DE3919463A1

DE3919463A1 - Beruehrungsempfindliche paneeleinrichtung

Info

Publication number: DE3919463A1
Application number: DE3919463A
Authority: DE
Inventors: Hideshi Tamaru; Kazuo Togawa; Akio Sakano; Kimiyoshi Yoshida
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1989-06-14
Publication date: 1989-12-21
Also published as: AU614382B2; GB2221753B; AU3630289A; KR900000762A; GB8913253D0; GB2221753A; US5414413A; JPH01314324A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine berührungs empfindliche Paneeleinrichtung gemäß den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 6 sowie insbesondere auf eine berührungsempfindliche Paneeleinrichtung zur Ver wendung in Online-Bankensystemen, Lern- und Schulungssyste men, medizinischen Verwaltungssystemen, Büroautomationssy stemen, Fabrikautomationssystemen, die z.B. Produktions prozeß-Verwaltungssysteme sein können, Heimautomationssy stemen, die z. B. Sicherheitssysteme oder Kommunikationssy steme sein können, usw.

Es wurden bereits verschiedene Typen von berührungsempfind lichen Paneeleinrichtungen vorgeschlagen, mit denen sich Daten nicht durch Berührung von Tasten, sondern durch Be rührung eines Bildschirms mit dem Finger eingeben lassen. Ein Beispiel einer deratigen Einrichtung ist ein optisch arbeitendes, berührungsempfindliches Paneel.

Ein berührungsempfindliches Paneelsystem mit einer Mehrzahl von Lichtstrahlen ist allgemein bekannt, z.B. aus den US- Patenten 37 63 813, 37 75 560 usw. Ein derartiges berüh rungsempfindliches Paneelsystem besteht allgemein aus einer Koordinatendetektoreinrichtung und einer Anzeigeeinrichtung und bildet eine Mensch-Maschine-Schnittstelle für jede Art von Computersystem.

In Übereinstimmung mit dem Stand der Technik existiert be reits eine optisch arbeitende berührungsempfindliche Pa neeleinrichtung (mit Infrarotlichtstrahl-Abfühlung), bei der eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden am Rand des Bodens und der rechten Seite eines Bildschirms angeordnet ist, wobei diese Dioden Infrarotlichtstrahlen emittieren. Eine Mehrzahl von Phototransistoren befindet sich an je weils gegenüberliegenden Seiten (am Boden und an der linken Seite des Bildschirms), die die emittierten Infrarotlicht strahlen empfangen, wobei ein Gitter von Infrarotlicht strahlen gebildet wird. Mit anderen Worten verlaufen die Infrarotlichtstrahlen relativ zum rechteckförmigen Bild schirm orthogonal.

Durch sequentielle Adressierung zur Änderung der jeweiligen Paare aus LED und Phototransistor läßt sich bestimmen, wel che der LEDs den Lichtstrahl emittiert und welcher der Pho totransistoren auf der gegenüberliegenden Seite den Licht strahl detektiert. Eine Berührung des Bildschirms mit dem Finger oder mittels eines Stifts unterbricht einen bestimm ten Infrarotlichtstrahl. Die X- und Y-Koordinaten an demje nigen Ort, an welchem der Lichtstrahl unterbrochen ist, werden zu einem Hostcomputer übertragen, um die berührte Position zu bestimmen.

Die gewünschte Position wird durch die erste Unterbrechung des Infrarotlichtstrahls bestimmt. Werden die Infrarot lichtstrahlen, die die Berührungsposition in Vertikalrich tung (V-Richtung) bestimmen, der Reihe nach von oben begin nend emittiert und empfangen (die Abtastung erfolgt ausge hend von der Spitze in Richtung zum Boden), so wird der In frarotlichtstrahl durch das obere Ende eines Zeigefingers unterbrochen, der sich ausgehend vom Boden bzw. unteren Rand des Bildschirms nach oben erstreckt. Die Infrarot lichtstrahlen, die zur Bestimmung der Position in Horizon talrichtung (H-Richtung) verwendet werden, werden dagegen durch einen Daumen oder Mittelfinger unterbrochen, je nach dem, ob der Strahl von links oder rechts auf den Zeigefin ger zu läuft (die Positionsbeziehung ist umgekehrt im Falle der linken Hand), und durch die Hand selbst, so daß letzt lich falsche Koordinaten bestimmt werden.

Um diesen Nachteil zu überwinden, wurde bereits eine berüh rungsempfindliche Paneeleinrichtung in der offengelegten japanischen Patentpublikation Nr. 63-53 186 (US-Patentanmel dungen 300, 333 und 315, 470) vorgeschlagen, die lichtempfan gende Elemente und entsprechende lichtemittierende Elemente aufweist, die an einem quadratischen Videobildschirm vor handen sind. Eine erste Strahlgruppe (R-Strahl) wird durch Infrarotlichtstrahlen gebildet, die vom unteren linken Teil des quadratischen Videobildschirms zum oberen rechten Teil dieses Schirms verlaufen. Dagegen wird eine zweite Strahl gruppe (L-Strahl) durch Infrarotlichtstrahlen gebildet, die vom unteren rechten Teil des Videobildschirms zum oberen linken Teil dieses Schirms verlaufen.

Bei dieser berührungsempfindlichen Paneeleinrichtung wird die erste Strahlgruppe (R-Strahl) horizontal abgetastet, und zwar von links nach rechts (oder von rechts nach links), wobei die Koordinatenwerte anhand der Position be stimmt werden, an der der Strahl zuerst (oder zuletzt) un terbrochen wird. Die zweite Strahlgruppe (L-Strahl) wird horizontal von rechts nach links (oder von links nach rechts) abgetastet, wobei die Koordinatenwerte anhand der Position bestimmt werden, an der der Strahl zuerst (oder zuletzt) unterbrochen wird. Sodann werden die vollständigen ebenen Koordinatenwerte anhand der L-Strahl- und R-Strahl- Koordinatenwerte ermittelt.

Verlaufen die Infrarotlichtstrahlen schräg zum quadrati schen Videobildschirm, wie dies in der offengelegten japa nischen Patentpublikation Nr. 63-53 186 der Fall ist, so ist die Länge einiger der Infrarotlichtstrahlen (Strahllängen) sehr viel kürzer als die anderer Infrarotlichtstrahlen, was insbesondere für die in den Eckbereichen des Bildschirms liegenden Infrarotlichtstrahlen zutrifft. Daher empfangen die in den Eckbereichen des Bildschirms liegenden Lichtemp fangselemente sehr viel mehr Strahlung als die anderen Lichtempfangselemente, und zwar aufgrund einer ungewünsch ten Anzahl von reflektierten Lichtstrahlen. Unterbricht ein Benutzer mit seinem Finger den Strahl im Eckbereich des Bildschirms, so kann aufgrund des reflektierten Lichts die Unterbrechung des Infrarotstrahls nur schwer detektiert werden, was zu Störungen bei der berührungsempfindlichen Paneeleinrichtung führen kann.

Die oben beschriebenen Nachteile werden im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben. Eine berüh rungsempfindliche Paneeleinrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthält eine nicht dargestellte Kathodenstrahl röhre (CRT) mit einem Schirm s und einer Koordinatendetek toreinrichtung 2, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Oberfläche des Schirms s weist eine zylindrische Form auf und ist nur in Lateralrichtung gekrümmt und nicht in Vertikalrichtung. Gedruckte Schaltungskarten (nicht dargestellt) befinden sich entlang der vier Seiten der Oberfläche des Schirms s.

Auf den gedruckten Schaltungskarten 13 an der Bodenseite sowie an beiden Lateralseiten ist eine Vielzahl von licht emittierenden Elementen angeordnet, z.B. lichtemittierende Dioden 11 entlang der gekrümmten Ebene der CRT, während auf den gedruckten Schaltungskarten an der oberen Seite und an beiden Lateralseiten eine Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen angeordnet ist, z.B. Phototransistoren 12, die den lichtemittierenden Dioden 11 gegenüberliegen, um ent sprechende Photokopplungsbeziehungen mit ihnen aufzustellen und ein Gitter aus schräg verlaufenden Infrarotlichtstrah len auf dem rechteckigen Videoschirm s zu bilden.

Wird ein Infrarotlichtstrahl im Eckbereich des Bildschirms s durch einen leicht- bzw. lichtkolorierten oder reflektie renden Finger oder durch einen Finger unterbrochen, der mit einem weißen oder leicht- bzw. lichtkolorierten Handschuh bedeckt ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, so wird der von der lichtemittierenden Diode 11 emittierte Infrarotlichtstrahl, der einen etwas divergierenden Winkel aufweist, so reflek tiert, wie dies durch die gebrochenen Linien a oder b dar gestellt ist. Er wird auf einen Infrarotstrahlenfilter 14 reflektiert, der sich am Rand des Bildschirms s befindet. Sodann trifft er auf einen Phototransistor 12 auf. Der In frarotstrahlenfilter 14 erstreckt sich entlang des gesamten Umfangsrands des Bildschirms s.

Die Elementepaare 11, 12 im Eckbereich des Bildschirms s weisen eine kurze Strahlenlänge auf. Im Eckbereich wird da her der von der lichtemittierenden Diode 11 emittierte In frarotlichtstrahl durch den Phototransistor 12 empfangen, wenn der Lichtstrahl nicht divergent ist bzw. abweicht. Der reflektierte und divergierende bzw. abweichende Lichtstrahl schaltet jedoch den Phototransistor 12 ein. Der durch den Phototransistor 12 gelieferte Strom wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Pufferschaltung verstärkt, die einen hinreichend großen Verstärkungsfaktor aufweist. Das ver stärkte Signal bildet ein Ausgangssignal wie in dem Fall, bei dem Infrarotlichtstrahlen nicht unterbrochen werden (es liegt also eine Störung vor).

Die Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltung. Diese Schaltung arbeitet in einer Einrichtung, in der die Strahl länge lang ist, also nicht in den Eckbereichen, wie durch die Fig. 3A bis 3C dargestellt wird.

Für den Fall der Fig. 2, bei dem ein Infrarotlichtstrahl nicht durch den Finger eines Benutzers unterbrochen ist, wird bei Einschalten der Schalter SW 1 und SW 2 ein Paar aus einer lichtemittierenden Diode 11 und einem Phototransistor 12 eingeschaltet. Der von der lichtemittierenden Diode 11 abgestrahlte Infrarotlichtstrahl wird daher vom Phototran sistor 12 empfangen, so daß der Phototransistor 12 aus gangsseitig ein Ausgangssignal erzeugt, das durch die durchgezogene Linie in Fig. 3A dargestellt ist. Dieses Aus gangssignal wird durch einen Transistor 28 a in einer Puf ferschaltung 25 verstärkt, wobei der Transistor 28 a an sei ner Ausgangsseite das mit durchgezogener Linie in Fig. 3B dargestellte Ausgangssignal liefert. Dieses Ausgangssignal wird einem Eingang eines Komparators 28 b zugeführt, in wel chem es mit einer Schwellenspannung Vth verglichen wird, die dem anderen Eingang des Komparators 28 b zugeführt wird. Da der Ausgang des Transistors 28 a größer ist als die Schwellenspannung Vth erzeugt der Komparator 28 b ein Puls signal, das in Fig. 3C mit einer durchgezogenen Linie dar gestellt ist. Dieses Pulssignal wird einem Tor 1 eines Mi krocomputers 21 zugeführt.

Wird in diesem Zustand der Infrarotlichtstrahl von der lichtemittierenden Diode 11 durch einen Finger unterbro chen, so nimmt das Ausgangssignal vom Phototransistor 12 im Vergleich zum Ausgangssignal ab, das bei nicht unterbroche nem Infrarotlichtstrahl erzeugt wird, wie anhand der ge strichelten Linie in Fig. 3A zu erkennen ist. Demzufolge wird das Ausgangssignal des Phototransistors 28 a kleiner als die Schwellenspannung Vth, was durch die gestrichelt eingezeichnete Linie in Fig. 3B gezeigt ist. Der Komparator 28 b liefert daher kein Pulssignal in Übereinstimmung mit der gestrichelt eingezeichneten Linie in Fig. 3C. Wird also kein Pulssignal erzeugt, so detektiert der Mikrocomputer 21 vorbestimmte Koordinaten in Übereinstimmung mit der Posi tion des Fingers.

Wie oben beschrieben, arbeitet die Einrichtung befriedi gend, wenn der Infrarotlichtstrahl durch einen Finger un terbrochen wird und die Strahllänge lang ist, also kein Eckbereich des Bildschirms betroffen ist.

Der Betrieb der obigen Einrichtung in den Eckbereichen, in denen die Strahllänge kurz ist, wird nachfolgend unter Be zugnahme auf die Fig. 4A bis 4C näher beschrieben.

Wird entsprechend der Fig. 2 der Infrarotlichtstrahl nicht durch einen Finger oder dergleichen unterbrochen, und werden die Schalter SW 1 und SW 2 eingeschaltet, so wird das aus einer lichtemittierenden Diode 11 und einem Phototran sistor 12 bestehende Paar eingeschaltet. Der Infrarotlicht strahl von der lichtemittierenden Diode 11 wird durch den Phototransistor 12 empfangen, wobei der Phototransistor 12 an seiner Ausgangsseite ein Ausgangssignal erzeugt, das durch die durchgezogene Linie in Fig. 4A dargestellt ist. Dieses Ausgangssignal wird mit Hilfe des Transistors 28 a in der Pufferschaltung 28 verstärkt, wobei der Transistor 28 a an seiner Ausgangsseite das in Fig. 4B mit durchgezogener Linie dargestellte Ausgangssignal erzeugt. Dieses Ausgangs signal wird einem Eingang des Komparators 28 b zugeführt, in welchem es mit der Schwellenspannung Vth verglichen wird, die dem anderen Eingang des Komparators 28 b zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Transistors 28 a ist größer als die Schwellenspannung Vth, so daß der Komparator 28 b ausgangs seitig ein Pulssignal erzeugt, dessen Verlauf der durchge henden Linie in Fig. 4C entspricht. Dieses Pulssignal wird zu dem Tor 1 des Mikrocomputers 21 geliefert.

Wird in diesem Zustand der Infrarotlichtstrahl von der lichtemittierenden Diode 11 durch einen Finger oder der gleichen unterbrochen, so gelangt trotz der Unterbrechung des ursprünglichen Infrarotlichtstrahls im Eckbereich des Bildschirms am Infrarotstrahlenfilter 14 oder dergleichen reflektiertes Licht zum Phototransistor 12, so daß dieser an seiner Ausgangsseite ein Ausgangssignal liefert, das durch die gestrichelte Linie in Fig. 4A dargestellt ist. Dieses Ausgangssignal wird durch den Transistor 28 a ver stärkt, so daß der Transistor 28 a ausgangsseitig ein Signal erzeugt, das größer ist als die Schwellenspannung Vth, wie die gestrichelte Linie in Fig. 4B zeigt. Daher erzeugt der Komparator 28 b an seiner Ausgangsseite ein Pulssignal in Übereinstimmung mit der gestrichelten Linie in Fig. 4C, wobei dieses Pulssignal zum Mikrocomputer 21 übertragen wird und einen Störbetrieb im Mikrocomputer 21 verursacht. Es werden mit anderen Worten falsche Koordinaten auf der Grundlage des reflektierten Lichtstrahls bestimmt.

Obwohl also der eigentliche Infrarotlichtstrahl im Eckbe reich des Bildschirms unterbrochen ist, in welchem die Strahllänge kurz ist, wird doch ein reflektierter Licht strahl mit relativ hohem Intensitätspegel erhalten, der auf das Empfangselement auftrifft, so daß in diesem Fall die Einrichtung nicht einwandfrei arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte berührungsempfindliche Paneeleinrichtung zu schaffen, die die oben beschriebenen Nachteile nicht mehr aufweist, die insbesondere dann auftreten, wenn die Berührungsposition im Eckbereich des Schirms liegt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine berüh rungsempfindliche Paneeleinrichtung zu schaffen, deren Be trieb nicht mehr durch reflektierte Lichtstrahlen gestört wird.

Lösungen der gestellten Aufgaben sind den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 6 zu entnehmen. Vorteil hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils nachgeordneten Unteransprüchen gekennzeichnet.

Eine berührungsempfindliche Paneeleinrichtung nach der Er findung zeichnet sich aus durch

- eine Anzeigetafel mit einer relativ flachen Bildschirm oberfläche,
- eine Mehrzahl von Photodetektorpaaren benachbart zur Bildschirmoberfläche zur Erzeugung einer Mehrzahl von De tektorlichtstrahlen unterschiedlicher Länge, die über die Bildschirmoberfläche hinweglaufen,
- Mittel zum Reduzieren der Empfindlichkeit der Photodetek torpaare mit relativ kürzerer Strahllänge, und
- eine mit den mehreren Photodetektorpaaren verbundene Pro zeßschaltung zum Detektieren der unterbrochenen Strahlen.

Eine berührungsempfindliche Paneeleinrichtung nach der Er findung ist ferner gekennzeichnet durch

- eine Anzeigeeinrichtung mit einer gekrümmten Bildschirm oberfläche,
- einen ersten Satz von Photodetektorpaaren benachbart zur gekrümmten Bildschirmoberfläche zwecks Erzeugung einer Mehrzahl von ersten, parallelen Lichtstrahlen mit unter schiedlicher Länge, die über die gekrümmte Bildschirm oberfläche hinweglaufen,
- einem zweiten Satz von Photodetektorpaaren benachbart zur gekrümmten Bildschirmoberfläche zwecks Erzeugung einer Mehrzahl von zweiten, parallelen Lichtstrahlen mit unter schiedlicher Länge, die über die gekrümmte Bildschirm oberfläche hinweglaufen, wobei die ersten und zweiten Lichtstrahlen relativ zur Richtung der Krümmung der zy lindrischen Bildschirmoberfläche schräg verlaufen,
- Mittel zum Reduzieren der Empfindlichkeit der Photodetek torpaare, die eine relativ kürzere Strahllänge aufweisen, und
- eine mit dem ersten und dem zweiten Satz der Photodetek torpaare verbundene Prozeßschaltung zur Bestimmung ent sprechender Koordinaten durch Detektieren unterbrochener Lichtstrahlen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen herkömmlichen Videobildschirm zur Erläute rung der Anordnung von lichtemittierenden Elemen ten und lichtempfangenden Elementen,

Fig. 2 einen Teil einer herkömmlichen berührungsempfind lichen Paneeleinrichtung,

Fig. 3A bis 3C und 4A bis 4C jeweils schematische Darstel lungen zur Erläuterung des Betriebs des in Fig. 2 gezeigten Teils,

Fig. 5A und 5B ein Blockdiagramm einer Schaltung in Über einstimmung mit einem Ausführungsbeispiel einer berührungsempfindlichen Paneeleinrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 und 7 Flußablaufdiagramme zur Erläuterung der Be triebsweise der berührungsempfindlichen Paneelein richtung nach den Fig. 5A und 5B,

Fig. 8A, 8B und 8C jeweils eine Draufsicht, eine Vorderan sicht und eine Seitenansicht von lichtemittieren dem Element und lichtempfangendem Element nach der Erfindung,

Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung der Abstrahlcharakte ristik des lichtemittierenden Elements,

Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung der Empfangscharakte ristik des lichtempfangenden Elements,

Fig. 11A und 11B jeweils schematische Diagramme zur Erläu terung einer Positionsbeziehung zwischen einer Hand und Infrarotlichtstrahlen,

Fig. 12A und 12B zusammen ein Blockdiagramm einer Schal tungsanordnung nach der Erfindung,

Fig. 13A bis 13E Diagramme zur Erläuterung der Betriebswei se der Schaltung nach den Fig. 12A und 12B, sowie

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels der Erfindung.

Die Erfindung wird zunächst unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 10 näher beschrieben.

Die Fig. 5A und 5B zeigen zusammen eine Schaltungsanordnung für eine berührungsempfindliche Paneeleinrichtung nach der Erfindung. Die lichtemittierenden Dioden 11 und die Photo transistoren 12 sind so angeordnet bzw. ausgerichtet, daß die Photokopplungsbeziehung zwischen ihnen schräg zum Bild schirm der Kathodenstrahlröhre verläuft, die eine zylindri sche Krümmung aufweist, wie im Zusammenhang mit der Fig. 1 bereits beschrieben worden ist.

Die Strukturen und Eigenschaften von lichtemittierender Diode 11, die als lichtemittierendes Element vorgesehen ist, und Phototransistor 12, der als lichtempfangendes Ele ment vorgesehen ist, sind in den Fig. 8A bis 10 im einzel nen dargestellt. Jede der Fig. 8A bis 8C illustriert den Aufbau von lichtemittierender Diode 11 und Phototransistor 12, wobei Fig. 8A eine Draufsicht, Fig. 8B eine Vorderan sicht und Fig. 8C eine Seitenansicht dieses Aufbaus sind. In den Fig. 8A bis 8C sind mit dem Bezugszeichen 15 ein Ge häuse, mit dem Bezugszeichen 16 ein Pellet (z.B. ein klei nes Quaderstückchen), mit dem Bezugszeichen 17 eine Anode oder ein Kollektorelektrodenanschluß und mit dem Bezugszei chen 18 eine Kathode oder ein Emitterelektrodenanschluß be zeichnet. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine als Konvergenzeinrichtung dienende Linse 19 mit der Vorder wand des Gehäuses 15 verbunden, z.B. einstückig, so daß bei Benutzung des Elements als lichtemittierendes Element die Linse 19 zu einer maximalen Strahlungsempfindlichkeit führt. Wird das Element als lichtempfangendes Element ver wendet, so führt die Linse 19 zu einer maximalen Empfind lichkeit für den Infrarotlichtstrahl von der lichtemittie renden Diode 11.

Da die Linse 19 an der Vorderwand des Gehäuses 15 angeord net ist, weist die lichtemittierende Diode 11 eine Ab strahlcharakteristik gemäß Fig. 9 auf, während der Photo transistor 12 eine Empfangscharakteristik gemäß Fig. 10 be sitzt, und zwar bezogen auf den Infrarotlichtstrahl von der lichtemittierenden Diode 11. Die genannten Eigenschaften können auch als Richtcharakteristika bezeichnet werden. Die Fig. 9 und 10 lassen somit erkennen, daß die lichtemittie rende Diode 11 und der Phototransistor 12 die oben be schriebenen maximalen Empfindlichkeiten aufweisen. Bezüg lich der Fig. 9 und 10 liegt die Grenze des maximalen Öff nungswinkels bei einem Wert, bei dem die Empfindlichkeit auf die Hälfte abgesunken ist.

Gemäß den Fig. 5A und 5B ist ein Mikrocomputer 21 mit einem Wähler 22 verbunden, der zum sequentiellen Auswählen bzw. Abtasten (Scannen) der lichtemittierenden Dioden 11 dient, die zwecks Erzeugung der L-Strahlen vorgesehen sind, wobei die Abtastung in Antwort auf die Adressensteuersignale vom Mikrocomputer 21 erfolgt. Die festen Anschlüsse 22 ₁ bis 22₅ des Wählers 22 sind jeweils über Schalttransistoren 23 ₁ bis 23 ₅ mit Kathoden von lichtemittierenden Dioden 11 ₁₀, 11 ₂₀ 11 ₃₅, 11 ₄₄ und 11 ₅₃ verbunden. Der bewegbare Anschluß 22 c ist über einen Widerstand 24 mit einer positiven Spannungs quelle +B verbunden. Der Wähler 22 weist weiterhin einen offenen, festen Anschluß 22 _R auf. Die Anoden der lichtemit tierenden Dioden 11 ₁₀, 11 ₂₀, 11 ₃₅, 11 ₄₄ und 11 ₅₃ sind wei terhin gemeinsam sowie über einen Widerstand 25 mit der po sitiven Spannungsquelle +B verbunden.

Ein Wählerschalter oder Scanner 26 spricht auf ein Adres sensteuersignal vom Mikrocomputer 21 an und wählt bzw. scannt die Phototransistoren 12, die bezüglich der L-Strah len vorhanden sind. In diesem Fall sind die Adressensteuer signale vom Mikrocomputer 21 dieselben wie diejenigen Adressensignale, die zum Wähler 22 geliefert werden. Die festen Anschlüses 26 ₁ bis 26 ₅ des Wählers 26 sind jeweils mit den Emittern von Phototransistoren 12 ₁₃, 12 ₂₂, 12 ₃₁, 12 ₄₀ und 12 ₅₀ verbunden, während der bewegbare Anschluß 26 c des Wählers 26 geerdet ist. Der Wähler 26 weist einen offe nen, festen Anschluß 26 _R auf. Die Kollektoren der Photo transistoren 12 ₁₃, 12 ₂₂, 12 ₃₁, 12 ₄₀ und 12 ₄₀ sind gemeinsam miteinander sowie mit dem positiven Spannungsversorgungsan schluß +B über einen Widerstand 27 als auch mit einem Tor 1 des Mikrocomputers 21 über eine Pufferschaltung 28 verbun den.

Ein Wählerschalter oder Scanner 29 spricht auf das Adres sensteuersignal vom Mikrocomputer 21 an und wählt bzw. scannt die lichtemittierenden Dioden 11 s, die zur Erzeugung der R-Strahlen vorhanden sind. Die festen Anschlüsse 29 ₁ bis 29 ₅ des Wählers 29 sind mit den Kathoden der lichtemit tierenden Dioden 11 ₀₁, 11 ₀₂, 11 ₅₃, 11 ₄₄ und 11 ₃₅ über Schalttransistoren 30 ₁ bis 30 ₅ jeweils verbunden, wobei der bewegbare Kontakt 29 c des Wählers 29 über einen Widerstand 31 mit dem positiven Spannungsversorgungsanschluß +B ver bunden ist. Der Wähler 29 weist einen offenen, festen An schluß 29 _L auf. Die Anoden der lichtemittierenden Dioden 11 ₀₁ und 11 ₀₂ sind gemeinsam und ähnlich mit den anderen lichtemittierenden Dioden verbunden, wobei sie ferner über den Widerstand 25 mit dem positiven Spannungsversorgungsan schluß +B verbunden sind.

Ein Wählerschalter oder Scanner 32 spricht auf das Adres sensteuersignal vom Mikrocomputer 21 an und wählt die Pho totransistoren 12 aus, die in bezug auf die R-Strahlen vor handen sind. In diesem Fall stimmen das Adressensteuersi gnal vom Mikrocomputer 21 und die Adreßdaten überein, die zum Wähler 29 geliefert werden. Die festen Anschlüsse 32 ₁ bis 32 ₅ des Wählers 32 sind jeweils mit den Emittern der Phototransistoren 12 ₃₁, 12 ₂₂, 12 ₁₃, 12 ₀₄ und 12 ₀₅ verbun den, während der bewegbare Anschluß 32 c des Wählers 32 geerdet ist. Der Wähler 32 weist einen offenen, festen An schluß 32 _L auf. Die Kollektoren der Phototransistoren 12 ₀₄ und 12 ₀₅ sind gemeinsam miteinander und ähnlich mit den an deren Phototransistoren verbunden, wobei sie ferner sowohl über den Widerstand 27 mit dem positiven Spannungsversor gungsanschluß +B als auch über die Pufferschaltung 28 mit dem Tor 1 des Mikrocomputers 21 verbunden sind.

Während der bewegbare Anschluß 29 c des Wählers 29 und der bewegbare Anschluß 32 c des Wählers 32 jeweils mit dem offe nen, festen Anschluß 29 _L bzw. 32 _L infolge eines Steuersi gnals verbunden sind, das vom Tor 2 des Mikrocomputers 21 über den Datenbus erhalten wird, wählt der Wähler 22 se quentiell die lichtemitierten Dioden 11 ₁₀, 11 ₂₀, 11 ₃₅, 11 ₄₄ und 11 ₅₃ aus, um diese anzusteuern, wobei in Überein stimmung damit der Wähler 26 sequentiell die Phototransi storen 12 ₁₃, 12 ₂₂, 12 ₃₁, 12 ₄₀ und 12 ₅₀ auswählt und an steuert, um die L-Strahlen der Reihe nach zu erzeugen. Wird ein L-Strahl durch einen Finger unterbrochen, so wird eine L-Koordinate detektiert.

Während andererseits der bewegbare Anschluß 22 c des Wählers 22 und der bewegbare Anschluß 26 c des Wählers 26 jeweils mit dem offenen, festen Anschluß 22 _L bzw. 26 _L durch ein Steuersignal verbunden sind, das vom Tor 2 des Mikrocompu ters 21 über den Datenbus erhalten wird, wählt der Wähler 29 sequentiell die lichtemittierenden Dioden 11 ₀₁, 11 ₀₂, 11 ₅₃, 11 ₄₄ und 11 ₃₅ aus, um diese anzusteuern. In Überein stimmung damit wählt der Wähler 32 sequentiell die Photo transistoren 12 ₃₁, 12 ₂₂, 12 ₁₃, 12 ₀₄ und 12 ₀₅ aus, um diese anzusteuern und um sequentiell die R-Strahlen zu bilden. Wird ein R-Strahl durch einen Finger unterbrochen, so wird eine R-Koordinate detektiert.

Wie oben beschrieben, sind die lichtemittierenden Dioden 11 an der Bodenseite des Bildschirmbereichs angeordnet und emittieren Infrarotlichtstrahlen in zwei Richtungen. Die Phototransistoren 12 sind an der oberen Seite des Bild schirmbereichs angeordnet und empfangen die Infrarotlicht strahlen aus zwei Richtungen. Die lichtemittierenden Dioden 11 und die Phototransistoren 12 werden in zeitunterteilter Weise (Multiplexbetrieb) zur Bildung der L- und R-Strahlen und gemeinsam miteinander in paralleler Weise angetrieben. Die obige Anordnung führt zu einer Verringerung der Anzahl der Elemente sowie zu einer Kostensenkung im Vergleich zu demjenigen Fall, bei dem in den jeweiligen Strahlrichtungen getrennte Elemente vorhanden sind, um die Strahlen zu er zeugen bzw. zu empfangen.

Wie den Fig. 5A und 5B klar zu entnehmen ist, sind die Pho totransistoren 12 alle an der der Bodenseite gegenüberlie genden Seite des Bildschirms angeordnet, so daß sie nicht so empfindlich auf externe Lichtstrahlen reagieren (z. B. auf Sonnenlicht und/oder auf eine andere Art von Beleuch tung, die im allgemeinen auf den Bildschirm von der oberen Seite her einwirkt). Selbst wenn daher die Phototransisto ren 12 nicht auf die jeweiligen lichtemittierenden Dioden 11 in einer Richtung (Null Grad) ausgerichtet sind, um auf grund der Richtwirkung ein Maximum an Strahlung zu empfan gen, wird doch ein befriedigendes optisches Signal/Rausch- Verhältnis (S/N-Verhältnis) erhalten, wobei die Ausrichtung der Phototransistoren 12 keine Probleme bereitet.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Menge des vom lichtemittierenden Element 11 emittierten Lichts so be stimmt, daß sie proportional zum Quadrat des Abstands (Strahllänge) zwischen den jeweiligen Elementen ist. Bei spielsweise sind Strombegrenzungswiderstände 41 und 42 in den Stromwegen zu den lichtemittierenden Dioden vorhanden, die die Strahlen in den Eckbereichen bilden. In diesem Fall sind dies die lichtemittierenden Dioden 11 ₁₀ und 11 ₅₃ in den Fig. 5A und 5B, die den am weitesten rechts und weite sten links liegenden Strahl der L-Strahlen erzeugen. Wei terhin liegen Strombegrenzungswiderstände 43 und 44 in den Stromwegen zu den lichtemittierenden Dioden 11 ₃₅ und 11 ₀₁, die den am weitesten rechts und am weitesten links liegen den Strahl der R-Strahlen bilden. Diese Widerstände 41 bis 44 können an einer beliebigen Position innerhalb der Strom wege der jeweiligen lichtemittierenden Dioden 11 ₁₀, 11 ₅₃, 11 ₃₅ und 11 ₀₁ vorhanden sein. Die Widerstandswerte der Wi derstände 41 bis 44 sind so gewählt, daß die Ströme der lichtemittierenden Dioden 11 ₁₀, 11 ₅₃, 11 ₃₅ und 11 ₀₁ kleiner sind als jene der entsprechenden lichtemittierenden Dioden, die nicht in den Eckbereichen liegende Lichtstrahlen erzeu gen, um auf diese Weise die Intensität der jeweiligen Lichtstrahlen aneinander anzugleichen, die auf die licht empfangenden Elemente auftreffen.

Bevor die Wirkungsweise der in den Fig. 5A und 5B darge stellten Schaltung im einzelnen beschrieben wird, wird an hand der Fig. 11A und 11B die zwischen einem Finger und ei nem Lichtstrahl vorhandene Beziehung näher erläutert.

Bei der mit einem Videobildschirm verbundenen berührungs empfindlichen Paneeleinrichtung betätigt ein vor dem Video bildschirm sitzender Benutzer die berührungsempfindliche Paneeleinrichtung, die dem auf dem Videobildschirm darge stellten Bild gegenüberliegt. Die Fig. 11A und 11B illu strieren die Beziehung zwischen der Hand des Benutzers und den optischen Strahlen (Infrarotlichtstrahlen) der berüh rungsempfindlichen Paneeleinrichtung, wobei Fig. 11A eine Seitenansicht und Fig. 11B eine Draufsicht der berührungs empfindlichen Paneeleinrichtung sind.

Im allgemeinen berührt der Benutzer mit seinem Finger (Zei gefinger) ein Bild (nicht gezeigt) auf dem Schirm des An zeigegeräts, wobei das Bild einen Befehl oder dergleichen repräsentiert. Sind die anderen Finger des Benutzers nicht abgebogen, wie die Fig. 11A zeigt, so werden die Infrarot lichtstrahlen auch durch die Spitzen dieser anderen Finger (z. B. Mittelfinger oder Daumen) unterbrochen.

Bei einer herkömmlichen berührungsempfindlichen Paneelein richtung, bei der die Sensorebene durch Infrarotlichtstrah len gebildet wird, die orthogonal relativ zu einem recht eckförmigen Videobildschirm verlaufen, wird dann, wenn die Strahlen zum Detektieren und Bestimmen einer Berührungspo sition in Vertikalrichtung (V-Richtung) sequentiell von oben emittiert werden (die Strahlen verlaufen horizontal und scannen den Bildschirm von oben nach unten ab), sowie beim Unterbrechen des optischen Strahls (Infrarotlicht strahl) durch die Spitze eines Zeigefingers, der sich von der Bodenseite des Videobildschirms nach oben erstreckt, die Berührungsposition durch den ersten unterbrochenen In frarotlichtstrahl bestimmt. Die Infrarotlichtstrahlen zum Detektieren und Bestimmen einer Berührungsposition in Hori zontalrichtung (H-Richtung) können jedoch durch den Daumen links vom Zeigefinger oder durch den Mittelfinger rechts vom Zeigefinger (die Positionsbeziehung des Fingers kehrt sich um, wenn der Benutzer den Schirm mit der linken Hand bedient) unterbrochen werden, wobei je nach Abtastrichtung der berührungsempfindlichen Paneeleinrichtung (von links nach rechts oder von rechts nach links) Daumen oder Mittel finger vor dem Zeigefinger liegen, so daß eine vom Zeige finger verschiedene Position fehlerhafterweise als ge wünschte Berührungsposition bestimmt wird, was zu einer Störung führt.

Um das oben beschriebene Problem zu überwinden, werden in Übereinstimmung mit Fig. 11B zwei optische Strahlen (Infra rotlichtstrahlen) schräg ausgerichtet, so daß sie im we sentlichen symmetrisch bezüglich der Richtung verlaufen, unter welcher der Benutzer die Einrichtung bedient, also symmetrisch zur Vertikalrichtung des Videobildschirms. Gleichzeitig werden die nach rechts geneigten Strahlen (R- Strahlen) der optischen Strahlen (Infrarotlichtstrahlen) von oben links nach unten rechts gescannt, also in der Rei henfolge 1R, 2R, 3R, ... (M-1)R, MR, ..., während die nach links geneigten Strahlen (L-Strahlen) der optischen Strah len von oben rechts nach unten links gescannt werden, also in der Reihenfolge 1L, 2L, 3L, ... (N-1)L, NL, ...

Mit Ausnahme desjenigen Falls, bei dem der Benutzer seine Hand öffnet, werden die optischen Strahlen daher zuerst durch die Spitze des Zeigefingers unterbrochen, so daß die bestimmten Koordinatenwerte erhalten werden.

Ein bestimmter bzw. spezifischer Koordinatenwert in der Ebene wird durch zwei bestimmte bzw. spezifische Koordina tenwerte der L- und R-Strahlen gebildet, so daß die Über tragung von Daten vermieden werden kann, die fehlerhafte Koordinatenpunkte repräsentieren.

Die nachfolgende Tabelle I zeigt die Beziehungen zwischen den Strahlunterbrechungsbedingungen der L- und R-Strahlen.

Tabelle I

In der Tabelle I gibt Strahlunterbrechung 1 einen Fall an, bei dem nur ein Strahl unterbrochen ist. Die Koordinaten werden anhand der Position des Unterbrechungspunkts be stimmt. Strahlunterbrechung 2 gibt einen Fall an, bei dem zwei benachbarte Strahlen unterbrochen sind, wobei Koor dinaten an der Zwischenposition der beiden Strahlen be stimmt werden. Sind z.B. die Strahlen NL und (N+1)L zur selben Zeit durch den Finger unterbrochen, so wird der Ko ordinatendetektorprozeß so ausgeführt, als existierte ein virtueller Strahl an der Zwischenposition zwischen den bei den Strahlen. Sind drei oder vier Strahlen unterbrochen, so werden Koordinaten an der Zwischenposition bestimmt, die zwischen dem als erstes und dem als zweites unterbrochenen Strahl liegt. Werden z.B. die Strahlen (N-1)L, NL, (N+1)L in dieser Reihenfolge sequentiell unterbrochen, so werden Koordinaten an der Zwischenposition bestimmt, die zwischen dem zuerst unterbrochenen Strahl (N-1)L und dem als zweites unterbrochenen Strahl NL liegt.

Alle anderen Möglichkeiten werden als Fehler behandelt, beispielsweise der Fall, bei dem fünf Strahlen nacheinander unterbrochen sind, bei dem der erste Strahl unterbrochen, der nächste Strahl nicht unterbrochen und der dann nachfol gende Strahl, der dem nicht unterbrochenen Strahl folgt, ebenfalls wieder unterbrochen ist, oder dergleichen.

Wie oben beschrieben, werden die Koordinaten nur bestimmt, wenn ein Strahl unterbrochen ist oder wenn eine Mehrzahl von Strahlen (bis zu vier Strahlen) der Reihe nach un terbrochen sind. Im zuletzt genannten Fall werden die Koor dinaten durch diejenigen Koordinaten eines Zwischenpunkts bestimmt, der zwischen dem als erstes und dem als zweites unterbrochenen Strahl liegt.

Die nachfolgende Tabelle II zeigt weitere Beziehungen zwi schen Unterbrechungszuständen von L- und R-Strahlen und der zugehörigen Koordinatenbestimmung.

Tabelle II

Wird entsprechend der Tabelle II Strahlunterbrechung 1 de tektiert, so werden die Koordinaten anhand des Unterbre chungspunkts bestimmt, und zwar in derselben Weise, wie dies auch gemäß Tabelle I erfolgt. Wird dagegen detektiert, daß zwei bis vier Strahlen aufeinanderfolgend unterbrochen sind, so bildet der Mittelwert der Koordinaten der unter brochenen Strahlen die spezifischen bzw. bestimmten Koordi naten. Sind mehr als fünf Strahlen aufeinanderfolgend un terbrochen, so bildet der Mittelwert der Koordinaten der ersten vier unterbrochenen Strahlen die spezifischen Koor dinaten. Sind der Reihe nach der zweite bis vierte Strahl unterbrochen, so werden die Mittelwerte der Koordinaten in Übereinstimmung mit den unterbrochenen Strahlen als spezi fizierte bzw. bestimmte Koordinaten bestimmt. Sind fünf oder mehr Strahlen aufeinanderfolgend unterbrochen, so wer den die Mittelwerte der Koordinaten in Übereinstimmung mit den ersten vier unterbrochenen Strahlen als spezifizierte Koordinaten bestimmt. Im Falle von zwei bis vier aufeinan derfolgenden Strahlunterbrechungen werden also die Mittel werte der Koordinaten der unterbrochenen Strahlen immer als Koordinaten des gewünschten Punkts bestimmt, während im Falle von fünf oder mehr aufeinanderfolgenden Strahlunter brechungen die Mittelwerte der Koordinaten der ersten vier unterbrochenen Strahlen als die Koordinaten des gewünschten Punkts bestimmt werden. Wird andererseits detektiert, daß mehr als vier Strahlen als erstes der Reihe nach unterbro chen sind und daß nach einer nicht vorhandenen Unterbre chung weiterhin vier oder weniger Strahlen als nächstes unterbrochen sind, die nicht mit den zuerstgenannten über einstimmen, so wird das Detektorergebnis als wirksam ange sehen, wobei die Mittelwerte der Koordinaten der vier un terbrochenen Strahlen als die gewünschten Koordinaten be stimmt werden.

Alle anderen Kombinationen von unterbrochenen Strahlen mit Ausnahme der obengenannten werden als Fehler behandelt, was für den Fall zutrifft, bei dem ein erster Strahl unterbro chen, der nächste Strahl nicht unterbrochen und der dar auffolgende Strahl wiederum unterbrochen sind, oder der gleichen.

Werden durch den Finger zwei benachbarte Strahlen unterbro chen, z.B. die Strahlen NL und (N+1)L, so werden Koordina ten unter der Annahme bestimmt, daß ein virtueller Strahl entlang der Zwischenlinie bzw. Mittellinie zwischen den beiden unterbrochenen Strahlen existiert. Daher weist die berührungsempfindliche Paneeleinrichtung nach der Erfindung ein Auflösungsvermögen auf, das dem halben Abstand benach barter Strahlen entspricht. Wird bei einer derart möglichen Operation detektiert, daß ein Strahl (NL im zuvor erwähnten Beispiel) unterbrochen ist, so sollte wenigstens der benachbarte Strahl ((N+1)L) darauf hin überprüft werden, ob er unterbrochen ist oder nicht. Es sei darauf hingewiesen, daß in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbei spiel sichergestellt ist, daß die Bestimmung der Koordina ten eines Punktes, der durch den Finger eines Benutzers spezifiziert worden ist, auf der Basis desjenigen Strahls erfolgt, der zuerst unterbrochen wird.

Wird die Abtastrichtung der Strahlen umgekehrt, so werden die Positionen der unterbrochenen Strahlen in einem Spei cher eines Mikrocomputers gespeichert, wie später noch be schrieben wird. Die Koordinaten werden dann auf der Grundlage der Position des zuletzt unterbrochenen Strahls bestimmt.

Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel dienen die nach links geneigten Strahlen und die nach rechts geneigten Strahlen zum sequentiellen Scannen, um auf diese Weise die Koordinaten einer durch den Finger des Benutzers spezifi zierten Position auf der Grundlage des ersten oder des zu letzt unterbrochenen Strahls zu bestimmen. Es ist ersicht lich, daß nach der Erfindung die Bestimmung der Koordinaten einer durch den Finger spezifizierten Position auf der Grundlage der obersten Position der unterbrochenen Strahlen erfolgt, die zu den nach links und nach rechts geneigten Strahlen gehören.

Um die Merkmale der vorliegenden Erfindung noch weiter zu verdeutlichen, wird nachfolgend der Betrieb der berührungs empfindlichen Paneeleinrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Fig. 6 und 7 ge zeigten Flußdiagramme beschrieben, die vom Mikrocomputer 21 bei der Durchführung des oben beschriebenen Betriebs ausge führt werden. Das Flußdiagramm nach Fig. 6 zeigt einen Be trieb, bei dem die nächste Abtastung gestoppt wird, wenn ein Strahl unterbrochen ist, während das Flußdiagramm nach Fig. 7 zur Erläuterung eines Betriebs dient, bei dem auch nach Unterbrechung eines Strahls die aufeinanderfolgende Abtastung durchgeführt wird, um eine Abtastung für alle Strahlen zu erhalten.

Entsprechend der Fig. 6 beginnt das Programm mit Schritt 100, wonach Schritt 101 erreicht wird, in welchem der In halt eines im Mikrocomputer 21 vorhandenen Speichers (nicht dargestellt) gelöscht wird, der die Daten speichert, wenn der L-Strahl während der Zeit unterbrochen wird, zu der die Wähler 22 und 26 ausgewählt sind. Sodann werden in einem Schritt 102 Adreßdaten vom Mikrocomputer 21 zu den Wählern 22 und 26 geliefert, um die lichtemittierenden Dioden 11 und die entsprechenden Phototransistoren 12 zur Bildung der L-Strahlen anzusteuern.

Im Entscheidungsschritt 103 wird bestimmt, ob der momentane L-Strahl durch einen Finger oder dergleichen unterbrochen ist. Ist das nicht der Fall, so wird nachfolgend ein Ent scheidungsschritt 104 erreicht, in dem bestimmt wird, ob die momentanen Adreßdaten, die zu den Wählern 22 und 26 ge liefert werden, die die lichtemittierenden Dioden 11 und die Phototransistoren 12 zur Bildung der L-Strahlen auswäh len, die letzten Daten sind. Sind sie es nicht, wird, nach folgend Schritt 105 erreicht, in welchem die momentanen Adreßdaten für die Wähler 22 und 26 um Eins erhöht (inkre mentiert) werden. Das Programm springt dann zurück zum Schritt 102. Die oben erwähnten Schritte 102 bis 105 werden wiederholt durchlaufen, um den Schirm s mit einer Sequenz von L-Strahlen abzutasten bzw. zu scannen.

Wird im Schritt 104 festgestellt, daß die momentanen Adreß daten, die zu den Wählern 22 und 26 geliefert werden, die letzten Daten sind, was bedeutet, daß keiner der L-Strahlen unterbrochen worden ist, so wird über den JA-Ausgang vom Schritt 104 nachfolgend der Schritt 101 erreicht, so daß alle oben erwähnten Schritte wiederholt werden.

Wird dagegen im Schritt 103 festgestellt, daß ein L-Strahl unterbrochen worden ist, so wird über den JA-Ausgang des Schritts 103 nachfolgend Schritt 106 erreicht, in welchem die entsprechenden momentanen Adreßdaten, die zu den Wäh lern 22 und 26 geliefert werden, im Speicher des Mikrocom puters 21 gespeichert werden, und zwar als designierte L- Koordinate. Die auf diese Weise detektierten Adreßdaten re präsentieren die Position, an der ein L-Strahl zum ersten Mal unterbrochen wird.

Im nachfolgenden Schritt 107 wird der Inhalt eines mit Mi krocomputer 21 vorhandenen Speichers gelöscht, der Daten speichert, wenn der R-Strahl während der Zeit, zu der die Wähler 29 und 32 ausgewählt sind, unterbrochen wird. Sodann liefert im nachfolgenden Schritt 108 der Mikrocomputer 21 momentane Adreßdaten zu den Wählern 29 und 32, die der Rei he nach die lichtemittierenden Dioden 11 und die zugehöri gen Phototransistoren 12 zur Bildung der R-Strahlen akti vieren.

Im nachfolgenden Entscheidungsschritt 109 wird bestimmt, ob der momentan ausgewählte R-Strahl unterbrochen ist oder nicht. Ist er nicht unterbrochen, so wird im nachfolgenden Entscheidungsschritt 110 bestimmt, ob die letzten Adreßda ten zu den Wählern 29 und 32 geliefert worden sind, die die lichtemittierenden Dioden 11 und Phototransistoren 12 zur Bildung der R-Strahlen auswählen. Wird festgestellt, daß nicht die letzten Adreßdaten zu den Wählern 29 und 32 ge liefert worden sind, so wird über den NEIN-Ausgang des Schritts 110 der nachfolgende Schritt 111 erreicht, in wel chem die momentanen Adreßdaten, die zu den Wählern 29 und 32 geliefert werden, um Eins erhöht bzw. inkrementiert werden.

Das Programm springt dann zurück zu Schritt 108, so daß der genannte Schrittzyklus wiederholt wird. Wird im Schritt 112 ermittelt, daß die letzten Adreßdaten zu den Wählern 29 und 32 geliefert worden sind, daß also kein R-Strahl unterbro chen worden ist, so wird über den JA-Ausgang im Schritt 110 wiederum Schritt 101 erreicht, so daß alle zuvor erwähnten Schritte erneut durchlaufen werden.

Wird im Schritt 109 ermittelt, daß ein R-Strahl unterbro chen worden ist, so wird nachfolgend Schritt 112 erreicht. Die momentanen Adreßdaten, die zu den Wählern 29 und 32 ge liefert worden sind, welche die lichtemittierenden Dioden 11 und Phototransistoren 12 zur Bildung des unterbrochenen R-Strahls ausgewählt haben, werden gespeichert. Die ge speicherten Daten stimmen mit den R-Koordinaten überein, also mit der Position, an der zum ersten Mal ein R-Strahl unterbrochen worden ist. Im nachfolgenden Schritt 113 wer den die jeweiligen Adreßdaten, die im Speicher des Mikro computers 21 gespeichert sind und die in Übereinstimmung mit den unterbrochenen L- und R-Strahlen stehen, ausgele sen, wobei die endgültigen X- und Y-Koordinaten berechnet werden.

Genauer gesagt werden die R- und L-Koordinaten, die durch den Mikrocomputer 21 detektiert worden sind, in orthogonale Koordinaten (X, Y) umgewandelt. Die detektierten Koordina tenwerte sind z.B. die zuvor erwähnten Koordinatenwerte MR, NL im schräg verlaufenden Koordinatensystem. Die ortho gonalen Koordinatenwerte (X, Y) entsprechen den zuvor er haltenen Koordinatenwerten und werden im Speicher (ROM) des Mikrocomputers gespeichert, wobei die zuvor erhaltenen Ko ordinatenwerte (MR, NL) in die Koordinaten (X, Y) umgewan delt werden.

Der Betrieb des zweiten Ausführungsbeispiels nach der vor liegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das in Fig. 7 gezeigte Flußdiagramm näher beschrieben.

Entsprechend der Fig. 7 beginnt das Programm mit Schritt 200, dem der Schritt 201 folgt, in welchem die Inhalte des im Mikrocomputer 21 vorhandenen Speichers gelöscht werden, also die letzte Bedingung bei unterbrochenem L-Strahl und bei ausgewählten Wählern 22 und 26. Im Schritt 202 liefert der Mikrocomputer 21 momentane Adreßdaten zu den Wählern 22 und 26, um die entsprechenden lichtemittierenden Dioden 11 und Phototransistoren 12 zur Bildung der L-Strahlen anzu steuern.

Im darauffolgenden Entscheidungsschritt 203 wird geprüft, ob der L-Strahl durch einen Finger oder dergleichen unter brochen worden ist. Ist dies nicht der Fall, so wird nach folgend Entscheidungsschritt 204 erreicht, in dem festge stellt wird, ob die momentanen Adreßdaten, die zu den Wäh lern 22 und 26 zur Auswahl der lichtemittierenden Dioden 11 und der Phototransistoren 12 zwecks Bildung der L-Strahlen geliefert worden sind, die letzten Daten sind. Wird im Schritt 204 festgestellt, daß die momentanen Adreßdaten nicht die letzten Daten sind, so wird über den EIN-Ausgang von Schritt 204 nachfolgend Schritt 205 erreicht, in wel chem die momentanen Adreßdaten für die Wähler 22 und 26 um Eins erhöht bzw. inkrementiert werden. Sodann springt das Programm zurück zu Schritt 202, so daß die obigen Schritte erneut abgearbeitet werden.

Wird im Schritt 203 festgestellt, daß der L-Strahl unter brochen worden ist, so wird über den JA-Ausgang des Schritts 203 der nachfolgende Schritt 206 erreicht, in wel chem innerhalb des Speichers des Mikrocomputers 21 die mo mentanen Adreßdaten gespeichert werden, die zu den Wählern 22 und 26 geliefert worden sind. Das Programm springt dann weiter zu Schritt 204, so daß die oben erwähnten Schritte erneut durchlaufen werden.

Wird im Schritt 204 festgestellt, daß die zu den Wählern 22 und 26 gelieferten Adreßdaten die letzten Adreßdaten sind, was bedeutet, daß der gesamte Scan- bzw. Abtastbetrieb be züglich der L-Strahlen beendet ist, unabhängig davon, ob alle L-Strahlen unterbrochen worden sind oder nicht, so wird nachfolgend Schritt 207 erreicht. Im Schritt 207 wird detektiert, ob es sich bei den detektierten Adreßdaten in Übereinstimmung mit der Strahlunterbrechung um eine einzel ne, aufeinanderfolgende oder andere Strahlunterbrechung als die in den zuvor erwähnten Tabellen I und II handelt. Stim men die detektierten Adreßdaten nicht mit den in den Tabel len I und II vorhandenen akzeptablen Mustern überein, so springt das Programm zurück zu Schritt 201, so daß die oben erwähnten Schritte wiederholt werden. Andernfalls springt das Programm zum Schritt 208.

Im Schritt 208 wird der Inhalt des im Mikrocomputer 21 vor handenen Speichers gelöscht, der die letzte Bedingung spei chert, wenn der R-Strahl bei ausgewählten Wählern 29 und 32 unterbrochen ist. Sodann wird Schritt 209 erreicht, in wel chem der Mikrocomputer 21 momentane Adreßdaten zu den Wäh lern 29 und 32 liefert, um lichtemittierende Dioden 11 und die zugehörigen Phototransistoren 12 zwecks Bildung der R- Strahlen anzusteuern.

Im nächsten Entscheidungsschritt 210 wird geprüft, ob der R-Strahl durch den Finger eines Benutzers oder dergleichen unterbrochen worden ist oder nicht. Ist dies nicht der Fall, so wird nachfolgend der Entscheidungsschritt 211 er reicht, in welchem geprüft wird, ob die letzten Adreßdaten zu den Wählern 29 und 32 geliefert worden sind, welche die lichtemittierenden Dioden 11 und die Phototransistoren 12 zur Bildung der R-Strahlen auswählen. Ist dies nicht der Fall, so wird über den NEIN-Ausgang des Schritts 211 nach folgend der Schritt 212 erreicht, in welchem die momentanen Adreßdaten für die Wähler 29 und 32 um Eins erhöht bzw. in krementiert werden. Sodann springt das Programm zurück nach Schritt 209, so daß die oben erwähnten Schritte wiederholt werden.

Wird im Schritt 210 ermittelt, daß der R-Strahl unterbro chen worden ist, so wird über den JA-Ausgang des Schritts 210 der nächste Schritt 213 erreicht, in welchem die ent sprechenden Adreßdaten, die zu den Wählern 22 und 26 gelie fert worden sind, um die lichtemittierenden Dioden 11 und die Phototransistoren 12 zur Bildung des unterbrochenen R- Strahls anzusteuern, im Speiche des Mikrocomputers 21 als Information über die R-Koordinate gespeichert. Nachfolgend wird Schritt 211 erreicht, so daß die oben erwähnten Schritte wiederholt werden.

Wird im Schritt 211 festgestellt, daß die letzten Adreßda ten zu den Wählern 29 und 32 geliefert worden sind, was be deutet, daß der gesamte Scan- bzw. Abtastbetrieb bezüglich aller R-Strahlen beendet ist, unabhängig davon, ob alle R- Strahlen unterbrochen worden sind oder nicht, so wird nach folgend der nächste Entscheidungsschritt 214 erreicht. Im Schritt 214 wird ermittelt, ob es sich bei den in Überein stimmung mit der Strahlunterbrechung detektierten Adreßda ten um einzelne, kontinuierliche oder andere als solche Adreßdaten handelt. Wenn nicht, so wird nachfolgend Schritt 201 erreicht, so daß die oben erwähnten Schritte wiederholt werden. Trifft dies jedoch zu, so wird nachfolgend Schritt 215 erreicht.

Im Schritt 215 werden die im Speicher des Mikrocomputers 21 gespeicherten jeweiligen Adreßdaten ausgelesen, um die L- und R-Koordinaten zu berechnen. Werden nur Daten für eine Adresse detektiert, so werden die L- und R-Koordinatenwerte durch Duplizierung der Adreßdaten bestimmt. Wird eine Mehr zahl von Adreßdaten detektiert, so werden die L- und R-Ko ordinatenwerte auf der Grundlage des Additionswerts der er sten und zweiten Daten bestimmt.

Sodann werden die L- und R-Koordinatenwerte, die durch den Mikrocomputer 21 bestimmt worden sind, in orthogonale Koor dinatenwerte umgewandelt. Sind z.B. die detektierten Koor dinatenwerte für das schräg verlaufende Koordinatensystem die Koordinatenwerte MR, NL, so können die Koordinatenwerte (X, Y) der gewünschten Koordinaten (im orthogonalen Koordi natensystem) in Übereinstimmung mit den zuvor erwähnten Ko ordinatenwerten (MR, NL) mit Hilfe einer Nachschlagtabelle bestimmt werden, deren Werte zuvor im ROM des Mikrocompu ters 21 gespeichert worden sind. Die wahren und gewünschten Koordinatenwerte (X, Y) lassen sich somit durch Umwandlung der Koordinatenwerte (MR, NL) in die Koordinatenwerte (X, Y) durch folgende Umwandlungsbeziehung erhalten:

(NL, MR) → (X, Y)

Da in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung die Widerstandswerte der Strom begrenzungswiderstände 41 bis 44 innerhalb der Stromwege der lichtemittierenden Dioden 11 zur Bildung der Infrarot lichtstrahlen in den Eckbereichen des Schirms so gewählt sind, daß sie den durch diese lichtemittierenden Dioden hindurchfließenden Strom im Vergleich zu demjenigen Strom begrenzen, der durch die lichtemittierenden Elemente zur Bildung von Infrarotlichtstrahlen in anderen Teilen des Schirms hindurchfließt, um die Intensität der Lichtstrah len, die auf alle Phototransistoren auftreffen, einander anzugleichen, entspricht der Betrieb der Schaltungsanord nung nach Fig. 5 im wesentlichen demjenigen der in Fig. 2 gezeigten Schaltung. Die Pufferschaltung 28 erzeugt daher kein fehlerhaftes Pulssignal in Antwort auf das reflektier te Licht, so daß die berührungsempfindliche Paneeleinrich tung störungsfrei arbeitet.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind jeweils fünf L-Strahlen und fünf R-Strahlen vorhanden, worauf die Erfin dung jedoch nicht beschränkt ist. Die Anzahl der L- und R- Strahlen kann auch anders gewählt sein, falls dies erfor derlich ist. Darüber hinaus können auch die Anzahl der lichtemittierenden Dioden 11, die Anzahl der Phototransi storen 12 sowie die Anzahl der festen Anschlüsse der Wähler 22, 26, 29 und 32 frei verändert werden.

Die Fig. 3A bis 3C und die Fig. 4A bis 4C in Verbindung mit der jeweiligen Beschreibung machen deutlich, daß die Si gnalform der von den Phototransistoren 12 gelieferten Aus gangssignale bedeutend ist.

Die den Fig. 5A und 5B ähnlichen Fig. 12A und 12B zeigen zusammen ein Blockdiagramm einer weiteren Schaltungsanord nung nach der Erfindung. Die Fig. 13A bis 13E zeigen Wel lenformdiagramme von Signalen innerhalb der Pufferschaltung 28. In den Fig. 12A und 12B sind gleiche Teile wie in den Fig. 5A und 5B mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben.

In Übereinstimmung mit den Fig. 12A und 12B ist ein Strom schalttransistor 25 T betriebsmäßig in Serie mit dem Strom begrenzungswiderstand 25 geschaltet. Der Stromschalttransi stor 25 T empfängt ein Signal, das sich durch Invertieren eines vom Tor 3 des Mikrocomputers 21 erhaltenen Ausgangs signals (Diodentreiberausgang) durch einen Inverter 25 I er gibt. Das Signal treibt die lichtemittierenden Dioden 11 und die Schalttransistoren 23 ₁ bis 23 ₅ sowie 30 ₁ bis 30 ₅ in einer UND-Betriebsweise, wie nachfolgend genauer erläutert wird. Der Einfachheit halber sind andere Elemente in den Fig. 12A und 12B nicht beschrieben.

Die so aufgebaute berührungsempfindliche Paneeleinrichtung arbeitet in der nachfolgend erläuterten Weise. Wie die Fig. 13E erkennen läßt, schalten die Wähler 22 und 26 (32 und 29), die durch das Adressensignal vom Tor 2 des Mikrocompu ters 21 angetrieben werden, synchron die lichtemittierenden Dioden 11 und die Phototransistoren 12 ein. Es braucht nicht besonders erwähnt zu werden, daß die einander gegen überliegenden Elemente wahlweise eingeschaltet werden.

Es muß jedoch berücksichtigt werden, daß auch der ausge schaltete Phototransistor 12 ₁₃ noch Infrarotlichtstrahlen empfängt, die von den eingeschalteten lichtemittierenden Dioden während der Periode emittiert werden, in welcher der Phototransistor 12 ₁₃ nicht eingeschaltet ist oder während der Periode, in der die lichtemittierenden Dioden 11 ₁₀ oder 11 ₅₃ gegenüber dem Phototransistor 12 ₁₃ nicht eingeschaltet sind, und daß der Phototransistor 12 ₁₃ externes Licht emp fängt, so daß in der Basis des Phototransistors 12 ₁₃ eine optisch angeregte Ladung (Träger) akkumuliert wird. Wird der Phototransistor 12 ₁₃ eingeschaltet, so fließen die ak kumulierten Träger bzw. Ladungsträger momentan durch den Phototransistor 12 ₁₃ hindurch, so daß ein Strom in den Lastwiderstand 27 hineinfließt, der mit allen Phototransi storen 12 verbunden ist, was zu einem fehlerhaften Aus gangssignal führt, wie die Fig. 13A erkennen läßt.

Dieses fehlerhafte Ausgangssignal 34 ist sehr groß, wie die Fig. 13A zeigt, so daß nur sehr schwer bestimmt werden kann, ob die lichtemittierende Diode 11 ₁₀ oder 11 ₅₃ tat sächlich den Lichtstrahl emittiert hat, wenn das Signal von der lichtemittierenden Diode dem fehlerhaften Ausgangssi gnal überlagert wird.

Obwohl die Phototransistoren 12 und die lichtemittierenden Dioden 11 synchron durch den Wähler 22 oder 29 eingeschal tet werden, die die lichtemittierenden Dioden 11 in Syn chronisation mit dem Wähler 26 oder 32 auswählen, fließt in der Praxis kein Strom in die lichtemittierenden Dioden 11.

Das fehlerhafte Ausgangssignal 34, das infolge des Ausgangs des gemeinsamen Lastwiderstands 27 der Phototransistoren 12 (bzw. infolge der akkumulierten Träger) entsteht, wird sehr schnell gedämpft, wie anhand der Fig. 13A zu erkennen ist. Nach Dämpfung des fehlerhaften Ausgangssignals wird der Stromschalttransistor 25 T eingeschaltet, was die Fig. 13D zeigt, so daß ein Strom in die ausgewählte Diode 11 ₁₀ (oder 11 ₅₃) zu fließen beginnt.

Der Phototransistor 12 ₁₃ empfängt von der lichtemittieren den Diode 11 ₁₀ (oder 11 ₅₃) Infrarotlichtstrahlung und er zeugt ein Ausgangssignal als korrektes photodetektiertes Signal, wie oben beschrieben. Das fehlerhafte Signal und das korrekte photodetektierte Signal werden über einen Kopplungskondensator 28 c der Pufferschaltung 28 zum nach- folgenden Verstärkungstransistor 28 a der Pufferschaltung 28 übertragen und durch diesen verstärkt, so daß ein Signal gemäß Fig. 13B erhalten wird.

Es ist ersichtlich, daß im Signalpegel der verstärkten Si gnale gemäß Fig. 13B die Gleichstromkomponente des Aus gangspegels, die durch externes Licht, wie z.B. Sonnen licht, erhalten wird, das auf die Phototransistoren 12 auf trifft, infolge des Kopplungskondensators 28 c beseitigt ist, so daß nur die Wechselstromkomponente dieser Signale übertragen wird.

Durch Verwendung eines Filterkondensators 28 d, der zwischen dem Eingang zur Verstärkerschaltung 28 und der Schaltungs erde liegt, durch Verwendung des gemeinsamen Lastwider stands 27 für die Phototransistoren 12 und durch Verwendung einer bestimmten Filtercharakteristik läßt sich eine hoch frequente Photofluktuationskomponente ebenfalls beseitigen, die z. B. eine Störung infolge der Verwendung einer Fluo reszenzlichtlampe sein kann, die bei hoher Frequenz betrie ben wird.

Das Ausgangssignal des Verstärkungstransistors 28 a wird zu einem Pegelkomparator 28 b übertragen, wobei der Pegelkompa rator 28 b ein Pulssignal P 2 gemäß Fig. 13C erzeugt. In ähn licher Weise wie oben beschrieben wird anhand des zweiten Pulssignals P 2, das dem photodetektierten Signal ent spricht, bestimmt, ob der Infrarotlichtstrahl unterbrochen worden ist oder nicht.

Obwohl nicht im einzelnen dargestellt, wird die detektierte Koordinate zum Computersystem als serielles Signal gelie fert, z.B. als Signal vom RS232C-Typ, und zwar mittels ei nes Mikrocomputers (oder mittels eines Signalverarbeitungs systems), in ähnlicher Weise wie beim konventionellen Sy stem.

Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Strom begrenzungswiderstand zur Angleichung der Lichtintensitäten verwendet, mit denen die Photodetektoren 12 beaufschlagt werden. Statt dessen ist eine Änderung gemäß Fig. 14 mög lich, bei der die maximale Länge (Längsachse) der jewei ligen lichtemittierenden Diode 11 und/oder des Phototransi stors 12 im Eckbereich des Bildschirms gegenüber der opti schen Achse versetzt ist, die die einander gegenüberliegen den Elemente verbindet. In einem solchen Fall wird die ma ximale Länge (Längsachse) vorzugsweise in Richtung nach oben relativ zur Display-Einrichtung versetzt, die am Boden der berührungsempfindlichen Paneeleinrichtung vorhanden ist.

Alternativ können die Ausgangssignale der Phototransisto ren, die als lichtempfangende Elemente zur Bildung der Strahlen in den Eckbereichen dienen, selektiv bzw. wahlwei se zu einem Verstärker geliefert werden, der einen geringen Verstärkungsfaktor aufweist. In diesem Fall kann die Aus wahl (Umschaltung) der Ausgangssignale in Übereinstimmung mit den Adreßdaten erfolgen, die zum Wähler geliefert wer den.

Wie oben beschrieben, ist es in Übereinstimmung mit der Er findung möglich, Störungen zu vermeiden, die dann erzeugt werden, wenn ein Lichtstrahl in einem Eckbereich des Schirms durch einen Finger unterbrochen wird, was zur Folge hat, daß aufgrund der großen Nähe der Lichtquelle zum Fin ger und der relativ großen Intensität des Lichtstrahls re flektierte Lichtstrahlen hervorgerufen werden. Entsprechend der Erfindung wird die Empfindlichkeit der lichtempfangen den Elemente der in den Eckbereichen vorhandenen Photode tektorpaare im wesentlichen an diejenige der Photodetektor paare angeglichen, die in anderen Teilen des Schirms vor handen sind, wo die Strahllänge größer ist.

Der Anteil an reflektiertem Licht von einem aus einem Eck bereich kommenden Strahl, welcher zuvor zu einer Störung der berührungsempfindlichen Paneeleinrichtung geführt hat, ist so groß wie derjenige eines Infrarotlichtstrahls, der nicht unterbrochen worden ist.

Claims

1. Berührungsempfindliche Paneeleinrichtung, gekenn zeichnet durch

-eine Anzeigeeinrichtung mit einer Bildschirmoberfläche (s),
- eine Mehrzahl von Photodetektormitteln (11, 12) zur Er zeugung einer Mehrzahl von Detektorstrahlen unterschied licher Länge, die die Bildschirmoberfläche (s) kreuzen,
- Mittel (41 bis 43) zur Reduzierung der Empfindlichkeit jener Photodetektormittel (11, 12), die eine relativ kür zere Strahllänge aufweisen, und
- eine mit den Photodetektormitteln (11, 12) verbundene Prozeßschaltung zum Detektieren unterbrochener Strahlen.

2. Berührungsempfindliche Paneeleinrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildschirmober fläche (s) einen im wesentlichen rechteckigen Bildbereich aufweist und die Photodetektormittel Detektorstrahlen bil den, die schräg zum rechteckigen Bildbereich verlaufen.

3. Berührungsempfindliche Paneeleinrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Photo detektormittel eine Strahlemissionseinrichtung (11) mit einstellbarer Strahlstärke aufweisen, und daß die Mittel zur Reduzierung der Empfindlichkeit die Strahlstärke derje nigen Strahlemissionseinrichtungen reduziert, die eine re lativ kürzere Strahllänge aufweisen.

4. Berührungsempfindliche Paneeleinrichtung nach An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Photo detektormittel eine Strahlempfangseinrichtung (12) aufwei sen, die mit ihnen in photogekoppelter Ausrichtung steht, und daß durch die Mittel zur Reduzierung der Empfindlich keit, die auf die Photodetektormittel mit relativ kürzerer Strahllänge einwirken, die photogekoppelte Ausrichtung zwi schen der Strahlemissionseinrichtung (11) und der Strahl empfangseinrichtung (12) einstellbar ist.

5. Berührungsempfindliche Paneeleinrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildschirmober fläche (s) im wesentlichen planar ist.

6. Berührungsempfindliche Paneeleinrichtung, gekenn zeichnet durch

- eine Anzeigeeinrichtung mit einer gekrümmten Bildschirm oberfläche (s),
- einen ersten Satz von mehreren Photodetektormitteln zur Erzeugung mehrerer erster, paralleler Strahlen unter schiedlicher Länge, die über die Bildschirmoberfläche (s) verlaufen, wobei der erste Satz von Photodetektormitteln an der Peripherie der Bildschirmoberfläche (s) vorhanden ist,
- einen zweiten Satz von mehreren Photodetektormitteln zur Erzeugung mehrerer zweiter, paralleler Strahlen unter schiedlicher Länge, die über die Bildschirmoberfläche (s) verlaufen, wobei der zweite Satz von Photodetektormitteln an der Peripherie der Bildschirmoberfläche (s) vorhanden ist, und wobei die mehreren ersten und mehreren zweiten Strahlen relativ zur Krümmung der Bildschirmoberfläche (s) schräg verlaufen,
- Mittel zur Reduzierung der Empfindlichkeit derjenigen Photodetektormittel, die Strahlen mit relativ kürzerer Strahllänge erzeugen im Vergleich zu den anderen Strah len, die vom ersten und zweiten Satz der Photodetektor mittel erzeugt werden, und
- eine mit dem ersten und zweiten Satz von Photodetektor mitteln verbundene Prozeßschaltung zum Detektieren unter brochener Strahlen sowie zum Bestimmen des Ortes der un terbrochenen Strahlen.

7. Berührungsempfindliche Paneeleinrichtung nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Strahlen positive Winkel relativ zur Richtung der Krümmung der Bild schirmoberfläche (s) und die zweiten Strahlen negative Win kel relativ zur Richtung der Krümmung der Bildschirmober fläche (s) aufweisen.

8. Berührungsempfindliche Paneeleinrichtung nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Redu zierung der Empfindlichkeit der Photodetektormittel (11, 12), die Strahlen mit relativ kürzerer Strahllänge erzeu gen, Mittel zum Herausfiltern von Gleichstromsignalen und hochfrequenten Übergangssignalen aufweisen.