DE9316194U1

DE9316194U1 - Berührungsempfindlicher Bildschirm

Info

Publication number: DE9316194U1
Application number: DE9316194U
Authority: DE
Original assignee: S W A C SCHMITT WALTER AUTOMAT
Current assignee: S W A C SCHMITT WALTER AUTOMAT
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2003-10-23

Description

Berührungsempfindlicher Bildschirm

In den letzten Jahren wurden vermehrt Anstrengungen unternommen, berührungsempfindliche Bildschirme (sog. "touch screens") zu entwickeln, mittels denen es einem Benutzer ermöglicht wird, durch Berühren des Bildschirms bestimmte graphisch angezeigte Funktionen auszulösen oder auf dem Bildschirm zu malen. Unter den hierzu vorgeschlagenen Techniken für die koordinatenmäßige Bestimmung des momentanen Berührungspunktes hat sich insbesondere die Erzeugung eines vor und zu der Bildschirmoberfläche parallel liegenden Lichtstrahlbündelgitters bewährt, von dem bei Berührung des Bildschirmes einzelne Lichtbündel unterbrochen werden, wodurch es möglich ist, mittels einer geeigneten elektrischen Schaltung der momentanen Berührungspunkt koordinatenmäßig zu bestimmen.

Derartige Systeme weisen im Gegensatz zu Systemen, bei denen die koordinatenmäßige Ortsbestimmung anhand einer durch den Fingerdruck bewirkten resistiven oder kapazitiven Änderung elektrischer Elemente die in einer über den Bildschirm gelegten durchsichtigen Folie enthalten sind, vorgenommen werden kann, den Vorteil auf, daß sie aufgrund geringerer Abnutzungserscheinungen, insbesondere für industrielle Anwendungen, besser geeignet sind.

Als nachteilig hat sich jedoch bei dieser Art berührungsempfindlicher Bildschirme erwiesen, daß der Benutzer bereits im Moment der Durchbrechung des Lichtstrahlbündelgitters die mit dem darunterliegenden Bildschirmort assoziierte Funktion auslöst und daher, um eine unkontrollierte Auslösung nicht gewünschter Funktionen zu vermeiden, vor Betätigen einer weiteren Funktion seinen Finger zunächst aus dem Lichtstrahlgitter herausführen muß, um ihn dann an dem mit der gewünschten neuen Funktion assoziier-

ten Ort wieder in das Lichtstrahlgitter einzuführen.

Dies hat sich in der Praxis, insbesondere bei Anwendungen zum Steuern von Produktionsabläufen für den Benutzer als mühsam und mit der Gefahr der Auslösung nicht gewünschter Funktionen verbunden erwiesen.

Dementsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen berührungsempfindlichen Bildschirm anzugeben, bei dem ein Verlassen des Lichtstrahlbündelgitters zur Vermeidung der Auslösung ungewünschter Funktionen nicht mehr erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird in erfindungsgemäßer Weise durch den Gegenstand des Schutzanspruches 1 gelöst.

Gemäß diesem Gegenstand ist zur Auslösung einer mit dem momentanen Berührungspunkt assoziierten Funktion die zusätzliche Betätigung einer Schalteinrichtung erforderlich, wobei diese zusätzliche Betätigung von der Unterbrechung des Lichtstrahlgitters unabhängig ist und beispielsweise in einer Betätigung eines externen Auslöseknopfes, der Ausübung eines Druckes auf die Bildschirmoberfläche, der Abgabe eines gesprochenen Befehls etc. liegen kann. Dem Benutzer wird somit ermöglicht, mit seinem Finger das Lichtstrahlgitter in beliebiger Weise zu durchkreuzen, ohne dadurch bereits die mit den überstrichenen Bildschirmorten assoziierten Funktionen auszulösen. Hierzu muß er vielmehr eine zusätzliche Bestätigungshandlung ausführen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die zusätzliche Betätigungshandlung in der Ausübung eines Druckes auf die Bildschirmscheibe. Der ausgeübte Druck wird dabei vorzugsweise durch vier in den Ecken plazierten Drucksensoren aufgenommen, so daß es bei Überschreitung eines voreingestellten Auslösedruckes zur Auslösung der gewünschten

Funktion kommt.

Bevorzugtermaßen werden die Drucksensoren durch druckabhängige Widerstände gebildet, die zur Empfindlichkeitssteigerung mäanderförmig verlegt sind.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die gesamte, für die Erzeugung des Lichtstrahlgitters und zur koordinatenmäßigen Auswertung des Berührungsortes erforderliche elektrische Schaltung auf einer rahmenförmigen, um das Sichtfeld des Bildschirms anzubringenden Platine angeordnet, wobei auf dieser Platine auch die zur Aufnahme des auf die Bildschirmscheibe ausgeübten Druckes erforderlichen Drucksensoren vorhanden sein können. Dies bringt Vorteile bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Bildschirms mit sich und bedeutet die Schaffung eines für die Bestimmung der auszulösenden Funktion eigenständig verantwortlichen Systems, welches lediglich die bereits bestätigten Koordinaten zur Weiterleitung an einen entsprechenden Hauptprozessor ausgibt.

Bevorzugtermaßen weisen daher die von der die koordinatenmäßige Bestimmung vornehmenden Schaltung ausgegebenen Signale ein Format auf, das dem Signalformat wie es von einer Maus erzeugt wird, entspricht, wobei eine Analogie zwischen der durch die Unterbrechung des Lichtstrahlgitters aufgefundene Position und der durch die Bewegung eines Mausballs eingestellten Position und zwischen der zusätzlichen Betätigungshandlung und dem "Klicken" der Maus als Bestätigung für die Auslösung der gewünschten Funktion, besteht.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:

Figur 1 einen seitlichen Teilquerschnitt durch die bevorzugte Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen berührungsempfindlichen Bildschirms,

Figur 2 eine Frontalansicht der innerhalb der bevorzugten Ausführungsform verwendeten rahmenförmigen Platine;

Figur 3 eine Frontalansicht des Bildschirms zur Veranschaulichung, wie sich die Benutzung der bevorzugten Ausführungsform für den Benutzer darstellt.

Bei dem in Figur 1 dargestellten seitlichen Teilquerschnitt durch die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen berührungsempfindlichen Bildschirms wird eine durchsichtige Scheibe 1, die in Stärke und Material für industrielle Anwendungen schlagfest ausgestaltet sein kann und die dahinterliegende, nicht dargestellte eigentliche Bildschirmfläche bzw. das Sichtfeld überdeckt, vom Gehäuse 2 des Bildschirms gehalten, wobei ein durch den großen Pfeil angedeuteter, vom Benutzer auf die Scheibe ausgeübter Druck an Drucksensoren 4, die auf einer im Detail in Fig. 2 dargestellten Platine 3 aufgebracht sind, weitervermittelt wird, wie dies durch die kleinen Pfeile angedeutet ist.

Weiterhin zu erkennen sind in Figur 1 Leuchtdioden 5, welche vorzugsweise nicht sichtbares Licht, beispielsweise im Infrarotbereich ausstrahlen und fotoempfindliche Dioden 6 zur Aufnahme des von den Leuchtdioden 5 ausgestrahlten Lichts. Durch entsprechend reihenweises Anordnen der Lichtdioden 5 sowie der photoempfindlichen Dioden 6 auf jeweils gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 3 läßt sich ein in seiner Auflösung nahezu beliebig fein verteiltes Lichtstrahlgitter erzeugen, welches in Figur 2 gestrichelt

eingezeichnet ist. Sobald der Benutzer beispielsweise mit seinem Finger den durch die Dioden erzeugten "Lichtvorhang" durchbricht, kann durch eine entsprechende Abfrage der lichtempfindlichen Dioden der Kreuzungspunkt der Unterbrechung und somit die Position des Fingers durch die auf der Platine 3 vorgesehene Elektronik 7 bestimmt werden.

Hierzu ist anzumerken, daß zur koordinatenmäßigen Bestimmung des Ortes der Durchbrechung des Lichtstrahlgitters nicht erforderlich ist, daß die Scheibe 1 berührt wird. Dennoch wird im folgenden und auch in den Ansprüchen bereits die Durchbrechung des Lichtstrahlgitters mit einer Berührung der Scheibe 1 gleichgesetzt, da das erzeugte Lichtstrahlgitter in der Regel so dicht über der Scheibe verlaufen wird, daß mit der Durchbrechung des Lichtstrahlgitters automatisch auch eine Berührung der Scheibe verbunden ist. Dennoch ist denkbar, daß der Abstand zwischen Lichtstrahlgitter und Scheibe 1 so groß bemessen ist, daß der Benutzer allein für die Auswahl des Ortes nicht mit der Scheibe 1 in Berührung kommen muß, so daß ausdrücklich darauf hingewiesen wird, daß diese Variante vom Schutz mitumfaßt sein soll.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird somit aufgrund der Durchbrechung des Lichtstrahlgitters quasi eine Vorauswahl der mit dem momentanen Berührungsort assoziierten Funktion vorgenommen und erst mittels eines in Figur 1 durch den großen Pfeil angedeuteten ausreichenden Druckes auf die Scheibe 1, welcher durch die Drucksensoren 4 aufgenommen wird, tatsächlich ausgelöst. Der für die Auslösung erforderliche Druck läßt sich dabei beliebig einstellen, wie dies im folgenden unter Bezugnahme auf Figur 3 beschrieben wird.

Figur 3 zeigt in schematischer Weise eine Frontalansicht

des Bildschirms, wobei auf dem Sichtfeld eine Benutzeroberfläche mit unterschiedlichen grafisch dargestellten Funktionsfeldern 8 und 9 zu erkennen ist. Die grafisch illustrierten Funktionen 8 und 9, die sich normalerweise durch Heranführen des Cursors 10 mittels der Maus 11 an das entsprechende Funktionsfeld und Drücken einer Taste auf der Maus 11 auslösen lassen, lassen sich gemäß der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bildschirms dadurch auslösen, daß der Benutzer beispielsweise mittels seines Fingers das durch die Dioden aufgebaute Lichtstrahlgitter unterbricht, wodurch aufgrund einer Zuordnung des Ortes der Unterbrechung zu den dargestellten Funktionsfeldern die gewünschte Funktion erkannt werden kann und in dem Moment zur Auslösung kommt, zu dem der Benutzer einen ausreichenden Druck auf die Scheibe 1 ausübt.

Wie oben erwähnt, läßt sich der für die Auslösung erforderliche Druck einstellen, wobei dies vorzugsweise ebenfalls über eine Berührungshandlung auf dem Bildschirm erfolgt, und wobei bei Bedarf der eingestellte Pegel am Bildschirm grafisch sichtbar gemacht werden kann, wie dies durch den mit der Bezugsziffer 13 angedeuteten Balken verdeutlicht ist.

Das von der Elektronik 7 in Figur 2 als Ergebnis der Koordinatenbestimmung ausgegebene Signal sowie das von den Drucksensoren 4 und der Elektronik 7 bei Ausübung eines ausreichenden Druckes auf die Scheibe erzeugte Signal weisen bevorzugtermaßen ein Signalformat auf, das dem von einer Maus erzeugten Signalformat entspricht, wodurch es möglich ist, den Ausgang der Schaltung 7 an eine Mausschnittstelle anzuschließen. Die über die Durchbrechung des Lichtstrahlengitters bestimmbare Position entspricht damit der durch Bewegen des Mausballs einstellbaren Position des Cursors und die Ausübung des Druckes auf die Scheibe 1 dem "Anklicken" der Maus über die Taste 12.

Unter Umständen kann es sinnvoll sein, sowohl eine Maus als auch den erfindungsgemäßen berührungsempfindlichen Bildschirm vorzusehen, wobei hierbei durch entsprechende Programmierung auch erreicht werden kann, daß der Cursor 10 entsprechend der Durchbrechung des Lichtstrahlgitters durch den Finger des Benutzers mitgeführt wird.

Die Drucksensoren 4 bestehen bevorzugtermaßen aus druckabhängigen Widerständen, die zur Empfindlichkeitssteigerung vorzugsweise mäanderförmig verlegt sind, wie dies in Figur 2 angedeutet ist.

Wie oben bereits erwähnt, erstreckt sich die vorliegende Erfindung jedoch ausdrücklich nicht lediglich auf die Realisierung mit Drucksensoren, bei der eine Auslösung der gewünschten Funktion erst durch Ausüben eines entsprechenden Druckes auf die Scheibe 1 erreicht wird. Das zusätzliche Auslösesignal kann vielmehr auch über einen extern vorgesehenen Druckknopf oder durch Sprechen eines mündlichen Befehls der von einer geeigneten Elektronik ausgewertet wird, erreicht werden. Auch ist die vorliegende Erfindung nicht auf Anwendungen für Computer- oder Fernsehbildschirme beschränkt, vielmehr soll das im Rahmen des Anspruches 1 verwendete Wort "Bildschirm" jede Art von grafischer Anzeigevorrichtung mitumfassen, bei der es für einen Benutzer vorteilhaft sein kann, über Berührung des Bildschirms eine Funktionsauswahl treffen zu können. Hierbei ist insbesondere an Telefondisplays zu denken, bei denen sowohl die Rufnummerauswahl als auch die Auswahl einer Reihe vorgesehener Funktionen über das Berühren eines "Bildschirms" erreicht werden soll.

Claims

Schutzansprüche

1. Berührungsempfindlicher Bildschirm mit einer außerhalb des Sichtfeldes angeordneten Lichtschrankeneinrichtung (5, 6, 7) zur Erzeugung eines parallel zu und vor dem Sichtfeld liegenden Lichtstrahlgitters, einer Detektionseinrichtung (7) zur koordinatenmäßigen Bestimmung des Ortes einer Unterbrechung des Lichtstrahlgitters aufgrund einer Berührung des Sichtfeldes durch einen Benutzer, sowie einer Schalteinrichtung (4, 7), die in Antwort auf eine zusätzliche von der Unterbrechung des Lichstrahlgitters unabhängige Betätigungshandlung des Benutzers ein Auslösesignal erzeugt, durch das eine dem Ort der momentanen Koordinatenposition zugeordnete Bedienungsfunktion zur Ausführung gelangt.

2. Berührungsempfindlicher Bildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung mindestens einen Drucksensor (4) enthält.

3. Berührungsempfindlicher Bildschirm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Drucksensor (4) unter einer das Sichtfeld abdeckenden durchsichtigen Scheibe (1) außerhalb des Sichtfeldes angeordnet ist und den vom Benutzer auf die Scheibe ausgeübten Druck detektiert.

4. Berührungsempfindlicher Bildschirm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier Drucksensoren vorgesehen sind, die an den vier Ecken des Bildschirms angeordnet sind.

5. Berührungsempfindlicher Bildschirm nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor einen druckabhängigen Widerstand (4) aufweist.

6. Berührungsempfindlicher Bildschirm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der druckabhängige Widerstand zur Empfindlichkeitsoptimierung mäanderförmig aufgebracht ist.

7. Berührungsempfindlicher Bildschirm nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschrankeneinrichtung, die Detektionseinrichtung und der mindestns eine Drucksensor auf einer das Sichtfeld umschließenden und hinter einer das Sichtfeld abdeckenden durchsichtigen Scheibe (!) liegenden rahmenförmigen Platine (3) angeordnet sind.

8. Berührungsempfindlicher Bildschirm nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erzeugung des Auslösesignals aufzuwendende Druck einstellbar ist.

9. Berührungsempfindlicher Bildschirm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung selbst über eine Berührung des Sichtfeldes vornehmbar ist.

10. Berührungsempfindlicher Bildschirm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Schalteinrichtung und der Detektionseinrichtung erzeugten Signale ein dem Signalformat einer Maus äquivalentes Signalformat aufweisen und somit direkt über eine Mausschnittstelle in die Bildschirmsteuerung einkoppelbar sind.

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