phase. Der
Betrag des Zählwertes des Zählers 728 wird in einem Betragsvergleicher
766 mit einem festen Schwellenwert verglichen,
um abhängig von der Messung des Datenmeßintervalls
einen Binärwert "1" oder "0" zu liefern. Das binäre
Ergebnis wird dann mittels eines Impulses vom ROM-Speicher
760 in ein Flipflop 768 eingegeben. Somit enthält das Flipflop
768 eine Darstellung des Zustandes des am Handsender
befindlichen "Knips"-Druckschalters. Schließlich werden
die Ausgangssignale des Zwischenspeichers 762, des Zwischenspeichers
764 und des Flipflops 768 sowie das Signal
"IR ein" in der Schnittstellenschaltung 770 durch an sich
bekannte Digitaltechniken in eine für den Mikrocomputer
780 annehmbare Form gebracht und dem Mikrocomputer zugeführt.
Der Mikrocomputer 780 kann eine gegenüber dem Bildwiedergabegerät
externe Einrichtung sein, z. B. eine Einrichtung
des Typs IBM PCjr.. Bei einer solchen Anordnung
können die X- und Y-Koordinatensignale denjenigen Eingängen
zugeführt werden, die sonst den Joystick-Anschlüssen
für die X- und die Y-Koordinate zugewiesen sind. Es kann
ein Steuerprogramm in IBM-Basic geschrieben werden, welches
Anweisungen hat, die direkt von den Joystick-Anschlüssen
ausgelesen werden. Andere Anweisungen können
dazu benutzt werden, einen leuchtenden Zeiger abhängig
von den an den Joystick-Anschlüssen ausgelesenen Daten
zu bewegen.
Während die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen
mit Leuchtdioden zur Infrarotübertragung arbeiten, können
auch andere geeignete Übertragungsmedien Verwendung finden,
z. B. Ultraschall, Mikrowellen oder sichtbares Licht.
Claims (8)
1. Bildwiedergabesystem mit einem bewegbaren Fernsteuersender,
der bei Erregung ein Signal erzeugt, und mit
einer Empfangseinrichtung zum Empfang dieses Signals,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fernsteuersender (101) eine Zielachse hat und dazu ausersehen ist, von einem Benutzer an Orten betrieben zu werden, die von der Empfangseinrichtung (103) entlang einer Sichtlinie zwischen dem Fernsteuersender und der Empfangseinrichtung beabstandet sind;
daß mit der Empfangseinrichtung (103) eine Einrichtung (105) mit einer Bildwiedergabefläche (104) gekoppelt ist, um an einem aus dem Signal abgeleiteten Punkt eine Marke (Cursor 106) wiederzugeben;
daß am Fernsteuersender (101) eine Vielzahl von Wandlern (401 bis 408) befestigt ist, die körperlich so angeordnet sind, daß sie die Empfangseinrichtung (103) befähigen, die Position der Marke (106) am besagten Punkt der Bildwiedergabefläche zu bestimmen, wobei die Marke Bewegungen macht, die in Beziehung zur Bewegung des Fernsteuersenders stehen;
daß die Wandler mit Erregungssignalen erregt werden, die eine derartige Phasenverschiebung haben, daß entgegengesetzt orientierte Wandler mit Erregungssignalen entgegengesetzter Phasenverschiebung erregt werden;
daß die Signale an der Empfangseinrichtung (103) kombiniert werden, um ein resultierendes Signal mit einem Phasenwinkel zu erzeugen, der sich abhängig von der Winkelorientierung ändert, welche die Zielachse des Fernsteuersenders gegenüber der Sichtlinie zwischen Fernsteuersender und Empfangseinrichtung hat.
daß der Fernsteuersender (101) eine Zielachse hat und dazu ausersehen ist, von einem Benutzer an Orten betrieben zu werden, die von der Empfangseinrichtung (103) entlang einer Sichtlinie zwischen dem Fernsteuersender und der Empfangseinrichtung beabstandet sind;
daß mit der Empfangseinrichtung (103) eine Einrichtung (105) mit einer Bildwiedergabefläche (104) gekoppelt ist, um an einem aus dem Signal abgeleiteten Punkt eine Marke (Cursor 106) wiederzugeben;
daß am Fernsteuersender (101) eine Vielzahl von Wandlern (401 bis 408) befestigt ist, die körperlich so angeordnet sind, daß sie die Empfangseinrichtung (103) befähigen, die Position der Marke (106) am besagten Punkt der Bildwiedergabefläche zu bestimmen, wobei die Marke Bewegungen macht, die in Beziehung zur Bewegung des Fernsteuersenders stehen;
daß die Wandler mit Erregungssignalen erregt werden, die eine derartige Phasenverschiebung haben, daß entgegengesetzt orientierte Wandler mit Erregungssignalen entgegengesetzter Phasenverschiebung erregt werden;
daß die Signale an der Empfangseinrichtung (103) kombiniert werden, um ein resultierendes Signal mit einem Phasenwinkel zu erzeugen, der sich abhängig von der Winkelorientierung ändert, welche die Zielachse des Fernsteuersenders gegenüber der Sichtlinie zwischen Fernsteuersender und Empfangseinrichtung hat.
2. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der Wandler (401-408) eine eigene
Zielachse hat und daß die Wandler derart am Fernsteuersender
(101) befestigt und ausgerichtet sind, daß ihre
Zielachsen voneinander und von der Zielachse des Fernsteuersenders
divergieren und eine Komponente haben,
die in dieselbe Richtung wie die Zielachse des Fernsteuersenders
geht.
3. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfangseinrichtung (103) eine Synchronisiereinrichtung
mit einer phasensynchronisierten
Schleife (730) enthält, um den Phasenwinkel eines synchronisierenden
Teils des gesendeten Signals zu fühlen,
und daß der synchronisierende Teil des gesendeten Signals
dazu verwendet wird, Schaltungen der Empfangseinrichtung
zu synchronisieren.
4. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfangseinrichtung (103) ferner eine
Speichereinrichtung (760) aufweist, um Referenzsignale
zu erzeugen, die mit dem gesendeten Signal für dessen
Decodierung verglichen werden.
5. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfangseinrichtung (103) ferner eine
Zähleranordnung (748, 750) aufweist, um die Speichereinrichtung
(760) abhängig von Signalen zu adressieren,
die von der phasensynchronisierten Schleife (730) erzeugt
werden.
6. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Synchronisiereinrichtung (730) einen
Synchronsignal-Phasendetektor (738) enthält, der eine
vorbestimmte Phase des gesendeten Signals fühlt, um
die Zähleranordnung (748, 750) auf den richtigen Zählwert
für die Decodierung des gesendeten Signals zurückzusetzen.
7. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfangseinrichtung (103) ferner
einen Vektor-Phasendetektor (720) aufweist, um die
Referenzsignale der Speichereinrichtung (760) mit dem
gesendeten Signal zu vergleichen und ein Ausgangssignal
zu erzeugen, das repräsentativ für die Phasendifferenz
zwischen dem Referenzsignal und dem gesendeten Signal
ist, wobei diese Phasendifferenz repräsentativ für
die Winkelorientierung des Fernsteuersenders gegenüber
der Wiedergabeeinrichtung (105) ist.
8. Bildwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandler (401 bis 408) bei Erregung eine Vielzahl von Informations-Richtstrahlen in Richtungen mit vorbestimmten Winkelabständen abstrahlen;
daß die Wandler mit Erregungssignalen erregt werden, die vorbestimmte, den einzelnen Richtstrahlen zugeordnete Phasenverschiebungen haben;
daß die Empfangseinrichtung (103) relativ zum Fernsteuersender (101) in einer festen Position angeordnet ist, um die Vielzahl der Richtstrahlen zu emnpfangen, und auf die relativen Phasenverschiebungen zwischen den aus der Vielzahl der Richtstrahlen abgeleiteten Signalen anspricht, um Steuersignale zu erzeugen, welche die Winkelversetzung der Richtstrahlen gegenüber der Empfangseinrichtung anzeigen.
daß die Wandler (401 bis 408) bei Erregung eine Vielzahl von Informations-Richtstrahlen in Richtungen mit vorbestimmten Winkelabständen abstrahlen;
daß die Wandler mit Erregungssignalen erregt werden, die vorbestimmte, den einzelnen Richtstrahlen zugeordnete Phasenverschiebungen haben;
daß die Empfangseinrichtung (103) relativ zum Fernsteuersender (101) in einer festen Position angeordnet ist, um die Vielzahl der Richtstrahlen zu emnpfangen, und auf die relativen Phasenverschiebungen zwischen den aus der Vielzahl der Richtstrahlen abgeleiteten Signalen anspricht, um Steuersignale zu erzeugen, welche die Winkelversetzung der Richtstrahlen gegenüber der Empfangseinrichtung anzeigen.
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