DE4111710C2 - Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer - Google Patents
Drahtlose Eingabevorrichtung für ComputerInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine drahtlose Eingabevorrich
tung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
Eine solche, aus der US-PS 45 50 250 bekannte drahtlose Ein
gabevorrichtung für Computer besitzt eine eine Lichtimpulse
aussendende Lichtquelle enthaltende Eingabeeinrichtung und
zwei Lichtempfangselemente, die jeweils einen Einfallswinkel
des von der Lichtquelle einfallenden Lichts erfassen, sowie
eine Eingabeeinheit, die eine Betriebseinheit zum Berechnen
der Position der Eingabeeinrichtung aus den von den zwei
Lichtempfangselementen erfaßten Lichtmengen hat, wobei die
Lichtempfangselemente zwei Fühlereinrichtungen für Lichtmen
gen haben und die Position aufgrund der von den Fühlerein
richtungen empfangenen Lichtmengen und des Abstandes zwischen
den Lichtempfangselementen berechnet wird. Dabei werden als
Fühlereinrichtungen CCD - (charge coupled device) - Sensoren ver
wendet, die in einem Gehäuse mit gewölbter Oberfläche unter
gebracht sind, welches je ein rechteckiges und ein keilför
miges Fenster besitzt, durch welche eine durch Schlitze in
der Eingabeeinheit einfallende Lichtfläche auf die Sensoren
auftrifft, wobei je nach Einfallswinkel des Lichts das Ver
hältnis der Sensor-Ausgangssignale variiert.
Aus der EP 0 202 468 A1 ist eine weitere drahtlose Eingabe
vorrichtung für Computer bekannt, die eine stiftartige Ein
gabeeinrichtung umfaßt. Als Lichtempfangselemente werden von
lichtundurchlässigen, mit einem Schlitz versehenen, rotieren
den Zylindern umgebene Fühlereinrichtungen verwendet, wobei
der zur Positionsbestimmung der Eingabeeinrichtung benötigte
Winkel zwischen der Verbindungsachse beider Lichtempfangsele
mente und ihrer jeweiligen Verbindungsachse zur Eingabeein
richtung durch den jeweiligen Drehwinkel des Zylinders erhal
ten wird, bei dem kurzzeitig Licht von der Eingabeeinrichtung
durch den Schlitz auf die Fühlereinrichtung fällt.
Aus "PSD′s und ihre Anwendungen" von Dirk Zittlau, in: Der
Elektroniker Nr. 8/1990, Seite 10-13, ist der Aufbau von po
sitionssensitiven Dioden (PSD′s) und deren Verwendung zur
Weg- und Winkelmessung bekannt, wobei ihre Ausgangssignale
den Auftreffpunkt eines Lichtstrahls auf der Diodenfläche an
zeigen. Dabei besitzt eine PSD eine die gesamte Diodenrück
fläche umfassende Gegenelektrode, der zwei an den Diodenenden
befindliche Kontakte gegenüberstehen. Durch auftreffendes
Licht freigesetzte Ladungsträger fließen zu den seitlichen
Elektroden ab und überwinden dabei Bahnwiderstände, die pro
portional den zurückgelegten Strecken zwischen Auftreffpunkt
und Elektrode sind. Die an den an den Diodenseiten befindli
chen Elektroden austretenden Ströme repräsentieren dabei den
auf der Verbindungsstrecke zwischen beiden seitlichen Elek
troden befindlichen Auftreffpunkt des Lichtstrahls.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Eingabevorrichtung der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so weiterzu
bilden, daß die Position der Eingabeeinrichtung einfach und
genau festgestellt sowie eine verbesserte preisgünstigere
Vorrichtung realisiert werden kann.
Bei einer Eingabevorrichtung der im Oberbegriff des Patentan
spruchs 1 genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kenn
zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung zeichnet sich dadurch
aus, daß die Fühlereinrichtungen jeweils zwei elektrisch von
einander getrennte, nebeneinanderliegende PIN-Fotodioden be
sitzen, welche den einfallenden Lichtmengen proportionale
Ausgangssignale ausgeben. Dabei ist die Betriebseinheit der
art ausgebildet, daß sie die Position der auf einer stiftar
tigen Eingabeeinrichtung befindlichen Lichtquelle aufgrund
des jeweiligen Verhältnisses der Differenz zwischen den von
den jeweils zwei PIN-Fotodioden der jeweiligen Fühlereinrich
tung empfangenen Lichtmengen zur Summe dieser jeweils beiden
Lichtmengen und der Hälfte eines von den optischen Achsen der
Lichtempfangselemente miteinander eingeschlossenen Winkels,
welcher kleiner als 180° ist, berechnet.
Dabei ermöglicht die Verwendung von relativ einfach aufgebau
ten und daher preisgünstigen PIN-Fotodioden in den Fühlerein
richtungen eine Preissenkung der gesamten Eingabevorrichtung
und die stiftartige Ausbildung der Eingabeeinrichtung ein auf
den gewohnten Gebrauch stiftartiger Schreibgeräte ausgerich
tetes, bequemes Arbeiten. Weiterhin gestattet die besondere
geometrische Anordnung der beiden Lichtempfangselemente zu
einander ein Heranrücken des detektierbaren Arbeitsbereiches
an die Eingabeeinheit, wodurch Platzersparnis und erhöhter
Komfort gegeben sind.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeich
nung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten
Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem eine drahtlose
Eingabevorrichtung mit einer stiftartigen Eingabeeinrichtung
und einer drahtlosen Eingabeeinheit in einem Personalcomputer
verwendet wird;
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der
drahtlosen Eingabeeinheit;
Fig. 3 einen Querschnitt in der Draufsicht der drahtlosen
Eingabeeinheit;
Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht der stiftartigen
Eingabeeinrichtung;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines zweiten
Ausführungsbeispiels der drahtlosen Eingabeeinheit;
Fig. 6 eine Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispiels
der drahtlosen Eingabeeinheit;
Fig. 7 ein Blockschaltbild der stiftartigen
Eingabeeinrichtung;
Fig. 8 ein Blockschaltbild der drahtlosen
Eingabeeinheit;
Fig. 9 eine Wellenform der Lichtpulse der
stiftartigen Eingabeeinrichtung;
Fig. 10 Wellenformen der Positions- und Klickpulse
der stiftartigen Eingabeeinrichtung;
Fig. 11 und 12 schematische Ansichten, die
die Positionsberechnung erklären, sowie
Fig. 13 bis 15 Kurven zum Bestimmen eines
Parameters für die Positionsberechnung.
In den Fig. 1 bis 4 ist eine drahtlose Eingabevor
richtung für Computer gezeigt, die die Konfiguration her
kömmlicher Computer ohne irgendeine Modifikation verwenden
kann. In Fig. 1 ist eine drahtlose Eingabeeinheit 4, die
von einer geeigneten Stütze, wie etwa einem Tisch, getragen
wird und mit dem Ende eines Mauskabels 6 verbunden ist, mit
einem Personalcomputer 1 verbunden, der seinerseits mit ei
ner Kathodenstrahlröhre (CRT) 2 und einer Tastatur 3 verbun
den ist. Eine stiftartige Eingabeeinrichtung 5 ist so angeordnet,
daß sie in einem Aufladeteil (einer Ladeeinheit) 39 der Eingabeeinheit
4 aufgenommen wird, wenn sie nicht verwendet
wird um geladen zu werden, und zur Benutzung aus der Ladeeinheit
39 herausgezogen wird. Also ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel
die Eingabeeinheit 4 anstelle einer
herkömmlichen Maus mit einem herkömmlichen Computer verbunden
und kann mit diesem verwendet werden.
Die Eingabeeinrichtung 5 wird hier als "stiftartige Eingabeeinrichtung"
bezeichnet, da die Eingabeeinrichtung vorzugsweise
die Form eines Stiftes besitzt. Jedoch ist die Eingabeeinrichtung
nicht auf diese Konfiguration
beschränkt und kann jede geeignete Form annehmen.
Die Konfiguration der Eingabeeinheit 4 und der
stiftartigen Eingabeeinrichtung 5 wird nun im Detail unter Bezugnahme
auf die Fig. 2 bis 4 beschrieben. Wie in den Fig. 2
und 3 gezeigt, besitzt die Eingabeeinheit 4
ein kastenförmiges Gehäuse, das gegenüberliegende Vorderseiten
besitzt, die diagonal nach außen vorstehen. Die Seitenwände
sind mit Öffnungen versehen. Lichtempfangselemente
20 und 21 sind in dem Gehäuse so angeordnet, daß sie Licht
von der stiftartigen Eingabeeinrichtung 5 durch die Öffnungen
empfangen.
Die Lichtempfangselemente 20 und 21 umfassen Linsen
20a und 21a, die Licht von der stiftartigen Eingabeeinrichtung
fokussieren, und Positions-detektierende, lichterfassende Fühlereinrichtungen
20b und 21b, wie etwa
jeweils zwei nebeneinanderliegende PIN-Fotodioden, die auf den
Brennpunkten angeordnet sind, um die Bilder des Lichtes zu
detektieren und die Lichtmenge in den Positionen, in denen
die Bilder geformt werden, in elektrische Signale umzuwandeln.
Diese Lichtempfangselemente sind so angeordnet,
daß sie zwischen sich einen vorgegebenen Winkel 20 bilden.
Als Ergebnis kann die Position der stiftartigen Eingabevorrichtung
durch den Abstand zwischen den Lichtempfangselementen
20 und 21, dem vorgegebenen Winkel 20 und der Lichtmenge,
die von den Fühlereinrichtungen
20b und 21b der Lichtempfangselemente empfangen
wird, berechnet werden. Ein Beispiel von zwei nebeneinanderliegenden
PIN-Fotodioden als Lichtempfangselement wird später beschrieben.
Auch wenn hier eine zweidimensionale Positionsdetektion
gezeigt ist, kann die Fühlereinrichtung
linienförmig sein, und eine flächenförmige
Fühlereinrichtung, ist für die Verwendung zur dreidimensionalen
Positionsdetektion erforderlich.
Die Eingabeeinheit umfaßt weitere Funktionselemente,
deren Details unter Bezugnahme auf die Fig. 8 beschrieben
werden.
Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt die stiftartige Eingabeeinrichtung
5 ein Gehäuse und eine Lichtquelle
10, wie etwa eine LED
(lichtemittierende Diode), am Ende ihres Gehäuses. Das Gehäuse
umfaßt außerdem einen Mausschalter 11, Klickschalter
12 und 13 an seinem vorderen Bereich und einen Führungsstift
37 und Ladeanschlüsse 38.
Die Lichtquelle 10 emittiert Licht, in das
Positions- und Klickinformationen entsprechend den Anweisungen
eines Steuerschaltkreises, der später beschrieben wird,
moduliert sind. Wenn zum Beispiel der Mausschalter 11 mit
dem Daumen niedergedrückt wird, emittiert die Lichtquelle
10 Positionspulse für in das in dem Gehäuse
erzeugte Licht. Da allgemeine lichtempfindliche Fühlereinrichtungen, auf
einen sichtbaren Lichtstrahl reagieren, sind Filter (nicht
gezeigt) vorgesehen, um einen Lichtstrahl nur einer bestimmten
Wellenlänge zu senden, im allgemeinen einen Infrarotstrahl.
Das Drücken des Mausschalters 11 veranlaßt die
stiftartige Eingabeeinrichtung, in den Betriebszustand zu gehen,
und schaltet die Lichtquelle zum Aussenden von
Licht an, wie oben beschrieben. Die Klickschalter 12 und 13
arbeiten als Klick-Ein- und Klick-Aus-Schalter, wenn sie vom
Zeigefinger gedrückt werden. Diese Klickschalter werden nur
dann aktiv, wenn der Mausschalter 11 gedrückt ist. Es sollte
festgestellt werden, daß die zwei Klickschalter nicht immer
erforderlich sind und daß der Klick-Aus-Schalter 13 wegge
lassen werden kann.
Der Führungsstift 37 dient als Führung, wenn die stiftartige
Eingabeeinrichtung 5 in der Ladeeinheit 39 der Eingabeeinheit
4 aufgenommen wird. Die stiftartige Eingabeeinrichtung
5 wird entlang einer Führungsnut (nicht gezeigt)
in die Ladeeinheit 39 eingeführt und herausgenommen.
Demnach sind die Ladeanschlüsse 38 der stiftartigen Eingabeeinrichtung
5 in Hinblick auf die entsprechenden Ladeanschlüsse
(nicht gezeigt) der Eingabeeinheit 4 passend angeordnet.
Die stiftartige Eingabeeinrichtung umfaßt weitere funktionelle
Elemente, deren Details in bezug auf Fig. 7 beschrieben
werden.
In den Fig. 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel
einer in einer Tastatur eingebauten, drahtlosen Eingabevorrichtung
für Computer
gezeigt, bei der die Eingabeeinheit in der Tastatur
3 angeordnet ist. Die Lichtempfangselemente 20 und 21
sind auf den gegenüberliegenden Seiten der hinteren, oberen
Oberfläche der Tastatur 3 (Fig. 5 zeigt schematisch diese
Lichtempfangselemente) angeordnet, und die Ladeeinheit
39 ist auf der linken Seitenoberfläche des hinteren Bereichs
der Tastatur 3 angeordnet.
Außerdem sind, wie in Fig. 5 gezeigt, eine
Betriebseinheit 8 und ein Wandlerschaltkreis 9 in dem Gehäuse
angeordnet.
Also kann das zweite Ausführungsbeispiel das Problem der
Handhabung der Eingabeeinheit in einem Kasten für
den Fall, daß sie von der Tastatur getrennt ist, vermeiden.
In den Fig. 7 bis 10 wird die Anordnung (stiftartige
Eingabeeinrichtung und Eingabeeinheit) und der Betrieb
der drahtlosen Eingabevorrichtung für Computer
beschrieben.
Zuerst wird in Fig. 7 ein Blockschaltbild der
stiftartigen Eingabeeinrichtung gezeigt. Die Lichtquelle
10 emittiert Lichtpulse (siehe Fig. 9) und Positionspulse
einschließlich von Klickinformationen (Klick-An- und Klick-
Aus-Pulse) (siehe Fig. 10).
Ein Pulsgenerator 15 ist zum Erzeugen von Positionspul
sen und dergleichen unter der Steuerung eines Steuerschaltkreises
18, basierend auf den Zuständen des Mausschalters 11 und der
Klickschalter 12 und 13, vorgesehen. Der Mausschalter 11
wird verwendet, um die stiftartige Eingabeeinrichtung zwischen
dem An- und Auszustand hin- und herzuschalten, und die
Klickschalter 12 und 13 erzeugen Klick-An- und Klick-Aus-Si
gnale für Klick-An- und Klick-Aus-Pulse.
Die Steuerschaltkreis 18 steuert den gesamten Betrieb der
stiftartigen Eingabeeinrichtung und die Stromversorgung 19
wird über die Ladeanschlüsse 38 geladen.
In Fig. 8 ist ein Blockschaltbild der Eingabeeinheit
4 gezeigt. Wie oben erwähnt, empfangen die
Lichtempfangselemente 20 und 21 Licht von der stiftartigen
Eingabeeinrichtung 5. Diese beiden Lichtempfangselemente
20 und 21 sind mit einer Betriebseinheit
8 verbunden, die einen Differentialverstärker
23, einen Klickpulsdetektierschaltkreis 25, einen Differentialverstärker
26 und einen Positionsberechnungsschaltkreis
22 umfaßt. Die Differentialverstärker 23 und 26 erzeugen
Ausgaben der Differenz zwischen den und der Summe der
Lichtmengen, die von den jeweils zwei PIN-Fotodioden umfassenden Fühlereinrichtungen 20b
und 21b der Lichtempfangselemente empfangen und in elektrische
Signale umgewandelt werden, was hiernach im Detail
beschrieben wird. Der Klickpulsdetektierschaltkreis 25
stellt fest, ob ein Klickpuls in den empfangenen und umgewandelten
elektrischen Signalen enthalten ist. Die Detektion
von Klickpulsen kann durch Überprüfen der Ausgänge der
Lichtempfangselemente durchgeführt werden, da das einfallende
Licht von einem Modulator (nicht gezeigt) innerhalb
der stiftartigen Eingabeeinrichtung moduliert wird. Der Positionsberechnungsschaltkreis
22 berechnet die Position der
stiftartigen Eingabeeinrichtung aus der Information über die
Lichtmengen und andere Konstanten.
Ein Steuerschaltkreis 28 steuert den gesamten Betrieb der
Eingabeeinheit.
Ein Wandlerschaltkreis 9 umfaßt einen Mauspulswandler
schaltkreis 33, der die vom Positionsberechnungsschalt
kreis 22 berechneten Werte in orthogonale Koordinatenwerte
einer herkömmlichen Maus umwandelt, um Pulssignale zu erzeu
gen. Der Mauspulswandlerschaltkreis wandelt auch die vom
Klickpulsdetektierschaltkreis 25 festgestellten Klickpulse
in Mausklickpulse um. Zusätzlich zu dem oben Erwähnten ist
ein Verbindungselement 36 vorgesehen, um die vom
Mauspulswandlerschaltkreis 33 erzeugten Positionspulse und
Klickpulse über das Mauskabel 6 an den Personalcomputer zu
übertragen und elektrischen Strom der Eingabeeinheit
dadurch zuzuführen. Eine Stromversorgung 34 führt elek
trischen Strom zum Steuerschaltkreis 28 und ebenso zu jedem
funktionellen Element. Die Ladeeinheit 39 dient zur Strom
versorgung der stiftartigen Eingabeeinrichtung.
Die Positionsberechnung
wird unter Bezugnahme auf die Fig. 11 bis
15 beschrieben.
Fig. 11 zeigt ein optisches System zum Detektieren der
Position und insbesondere die mit der Positionsberechnung
verbundenen Parameter. Die einzustellenden Parameter, die
für die Positionsberechnung erforderlich sind, sind folgende:
- (1) Linse: Durchmesser der Linse, Krümmungsradius, Bre chungsindex und Dicke;
- (2) Abstand zwischen Linse und Lichtempfangselement: ℓ (Der Abstand sollte in geeigneter Weise ausgewählt werden, da er mit dem Durchmesser des Lichtflecks und dem Verhältnis (R) der Differenz zwischen den Lichtmengen zur Summe der Licht mengen zusammenhängt.)
- (3) Abstand zwischen den Linsen: 2A
- (4) Winkel der optischen Achse einer Linse gegen die Ver bindungslinie beider Linsen: Θ
Fig. 12 zeigt ein Koordinatensystem eines optischen Systems
zur Positionsdetektion. Die folgenden beiden Gleichungen
werden aus dem Koordinatensystem abgeleitet:
Z = tan (Θ + α) · X - tan (Θ + α) · A (1)
Z = -tan (Θ + β) · X - tan (Θ + β) · A (2)
Der Schnittpunkt (X₀, Z₀) der Koordinaten wird aus den Glei
chungen (1) und (2) hergeleitet und ergibt sich wie folgt:
X₀ = A · {tan (Θ + α) - tan (Θ + β} ÷
{tan (Θ + α) + tan (Θ + β)} (3)
Z₀ = - 2A {tan(Θ + α) · tan(Θ + β)} ÷
{tan(Θ + α) + tan(Θ + β)} (4)
Die Winkel α und β des einfallenden Lichtstrahls gegenüber
den optischen Achsen der Lichtempfangselemente 20, 21 können
jeweils aus den auf die beiden elektrisch voneinander ge
trennten, nebeneinanderliegenden PIN-Fotodioden jedes Licht
empfangselementes einfallenden Lichtmengen bestimmt werden.
Hierzu wird ein gegenüber Fig. 12 geändertes Koordinatensy
stem bezüglich eines einzelnen Lichtempfangselementes be
trachtet, wobei die Z-Koordinate in Richtung der optischen
Achse und die X-Koordinate senkrecht dazu (parallel zur Ebene
der beiden PIN-Fotodioden) liegen soll.
Wenn der Abstand in Z-Richtung konstant ist, besteht, wie
durch die Berechnungen herausgefunden wurde, eine fast pro
portionale Beziehung zwischen dem Verhältnis der Differenz
(C-D) zwischen den von den zwei PIN-Fotodioden empfangenen
Lichtmengen zu ihrer Summe (C+D) und dem Abstand in
X-Richtung. Die Ergebnisse der Berechnung sind in den Fig. 13
bis 15 gezeigt. Es wurde außerdem herausgefunden, daß das
Produkt der Steigung K jeder Kurve und der Z-Position der
Kurve fast einen konstanten Wert (W) in einem bestimmten Be
reich ergibt.
Aus den Kurven erhält man R = K · X, wobei R = (C-D)/(C+D),
und K · Z = W. Daher erhält man X/Z = tan α = R/W (bzw. tan β
= R′/W′).
Also kann der Wert von tan α von den zwei PIN-Fotodioden des
Lichtempfangselements 21 erhalten werden. Auf ähnliche Weise
kann der Wert von tan ß von den zwei PIN-Fotodioden des
Lichtempfangselements 20 erhalten werden.
Schließlich wird für die Berechnung des Schnittpunkts (X₀,
Z₀) nach den Gleichungen (3) und (4) noch folgende
Umrechnungsformel benötigt: tan (Θ + α ) = (tan Θ + tan α)/
(1 - tan Θ tan α).
Ein Ablauf der Positionsberechnung wird im folgenden be
schrieben.
Zuerst wird in einem vorbereitenden Schritt der konstante Wert W aus
der Steigung K der R-X-Kurve und der Z-Position sowie der
Wert von tan Θ bestimmt.
Wie oben erwähnt, geben die beiden Differentialverstär
ker die Differenzen (C-D) und (C′-D′) und die Summen (C+D)
und (C′+D′) der Lichtmengen (C, D) und (C′, D′), die auf den
beiden zweigeteilten PIN-Fotodioden von der Lichtquelle
empfangen werden, aus.
Das Verhältnis R für jedes Lichtempfangselement wird
durch den Positionsberechnungsschaltkreis erhalten, und da
her kann der Schnittpunkt (X₀, Z₀) durch Berechnung unter
Verwendung der schon erhaltenen Werte W und tan Θ bestimmt
werden.
Der Betrieb der drahtlosen Eingabevorrichtung für Computer
wird im folgenden beschrieben.
Wenn der Mausschalter 11 der stiftartigen Eingabeeinrichtung
gedrückt wird, erkennt der Steuerschaltkreis 18 die Schalter
betätigung des Mausschalters 11 und veranlaßt die Eingabe
einrichtung den An-Zustand zu gehen. Zur gleichen Zeit ver
anlaßt er den Pulsgenerator 15, Lichtpulse, wie in Fig. 9
gezeigt, zu erzeugen, und veranlaßt die Lichtquelle
10, die Lichtpulse zu emittieren. Zu diesem Zeit
punkt überprüft der Steuerschaltkreis 18 den Zustand der
Klickschalter 12 und 13, um den Pulsgenerator 15 anzuweisen,
Positionspulse und Klickpulse entsprechend den Stellungen
der Klickschalter 12 und 13 zu erzeugen. Folglich emittiert
Die Lichtquelle 10 die Positionspulse, wie in
Fig. 10 gezeigt, die Information über die Stellungen der
Klickschalter 12 und 13 umfassen.
Die Lichtempfangselemente 20 und 21 der Eingabeein
heit 4 empfangen die emittierten Lichtpulse, die
durch die Differentialverstärker 23 und 26 in den Klickpuls
detektierschaltkreis 25 gehen, der feststellt, ob die Klick
pulse eingefügt sind. Basierend auf der Ausgabe des Positi
onsberechnungsschaltkreises 22 bestimmt die Berechnung die
Position der stiftartigen Eingabeeinrichtung. Der Mauspulswand
lerschaltkreis 33 wandelt die Positionspulse in Werte im or
thogonalen Koordinatensystem der Maus und die Klickpulse in
Mausklickpulse um. Diese Pulse werden über das Verbindungs
element 36 zum Personalcomputer übertragen.
Auf die gleiche Weise werden die weiteren Positionskoor
dinaten der stiftartigen Eingabeeinrichtung 5 der Reihe nach er
halten. Zu diesem Zeitpunkt werden die Richtung und die Po
sition einer Cursorbewegung auf der Anzeige der CRT 2 zum
Beispiel durch den An-Zustand des Klick-An-Schalters 12 be
stimmt.
Auch wenn die Ausführungsbeispiele im Hinblick auf eine
zweidimensionale Bewegung beschrieben wurden, kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung ebenso auf eine dreidimensionale Bewegung angewandt werden. Das
heißt, die dreidimensionale Bewegung kann durch eine solche
Modifikation, bei der die beiden Lichtempfangselemente
20 und 21 der Eingabeeinheit das Licht in der Form
einer Ebene und nicht einer Linie empfangen, erhalten wer
den.
Claims (8)
1. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer mit einer Ein
gabeeinrichtung (5), die eine Lichtimpulse aussendende
Lichtquelle (10) hat, mit zwei Lichtempfangselementen (20;
21), die jeweils einen Einfallswinkel (Θ+β; Θ+α) des von der
Lichtquelle (10) einfallenden Lichts erfassen, wobei das
erste und zweite Lichtempfangselement (20; 21) jeweils eine
Fühlereinrichtung (20b; 21b) zur Erfassung von einfallenden
Lichtmengen umfaßt, und mit einer Eingabeeinheit (4), die
eine Betriebseinheit (8) zum Berechnen der Position der Ein
gabeeinrichtung (5) aus den von den zwei Fühlereinrichtungen
(20b; 21b) erfaßten Lichtmengen sowie dem Abstand (2A) zwi
schen den beiden Lichtempfangselementen (20; 21) hat, da
durch gekennzeichnet, daß
die Eingabeeinrichtung (5) stiftartig ist;
die erste und zweite Fühlereinrichtung (20b; 21b) jeweils zwei elektrisch voneinander getrennte, nebeneinanderliegende PIN-Fotodioden besitzen, welche den einfallenden Lichtmengen proportionale Ausgangssignale (C, D; C′, D′) ausgeben;
die optischen Achsen der beiden Lichtempfangselemente (20; 21) einen Winkel von 2Θ < 180° miteinander einschließen; und
die Betriebseinheit (8) derart ausgebildet ist, daß sie die Position (X₀, Z₀) der Lichtquelle (10) aufgrund des Verhält nisses ((C-D)/(C+D)) der Differenz (C-D) zwischen den von den zwei PIN-Fotodioden der ersten Fühlereinrichtung (20b) empfangenen Lichtmengen zur Summe (C+D) dieser beiden Licht mengen, des Verhältnisses ((C′-D′) /(C′+D′)) der Differenz (C′-D′) zwischen den von den zwei PIN-Fotodioden der zweiten Fühlereinrichtung (21b) empfangenen Lichtmengen zur Summe (C′+D′) dieser beiden Lichtmengen, und des halben (Θ) von den Lichtempfangselementen (20; 21) eingeschlossenen Winkels (20) berechnet.
die Eingabeeinrichtung (5) stiftartig ist;
die erste und zweite Fühlereinrichtung (20b; 21b) jeweils zwei elektrisch voneinander getrennte, nebeneinanderliegende PIN-Fotodioden besitzen, welche den einfallenden Lichtmengen proportionale Ausgangssignale (C, D; C′, D′) ausgeben;
die optischen Achsen der beiden Lichtempfangselemente (20; 21) einen Winkel von 2Θ < 180° miteinander einschließen; und
die Betriebseinheit (8) derart ausgebildet ist, daß sie die Position (X₀, Z₀) der Lichtquelle (10) aufgrund des Verhält nisses ((C-D)/(C+D)) der Differenz (C-D) zwischen den von den zwei PIN-Fotodioden der ersten Fühlereinrichtung (20b) empfangenen Lichtmengen zur Summe (C+D) dieser beiden Licht mengen, des Verhältnisses ((C′-D′) /(C′+D′)) der Differenz (C′-D′) zwischen den von den zwei PIN-Fotodioden der zweiten Fühlereinrichtung (21b) empfangenen Lichtmengen zur Summe (C′+D′) dieser beiden Lichtmengen, und des halben (Θ) von den Lichtempfangselementen (20; 21) eingeschlossenen Winkels (20) berechnet.
2. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß jedes Lichtempfangselement (20; 21) eine Linse
(20a; 21a) umfaßt, welche das einfallende Licht auf die Füh
lereinrichtung (20b; 21b) fokussiert.
3. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Lichtempfangselemente (20; 21) zum Em
pfang von Lichtimpulsen, die Positionsimpulse und Klickim
pulse umfassen, die von der stiftartigen Eingabeeinrichtung
(5) abgegeben werden, innerhalb der Eingabeeinheit (4) ange
ordnet sind.
4. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinheit (4) entweder
auf einer Tastatur (3) oder einer Kathodenstrahlröhre (2)
eines Computers angeordnet ist.
5. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinheit (4) einen Auf
ladeteil (39) zum Aufnehmen und Aufladen der stiftartigen
Eingabeeinrichtung (5) aufweist.
6. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinheit (4) innerhalb
einer Tastatur (3) angeordnet ist, wobei die Lichtempfangs
elemente (20; 21) zum Empfangen der Lichtimpulse in der
Tastatur (3) angeordnet sind.
7. Eingabevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Tastatur (3) einen Aufladeteil (39) zum Aufneh
men und Aufladen der stiftartigen Eingabeeinrichtung (5)
aufweist.
8. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß die stiftartige Eingabeeinrichtung
(5) mindestens einen Klickschalter (12; 13) hat.
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