NL9002205A

NL9002205A - DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION OF AN INDICATIVE OBJECT ABOVE A REFERENCE PLANE.

Info

Publication number: NL9002205A
Application number: NL9002205A
Authority: NL
Original assignee: Instituut Voor Revalidatie Vra
Priority date: 1990-10-10
Filing date: 1990-10-10
Publication date: 1992-05-06
Also published as: WO1992007336A1; AU8748391A

Description

Inrichting voor het bepalen van de positie van een aanwijzend voorwerp boven een referentievlak.Device for determining the position of an indicating object above a reference plane.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het bepalen van de positie van een aanwijzend voorwerp boven een in hoofdzaak rechthoekig referentievlak, omvattende: nabij de omtrek van het referentievlak aangebrachte lichtemitter-middelen voor het uitstralen van licht althans in hoofdzaak evenwijdig aan het referentievlak en op korte afstand daarvan, nabij de omtrek van het referentievlak aangebrachte lichtdetector-middelen voor het detecteren van het door de lichtemittermiddelen uitgestraalde licht en het in overeenstemming daarmee opwekken van een elektrisch signaal, bekrachtigingsmiddelen voor het activeren van de lichtemittermiddelen, signaalverwerkingsmiddelen voor het verwerken van de door de lichtdetectormiddelen opgewekte signalen, en een processorschakeling voor het selectief activeren van de bekrachtigingsmiddelen en de signaalverwerkingsmiddelen teneinde die combinatie(s) van lichtemittermiddelen en lichtdetectormiddelen vast te stellen waartussen de lichtweg als gevolg van een nabij het referentievlak gebracht aanwijzend voorwerp is onderbroken.The invention relates to a device for determining the position of an indicating object above a substantially rectangular reference plane, comprising: light emitting means arranged near the circumference of the reference plane for emitting light at least substantially parallel to the reference plane and to a short distance therefrom, light detector means arranged near the periphery of the reference plane for detecting the light emitted by the light emitting means and generating an electrical signal accordingly, energizing means for activating the light emitting means, signal processing means for processing the signals generated by the light detector means, and a processor circuit for selectively activating the excitation means and the signal processing means to determine that combination (s) of light emitting means and light detector means between which the light path is effected Ig of an indicating object brought near the reference plane is interrupted.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooi US 4,703,316. In deze bekende inrichting zijn de lichtdetectormiddelen uitgevoerd als twee langgerekte reeksen van lichtsensoren, aangebracht langs twee tegenover elkaar liggende zijden van het rechthoekige referentievlak en op korte afstand boven dit vlak. De licht-emit-termiddelen zijn uitgevoerd als vier lichtbronnen, die gepositioneerd zijn op de vier hoeken van het rechthoekige referentievlak telkens aangrenzend aan de respectievelijke uiteinden van de twee reeksen lichtdetectormiddelen. De beide lichtemitters, die zich bevinden aan de uiteinden van de ene reeks van lichtdetectormiddelen stralen licht uit in de richting van de andere reeks van detectormiddelen en vice versa.Such a device is known from US patent US 4,703,316. In this known device, the light detector means are designed as two elongated series of light sensors, arranged along two opposite sides of the rectangular reference plane and a short distance above this plane. The light-emitting means are configured as four light sources positioned at the four corners of the rectangular reference plane adjacent each of the respective ends of the two sets of light detector means. The two light emitters located at the ends of one series of light detector means emit light in the direction of the other series of detector means and vice versa.

De lichtdetectormiddelen zijn elk verbonden met een signaalverwerkings-schakeling voor het versterken, filteren en eventueel omvormen van het door de eigenlijke sensor geleverde relatief zwakke signaal. De processorschakeling wordt gebruikt om de verschillende lichtdetectoren in een bepaalde volgorde af te tasten, terwijl de op deze detectoren gerichte lichtzenders in werking zijn zodanig dat, indien met een aanwijzend voorwerp bijvoorbeeld een vinger, een potlood, of iets dergelijks naar het referentievlak wordt gewezen, vastgesteld kan worden bij welke combinatie van zender en lichtontvanger de lichtweg tussen beiden is onderbroken. Zijn deze combinatie(s) vastgesteld dan kan daaruit de positie van het aanwijzend voorwerp boven het referentievlak worden afgeleid door het oplossen van een aantal goniometrische plaatsbepa-lingsvergelijkingen. Voor dit laatste kan gebruik worden gemaakt van een geprogrammeerde processor of computer.The light detector means are each connected to a signal processing circuit for amplifying, filtering and possibly converting the relatively weak signal supplied by the actual sensor. The processor circuit is used to scan the different light detectors in a certain order, while the light transmitters directed at these detectors are operated such that, if, for example, a finger, a pencil, or the like is pointed at the reference plane, it can be determined at which combination of transmitter and light receiver the light path between the two is interrupted. Once this combination (s) has been determined, the position of the indicating object above the reference plane can be derived from it by solving a number of trigonometric locating equations. A programmed processor or computer can be used for the latter.

Deze bekende inrichting heeft in de eerste plaats het nadeel dat het licht wordt uitgestraald door vier lichtzenders die zich bevinden op de hoeken van het referentievlak, terwijl twee reeksen met een relatief groot aantal lichtsensoren wordt gebruikt om het licht op te vangen en te detecteren. Elk van deze lichtsensoren moet tijdens bedrijf gekoppeld zijn met een schakeling waarmee het door de betreffende sensor geleverde signaal wordt omgevormd, versterkt, gefilterd om omgevingsinvloeden zoveel mogelijk te elimineren en anderszins wordt aangepast om het signaal geschikt te maken voor verdere verwerking. In het bijzonder moet een dergelijke schakeling in staat zijn om te kunnen discrimineren tussen de relatief zwakke lichtpulsen afkomstig van de lichtzenders en het omgevingslicht. Dat betekent dat zeer gevoelige en selectieve schakelingen moeten worden toegepast. In het bijzonder indien de lichtbronnen relatief zwakke lichtpulsen uitzenden en de lichtsensoren derhalve relatief zwakke signaalniveaus zullen afgeven kunnen dergelijke schakelingen relatief kostbaar zijn. In veel gevallen moeten deze schakelingen elk afzonderlijk worden afgeregeld en bijgesteld en soms is ook een afgeschermde behuizing noodzakelijk om storende externe invloeden uit te sluiten.This known device has primarily the disadvantage that the light is emitted by four light transmitters located at the corners of the reference plane, while two series with a relatively large number of light sensors are used to receive and detect the light. Each of these light sensors must be coupled during operation to a circuit that converts, amplifies, filters the signal supplied by the respective sensor to eliminate environmental influences as much as possible and is otherwise adapted to make the signal suitable for further processing. In particular, such a circuit must be able to discriminate between the relatively weak light pulses from the light transmitters and the ambient light. This means that very sensitive and selective circuits must be used. In particular, if the light sources emit relatively weak light pulses and the light sensors will therefore emit relatively weak signal levels, such circuits can be relatively expensive. In many cases, these circuits must be individually adjusted and adjusted, and sometimes a shielded housing is also necessary to exclude disturbing external influences.

In het genoemde US octrooischrift wordt weliswaar aangegeven dat gebruik gemaakt kan worden van een multiplexer waarmee de diverse detectoren kunnen worden verbonden met een gemeenschappelijke detectorschake-ling, maar deze multiplexer moet in staat zijn om de relatief zwakke detectorsignalen door te schakelen en zal derhalve aan hoge eisen moeten voldoen. Verder wordt in de beschreven uitvoeringsvorm van de inrichting gebruik gemaakt van een AD-omvormer waarmee een comparator-functie wordt gerealiseerd die nodig is om onderscheid te kunnen maken tussen een gewenste lichtpuls en omgevingsruis. Ook deze AD-omvormer draagt niet bij tot de eenvoud van de inrichting.Although it is stated in the said US patent that use can be made of a multiplexer with which the various detectors can be connected to a common detector circuit, this multiplexer must be able to pass through the relatively weak detector signals and will therefore be connected to high requirements must meet. Furthermore, in the described embodiment of the device, use is made of an AD converter with which a comparator function is realized which is necessary to distinguish between a desired light pulse and ambient noise. This AD converter also does not contribute to the simplicity of the device.

De uitvinding heeft nu ten doel aan te geven op welke wijze deze nadelen kunnen worden vermeden. Bij een schakeling van in de aanhef beschreven soort wordt aan deze doelstelling voldaan doordat de licht- emittermiddelen bestaan uit twee reeksen van lichtbronnen die tijdens bedrijf zijn gerangschikt langs tegenoverstaande randen van het referen-tievlak en op de genoemde afstand boven het referentievlak, en dat de lichtdetectormiddelen bestaan uit lichtdetectie-elementen die tijdens bedrijf geplaatst zijn aan de uiteinden van de reeksen van lichtbronnen nabij de betreffende hoeken van het referentievlak en op de genoemde afstand boven het referentievlak en dat de inrichting voorzien is van selectiemiddelen voor het in een voorafbepaalde volgorde selecteren van de bekrachtigingsmiddelen en het daarmee activeren van de lichtbronnen.The object of the invention is now to indicate how these disadvantages can be avoided. With a circuit of the type described in the opening paragraph, this objective is met in that the light emitting means consist of two series of light sources arranged during operation along opposite edges of the reference plane and at said distance above the reference plane, and that the light detector means consist of light detecting elements placed during operation at the ends of the series of light sources near the respective corners of the reference plane and at said distance above the reference plane and that the device is provided with selection means for selecting in a predetermined order the energizing means and thereby activating the light sources.

Deze inrichting bevat slechts vier lichtsensoren met bijbehorende gevoelige signaalverwerkingsschakelingen, terwijl dit aantal in de inrichting volgens de stand der techniek vele tientallen kan bedragen.This device contains only four light sensors with associated sensitive signal processing circuits, while this number in the device according to the prior art can amount to many tens.

De toegepaste reeksen van lichtbronnen kunnen bijvoorbeeld met een op zich bekende eenvoudige digitale multiplexer of met een andere digitale selectieschakeling in voorafbepaalde opeenvolging worden bekrachtigd zonder dat daar extra gevoelige of anderszins kostbare elektronische componenten voor nodig zijn, Ten opzichte van het uit de stand der techniek bekende inrichting wordt dan ook een aanzienlijke reductie van het aantal benodigde relatief dure en gevoelige elektronische componenten verkregen. Het grootste deel van de benodigde componenten is van een algemeen verkrijgbaar type dat niet aan speciale eisen behoeft te voldoen. Dit leidt tot een kostprijsverlaging van de inrichting als geheel.The series of light sources used can, for example, be energized in a predetermined sequence with a simple digital multiplexer known per se or with another digital selection circuit, without the use of extra sensitive or otherwise expensive electronic components. Therefore, a considerable reduction in the number of relatively expensive and sensitive electronic components required is obtained. Most of the required components are of a commonly available type that do not have to meet special requirements. This leads to a cost reduction of the establishment as a whole.

In de bovenbeschreven uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding bevinden de beide reeksen van lichtbronnen zich langs tegenoverstaande randen van het referentievlak. Dat houdt in dat er kabels nodig zullen zijn om de betreffende reeksen van lichtbronnen en de daaraan grenzend gepositioneerde lichtdetectoren te verbinden met de overige elektronische schakelingen, in het bijzonder met de processor-schakeling. Dit kan onder omstandigheden als nadeel worden gezien. In een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding blijkt het mogelijk te zijn om het gebruik van kabels grotendeels te elimineren. Deze uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft het kenmerk dat de inrichting voorzien is van twee processorschakelingen, dat de eerste reeks van lichtbronnen tezamen met de aan de uiteinden daarvan geplaatste lichtdetectie-elementen via bij deze lichtbronnen en lichtdetectie-elementen behorende bekrachtigingsschakelingen en signaalverwerkingsmiddelen zijn aangesloten op een eerste processor, dat de tweede reeks van lichtbronnen tezamen met de aan de uiteinden daarvan geplaatste lichtdetectie-elementen via bij deze lichtbronnen en lichtdetectie-elementen behorende bekrachtigingsschakelingen en signaalverwerkingsmiddelen zijn aange sloten op de tweede processor, en dat een der lichtbronnen uit de eerste reeks in combinatie met een der lichtdetectie-elementen aangrenzend aan de tweede reeks alsmede een der lichtbronnen uit de tweede reeks in combinatie met een der lichtdetectie-elementen aangrenzend aan de eerste reeks wordt gebruikt om een communicatieverbinding tussen beide proces-soren tot stand te brengen. Weliswaar zijn in deze inrichting twee processorschakelingen nodig, maar de daarmee samenhangende kosten wegen ruimschoots op aan de besparing die wordt bereikt doordat geen kabels meer toegepast behoeven te worden. Verder bestaat de inrichting in deze uitvoeringsvorm in feite uit twee identieke deelinrichtingen die beide gepositioneerd zijn tegenover elkaar langs de betreffende zijden van het referentievlak. Daarmee wordt de fabricage van de inrichting als geheel vereenvoudigd. Bovendien is het mogelijk om op elk van de processoren een afzonderlijke weergeefeenheid aan te sluiten, bijvoorbeeld in de vorm van een multikarakter display-eenheid zodat de plaatsbepalingsgege-vens die door de inrichting worden geproduceerd voor twee personen vanuit verschillende richtingen gemakkelijk afleesbaar zijn.In the above-described embodiment of the device according to the invention, the two series of light sources are located along opposite edges of the reference plane. This means that cables will be required to connect the respective series of light sources and the adjacent light detectors to the other electronic circuits, in particular to the processor circuit. This can be considered a disadvantage under certain circumstances. In a further embodiment of the invention it appears to be possible to largely eliminate the use of cables. This embodiment of the invention is characterized in that the device is provided with two processor circuits, in that the first series of light sources, together with the light detection elements placed at the ends thereof, are connected via an excitation circuits and signal processing means associated with these light sources and light detection elements. first processor, that the second series of light sources together with the light detection elements placed at the ends thereof are connected to the second processor via excitation circuits and signal processing means associated with these light sources and light detection elements, and that one of the light sources of the first series in combination with one of the light detection elements adjacent to the second series as well as one of the light sources from the second series in combination with one of the light detection elements adjacent to the first series is used to establish a communication link between the two processors to establish. It is true that two processor circuits are required in this device, but the associated costs far outweigh the savings achieved because cables no longer have to be used. Furthermore, the device in this embodiment actually consists of two identical partial devices, both of which are positioned opposite each other along the respective sides of the reference plane. This simplifies the manufacture of the device as a whole. In addition, it is possible to connect a separate display unit to each of the processors, for example in the form of a multi-character display unit, so that the location data produced by the device can be easily read by two persons from different directions.

Opgemerkt wordt dat bij gebruik van een sjabloon op het referentievlak de inrichting volgens de uitvinding bijvoorbeeld gebruikt kan worden als een soort toetsenbord. In dat geval kunnen de processoren zodanig uitgevoerd zijn dat in plaats van de plaatsbepalingsgegevens bijvoorbeeld karakters of cijfers zichtbaar gemaakt worden afhankelijk van het deel van het "toetsenbord" dat wordt aangewezen.It is noted that when using a template on the reference plane, the device according to the invention can for instance be used as a kind of keyboard. In that case, the processors may be configured to display, for example, characters or numbers instead of the location data depending on the portion of the "keyboard" being designated.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is het benodigde aantal elektronische schakelingen voor het bedrijven van de bovenbeschreven inrichting sterk worden gereduceerd doordat een van de genoemde reeksen van lichtbronnen tezamen met de aangrenzende lichtdetectie-elementen is vervangen door een loodrecht op het referentievlak en langs de betreffende rand van het referentievlak geplaatste spiegel waarmee licht, uitgestraald door de lichtbronnen in de andere reeks van lichtbronnen kan worden gereflecteerd naar de daaraan grenzende lichtdetectie-elementen.In a further preferred embodiment, the number of electronic circuits required to operate the above-described device is greatly reduced in that one of said series of light sources has been replaced, along with the adjacent light detecting elements, by a perpendicular to the reference plane and along the respective edge of the reference plane placed mirror with which light emitted from the light sources in the other series of light sources can be reflected to the adjacent light detection elements.

Met deze maatregel wordt het aantal lichtzenders en lichtontvan-gers gehalveerd en wordt ook het aantal benodigde elektronische componenten significant gereduceerd. In het bijzonder het aantal gevoelige schakelingen voor het verwerken van de lichtsensorsignalen is hiermee van vier teruggebracht naar twee.With this measure, the number of light transmitters and light receivers is halved and the number of electronic components required is also significantly reduced. In particular, the number of sensitive circuits for processing the light sensor signals has been reduced from four to two.

In het bovenstaande is nog niets gezegd omtrent de interne structuur van de reeksen van lichtbronnen. Voor een deskundige op dit terrein zou het voor de hand liggen om één rij van lichtbronnen te gebruiken die allemaal op dezelfde korte afstand boven het referentievlak zijn gepositioneerd. Wordt echter aan de reeks van lichtbronnen een dimensie gegeven loodrecht op het referentievlak dan is het niet alleen mogelijk om aanwijzende voorwerpen te detecteren, die niet op het referentievlak rusten, maar zich vlak daarboven bevinden en verder is het mogelijk om informatie te verkrijgen omtrent de stand van het aanwijzende voorwerp. Een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding heeft in dit verband het kenmerk dat, de beide reeksen van lichtbronnen zijn verdeeld in boven elkaar gepositioneerde, evenwijdig aan het referentievlak verlopende, rijen van lichtbronnen, waarbij elk van de rijen een andere afstand heeft tot aan het referentievlak. Bij voorkeur is deze uitvoeringsvorm zodanig uitgevoerd dat, de onderlinge afstanden tussen de verschillende rijen van lichtbronnen, die tezamen een der reeksen van lichtbronnen vormen, gelijk zijn.In the above, nothing has yet been said about the internal structure of the series of light sources. It would be obvious to one skilled in the art to use one row of light sources, all positioned at the same short distance above the reference plane. However, if the series of light sources is given a dimension perpendicular to the reference plane, it is not only possible to detect indicating objects that do not rest on the reference plane, but are located directly above it and furthermore it is possible to obtain information about the position of the demonstrating object. In this connection, a preferred embodiment of the invention is characterized in that the two series of light sources are divided into rows of light sources positioned above one another and running parallel to the reference plane, each of the rows having a different distance from the reference plane. This embodiment is preferably designed in such a way that the mutual distances between the different rows of light sources, which together form one of the series of light sources, are equal.

Afgezien van de spiegel bevinden alle componenten van de schakeling die zich tijdens bedrijf van de inrichting op een voorafbepaalde plaats moeten bevinden, zich bij benadering op één lijn langs één rand van het referentievlak. Dat biedt de mogelijkheid om al deze componenten onder te brengen in een behuizing die als geheel tegen de betreffende rand van het referentievlak kan worden gepositioneerd. Het plaatsen van de spiegel langs de tegenover liggende rand van het referentievlak is dan voldoende om de inrichting in de bedrijfsgerede toestand te brengen. Het verdient derhalve de voorkeur dat de lichtemittermiddelen, de licht-detectormiddelen, de bekrachtigingsmiddelen, en de signaalverwerkings-middelen zijn ondergebracht in een langwerpige behuizing, waarvan de lengte ongeveer gelijk is aan de afstand tussen de beide lichtdetectie-elementen, waarvan de hoogte ongeveer gelijk is aan de genoemde afstand en waarvan de breedte bij voorkeur zodanig is gekozen dat de gehele behuizing gemakkelijk met een hand kan worden vastgepakt.Apart from the mirror, all components of the circuit which are to be located in a predetermined position during operation of the device are approximately aligned along one edge of the reference plane. This offers the possibility of housing all these components in a housing that can be positioned as a whole against the respective edge of the reference plane. Placing the mirror along the opposite edge of the reference plane is then sufficient to bring the device into the ready for operation condition. It is therefore preferable that the light emitting means, the light detector means, the excitation means, and the signal processing means are accommodated in an elongated housing, the length of which is approximately equal to the distance between the two light detecting elements, the height of which is approximately equal is at said distance and the width of which is preferably chosen such that the entire housing can be easily gripped with one hand.

Het verdient verder de voorkeur dat de afmetingen van de spiegel zodanig zijn gekozen dat de lengte en breedte van de spiegel niet groter zijn dan respectievelijk de lengte en hoogte van de behuizing. Daarmee is het mogelijk om de spiegel tezamen met de behuizing bijvoorbeeld op te bergen in een foudraal of dergelijke. Bij voorkeur kan echter de behuizing zelf dienst doen als foudraal in welk geval de behuizing is voorzien van middelen voor het vastklemmen, inschuiven of anderszins wegbergen van de spiegel indien de inrichting niet in bedrijf is.It is further preferred that the dimensions of the mirror are chosen such that the length and width of the mirror do not exceed the length and height of the housing, respectively. This makes it possible to store the mirror together with the housing, for example, in a holdall or the like. Preferably, however, the housing itself can serve as a holdall, in which case the housing is provided with means for clamping, sliding or otherwise storing the mirror when the device is not in operation.

Om eventuele instelproblemen bij het opstellen en bedrijfsgereed-maken van een inrichting te vermijden verdient het de voorkeur dat de behuizing en de spiegel voorzien zijn van bevestigingsmiddelen voor het bevestigen van afstandselementen waarmee tijdens bedrijf de spiegel op een voorafbepaalde afstand van de in de behuizing aanwezige lichtemit-termiddelen en lichtdetectiemiddelen kan worden gehandhaafd.In order to avoid possible adjustment problems when setting up and preparing a device for operation, it is preferable that the housing and the mirror are provided with fastening means for fastening spacers with which, during operation, the mirror is at a predetermined distance from the light emitted in the housing. -terterants and light detection means can be maintained.

De uitvinding zal in het volgende in meer detail worden toegelicht aan de hand van de bijgaande figuren.The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying figures.

Figuur 1 toont een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding voorzien van twee reeksen van lichtbronnen die tegenover elkaar zijn geplaatst langs de respectievelijke zijden van een referentievlak, alsmede vier op de hoeken van het referentievlak aanwezige lichtdetectoren.Figure 1 shows a first embodiment of a device according to the invention comprising two series of light sources which are placed opposite each other along the respective sides of a reference plane, as well as four light detectors present at the corners of the reference plane.

Figuur 2 toont op welke wijze de positie van een aanwijzend voorwerp boven of op het referentievlak kan worden vastgesteld aan de hand van de onderbreking van ten minste twee lichtwegen tussen één van de lichtdetectoren en één van de lichtzenders.Figure 2 shows how the position of an indicating object above or on the reference plane can be determined by the interruption of at least two light paths between one of the light detectors and one of the light transmitters.

Figuur 2a toont een voorkeursuitvoeringsvorm van een selectie-schakeling, zoals de selectieschakelingen 16 en 18 in figuur 1.Figure 2a shows a preferred embodiment of a selection circuit, such as the selection circuits 16 and 18 in Figure 1.

Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm waarin de lichtzenders en lichtontvangers niet, zoals in figuur 1, aangesloten zijn op één enkele processor, maar aangesloten zijn op twee verschillende processoren, terwijl verder communicatie tussen de beide processoren mogelijk is.Figure 3 shows an embodiment in which the light transmitters and light receivers are not, as in Figure 1, connected to a single processor, but are connected to two different processors, while further communication between the two processors is possible.

Figuur 4 toont een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding waarin het aantal benodigde lichtzenders en lichtontvangers sterk is gereduceerd door aan één zijde van het referentievlak gebruik te maken van een spiegel.Figure 4 shows an embodiment of a device according to the invention in which the number of required light transmitters and light receivers is greatly reduced by using a mirror on one side of the reference plane.

Figuur 5 illustreert op welke wijze de detectie plaatsvindt in een inrichting van het type als geïllustreerd is in figuur 4.Figure 5 illustrates how the detection takes place in a device of the type illustrated in Figure 4.

Figuur 6 illustreert op soortgelijk wijze als in figuur 2 op welke wijze de positie van het aanwijzend voorwerp boven of op het referentievlak kan worden vastgesteld voor het geval dat het aanwijzende voorwerp grotere afmetingen heeft en resulteert in onderbreking van een groter aantal lichtwegen.Figure 6 illustrates in a manner similar to Figure 2 how the position of the indicating object above or on the reference plane can be determined in case the indicating object has larger dimensions and results in interruption of a greater number of light paths.

Figuur 7 illustreert op soortgelijke wijze de situatie die ontstaat indien de gebruiker van de inrichting bijvoorbeeld met zijn volle am op een deel van het referentievlak rust en daardoor een groot aantal lichtbronnen afschermt, ten opzichte van de corresponderende lichtontvangers .Figure 7 similarly illustrates the situation that arises when, for example, the user of the device rests with a full am on a part of the reference plane and thereby screens off a large number of light sources, relative to the corresponding light receivers.

Figuur 8 toont een uitvoeringsvorm van een reeks van lichtzenders met een meerlagenstructuur.Figure 8 shows an embodiment of a series of light transmitters with a multilayer structure.

Figuur 9a illustreert een aanzicht op het voorvlak van deze meerlagenstructuur .Figure 9a illustrates a front face view of this multilayer structure.

Figuur 9b toont het signaalpatroon dat resulteert uit de plaatsing van een vinger in een voorafbepaalde stand ten opzichte van de meer-lagenstructuur uit figuur 9a.Figure 9b shows the signal pattern resulting from the placement of a finger in a predetermined position relative to the multi-layer structure of Figure 9a.

Figuur 9c illustreert een andere positionering van een vinger op het referentievlak.Figure 9c illustrates another positioning of a finger on the reference plane.

Figuur 9d illustreert het signaalpatroon dat correspondeert met de plaatsing van de vinger op het referentievlak op de wijze als geïllustreerd is in figuur 9c.Figure 9d illustrates the signal pattern corresponding to the placement of the finger on the reference plane in the manner illustrated in Figure 9c.

Figuur 10 illustreert een mogelijke uitvoering van de behuizing waarin een inrichting volgens de uitvinding kan worden ondergebracht.Figure 10 illustrates a possible embodiment of the housing in which a device according to the invention can be accommodated.

Figuur 1 illustreert een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding. Deze inrichting is voorzien van een eerste reeks van lichtzenders of lichtemitters 12a, 12b, ..... 12n, die met een voorafbepaalde onderlinge afstand in een reeks gepositioneerd zijn langs de linker zijkant van een referentievlak 10 en op korte afstand boven dit vlak. De inrichting bevat verder een tweede reeks van lichtzenders of lichtemitters 14a, 14b, ..... 14n, die eveneens met voorafbepaalde onderlinge afstand in een reeks aangebracht zijn aan de rechterzijde van het al genoemde referentievlak 10. De diverse lichtzenders 12a, 12b, ..... 12n uit de reeks die in het volgende in het algemeen aangeduid zal worden met het referentiecijfer 12, zijn verbonden met de ingangen van een selectieschakeling 16. Op overeenkomstige wijze zijn de diverse lichtzenders 14a, 14b, ..... 14n van de reeks lichtzenders die in het volgende in het algemeen aangeduid zal worden als de reeks 14, verbonden met de uitgangen van een selectieschakeling 18. De selectieschakelingen 16 en 18 krijgen stuursignalen toegevoerd vanuit een processor 20. In figuur 1 is ervan uitgegaan dat elk van de lichtzenders 12a....12n op zich bestaat uit een lichtbron, bijvoorbeeld een laserdiode of een LED, gekoppeld met een bijbehorende bekrachtigingsschakeling, die op zijn beurt onder invloed van selectiesignalen van de schakeling 16 kan worden gestuurd. Een soortgelijk commentaar geldt voor de lichtzenders 14a___.14n.Figure 1 illustrates a first embodiment of a device according to the invention. This device is provided with a first series of light transmitters or light emitters 12a, 12b, ..... 12n, which are arranged in series at a predetermined mutual distance along the left side of a reference plane 10 and a short distance above this plane. The device further comprises a second series of light transmitters or light emitters 14a, 14b, ..... 14n, which are also arranged in series at a predetermined mutual distance on the right side of the aforementioned reference plane 10. The various light transmitters 12a, 12b, ..... 12n of the series, which will generally be denoted in the following by reference numeral 12, are connected to the inputs of a selection circuit 16. Accordingly, the various light transmitters 14a, 14b, ..... 14n of the array of light transmitters, which will generally be referred to hereinafter as the array 14, connected to the outputs of a selection circuit 18. The selection circuits 16 and 18 are supplied with control signals from a processor 20. Figure 1 assumes that each of the light transmitters 12a ... 12n per se consists of a light source, for example a laser diode or an LED, coupled with an associated excitation circuit, which in turn is influenced of selection signals of the circuit 16 can be controlled. A similar comment applies to the light transmitters 14a ___. 14n.

De inrichting is verder voorzien van twee lichtdetectoren of lichtontvangers 22 en 26 aangebracht nabij de uiteinden van de licht-emitterreeks 12 alsmede twee lichtontvangers of lichtdetectoren 24 en 28 aangebracht nabij de uiteinden van de lichtemitterreeks 14. Elk van de lichtontvangers 22, 24, 26, 28 is verbonden met een comparatorschakeling waarin het door de ontvanger afgegeven signaalniveau wordt vergeleken met een drempelwaarde om vast te stellen of er al dan niet een lichtpuls is waargenomen. Deze schakelingen zijn aangeduid met de referentiecij- fers 30, 32, 34 en 36. Elk van deze schakelingen is verbonden met een ingang van de processor 20 en levert daaraan een signaal, dat aangeeft of er al dan niet licht van één van de lichtbronnen wordt ontvangen. De processor 20 is verbonden met een weergeefeenheid 38, bijvoorbeeld uitgevoerd als een multikarakter display.The device further includes two light detectors or light receivers 22 and 26 disposed near the ends of the light-emitter array 12 and two light receivers or light detectors 24 and 28 disposed near the ends of the light-emitter array 14. Each of the light receivers 22, 24, 26, 28 is connected to a comparator circuit in which the signal level output from the receiver is compared to a threshold value to determine whether or not a light pulse has been detected. These circuits are referred to by reference numerals 30, 32, 34 and 36. Each of these circuits is connected to an input of the processor 20 and supplies thereto a signal indicating whether or not light from one of the light sources is receive. The processor 20 is connected to a display unit 38, for example designed as a multi-character display.

De werking van de inrichting uit figuur 1 zal in meer detail worden uitgelegd mede verwijzend naar figuur 2. Tijdens het normale bedrijf zullen de diverse lichtzenders uit de reeks 12 en uit de reeks 14 achtereenvolgens worden bekrachtigd door geschikte signalen vanuit de processor 20 die via de selectie-eenheden 16 en 18 worden vertaald in sequentiële stuursignalen voor de diverse lichtzenders. In een mogelijke besturingswijze worden achtereenvolgens eerst de lichtzenders 12a, 12b, ..... 12n van de reeks 12 telkens voor een korte periode geactiveerd, waarna de lichtzenders 14a, 14b, ..... 14n van de reeks 14 worden geac tiveerd, waarna opnieuw de zenders van de reeks 12 worden geactiveerd, enzovoorts. De lichtontvangers 22, 24, 26 en 28 blijven daarbij voortdurend in bedrijf. Zolang er zich geen aanwijzend voorwerp boven het referentievlak 10 bevindt, waarmee de lichtweg tussen ten minste één van de lichtzenders en één van de lichtontvangers kan worden onderbroken, zal elk van de lichtontvangers in elke combinatie met één van de lichtzenders licht ontvangen en een daarmee corresponderend signaal genereren via zijn bijbehorende signaalverwerkingsschakeling 30 naar de processor 20. Wordt echter een aanwijzend voorwerp op of direct boven het referentievlak 10 gepositioneerd dan ontstaat er een situatie waarin een-aantal van de mogelijke lichtwegen wordt onderbroken, zoals in meer detail zal worden beschreven aan de hand van figuur 2.The operation of the device of Figure 1 will be explained in more detail, referring also to Figure 2. During normal operation, the various light transmitters of the series 12 and of the series 14 will be successively energized by suitable signals from the processor 20 which are sent via the selection units 16 and 18 are translated into sequential control signals for the various light transmitters. In a possible control mode, the light transmitters 12a, 12b, ..... 12n of the series 12 are first successively activated for a short period, after which the light transmitters 14a, 14b, ..... 14n of the series 14 are activated , after which the transmitters of the series 12 are activated again, and so on. The light receivers 22, 24, 26 and 28 remain in continuous operation. As long as there is no indicating object above the reference plane 10, with which the light path between at least one of the light transmitters and one of the light receivers can be interrupted, each of the light receivers in any combination with one of the light transmitters will receive light and a corresponding generate signal via its associated signal processing circuit 30 to the processor 20. However, if an indicating object is positioned on or directly above the reference plane 10, a situation arises in which some of the possible light paths are interrupted, as will be described in more detail on the using figure 2.

In figuur 2 is verondersteld dat een aanwijzend voorwerp 40 is gepositioneerd boven het referentievlak 10 en op een zodanige hoogte dat daarmee tenminste een deel van de mogelijke lichtwegen tussen de lichtzenders en lichtontvangers wordt onderbroken. Zo'n aanwijzend voorwerp kan bijvoorbeeld een potlood, een pen, een aanwijsstokje of gewoon een vinger of iets dergelijks zijn. Worden nu op de bovenbeschreven wijze achtereenvolgens allereerst de lichtzenders 12a, 12b, ..... 12n in werking gesteld, waarbij de lichtdetectoren 24 en 28 continu in bedrijf zijn, dan zal, zodra de lichtzender 12x wordt geactiveerd een situatie ontstaan waarbij de lichtontvanger 24 wel licht ontvangt van de lichtzender 12x, maar de lichtontvanger 28 geen licht ontvangt van de lichtzender 12x, aangezien het aanwijzende voorwerp 40 zich in de lichtweg tussen de lichtzender 12x en de lichtontvanger 28 bevindt. De betreffende lichtwegen zijn in figuur 2 aangegeven met de pijlen 42 en 44. Het feit dat de combinatie van lichtzender 12x en lichtontvanger 28 geen signaal oplevert, vormt een eerste indicatie dat het betreffende aanwijzende voorwerp zich bevindt op de lijn die getrokken kan worden tussen de lichtzender 12x en de ontvanger 28.In Figure 2 it is assumed that an indicating object 40 is positioned above the reference plane 10 and at such a height that it interrupts at least part of the possible light paths between the light transmitters and light receivers. Such a pointing object can be, for example, a pencil, a pen, a pointing stick or just a finger or the like. If the light transmitters 12a, 12b, ..... 12n are first activated in succession in the manner described above, in which the light detectors 24 and 28 are in continuous operation, then as soon as the light transmitter 12x is activated, a situation will arise in which the light receiver 24 does receive light from the light transmitter 12x, but the light receiver 28 does not receive light from the light transmitter 12x, since the indicating object 40 is located in the light path between the light transmitter 12x and the light receiver 28. The light paths in question are indicated with arrows 42 and 44 in Figure 2. The fact that the combination of light transmitter 12x and light receiver 28 does not produce a signal is a first indication that the object in question is located on the line that can be drawn between the light transmitter 12x and receiver 28.

Bij het verder schakelen van de reeksen lichtzenders zal een dergelijke situatie zich weer voordoen bij het activeren van de lichtzender 14x. De lichtweg 46 tussen de lichtzender 14x en de ontvanger 22 is niet onderbroken en deze ontvanger zal derhalve een desbetreffend signaal sturen naar de processor 20. De lichtweg 48 tussen de zender 14x en de ontvanger 26 is echter wel onderbroken. Dit geeft aan dat het aanwijzende voorwerp 40 zich bevindt op de lijn tussen de zender 14x en de ontvanger 26. Het kruispunt van de beide lijnen 44 en 48 bepaalt derhalve de gezochte positie van het aanwijzende voorwerp 40.When the series of light transmitters are switched further, such a situation will again arise when the light transmitter 14x is activated. The light path 46 between the light transmitter 14x and the receiver 22 is not interrupted and this receiver will therefore send a corresponding signal to the processor 20. However, the light path 48 between the transmitter 14x and the receiver 26 is interrupted. This indicates that the indicating object 40 is on the line between the transmitter 14x and the receiver 26. The intersection of both lines 44 and 48 therefore determines the searched position of the indicating object 40.

Als er nu vervolgens vanuit gegaan wordt dat de gehele geometrie van de inrichting bekend is, met andere woorden de afstand L1 tussen de lichtzender 12x en de lichtontvanger 26 is bekend, de afstand L2 tussen de lichtzender 14x en de lichtontvanger 28 is bekend en ook de breedte B van het referentievlak 10, met andere woorden de afstand tussen de reeks 12 en de reeks 14, is bekend, dan zal het voor de deskundige op dit terrein duidelijk zijn dat het met behulp van enkele goniometrische formules mogelijk is om op relatief eenvoudige wijze de exacte positionering van het aanwijzende voorwerp 40 vast te stellen. Het wordt overbodig geacht om nadere details van dergelijke berekeningen in deze beschrijving te presenteren.If now it is assumed that the entire geometry of the device is known, in other words the distance L1 between the light transmitter 12x and the light receiver 26 is known, the distance L2 between the light transmitter 14x and the light receiver 28 is known and also the width B of the reference plane 10, in other words the distance between the series 12 and the series 14, is known, then it will be clear to the person skilled in the art that, with the help of some trigonometric formulas, it is possible to relatively easily determine the exact positioning of the indicating object 40. It is considered unnecessary to present further details of such calculations in this description.

Figuur 2a toont een voorkeursuitvoeringsvorm van een van de selec-tieschakelingen 16 en 18 uit figuur 1. In deze voorkeursuitvoeringsvorm zijn de diverse lichtbronnen gerealiseerd in de vorm van lichtemitteren-de dioden die gerangschikt zijn in een array. In het getoonde voorbeeld bestaat deze array uit 8 kolommen bij 8 rijen. Terwille van de duidelijkheid is slechts één van de dioden in de array getoond. Eén van de dioden uit de array 130 kan worden geselecteerd door het bekrachtigen van één van de uitgangen van de selectieschakeling 132 en één van de uitgangen van de selectieschakeling 134. Met de selectieschakeling 132 kan een negatieve spanning -V worden aangeboden aan één van de kolommen van de array 130 terwijl met de selectieschakeling 134 een positieve spanning +V kan worden aangeboden aan één van de rijen van de array. De selectieschakeling 132 wordt, evenals de selectieschakeling 134 bestuurd door een driebitstuursignaal. Het zal duidelijk zijn dat die diode, die zich bevindt op het kruispunt van de geselecteerde rij en de geselecteerde kolom licht zal gaan uitstralen.Figure 2a shows a preferred embodiment of one of the selection circuits 16 and 18 of Figure 1. In this preferred embodiment, the various light sources are realized in the form of light-emitting diodes arranged in an array. In the example shown, this array consists of 8 columns by 8 rows. For clarity, only one of the diodes in the array is shown. One of the diodes from the array 130 can be selected by energizing one of the outputs of the selection circuit 132 and one of the outputs of the selection circuit 134. With the selection circuit 132, a negative voltage -V can be applied to one of the columns of the array 130, while with the selection circuit 134 a positive voltage + V can be applied to one of the rows of the array. The selection circuit 132, like the selection circuit 134, is controlled by a three-bit control signal. It will be clear that that diode, which is located at the intersection of the selected row and will emit the selected column light.

Deze schakeling uit figuur 2a is aanzienlijk eenvoudiger dan de relatief ingewikkelde multiplexerschakeling die volgens de stand der techniek nodig is om de signalen van de daarin gebruikte lichtgevoelige ontvangers te verwerken.This circuit of Figure 2a is considerably simpler than the relatively complicated prior art multiplexer circuit required to process the signals from the photosensitive receivers used therein.

Opgemerkt wordt dat het voor de continuïteit van het patroon van lichtwegen, die over het referentievlak kunnen ontstaan tussen de licht-zenders en de lichtontvangers, de voorkeur verdient dat de afstand tussen de lichtontvanger en de naastbije lichtzender gelijk is aan de helft van de tussenafstanden tussen de lichtzenders onderling, dan wel een oneven veelvoud van deze halve tussenafstand.It is noted that for the continuity of the pattern of light paths, which may arise over the reference plane between the light transmitters and the light receivers, it is preferable that the distance between the light receiver and the adjacent light transmitter is equal to half the spacing between the light transmitters mutually, or an odd multiple of this half-distance.

Figuur 3 toont een tweede uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding. Deze uitvoeringsvorm omvat rond het referentievlak 10 een aantal componenten die gelijk zijn aan de corresponderend aangeduide componenten in figuur 1. Daarbij gaat het met name om de reeks lichtzenders 12 en de reeks lichtzenders 14, de lichtontvangers 22 t/m 28, de bijbehorende signaalverwerkingsschakelingen 30, 32, 34 en 36 en de selectieschakelingen 16 en 18 voor het selecteren van de diverse lichtzenders 12a.....12n, respectievelijk 14a......14n.Figure 3 shows a second embodiment of a device according to the invention. Around the reference plane 10, this embodiment comprises a number of components which are equal to the correspondingly indicated components in figure 1. These are in particular the series of light transmitters 12 and the series of light transmitters 14, the light receivers 22 to 28, the associated signal processing circuits 30. , 32, 34 and 36 and the selection circuits 16 and 18 for selecting the various light transmitters 12a ..... 12n and 14a ...... 14n respectively.

Het verschil tussen de figuren 1 en 3 is te vinden in het gebruik van twee afzonderlijke processoren 50 en 52 elk eventueel voorzien van een bijbehorende weergeefeenheid 56 respectievelijk 54. De selectie-schakeling 16 wordt bestuurd door de processor 52 en de signalen, afgegeven door de signaalverwerkende schakelingen 30 en 34 worden toegevoerd aan deze processor 52. Op soortgelijke wijze bestuurt de processor 50 via de selectieschakeling 18 de diverse lichtzenders 14a.....14n, terwijl signalen afkomstig van de signaalverwerkingsschakelingen 32 en 36 worden ontvangen door deze processor 50. Om ervoor te zorgen dat de werking van deze uitvoeringsvorm in wezen niet verschilt van de werking van de uitvoeringsvorm uit figuur 1 moet er een mogelijkheid zijn om de beide processoren 50 en 52 met elkaar te laten communiceren. Het bijzondere van de uitvoeringsvorm van figuur 3 is nu dat deze communicatie tussen de processoren 50 en 52 tot stand kan worden gebracht met behulp van één van de lichtzenders 12a.....12n in combinatie met één van de tegenoverstaande lichtontvangers 24 of 28 respectievelijk één van de lichtzenders 14a....14n en één van de daar tegenoverstaande lichtontvangers 22 of 26. Als voorbeeld wordt de lichtzender 12a genomen in combinatie met de lichtontvanger 24 en de lichtzender 14a in combinatie met de lichtontvanger 22. Deze vier componenten bieden tezamen een tweerich-tingscommunicatieweg tussen de processoren 50 en 52, waarbij natuurlijk maatregelen moeten worden getroffen om via de selectieschakelingen 16, respectievelijk 18 niet alleen de betreffende lichtzenders 12a respectievelijk 14a te kunnen activeren, maar ook het daardoor uitgestraalde licht te kunnen moduleren.The difference between Figures 1 and 3 can be found in the use of two separate processors 50 and 52, each optionally provided with an associated display unit 56 and 54, respectively. The selection circuit 16 is controlled by the processor 52 and the signals output by the signal processing circuits 30 and 34 are supplied to this processor 52. Similarly, the processor 50 controls the various light transmitters 14a ..... 14n via the selection circuit 18, while signals from the signal processing circuits 32 and 36 are received by this processor 50. In order for the operation of this embodiment to be essentially no different from the operation of the embodiment of Figure 1, there must be a possibility for the two processors 50 and 52 to communicate with each other. The special feature of the embodiment of figure 3 is now that this communication between the processors 50 and 52 can be established using one of the light transmitters 12a ..... 12n in combination with one of the opposite light receivers 24 or 28, respectively. one of the light transmitters 14a ... 14n and one of the opposite light receivers 22 or 26. As an example, the light transmitter 12a is taken in combination with the light receiver 24 and the light transmitter 14a in combination with the light receiver 22. These four components together offer a two-way communication path between processors 50 and 52, in which, of course, measures must be taken to enable, via the selection circuits 16 and 18, not only to activate the respective light transmitters 12a and 14a, but also to be able to modulate the light emitted thereby.

Zoals in figuur 3 schematisch is aangegeven, kan de lichtzender 12a aangesloten worden op een aparte sectie van de selectiemiddelen 16 waaraan een modulatiesignaal vanaf de processor 52 kan worden toegevoerd, zodanig dat na het activeren van de lichtbron 12a het daardoor uitgezonden licht kan worden gemoduleerd. Een soortgelijke aansluiting is gerealiseerd tussen de lichtbron 14a en de processor 50. Wordt gebruik gemaakt van een pure digitale aan/uit-modulatie van de lichtzender 12a respectievelijk 14a dan is het niet nodig om een aparte sectie aan de selectiemiddelen toe te voegen. In dat geval is het alleen nodig om de in de processoren 52 en 50 toegepaste programmatuur enigszins aan te passen zodanig dat gedurende een communicatieverbinding er alleen selectiesignalen voor de lichtzenders 12a en 14a worden gegenereerd, zodanig dat deze lichtzenders 12a en 14a in het gewenste modulatieritme aan- en uit- worden geschakeld.As schematically indicated in Figure 3, the light emitter 12a can be connected to a separate section of the selection means 16 to which a modulation signal can be supplied from the processor 52, such that after the light source 12a has been activated, the light emitted thereby can be modulated. A similar connection has been made between the light source 14a and the processor 50. If pure digital on / off modulation of the light transmitter 12a and 14a is used, then it is not necessary to add a separate section to the selection means. In that case, it is only necessary to slightly modify the software used in processors 52 and 50 such that during a communication connection only selection signals for the light transmitters 12a and 14a are generated, such that these light transmitters 12a and 14a are switched in the desired modulation rhythm. - and be switched off.

Via de op deze wijze gerealiseerde communicatieverbinding tussen de processoren 50 en 52 moeten enerzijds synchronisatiesignalen worden overgedragen om ervoor te zorgen dat het activeren van de diverse lichtzenders plaatsvindt op tijdstippen waarbij de tegenoverstaande licht-ontvangers zijn ingeschakeld en de betreffende processor gereed is om de door deze lichtontvangers gegenereerde signalen te ontvangen en te verwerken. Verder moeten er over deze communicatieverbinding datasignalen kunnen worden overgedragen om de gegevens die in de beide processoren worden verzameld, onderling te kunnen uitwisselen. Bij voorkeur vindt deze uitwisseling plaats in twee richtingen zodat beide processoren aan het eind van een volledige scan-periode voorzien zijn van de volledige gegevens en beide processoren onafhankelijk van elkaar de positie van een aanwijzend voorwerp boven het referentievlak 10 kunnen berekenen. Het zal voor de deskundige op dit terrein duidelijk zijn dat in de schakeling volgens figuur 3 alle middelen aanwezig zijn om een communicatie tussen beide processoren tot stand te brengen, mits in de beide processoren voldoende software aanwezig is, om deze communicatie in goede banen te leiden. Op zichzelf wordt echter het realiseren van een communicatie tussen twee processoren via een transmissieweg waarin licht het transmissiemedium is, als bekend verondersteld, zodat nadere details daarvan niet zullen worden verstrekt.On the one hand, synchronization signals must be transmitted via the communication link between the processors 50 and 52 realized in this way in order to ensure that the activation of the various light transmitters takes place at times when the opposite light receivers are switched on and the processor concerned is ready for the light receivers receive and process generated signals. Furthermore, it must be possible to transfer data signals over this communication link in order to exchange the data collected in both processors. Preferably, this exchange takes place in two directions so that both processors are provided with the full data at the end of a full scan period and both processors can independently calculate the position of an indicating object above the reference plane 10. It will be clear to the person skilled in the art that in the circuit according to figure 3 all means are present to establish a communication between the two processors, provided that in both processors sufficient software is available to ensure that this communication runs smoothly. . However, per se the realization of communication between two processors via a transmission path in which light is the transmission medium is assumed to be known, so that further details will not be provided.

In de praktijk zal een dergelijke schakeling als geïllustreerd in figuur 3 bijvoorbeeld als volgt kunnen functioneren: 1) gedurende een eerste periode, die als initialisatieperiode kan worden beschouwd, wordt een verbinding tot stand gebracht tussen de processoren 50 en 52 via de beschreven communicatieweg en wordt door de processoren vastgesteld welke processor als meester en welke processor als slaaf gaat functioneren. Verder worden zonodig synchronisatiesignalen uitgewisseld om ervoor te zorgen dat in de navolgende tweede periode de juiste lichtzenders en juiste licht-ontvangers op de gewenste tijdstippen geactiveerd zullen zijn.In practice, such a circuit as illustrated in Figure 3 may function, for example, as follows: 1) during a first period, which can be considered an initialization period, a connection is established between processors 50 and 52 via the described communication path and determined by the processors which processor will function as master and which processor will function as slave. Furthermore, synchronization signals are exchanged, if necessary, to ensure that the correct light transmitters and correct light receivers will be activated at the desired times in the next second period.

2) gedurende een tweede periode worden achtereenvolgens in een voorafbepaald patroon de lichtzenders 12a.....12n geactiveerd en worden met behulp van de lichtontvangers 24 en 28 signalen gegenereerd die na verwerking worden toegevoerd aan de processor 50. Aan het eind van deze periode worden zonodig synchronisatiesignalen uitgewisseld tussen de lichtzender 12a en de lichtontvanger 24 als voorbereiding op de hiernavolgende derde periode.2) during a second period, the light transmitters 12a ..... 12n are activated successively in a predetermined pattern and signals are generated with the aid of the light receivers 24 and 28 which are fed to the processor 50 after processing. At the end of this period synchronization signals are exchanged, if necessary, between the light transmitter 12a and the light receiver 24 in preparation for the following third period.

3) gedurende een daaropvolgende derde periode worden in een vooraf- bepaald patroon de lichtzenders 14a.....14n geactiveerd en worden met behulp van de lichtontvangers 22 en 26 signalen gegenereerd die na verwerking worden toegezonden aan de processor 52. Ook aan het eind van deze tweede periode worden zonodig synchronisatiesignalen uitgewisseld tussen de processor 50 en de processor 52 via de tweewegcommunicatieverbinding. Zonodig worden ook aan het eind van deze periode synchronisatiesignalen uitgewisseld.3) for a subsequent third period, in a predetermined pattern, the light transmitters 14a ..... 14n are activated and, with the aid of the light receivers 22 and 26, signals are generated which are sent to the processor 52 after processing. Also at the end of this second period, synchronization signals are exchanged between processor 50 and processor 52 via the two-way communication link, if necessary. If necessary, synchronization signals are also exchanged at the end of this period.

4) gedurende een daaropvolgende vierde periode wordt, gebruikmakend van de lichtzender 12a en de lichtontvanger 24 alsmede van de lichtzender 14a en de lichtontvanger 22 een datacommunicatiever-binding tot stand gebracht tussen de processoren 50 en 52 en worden gegevens omtrent de in de voorgaande twee perioden ontvangen signalen met elkaar uitgewisseld, zodanig dat in elk geval een van de beide processoren 50 of 52 in staat is om de momentane positie van een eventueel aanwijzend voorwerp boven het referen-tievlak 10 uit te rekenen. (Eventueel kunnen beide processoren dezelfde berekeningen uitvoeren als onderlinge controle). Zonodig worden de resultaten via dezelfde communicatieroute onderling uitgewisseld ter vergelijking. Deze vergelijkingsoptie biedt de mogelijkheid om de correcte werking van de beide processoren 50 en 52 te kunnen controleren en eventuele afwijkingen te corrigeren. Vervolgens worden de resultaten op de beide weergeefeenheden 54 en 56 zichtbaar gemaakt en gaat de schakeling verder met een eerste periode waarin weer volgens een voorafbepaald patroon de zenders 12a....12n worden geactiveerd, enz.4) for a subsequent fourth period, using the light transmitter 12a and the light receiver 24 as well as the light transmitter 14a and the light receiver 22, a data communication link is established between processors 50 and 52 and data of the previous two periods received signals are exchanged with each other, such that in any case one of the two processors 50 or 52 is able to calculate the instantaneous position of any indicating object above the reference plane 10. (Optionally, both processors can perform the same calculations as mutual control). If necessary, the results are exchanged via the same communication route for comparison. This comparison option offers the possibility to check the correct operation of both processors 50 and 52 and to correct any deviations. Subsequently, the results are displayed on both display units 54 and 56 and the circuit continues with a first period in which the transmitters 12a ... 12n are activated again according to a predetermined pattern, etc.

Figuur 4 toont een verdere uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding waarin een aanmerkelijke besparing op het aantal benodigde componenten is gerealiseerd. In deze uitvoeringsvorm zijn alleen aan één zijde van het referentievlak 10 lichtzenders en licht-ontvangers aangebracht. In het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld zijn dat de lichtzenders 12a.....12n en de lichtontvangers 22 en 26 met bijbeho rende schakelingen 30 respectievelijk 34. De lichtzenders worden weer bestuurd door een selectieschakeling 16 die stuursignalen ontvangt van een processor 58. Aan de rechterzijde van de inrichting volgens figuur 4 bevindt zich een spiegel 62 die loodrecht op het vlak van tekening staat en zodoende in staat is om licht, afkomstig van één van de lichtzenders 12a, 12b, ...... 12n terug te kaatsen in een vlak evenwijdig aan het referentievlak 10 naar de lichtontvangers 22 en 26. De werking van de inrichting uit figuur 4 zal nu in meer detail worden verduidelijkt aan de hand van de schematische tekening in figuur 5.Figure 4 shows a further embodiment of a device according to the invention in which a considerable saving on the number of required components has been realized. In this embodiment, 10 light transmitters and light receivers are provided on one side of the reference plane only. In the present exemplary embodiment, these are the light transmitters 12a ..... 12n and the light receivers 22 and 26 with associated circuits 30 and 34, respectively. The light transmitters are again controlled by a selection circuit 16 which receives control signals from a processor 58. On the right-hand side of the device according to figure 4 comprises a mirror 62 which is perpendicular to the plane of the drawing and is thus able to reflect light from one of the light transmitters 12a, 12b, ...... 12n in a plane parallel at the reference plane 10 to the light receivers 22 and 26. The operation of the device of figure 4 will now be explained in more detail with reference to the schematic drawing in figure 5.

In figuur 5 zijn aan de linker zijde van het referentievlak 10 alleen de lichtzenders 12a.....12n getoond, alsmede de lichtontvangers 22 en 26. Deze lichtzenders en lichtontvangers zullen als gevolg van de aanwezigheid van de spiegel 62 worden gespiegeld waardoor virtuele lichtbronnen 12a', 12b', ..... 12n' ontstaan, alsmede virtuele lichtde- tectoren 22' en 26'. Wordt nu een aanwijzend voorwerp 64 gepositioneerd boven het referentievlak 10 en worden de lichtzenders 12a.....12n in een voorafbepaalde volgorde geactiveerd dan zullen er twee situaties optreden waarbij lichtwegen tussen een zender en een ontvanger worden onderbroken.In figure 5, on the left side of the reference plane 10, only the light transmitters 12a ..... 12n are shown, as well as the light receivers 22 and 26. These light transmitters and light receivers will be mirrored due to the presence of the mirror 62, so that virtual light sources 12a ', 12b', ..... 12n 'as well as virtual light detectors 22' and 26 '. If an indicating object 64 is now positioned above the reference plane 10 and the light transmitters 12a ..... 12n are activated in a predetermined order, two situations will occur in which light paths between a transmitter and a receiver are interrupted.

De eerste van deze situaties treedt op bij het activeren van de lichtbron 12y. Het door de lichtbron 12y uitgezonden licht kan, zoals met de pijl 64 is aangegeven, na reflectie tegen de spiegel 62 de licht-ontvanger 22 bereiken. Kijkend naar de virtuele ontvanger 22' kan ook gesteld worden dat het licht, uitgezonden door de lichtzender 12y langs een rechte weg de virtuele lichtontvanger 22' kan bereiken. In figuur 5 is dit met een stippellijn aangegeven.The first of these situations occurs when the light source 12y is activated. As indicated by the arrow 64, the light emitted by the light source 12y can reach the light receiver 22 after reflection against the mirror 62. Looking at the virtual receiver 22 ', it can also be said that the light emitted by the light emitter 12y can reach the virtual light receiver 22' along a straight path. This is indicated by a dotted line in figure 5.

Een eventuele lichtweg tussen de lichtzender 12y en de lichtontvanger 26 is aangegeven met de pijl 66. Gezien als een rechte lijn strekt deze lichtweg zich uit tussen de lichtbron 12y en de virtuele lichtontvanger 26'. Als gevolg van de reflectie tegen de spiegel 62 zal de werkelijke lichtweg verlopen in de richting van de werkelijke lichtontvanger 26. Deze lichtweg wordt echter geblokkeerd als gevolg van de aanwezigheid van het aanwijzende voorwerp 64 zoals in figuur 5 is geïllustreerd. De ontvanger 26 zal derhalve geen signaal afgeven. Het feit dat bij het activeren van de lichtbron 12y wel een signaal wordt afgegeven door de lichtontvanger 22, maar geen signaal door de licht-ontvanger 26 duidt erop dat er een aanwijzend voorwerp aanwezig is ergens in de lichtweg, aangegeven door de gereflecteerde pijl 66.An optional light path between the light transmitter 12y and the light receiver 26 is indicated by the arrow 66. Seen as a straight line, this light path extends between the light source 12y and the virtual light receiver 26 '. As a result of the reflection against the mirror 62, the actual light path will travel in the direction of the actual light receiver 26. However, this light path is blocked due to the presence of the indicating object 64 as illustrated in Figure 5. The receiver 26 will therefore not output a signal. The fact that when the light source 12y is activated, a signal is output from the light receiver 22, but no signal from the light receiver 26 indicates that there is an indicating object somewhere in the light path, indicated by the reflected arrow 66.

Een tweede van de genoemde situaties treedt op wanneer de lichtbron 12z wordt geactiveerd. Het licht dat vanaf de lichtbron 12z wordt uitgestraald in de richting van de spiegel 62 en na reflectie tegen de spiegel 62 de ontvanger 22 kan bereiken is in figuur 5 niet in detail weergegeven. Wel weergegeven is de lichtweg die er zou kunnen bestaan tussen de lichtzender 12z en de lichtontvanger 26. Deze lichtweg is aangegeven met de pijl 68. De lichtweg 68 strekt zich, lineair gezien uit tussen de lichtzender 12z en de virtuele lichtontvanger 26'. In werkelijkheid zou het licht na reflectie tegen de spiegel 62 de lichtontvanger 26 moeten kunnen bereiken. Zoals blijkt in figuur 5 wordt de werkelijke lichtweg geblokkeerd door de aanwezigheid van het aanwijzende voorwerp 64 zodat de werkelijke lichtontvanger 26 geen signaal zal afgeven. Ook in deze situatie zal dus de lichtontvanger 22 wel een signaal afgeven, terwijl de lichtontvanger 26 geen signaal af zal geven.A second of the mentioned situations occurs when the light source 12z is activated. The light which is emitted from the light source 12z in the direction of the mirror 62 and which can reach the receiver 22 after reflection against the mirror 62 is not shown in detail in figure 5. The light path which may exist between the light emitter 12z and the light receiver 26 is shown. This light path is indicated by the arrow 68. The light path 68 extends, in a linear manner, between the light transmitter 12z and the virtual light receiver 26 '. In reality, after reflection against the mirror 62, the light should be able to reach the light receiver 26. As shown in Figure 5, the actual light path is blocked by the presence of the indicating object 64 so that the actual light receiver 26 will not emit a signal. In this situation, therefore, the light receiver 22 will also emit a signal, while the light receiver 26 will not emit a signal.

Omdat ook in dit geval de volledige geometrie van de inrichting bekend is en meer in het bijzonder bekend is dat de afstand tussen de lichtzender 12y en de lichtontvanger 26 (meer in het bijzonder de corresponderende afstand tussen de lichtzender 12y' en de virtuele lichtontvanger 26') gelijk is aan L2, de afstand tussen de lichtzender 12z en de ontvanger 26 gelijk is aan L1 en verder de afstand tussen de reële zenders en ontvangers en de virtuele zenders en ontvangers gelijk is aan 2B, is het met behulp van eenvoudige goniometrische vergelijkingen mogelijk om de exacte plaats van het aanwijzende voorwerp 64 binnen het referentievlak 10 te bepalen. Ook hier wordt een nadere bespreking van de benodigde berekeningen overbodig geacht, omdat dergelijke berekeningen binnen het bereik van een deskundige worden geacht.Because also in this case the complete geometry of the device is known and more particularly it is known that the distance between the light transmitter 12y and the light receiver 26 (more in particular the corresponding distance between the light transmitter 12y 'and the virtual light receiver 26' ) is equal to L2, the distance between the light transmitter 12z and the receiver 26 is equal to L1 and furthermore the distance between the real transmitters and receivers and the virtual transmitters and receivers is equal to 2B, it is possible using simple trigonometric equations to determine the exact location of the indicating object 64 within the reference plane 10. Here too, a further discussion of the necessary calculations is considered unnecessary, because such calculations are considered to be within the reach of an expert.

In het bovenstaande is men ervan uitgegaan dat telkens slechts twee specifieke lichtwegen worden onderbroken indien er een aanwijzend voorwerp op of boven het referentievlak wordt gepositioneerd. Dat geldt echter alleen indien het aanwijzende voorwerp relatief klein van afmetingen is, zoals een dun potlood of iets dergelijks. Wordt een wat groter of grover aanwijzend voorwerp gebruikt, zoals bijvoorbeeld een menselijke vinger, dan zullen over het algemeen meerdere lichtwegen worden onderbroken zoals geïllustreerd is in figuur 6. In figuur 6 is een doorsnede gegeven door een aanwijzend voorwerp 70 van aanzienlijk grotere afmetingen dan in de voorafgaande figuren is verondersteld.In the above it is assumed that only two specific light paths are interrupted each time if an indicating object is positioned on or above the reference plane. However, this only applies if the indicating object is relatively small in size, such as a thin pencil or the like. If a somewhat larger or coarser indicating object is used, such as a human finger, for example, several light paths will generally be interrupted as illustrated in figure 6. In figure 6 a cross section is given by an indicating object 70 of considerably larger dimensions than in the preceding figures have been assumed.

Zoals blijkt worden in figuur 6 alle lichtwegen tussen de lichtontvanger 28 en een reeks van lichtzenders gelegen tussen de lichtzender 12m en de lichtzender 12o onderbroken, terwijl anderzijds alle lichtwegen tussen de lichtontvanger 26 en een reeks van lichtzenders gelegen tussen de lichtzender 14m en de lichtzender 14o onderbroken. De gegevens die in deze situatie worden verzameld in de processorschakeling (of schakelingen) zijn echter voldoende om de positie van het middelpunt van het aanwijzende voorwerp 70 met voldoende nauwkeurigheid te kunnen berekenen. De basisgegevens die worden verzameld bestaan uit de afmetingen L1 en L2, die de posities aangeven van de lichtzenders 12m en 12o, de afmetingen L3 en L4 die bepalend zijn voor de plaats van de lichtzenders 14m en 14o en de afmeting in breedterichting B met voor een deskundige bekende geschikte algoritmen kan uit L1 en L2 een gemiddelde L5 worden berekend en kan uit L3 en L4 een gemiddelde L6 worden berekend. De combinatie van L5, L6 en B levert voldoende gegevens op om de plaats van het middelpunt van het aanwijzende voorwerp 70 met voldoende nauwkeurigheid te kunnen berekenen.As shown in Figure 6, all light paths between the light receiver 28 and a series of light transmitters located between the light transmitter 12m and the light transmitter 12o are interrupted, while on the other hand, all light paths between the light receiver 26 and a series of light transmitters located between the light transmitter 14m and the light transmitter 14o are interrupted. interrupted. However, the data collected in the processor circuit (or circuits) in this situation is sufficient to calculate the position of the center of the indicating object 70 with sufficient accuracy. The basic data collected consists of the dimensions L1 and L2, which indicate the positions of the light transmitters 12m and 12o, the dimensions L3 and L4 which determine the location of the light transmitters 14m and 14o and the dimension in width B with a skilled algorithms known to the person skilled in the art can calculate an average L5 from L1 and L2 and calculate an average L6 from L3 and L4. The combination of L5, L6 and B provides sufficient data to calculate the location of the center of the indicating object 70 with sufficient accuracy.

In plaats van een vinger, een potlood, een pen, een aanwijsstokje of iets dergelijks is het ook mogelijk om als aanwijzend voorwerp gebruik te maken van een "draadloze" muis, met andere woorden een gemakkelijk in de hand te nemen en te bewegen voorwerp dat rolt of glijdt over het referentievlak en gemakkelijk in alle richtingen kan worden bewogen. Het voordeel van een dergelijke muis is dat de positionering daarvan stabiel kan geschieden ook door personen die bijvoorbeeld last hebben van trillende vingers of personen die problemen ondervinden bij het coördineren van hun hand- of vingerbewegingen. Wordt in zo'n geval gebruik gemaakt van een muis, die extra ondersteuning biedt, maar toch gemakkelijk over het referentievlak kan worden bewogen, dan blijkt dat in veel gevallen een goed hulpmiddel te zijn om toch tot een juiste aanwijzing te kunnen komen.Instead of a finger, a pencil, a pen, a pointing stick or the like, it is also possible to use as a pointer a "wireless" mouse, in other words an easy to hold and move object that rolls or slides over the reference plane and can be easily moved in all directions. The advantage of such a mouse is that its positioning can be stable also by persons who, for example, suffer from vibrating fingers or persons who have problems coordinating their hand or finger movements. In such a case, if a mouse is used, which provides additional support, but can still be easily moved over the reference plane, it appears that in many cases it is a good tool to still be able to arrive at a correct indication.

Niet alleen relatief dikke en volumineuze aanwijzende voorwerpen kunnen op deze wijze worden gedetecteerd. Ook voorwerpen van aanzienlijk grotere afmetingen kunnen nog leiden tot een eenduidige plaatsindicatie. Als bijvoorbeeld iemand niet alleen met een vinger, maar bijvoorbeeld met een hele hand of zelfs met een hele arm op het referentievlak rust dan zal dit een geheel ander beeld opleveren dan in het bovenstaande is geschetst. In figuur 7 is uitgegaan van het voorbeeld van een persoon die zowel met zijn arm als hand rust op het referentievlak en met een vinger een bepaalde plaats op het referentievlak aanwijst. Zoals in figuur 7 is geïllustreerd zullen de arm 72, de hand 74 en de vinger 76 zorgen voor onderbreking van een groot aantal van de mogelijke lichtwegen. In feite kan de lichtontvanger 24 alleen licht ontvangen vanaf de lichtzender 12p en alle lichtzenders zich bevinden tussen de zender 12p en de ontvanger 22, terwijl de lichtontvanger 22 alleen licht kan ontvangen van de lichtzender 14p en alle lichtzenders die zich bevinden tussen de zender 14p en de ontvanger 24. Het feit echter, dat er vanaf een rand van het referentievlak tot aan een bepaalde lichtzender een reeks van lichtzenders is die volledig zijn afgeschermd, duidt op een situatie als geschetst in figuur 7. De software, die in de processoren 50 en 52 wordt toegepast voor het verwerken van de ontvangen signalen kan zodanig ingericht zijn dat dit betreffende feit aanleiding vormt om alleen te zoeken naar de positie van de laatst zichtbare lichtbronnen, met andere woorden de positie van de lichtbronnen 12p en 14p. Deze lichtbronnen zijn, zoals uit het bovenstaande duidelijk zal zijn, bepalend voor de plaats van het uiteinde van de vinger 76 en daarmee bepalend voor de positie op het referentievlak 10 die door de gebruiker van de inrichting wordt aangewezen.Not only relatively thick and bulky indicating objects can be detected in this way. Objects of considerably larger dimensions can also lead to an unambiguous location indication. For example, if someone rests not only with a finger, but with a whole hand or even an entire arm on the reference plane, this will produce a completely different picture than that outlined above. Figure 7 is based on the example of a person who rests both with his arm and hand on the reference plane and with a finger points to a specific place on the reference plane. As illustrated in Figure 7, the arm 72, the hand 74 and the finger 76 will interrupt many of the possible light paths. In fact, the light receiver 24 can only receive light from the light transmitter 12p and all light transmitters are located between the transmitter 12p and the receiver 22, while the light receiver 22 can only receive light from the light transmitter 14p and all light transmitters located between the transmitter 14p and the receiver 24. However, the fact that from an edge of the reference plane to a given light emitter there is a series of light transmitters that are fully shielded indicates a situation as outlined in Figure 7. The software contained in processors 50 and 52 used for processing the received signals may be arranged such that this fact gives cause to search only for the position of the last visible light sources, in other words the position of the light sources 12p and 14p. These light sources, as will be apparent from the above, determine the location of the end of the finger 76 and thereby determine the position on the reference plane 10 designated by the user of the device.

In het voorgaande is ervan uitgegaan dat de beide reeksen van lichtbronnen zijn gestructureerd als één enkele laag van lichtbronnen die zich allemaal naast elkaar op dezelfde hoogte direct boven het referentievlak 10 bevinden. Het is echter ook mogelijk om uit te gaan van een meerlagenstructuur zoals schematisch geïllustreerd is in het driedimensionale aanzicht van figuur 8. De reeks 80 van lichtzenders heeft in dit voorbeeld een drielagenstructuur waarvan de onderste laag is opgebouwd uit de lichtzenders 82a, 82b, ..... 82n, de middelste laag is opgebouwd uit de lichtzenders 84a, 84b, ..... 84n en de bovenste laag is opgebouwd uit de lichtzenders 86a, 86b, ...... 86n. In figuur 8 is verder het referentievlak 10 getoond met de lichtontvangers 90 en 92 die langs de andere rand van het referentievlak 10 zijn geplaatst. Terwille van de duidelijkheid is de tweede reeks van lichtzenders (tussen de ontvangers 90 en 92) niet getoond evenmin als de verdere ontvangers die aan de uiteinden van de wel getoonde reeks van lichtzenders geplaatst zouden moeten worden. De lichtzenders zijn zodanig gepositioneerd dat het door deze lichtbronnen uitgestraalde licht kan worden gedetecteerd door de twee lichtontvangers 90 en 92. Het voordeel van een dergelijke meerlagenstructuur is, dat informatie wordt verkregen omtrent de stand van het aanwijzende voorwerp in het driedimensionale vlak, zoals zal worden verduidelijkt aan de hand van figuur 9.In the foregoing, it has been assumed that the two series of light sources are structured as a single layer of light sources, all located next to each other at the same height directly above the reference plane 10. However, it is also possible to start from a multilayer structure as schematically illustrated in the three-dimensional view of figure 8. The series 80 of light transmitters in this example has a three-layer structure, the bottom layer of which consists of the light transmitters 82a, 82b, .. ... 82n, the middle layer is composed of the light transmitters 84a, 84b, ..... 84n and the top layer is composed of the light transmitters 86a, 86b, ...... 86n. In Fig. 8, further, the reference plane 10 is shown with the light receivers 90 and 92 placed along the other edge of the reference plane 10. For the sake of clarity, the second series of light transmitters (between receivers 90 and 92) are not shown, nor are the further receivers that should be placed at the ends of the series of light transmitters shown. The light transmitters are positioned so that the light emitted by these light sources can be detected by the two light receivers 90 and 92. The advantage of such a multilayer structure is that information is obtained about the position of the indicating object in the three-dimensional plane, as will be clarified with reference to figure 9.

Figuur 9 toont een aanzicht op de meerlaags uitgevoerde reeks van lichtbronnen 82a.....86n, gezien in de richting van de pijl 94 in figuur 8, met schematisch daarvoor een vinger 96 die op het referentievlak 10 is geplaatst (het referentievlak 10 staat in deze figuur dus loodrecht op het vlak van tekening). Door plaatsing van de vinger 90 op de wijze als getoond is in figuur 9a zullen de lichtwegen tussen de lichtontvan-gers en een aantal van de lichtzenders uit de rijen 82, 84 en 86 worden onderbroken. Ervan uitgaande dat de vinger 96 zich bevindt op enige afstand van de reeksen lichtzenders 82, 84 en 86 zullen de door twee groepen van lichtzenders uitgezonden lichtstralen worden onderbroken. Deze groepen zijn in figuur 9b schematisch aangeduid. De combinatie van beide patronen van onderbroken lichtbronnen maakt het voor de proces-sorschakeling of schakelingen in de inrichting mogelijk om enerzijds vast te stellen dat er een aanwijzend voorwerp op het referentievlak 10 aanwezig is, verder vast te stellen op welke positie dit aanwijzende voorwerp zich op het referentievlak 10 bevindt, in het bijzonder gebruik makend van de informatie verkregen uit de lichtbronnen op de rij 82 (in samenwerking met de corresponderende informatie uit de andere reeks van lichtbronnen, die in het voorbeeld niet is getoond) en maakt het verder mogelijk om informatie te verkrijgen omtrent de stand van het aanwijzende voorwerp boven het referentievlak, zoals uit de figuur duidelijk zal zijn.Figure 9 shows a view of the multi-layered series of light sources 82a ..... 86n, seen in the direction of the arrow 94 in Figure 8, with a schematic finger 96 placed on the reference plane 10 (the reference plane 10 is positioned thereon). in this figure perpendicular to the plane of the drawing). By placing the finger 90 in the manner shown in Figure 9a, the light paths between the light receivers and some of the light transmitters from rows 82, 84 and 86 will be interrupted. Assuming finger 96 is some distance from the series of light transmitters 82, 84 and 86, the light rays emitted from two groups of light transmitters will be interrupted. These groups are schematically indicated in Figure 9b. The combination of both patterns of interrupted light sources allows the processor circuit or circuits in the device to determine, on the one hand, that an indicating object is present on the reference plane 10, further determining at which position this indicating object is located on the reference plane 10 is located, in particular using the information obtained from the light sources on row 82 (in conjunction with the corresponding information from the other series of light sources, not shown in the example) and further allows to about the position of the indicating object above the reference plane, as will be clear from the figure.

Figuur 9c toont een soortgelijk aanzicht als in figuur 9a, maar nu met een vinger die zich enigszins boven het referentievlak bevindt en met een andere schuinstand. De bijbehorende patronen van lichtzenders die ten opzichte van de tegenoverstaande lichtontvangers worden afgeschermd als gevolg van de aanwezigheid van de vinger zijn getoond in figuur 9d. Zoals uit deze figuur blijkt, kan aan de hand van de onderbroken lichtwegen in de eerste plaats worden vastgesteld dat zich een aanwijzend voorwerp boven het referentievlak 10 bevindt, in dit geval op een afstand die correspondeert met de hoogte van de onderste rij van lichtbronnen, en verder kan worden vastgesteld dat het aanwijzende voorwerp in zijn algemeenheid een schuinstand vertoont.Figure 9c shows a similar view to Figure 9a, but now with a finger slightly above the reference plane and with a different tilt. The associated patterns of light transmitters shielded from the opposite light receivers due to the presence of the finger are shown in Figure 9d. As can be seen from this figure, the interrupted light paths indicate firstly that an indicating object is above the reference plane 10, in this case at a distance corresponding to the height of the bottom row of light sources, and it can further be established that the indicating object generally has an inclination.

Opgemerkt wordt, dat weliswaar de deelpatronen in figuur 9b en figuur 9d van zenders die voor elk van de lichtbronnen onzichtbaar geworden zijn, maar dat afhankelijk van de positie van het aanwijzend voorwerp ook onderling enigszins verschillende patronen kunnen ontstaan.It is noted that, although the partial patterns in Fig. 9b and Fig. 9d of transmitters that have become invisible to each of the light sources, slightly different patterns may also arise depending on the position of the indicating object.

Bij een geschikte keuze van het aantal lagen van de structuur en bij een geschikte afmeting van elk van de lichtbronnen is het dus mogelijk om gedetailleerde informatie te verkrijgen niet alleen omtrent de positie van de top van het aanwijzende voorwerp op het referentievlak, maar ook omtrent de ruimtelijke oriëntatie van het aanwijzende voorwerp als geheel in de driedimensionale ruimte ten opzichte van het referen-tievlak. Naast de coördinaten van de punt van het aanwijzende voorwerp, die twee vrijheidsgraden (x- en y-coördinaat) opleveren in de uitvoeringsvormen met een enkele rij van lichtzenders dan wel drie vrijheidsgraden (x-, y- en z-coördinaat) in de uitvoeringsvormen met meerlaags gerangschikte lichtzenders, worden in deze uitvoeringsvorm met meerlaags gerangschikte lichtzenders nog twee verdere vrijheidsgraden bepaald (schuinstand gezien vanuit twee verschillende richtingen).Thus, with a suitable choice of the number of layers of the structure and with a suitable size of each of the light sources, it is possible to obtain detailed information not only about the position of the vertex of the indicating object on the reference plane, but also about the spatial orientation of the indicating object as a whole in the three-dimensional space relative to the reference plane. In addition to the coordinates of the point of the indicating object, which yield two degrees of freedom (x and y coordinate) in the single row embodiments of light transmitters or three degrees of freedom (x, y and z coordinate) in the embodiments with multi-layered light transmitters, in this embodiment with multi-layered light transmitters, two further degrees of freedom are determined (tilt seen from two different directions).

Wordt verder een aanwijzend voorwerp gebruikt dat geen rotatiesym-metrische vorm heeft dan kan uit de dan optredende onderling duidelijk verschillende lichtwegonderbrekingspatronen informatie worden verkregen ontrent een eventuele rotatie van het aanwijzende voorwerp rond zijn langsas. Met andere woorden, het is mogelijk om het aanwijzende voorwerp een soort joystick-functie te geven.If, furthermore, an indicating object is used which does not have a rotationally symmetrical shape, information can be obtained from the clearly differing light-path interrupting patterns which then occur, with regard to a possible rotation of the indicating object around its longitudinal axis. In other words, it is possible to give the pointing object some kind of joystick function.

In figuur 10 is tenslotte een mogelijke praktische behuizing getoond, waarin een inrichting volgens de uitvinding, in het bijzonder in een uitvoering voorzien van een reflecterende spiegel zou kunnen worden vervaardigd. De inrichting is voorzien van een behuizing 100 waarin de lichtzenders, lichtontvangers, en alle elektronische schakelingen zijn ondergebracht. Deze behuizing is via twee uithouders 102 en 104 gekoppeld met een spiegel 106 waarvan het spiegelend oppervlak evenwijdig staat aan het voorvlak 100a van de behuizing 100. In dit voorvlak 100a is de reeks van lichtzenders 108 aangebracht, terwijl ter weerszijden van deze reeks de beide lichtontvangers 110 en 112 zijn gepositioneerd. In het bovenvlak 100b van de behuizing 100 is een weer-geefpaneel 114 gemonteerd, bijvoorbeeld bestaande uit een op zichzelf bekende display-eenheid waarmee meerdere alfa-numerieke karakters kunnen worden zichtbaar gemaakt. De behuizing 100 kan verder nog voorzien zijn van een schakelaar voor het in- en uitschakelen van de in de behuizing 100 aanwezige voedingseenheid (in de vorm van een accu of batterij bijvoorbeeld) en kan voorzien zijn van eventuele aansluitingen, waarmee de processor kan worden gekoppeld met bijvoorbeeld een verdere display, met een personal computer en printer of dergelijke.Finally, figure 10 shows a possible practical housing in which a device according to the invention, in particular in an embodiment provided with a reflecting mirror, could be manufactured. The device is provided with a housing 100 in which the light transmitters, light receivers, and all electronic circuits are housed. This housing is coupled via two brackets 102 and 104 to a mirror 106, the reflecting surface of which is parallel to the front surface 100a of the housing 100. In this front surface 100a the series of light transmitters 108 is arranged, while on both sides of this series both light receivers are arranged. 110 and 112 are positioned. A display panel 114 is mounted in the top surface 100b of the housing 100, for example consisting of a display unit known per se with which a plurality of alpha-numeric characters can be displayed. The housing 100 may furthermore be provided with a switch for switching the power unit present in the housing 100 on and off (in the form of a battery or battery, for example) and may be provided with any connections with which the processor can be coupled with, for example, a further display, with a personal computer and printer or the like.

De uithouders 102 en 104 zijn bij voorkeur zodanig aan de behuizing 100 en aan de spiegel 106 bevestigd, dat ze gemakkelijk kunnen worden losgenomen. Het verdient verder de voorkeur dat de uithouders 102 en 104 en ook de spiegel 106 dusdanige afmetingen bezitten dat deze componenten bijvoorbeeld in een daartoe aangebracht lege ruimte binnen de behuizing 100 kunnen worden weggeborgen. Daarmee ontstaat, in een toestand waarin de inrichting niet wordt gebruikt, een compacte eenheid die gemakkelijk door de gebruiker kan worden meegenomen.The brackets 102 and 104 are preferably attached to the housing 100 and to the mirror 106 so that they can be easily detached. It is further preferred that the brackets 102 and 104 and also the mirror 106 have such dimensions that these components can be stored, for example, in an empty space provided for this purpose within the housing 100. This creates, in a state where the device is not used, a compact unit which can be easily carried by the user.

In de gebruikstoestand wordt de inrichting als geheel geplaatst boven het referentievlak waarbij dat deel van het referentievlak, dat zich bevindt binnen de omkadering, bepaalt door de behuizing 100, de uithouder 102, de spiegel 106 en de uithouder 104 het eigenlijke vlak vormt waarboven een aanwijzend voorwerp kan worden gedetecteerd door de inrichting.In the state of use, the device as a whole is placed above the reference plane with that portion of the reference plane, which is within the frame, determined by the housing 100, the bracket 102, the mirror 106, and the bracket 104 forming the actual plane above which an indicating object can be detected by the device.

In figuur 10 is verder een praktische toepassing van de inrichting schematisch geïllustreerd. Op het referentievlak is een vel papier 116 of een andere geschikte drager geplaatst waarop in dit geval 10 cijfers zijn geplaatst in een voorafbepaald patroon. Is dit patroon binnen een processor van de inrichting bekend en wordt bijvoorbeeld met een vinger één van de cijfers aangewezen dan zal het duidelijk zijn dat de inrichting de plaats van de aanwijzende vinger direct kan vertalen in de corresponderende cijferinformatie. Dit cijfer kan direct op het weergeef paneel zichtbaar gemaakt worden. Wordt de inrichting via een modem verbonden met het telefoonnet dan kan de inrichting dienst doen als kieseenheid voor een telefoontoestel, waarmee een gehandicapte, die een normaal toestel niet kan bedienen, toch in staat is om te telefoneren.Figure 10 further illustrates a practical application of the device. On the reference plane is placed a sheet of paper 116 or other suitable carrier on which in this case 10 numbers are placed in a predetermined pattern. If this pattern is known within a processor of the device and, for example, one of the digits is indicated with a finger, it will be clear that the device can directly translate the location of the pointing finger into the corresponding digit information. This figure can be displayed directly on the display panel. If the device is connected to the telephone network via a modem, the device can serve as a dialing unit for a telephone set, with which a disabled person, who cannot operate a normal telephone, is still able to make calls.

Het zal duidelijk zijn dat ook de inrichting niet tot de getoonde voorbeelden is beperkt, maar dat ook andere uitvoeringsvormen binnen het kader van de uitvinding mogelijk zijn.It will be clear that the device is not limited to the examples shown, but that other embodiments are also possible within the scope of the invention.

Claims

Device for determining the position of an indicating object above a substantially rectangular reference plane, comprising: light emitting means arranged near the circumference of the reference plane for emitting light at least substantially parallel to the reference plane and at a short distance therefrom, light detector means disposed near the periphery of the reference plane for detecting the light emitted by the light emitting means and generating an electrical signal accordingly, energizing means for activating the light emitting means, signal processing means for processing the signals generated by the light detector means and a processor circuit for selectively activating the energizing means and the signal processing means to determine those combinations of light emitting means and light detector means between which the light path due to a near the reference plane The indicating object is interrupted, characterized in that the light emitting means consist of two series of light sources arranged during operation along opposite edges of the reference plane and at said distance above the reference plane, that the light detector means consist of light detecting elements which are placed at the ends of the series of light sources near the respective corners of the reference plane and at said distance above the reference plane and that the device is provided with selection means for selecting the energizing means in a predetermined order and thereby activating the associated light sources.

2. Device as claimed in claim 1, characterized in that the device is provided with two processor circuits, the first series of light sources together with the light detection elements placed at the ends thereof via the excitation circuits, selection means associated with these light sources and light detection elements and signal processing means are connected to a first processor, that the second series of light sources together with the light detecting elements placed at their ends are connected to the second processor via the excitation circuits and signal processing means associated with these light sources and light detecting elements, and that one of the light sources of the first series in combination with one of the light detection elements adjacent to the second series as well as one of the light sources of the second series in combination with one of the light detection elements adjacent to the first series is used to establish a communication link between b both processors.

3. Device as claimed in claim 1, characterized in that one of said series of light sources, together with the adjacent light detection elements, is replaced by a mirror positioned perpendicular to the reference plane and along the relevant edge of the reference plane with which light emitted by the light sources in the other series of light sources can be reflected to the adjacent light detecting elements.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the two series of light sources are divided into rows of light sources positioned above one another and running parallel to the reference plane, each of the rows having a different distance from the reference plane.

Device according to claim 4, characterized in that the mutual distances between the different rows of light sources, which together form one of the series of light sources, are equal.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the processor circuit, or at least one of the two processor circuits, is connected to a display panel on which the positional data of the indicating object above the reference plane or related data after calculation thereof in the processor circuit (s) can be made visible.

The device of claim 6 referring back to claim 2, 3, 4 or 5, characterized in that both processor circuits are connected to the display panel.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the distance between a light detector and the adjacent light emitter from the series of light sources is equal to half the distance between the light sources or an odd multiple thereof.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the light emitter means and light detector means arranged along an edge of the reference plane, together with the associated energizing means, selection means and signal processing means, are accommodated in an elongated housing, the length of which is approximately equal is the distance between the two light detection elements, the height of which is approximately equal to the said distance and the width of which is preferably chosen such that the entire housing can be easily gripped with one hand.

Device according to claims referring to one of claims 3 to 8, characterized in that the dimensions of the mirror are chosen such that the length and height of the mirror do not exceed the length and height of the housing, respectively.

11. Device as claimed in any of the foregoing claims 9 or 10, characterized in that the housing is provided with means for clamping, sliding or otherwise storing the mirror when the device is not in operation.

Device according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the housing and the mirror are provided with fastening means for fastening spacing elements with which, during operation, the mirror is at a predetermined distance from the light sources and light detection means present in the housing. and can be maintained parallel to the array of light sources.

Device according to any one of claims 9 to 12, characterized in that said means are powered from a battery or accumulator housed in the housing.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the device is provided with connecting means via which the device can be coupled to a computer and / or a printer and / or a modem and / or a standard bus.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the light sources are arranged in an array of n-rows and n-columns, whereby one of the rows can be selected via one n-selector and one of one rows m-selector one of the columns is chosen such that through said selectors a voltage of one polarity can be applied to a selected row and a voltage of other polarity can be applied to a selected column.