WO2000034914A1 - Berührungssensor - Google Patents

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WO2000034914A1
WO2000034914A1 PCT/EP1999/008997 EP9908997W WO0034914A1 WO 2000034914 A1 WO2000034914 A1 WO 2000034914A1 EP 9908997 W EP9908997 W EP 9908997W WO 0034914 A1 WO0034914 A1 WO 0034914A1
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WO
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touch sensor
plate
sensor according
touch
face
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/008997
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Jacobsen
Ralf Neigl
Original Assignee
Bayer Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer Aktiengesellschaft filed Critical Bayer Aktiengesellschaft
Priority to AU15561/00A priority Critical patent/AU1556100A/en
Publication of WO2000034914A1 publication Critical patent/WO2000034914A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen

Definitions

  • a touch sensor is a device that generates an electrical signal when a human touch.
  • proximity initiators an electrical resonant circuit contained in the proximity initiator is detuned capacitively or inductively by the proximity of an operator's hand or finger. This leads to a signal at the output of the proximity initiator (company brochure from Pepperl + Fuchs, Mannheim: inductive, capacitive and magnetic sensors, 1996, pp. 3-16).
  • Proximity initiators are used, for example, as requirement sensors on pedestrian lights or passenger elevators and for safety shutdowns on machine systems.
  • Touch panels or touch screens are touch sensors for signal input into electronic devices. You work on an optical basis.
  • a light barrier consisting of a light source and a photo receiver, is interrupted when the finger or another opaque object is sufficiently approached to the contact surface of the touch panel or the touch screen. This interruption generates a signal.
  • the sensor system consists of two rows of light barriers which are crossed to one another and arranged along two sides of the panel or the screen. Each light source is opposite a photo receiver (US 5,179,369).
  • a photo receiver US 5,179,369
  • Pressure-sensitive films consist of at least two
  • Layers an electrically conductive layer and a resistance layer. Without external influences, these two layers are not in electrical contact with one another. Electrical contact is only established when pressure is exerted on the film at one point.
  • the pressure-sensitive film has a rectangular format when used in touch panels or screens.
  • the resistance layer is provided with a highly conductive contact over the entire length of each of its four edges. The conductive layer is contacted only at one point. An electrical voltage is applied alternately between the two shorter edges and between the two longer edges of the resistance layer. If, by touching the film at a certain point, the contact between the conductive layer and
  • Resistance layer is produced, a voltage alternating between two values occurs at the contact of the conductive layer.
  • the coordinates of the contact point can be calculated from these two voltage values by means of a calibration step in which the voltage drop in the resistance foil is dependent on the distance to the contacted edges.
  • Touch panels is the sensitivity to aging.
  • the films change due to the constant mechanical stress during use and due to thermal and radiation-related stress. For example, they become brittle.
  • the invention is a new type of touch sensor.
  • the new touch sensor consists of a transparent plate.
  • a radiation source is arranged on at least one of the four end faces of this plate.
  • a photo receiver is mounted so that at least one Part of the radiation source's light emerging from the plate causes a detection of light in a photoreceiver.
  • the light from the radiation source spreads over the illuminated face of the plate by total reflection at the interfaces of the plate
  • the lipid layer has a refractive index in the range 1.5 to 1.6.
  • the photoreceiver is mounted on the plate surface that lies opposite the surface to be touched, with part or all of the plate surface being in the photosensitive solid angle range of the photodetector.
  • the light spot that forms in the contact zone is detected by the photoreceptor on the opposite surface of the plate.
  • the extent and brightness of this spot varies depending on the touch pressure.
  • the sensitivity of the touch sensor can be set to a desired level using suitably designed evaluation electronics.
  • the plate can be divided into several touch fields. Touch fields are areas of the plate to which a photodetector is uniquely assigned, in the photosensitive solid angle range of which only this specific plate area lies. When touching different touch fields, different photodetectors pick up the scattered light generated by the touch. The signals from the individual photodetectors can be used to reconstruct which contact fields were touched. The distance between two adjacent touch fields should not be less than the typical diameter of a human fingertip of approx. 1 cm in order to avoid mistakes.
  • the touch fields can be marked on the plate so that they can be touched.
  • At least one photoreceiver is mounted on the end face opposite the illuminated end face, so that some or all of the end face in the photosensitive solid angle region thereof
  • Photodetector lies. When touched, part of the light is scattered out of the plate. The reduction in the light signal compared to the untouched plate is detected by the photo receiver.
  • the radiation source preferably fills the end face evenly with light and this
  • a plurality of radiation sources can be arranged in a row along the longitudinal extent of an end face, the individual radiation sources being able to be switched on independently of one another and one or more photo receivers in one
  • the radiation sources arranged along the end face are switched on at different times, and via the time dependence of the one photo the point of contact detected by the receiver or the signals detected at the multiple photo receivers.
  • the signals of the individual photoreceivers which are arranged in a row along the end face, are measured and the contact point is determined via the ratio of the measured signal strengths.
  • the point of contact on the plate surface can be located on an axis parallel to the series arrangement of the radiation sources and / or photoreceivers.
  • a number of radiation sources and / or photo receivers can also be arranged on the two other end faces of the plate, so that an exact localization of the point of contact on the plate surface is possible.
  • a second transparent plate is mounted on the side of the first transparent plate opposite the surface to be touched, which contains a fluorescent dye and on the four end faces of which at least one photoreceptor is mounted so that part or all of the end face lies in the photosensitive solid angle range of this photodetector.
  • the light scattered by the touch from the first plate reaches the second plate.
  • the fluorescent dye is locally excited there. With the photodetectors on the four sides, the signal of the fluorescent light is measured. The measured signal strength depends on the distance of the origin of the
  • Fluorescent light from the corresponding photodetector Fluorescent light from the corresponding photodetector.
  • the relationships of the signal strengths allow conclusions to be drawn about the origin of the fluorescent light and thus the point of contact.
  • the transparent plate can be made of any material with a low light attenuation in the spectral range of the radiation source. When assessing the Attenuation of light must take into account the length that corresponds to the greatest extent of the plate.
  • a material is preferred in which the light from the radiation source is not weakened by more than 50% at a point on the plate with a maximum distance from the source.
  • Preferred materials are silicate glasses, quartz glasses or transparent polymers such as polycarbonates, polymethacrylates or polyester.
  • the transparent plate is at least 0.05 mm, preferably at least 0.5 mm thick.
  • radiation sources e.g. Tungsten lamps
  • semiconductor diodes or semiconductor laser diodes are suitable.
  • the range of the spectral sensitivity of the photoreceiver must include the emission spectrum of the radiation source.
  • the maximum of the sensitivity of the photoreceiver and the maximum in the emission spectrum of the radiation source preferably match.
  • Semiconductor photo receivers are preferred as photo receivers. Silicon photodiodes, silicon phototransistors and silicon or silicon / metal oxide charge-coupled devices are particularly preferred.
  • a radiation source can be used, particularly in the first two embodiments, the emission spectrum of which lies outside the visible spectrum, e.g. in the infrared spectral range at a wavelength that is greater than 680 nm, preferably greater than 780 nm and particularly preferably greater than 850 nm.
  • the one or more photo receivers can be used to process the electrical
  • the radiation power of the radiation source is changed periodically over time. changes with the frequency f Q.
  • the electrical signals of the photoreceiver Of the electrical signals of the photoreceiver, only that part of the signal that also changes periodically with time and approximately at the same frequency as the radiation power of the radiation source is forwarded in a downstream electronic unit.
  • the width of the accepted frequency band ⁇ f P the signal from the photoreceiver around the frequency f Q , the separation of desired signals and interference signals can be optimized.
  • a relative width of the accepted frequency band ⁇ fp / f Q of less than 0.1 is preferred, and a relative width ⁇ fp / f Q of less than 0.01 is particularly preferred.
  • the solid angle range into which the radiation source emits should preferably be adapted to the illuminated end face of the plate in order to achieve the most complete possible coupling of the light from the radiation source into the plate.
  • the plate surface on the side opposite to the surface to be touched can be coated with a transparent material whose refractive index in the wavelength range of the radiation source used is lower than the refractive index of the plate.
  • the quality of the total reflection on the large plate surfaces is improved by the better protection of the plate surface under the coating and is maintained over a long period of time, since the protected plate surface is not changed by environmental influences.
  • Transparent materials are suitable for the coating, which have a refractive index which is significantly lower than that of the plate material used.
  • the refractive index difference is preferably at least 0.05, particularly preferably more than 0.1.
  • Preferred coatings are described in DE 38 01 576 and consist of mixtures of polyfunctional (meth) acrylic acid derivatives, monofunctional (meth) acrylic acid esters and photoinitiators which can be polymerized by UV radiation.
  • solid materials produced by a sol-gel process with a porosity of more than 50%, for example based on silicates, aluminates and other binary or ternary systems (J. Fricke, A. Emmerling Aerogels-Preparation, Properties, Applications in R. Reisfeld, CKJoergensen (Ed.) Chemistry, Spectroscopy and Applications of Sol-Gel Glasses, Springer-Verlag 1992, pp. 37-87).
  • one or more of the end faces can be coated with an optically reflective material, in particular in the first and third embodiments.
  • Those end faces that are illuminated by the radiation source or on which photodetectors are mounted are of course excluded from the coating. Due to the reflective coating of the end faces, the incident light is reflected particularly frequently within the plate, which means that it is used efficiently and the plate is illuminated more uniformly.
  • Preferred coatings are optically reflective metals and metal alloys such as gold, silver, copper, nickel, tin or aluminum.
  • Preferred coating methods are physical vacuum coating methods such as vapor deposition, sputtering, chemical vapor deposition (CVD) (David A. Glocker, Ismat Shah (Ed.)
  • the touch sensor can also be switched off completely or for a limited time.
  • the switch-off can take place in such a way that the associated electrical signals of the photodetector (s) in the downstream unit for processing the electronic signals trigger a switch-off in the case of a specific time sequence of touching the sensor.
  • the switch-off can mean that no further signals are processed.
  • the switch-off can be limited in time or can be canceled again by a further defined signal sequence.
  • the particular temporal sequence of the one signal can consist in that the touch field is touched exactly three times in succession within a certain time, for example 5 seconds.
  • the particular chronological sequence of signals can consist, for example, of two specific touch fields being touched exactly twice in succession within a certain time, for example 5 seconds.
  • This signal sequence is then further processed by the downstream electronic signal processing device in such a way that, for example, no signal corresponding to the touch of a touch field is passed on for 1 minute.
  • the touch sensor according to the invention is characterized by its simplicity in construction. It contains no moving elements. It can be manufactured with little effort, has a long service life and is quick and easy to clean.
  • Fig. 1 scheme of a touch sensor.
  • Fig. 2 embodiment of a demonstrator for the principle of the touch sensor.
  • FIG. 3 shows a diagram of a touch sensor in the second embodiment.
  • Fig. 4 Scheme of a touch sensor in the third embodiment a) as a side view b) as a top view.
  • Fig. 1 shows schematically the essential components of the touch sensor.
  • a plate 1 is illuminated on one of its end faces 2 by a radiation source 3. The light propagates within the plate 1 by total reflection on the two plate surfaces 4, 4 '.
  • a radiation receiver 6 is located on the lower plate surface 4 ', the measurement signal of which is electronically amplified in an amplifier 7 and provided at an output contact 8 for further use.
  • 2 a and b show an example of an embodiment of the touch sensor.
  • FIG. 2a shows the contact surface 11 of the sensor in plan view.
  • Five photodetectors 12 and five associated display LEDs 13 are arranged behind the contact surface.
  • 2b shows the sensor as a sectional image perpendicular to the contact surface.
  • Touch sensor is a glass plate with the dimensions 100 mm * 100 mm * 3 mm. It consists of type BK 7 glass from Jenaer Glaswerk Schott and Gen. in Mainz. This has a refractive index of 1.5180 at the wavelength of 587.56 nanometers.
  • the two end faces 15 and the right end face 16 in FIG. 2a were glued with a self-adhesive aluminum foil, so that only the left end face 17 in FIG. 2a is translucent.
  • the glass plate was then inserted into the recess 18 in the steel housing 19.
  • the four support brackets 20 are dimensioned so that the plate is flush with the top of the housing.
  • the gap 21 between the glass plate and the housing surface was closed over the entire circumference with an unfilled elastic adhesive (manufacturer Bayer Silicone, type Formflex Classic 600F / 7000S).
  • a laser diode module 22 (type FP-78 / 2LF- ⁇ 100 from Laser Components GmbH from D-82140 Olehing) was installed inside the housing at an inclination of approximately 45 ° to the longitudinal expansion of the glass plate in such a way that the linear radiation profile This laser diode module hits the end face of the glass plate in the center and illuminates its longitudinal extent to more than 50%.
  • the focus wavelength of the light emitted by this module is 780 nm.
  • Optoelectronics mounted. These can also be clearly recognized from above, so that there is no additional marking of the touch fields in this demonstrator.
  • a filter 23 is already integrated in each photodetector, which only allows infrared light to pass through to the photodetectors. This greatly reduces the sensitivity of the detectors to daylight.
  • the electrical signals of the detectors are amplified sufficiently in electronic amplifiers 24 so that they can each drive one of the five semiconductor light-emitting diodes 13, which are mounted in a field next to the glass plate in an analogous arrangement to one another like the five detectors in the top of the steel housing .
  • the associated light-emitting diode lights up and thus shows the function of the sensor according to the invention.
  • Fig. 3 shows schematically the essential components of the touch sensor in its second embodiment.
  • a plate 31 is illuminated on one of its end faces 32 by a number of radiation sources 33 which are arranged along this end face.
  • the light propagates within the plate by total reflection, but is only slightly divergent in relation to the plate level. With optimal adjustment, therefore, the light predominantly emerges from the plate exactly at the point of the opposite end face 34, which lies opposite the point at which the light entered the plate.
  • a number of photodetectors 35 are attached to the end face 34, the signals of which are electronically amplified in a multi-channel amplifier 36.
  • the radiation sources are switched on one after the other via the electronic control device 37, and the measurement signal of the opposite photodetector or preferably the measurement signal of all detectors is determined.
  • a plate 41 is illuminated on one of its end faces 42 by a radiation source 43.
  • the light propagates within the plate 41 by total reflection on the two plate surfaces 44, 45.
  • a second plate 46 which contains a well-coordinated concentration of a fluorescent dye (54) which can be excited to fluoresce with light from the radiation source 43. If, for example, the contact surface 44 of the plate 41 is touched with the finger 47, part of the light emerges in this area on the side opposite the finger 47 and penetrates into the lower plate 46. Here it encounters the fluorescent dye (54) and stimulates it to fluoresce.
  • the signals which are sent to the four detectors 50 , 51, 52, 53 are measured, calculate the location coordinates of the point at which the plate is currently being touched.

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Abstract

Berührungssensor bestehend aus einer transparenten Platte (1), wobei an mindestens einer der Stirnflächen (2) dieser Platte zur Beleuchtung der Stirnfläche mindestens eine Strahlungsquelle (3) angeordnet und mindestens ein Photoempfänger so montiert ist, dass zumindest ein Teil des aus der Platte (1) wieder austretenden Lichts der Strahlungsquelle (3) eine Detektion von Licht in einem Photoempfänger bewirkt.

Description

Berührungssensor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen Berührungssensor. Ein Berührungssensor ist eine Vorrichtung, die bei einer menschlichen Berührung ein elektrisches Signal erzeugt.
Bedienungselemente, die ein vorzugsweise elektrisches Signal erzeugen, sobald sie berührt werden, sind bekannt. Sofern sie nicht einfach nur mechanische Schalter darstellen, werden sie als Näherungsinitiatoren, Touch-Panels oder Touch-Screens be- zeichnet.
Bei Näherungsinitiatoren wird durch Annäherung der Hand oder des Fingers einer Bedienungsperson ein im Näherungsinitiator enthaltener elektrischer Schwingkreis kapazitiv oder induktiv verstimmt. Dies führt zu einem Signal am Ausgang des Näherungsinitiators (Firmenbroschüre Fa. Pepperl+Fuchs, Mannheim: Induktive, kapazitive und magnetische Sensoren, 1996, S. 3-16). Näherungsinitiatoren werden zum Beispiel als Anforderungssensoren an Fußgängerampeln oder Personenaufzügen sowie bei Sicherheitsabschaltungen an Maschinenanlagen eingesetzt.
Als Touch-Panels oder Touch-Screens werden Berührungssensoren zur Signaleingabe in elektronische Geräte bezeichnet. Sie arbeiten auf optischer Basis. Eine Lichtschranke, bestehend aus einer Lichtquelle und einem Photoempfänger, wird bei ausreichender Annäherung mit dem Finger oder einem anderen lichtundurchlässigen Objekt an die Berührungsfläche des Touch-Panels oder der Touch-Screen unterbrochen. Diese Unterbrechung erzeugt ein Signal. Soll die Berührung bestimmter Teilflächen auf einem Panel oder einer Screen unterschiedliche Signale erzeugen, so besteht das Sensorsystem aus zwei Reihen von Lichtschranken, die zueinander gekreuzt, entlang von zwei Seiten des Panels oder der Screen angeordnet sind. Jeder Lichtquelle liegt ein Photoempfänger gegenüber (US 5,179,369). Ein solches System ist komplex und daher aufwendig in der Herstellung und störanfällig im Dauerbetrieb, da die in einem Rahmen um die Berührungsfläche angeordneten Elemente der Lichtschranke, nämlich die Lichtquellen und die Photoempfänger, leicht verschmutzen.
Eine weitere Möglichkeit, Touch-Panels oder -Screens herzustellen, sind drucksensi- tive Folien (US 4,444,998). Drucksensitive Folien bestehen aus mindestens zwei
Schichten, einer elektrisch leitfähigen Schicht und einer Widerstandsschicht. Ohne äußere Einflüsse stehen diese beiden Schichten nicht in elektrischem Kontakt miteinander. Erst wenn an einer Stelle durch Berührung Druck auf die Folie ausgeübt wird, wird ein elektrischer Kontakt hergestellt. Die drucksensitive Folie hat beim Einsatz in Touch-Panels oder -Screens ein rechteckiges Format. Die Widerstandsschicht ist über die ganze Länge jeder ihrer vier Kanten mit einem gut leitfähigen Kontakt versehen. Die leitfähige Schicht ist nur an einer Stelle kontaktiert. Es wird abwechselnd zwischen den beiden kürzeren Kanten und zwischen den beiden längeren Kanten der Widerstandsschicht eine elektrische Spannung angelegt. Wenn durch Berührung der Folie an einer bestimmten Stelle der Kontakt zwischen der leitfähigen Schicht und
Widerstandsschicht hergestellt wird, tritt am Kontakt der leitfähigen Schicht eine zwischen zwei Werten alternierende Spannung auf. Aus diesen beiden Spannungswerten können über einen Kalibrierschritt, in dem der Spannungsabfall in der Widerstandsfolie in Abhängigkeit vom Abstand zu den kontaktierten Kanten eingeht, die Koordinaten der Berührungsstelle berechnet werden. Ein Problem bei dieser Art von
Touch-Panels ist die Alterungsempfindlichkeit. Wegen der ständigen mechanischen Belastung während des Gebrauchs und wegen thermischer und strahlungsbedingter Belastungen verändern sich die Folien. Sie verspröden zum Beispiel.
Die Erfindung besteht in einem neuen Typ von Berührungssensor.
Der neue Berührungssensor besteht aus einer transparenten Platte. An mindestens einer der vier Stirnflächen dieser Platte ist eine Strahlungsquelle angeordnet, deren
Licht in die Platte eintritt und diese ausleuchtet. Eine der beiden Plattenflächen ist zur Berührung bestimmt. Ein Photoempfänger ist so montiert, dass zumindest ein Teil von aus der Platte wieder austretendem Licht der Strahlungsquelle eine Detektion von Licht in einem Photoempfänger bewirkt.
In dieser Anordnung breitet sich das Licht von der Strahlungsquelle über die ange- strahlte Stirnfläche der Platte durch Totalreflexion an den Grenzflächen der Platte zur
Umgebung aus (Pedrotti, F.L.; Pedrotti, L.S.; Introduction to Optics; S. 38-40 ), sofern der Einfallswinkel des Lichts zur Normalen auf die Plattenflächen den Winkel für Totalreflexion erreicht. Licht, dass unterhalb des Winkels für Totalreflexion auf die Plattenflächen trifft, tritt zum Teil aus der Platte aus. An den großen Plattenflä- chen wird der größte Teil des Lichts totalreflektiert, während an den schmalen Stirnflächen der Platte der größte Teil des Lichts aus der Platte austritt.
Bei Berührung der Plattenoberfläche mit einem Finger entstehen Kontaktflächen zwischen der Platte und der überwiegend aus Phosphorlipiden bestehenden obersten Hautschicht. Die Lipidschicht hat einen Brechungsindex im Bereich 1,5 bis 1,6.
Diese Werte liegen in der Nähe des Brechungsindexes einer transparenten Platte oder sogar darüber, so daß der größte Teil des ohne Berührung totalreflektierten Lichtes an der berührten Stelle der Plattenoberfläche nicht mehr total reflektiert wird, sondern in die Haut eindringt und in ihr stark gestreut wird. In der Berührungszone bil- det sich ein heller Fleck.
In einer Ausfυhrungsform der Erfindung wird der Photoempfänger an der Plattenfläche, die der zu berührenden Oberfläche gegenüber liegt, montiert, wobei im photo- empfindlichem Raumwinkelbereich des Photodetektors ein Teil der Plattenfläche oder die gesamte Plattenfläche liegt.
Der helle Fleck, der sich in der Berührungszone bildet, wird vom Photoempfänger an der gegenüber liegenden Plattenfläche detektiert. Die Ausdehnung und die Helligkeit dieses Flecks variiert in Abhängigkeit vom Berührungsdruck. Durch eine geeignet konzipierte Auswerteelektronik läßt sich die Empfindlichkeit des Berührungssensors auf ein gewünschtes Maß einstellen. Die Platte kann in mehrere Berührungsfelder eingeteilt sein. Berührungsfelder sind Bereiche der Platte, denen eindeutig ein Photodetektor zugeordnet ist, in dessen photoempfindlichem Raumwinkelbereich nur dieser bestimmte Plattenbereich liegt. Bei Berührung unterschiedlicher Berührungsfelder nehmen unterschiedliche Photodetektoren das durch die Berührung erzeugte Streulicht auf. Aus den Signalen der einzelnen Photodetektoren läßt sich rekonstruieren, welche Berührungsfelder berührt wurden. Der Abstand zweier benachbarter Berührungsfelder sollte nicht kleiner sein als der typische Durchmesser einer menschlichen Fingerkuppe von ca. 1 cm, um Fehl- meidungen zu vermeiden. Die Berührungsfelder können für den Berührenden erkennbar auf der Platte markiert sein.
In einer alternativen Ausführungsform wird mindestens ein Photoempfänger an der der beleuchteten Stirnfläche gegenüberliegenden Stirnfläche montiert, so daß ein Teil oder die gesamte Stirnfläche im photoempfindlichen Raumwinkelbereich dieses
Photodetektors liegt. Bei Berührung wird ein Teil des Lichts aus der Platte herausgestreut. Die Verringerung des Lichtsignals im Vergleich zur unberührten Platte wird vom Photoempfänger detektiert.
Bevorzugt füllt die Strahlungsquelle die Stirnfläche gleichmäßig mit Licht und dieses
Licht breitet sich in der Platte auf die Plattenebene bezogen nicht divergent aus.
Es können mehrere Strahlungsquellen in einer Reihe entlang der Längsausdehnung einer Stirnfläche angeordnet werden, wobei die einzelnen Strahlungsquellen unab- hängig voneinander einschaltbar sind und ein oder mehrere Photoempfanger in einer
Reihe entlang der Längsausdehnung der der Stirnfläche mit den Photoempfängern gegenüberlegenden Stirnfläche angeordnet sein, wobei die einzelnen Photoempfänger unabhängig voneinander auslesbar sind.
Die entlang der Stirnfläche angeordneten Strahlungsquellen werden zu unterschiedlichen Zeiten eingeschaltet, und über die Zeitabhängigkeit des an dem einen Photo- empfanger detektierten Signals oder der an den mehreren Photoempfängern detek- tierten Signale wird die Berührungsstelle bestimmt.
Alternativ werden die Signale der einzelnen Photoempfänger, die in einer Reihe ent- lang der Stirnfläche angeordneten sind, gemessen und über das Verhältnis der gemessenen Signalstärken wird der Berührungsort bestimmt wird.
Mit diesen bevorzugten Anordnungen läßt sich der Berührungspunkt auf der Plattenoberfläche auf einer Achse parallel zu der Reihenanordnung der Strahlungsquellen und/oder Photoempfänger lokalisieren.
Analog können an den beiden übrigen Stirnseiten der Platte ebenfalls jeweils eine Reihe von Strahlungsquellen und/oder Photoempfängern angeordnet werden, so daß eine genaue Lokalisation des Berührungspunktes auf der Plattenoberfläche möglich ist.
In einer dritten Ausfuhrungsform wird an der der zu berührenden Oberfläche gegenüberliegenden Seite der ersten transparenten Platte eine zweite transparente Platte montiert, die einen fluoreszierenden Farbstoff enthält und an deren vier Stirn- flächen jeweils mindestens ein Photoempfänger so montiert ist, dass ein Teil oder die gesamte Stirnfläche im photoempfindlichen Raumwinkelbereich dieses Photodetektors liegt. Das durch die Berührung aus der ersten Platte gestreute Licht gelangt in die zweite Platte. Dort wird lokal der fluoreszierende Farbstoff angeregt. Mit den Photodetektoren an den vier Seiten, wird das Signal des Fluoreszenzlichts gemessen. Die gemessene Signalstärke ist abhängig von der Entfernung des Ursprungsortes des
Fluoreszenzlichts von dem entsprechenden Photodetektor. Über die Verhältnisse der Signalstärken kann auf den Ursprungsort des Fluoreszenzlichts und damit auf den Berührungsort geschlossen werden.
Die transparente Platte kann aus jedem Material mit einer niedrigen Lichtschwächung im Spektralbereich der Strahlungsquelle bestehen. Bei der Beurteilung der Lichtschwächung muß die Länge, die der größten Ausdehnung der Platte entspricht, berücksichtigt werden. Bevorzugt ist ein Material, bei dem das Licht der Strahlungsquelle an einem Punkt der Platte mit maximalem Abstand zur Quelle nicht mehr als 50% geschwächt ist. Bevorzugte Materialien sind Silikatgläser, Quarzgläser oder transparente Polymere wie Polycarbonate, Polymethacrylate oder Polyester.
Es ist vorteilhaft, wenn die transparente Platte mindestens 0,05 mm, bevorzugt mindestens 0,5 mm dick ist.
Als Strahlungsquellen sind z.B. Wolframlampen, Licht emittierende Halbleiterdioden oder Halbleiter-Laserdioden geeignet. Der Bereich der spektralen Empfindlichkeit des Photoempfängers muß das Emissionspektrum der Strahlungsquelle umfassen. Bevorzugt stimmen das Maximum der Empfindlichkeit des Photoempfängers und das Maximum im Emissionsspektrum der Strahlungsquelle überein. Als Photoem- pfänger sind Halbleiter-Photoempfänger bevorzugt. Besonders bevorzugt sind Silizium-Photodioden, Silizium-Phototransistoren und Silizium- oder Sili- zium/Metalloxid-charge-coupled-devices.
Um den Einfluß des Umgebungslichtes auf den Photoempfänger auszuschalten, kann, insbesondere in den ersten beiden Ausfuhrungsformen, eine Strahlungsquelle verwendet werden, deren Emissionsspektrum außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt, z.B. im infraroten Spektralbereich bei einer Wellenlänge, die größer ist als 680 nm, bevorzugt größer als 780 nm und besonders bevorzugt größer als 850 nm.
Dem oder den Photoempfängern kann eine Einheit zur Verarbeitung der elektrischen
Signale nachgeschaltet sein.
Eine zusätzliche Maßnahme zur Vermeidung von Fehlern, die z.B. durch das Umgebungslicht ausgelöst werden, ist der Einsatz der Lock-in-Technik (P.Cielo, Optical Techniques for Industrial Inspection, Academic Press San Diego 1988, p. 128-130).
Die Strahlungsquelle wird in ihrer Strahlungsleistung periodisch mit der Zeit verän- dert mit der Frequenz fQ. Von den elektrischen Signalen des Photoempfängers wird in einer nachgeschalteten elektronischen Einheit nur derjenige Teil des Signals weitergeleitet, der sich ebenfalls periodisch mit der Zeit und annähernd mit derselben Frequenz ändert wie die Strahlungsleistung der Strahlungsquelle. Durch die Wahl der Breite des akzeptierten Frequenzbandes ΔfP, des Signals aus dem Photoempfänger um die Frequenz fQ kann die Trennung von erwünschten Signalen und Störsignalen optimiert werden. Bevorzugt ist eine relative Breite des akzeptierten Frequenzbandes Δfp/fQ von weniger als 0,1, besonders bevorzugt ist eine relative Breite Δfp/fQ von weniger als 0,01.
Der Raumwinkelbereich, in den die Strahlungsquelle abstrahlt, sollte bevorzugt an die beleuchtete Stirnfläche der Platte angepaßt sein, um eine möglichst vollständige Einkopplung des Lichtes der Strahlungsquelle in die Platte zu erreichen.
Die Plattenfläche auf der zu berührenden Oberfläche gegenüberliegenden Seite kann mit einem transparenten Material beschichtet sein, dessen Brechungsindex im Wellenlängenbereich der benutzten Strahlungsquelle niedriger ist als der Brechungsindex der Platte. Die Güte der Totalreflexion an den großen Plattenflächen wird durch den besseren Schutz der Plattenoberfläche unter der Beschichtung verbessert und auf längere Zeit erhalten, da die geschützte Plattenoberfläche nicht durch Umwelteinflüsse verändert wird. Für die Beschichtung sind transparente Materialien geeignet, die einen Brechungsindex haben, der deutlich niedriger ist als der des benutzten Plattenmaterials. Bevorzugt beträgt der Brechungsindex-Unterschied mindestens 0,05, besonders bevorzugt mehr als 0,1. Bevorzugte Beschichtungen sind in DE 38 01 576 beschrieben und bestehen aus durch UV-Strahlung polymerisierbaren Gemischen aus polyfunktionellen (Meth)Acrylsäurederivaten, monofunktionellen (Meth)Acrylsäu- reestern und Fotoinitiatoren. Ebenfalls bevorzugt sind über einen Sol-Gel-Prozeß hergestellte feste Materialien mit einer Porosität von mehr als 50 % zum Beispiel basierend auf Silikaten, Aluminaten und anderen binären oder ternären Systemen (J. Fricke, A. Emmerling Aerogels-Preparation, Properties, Applications in R.Reisfeld, C.K.Joergensen (Ed.) Chemistry, Spectroscopy and Applications of Sol-Gel Glasses, Springer-Verlag 1992, S. 37-87).
Um besonders gute Reflexionen des eingestrahlten Lichts an den Stirnflächen der Platte zu erhalten, können insbesondere in der ersten und dritten Ausführungsform eine oder mehrere der Stirnflächen mit einem optisch reflektierenden Material beschichtet sein. Diejenigen Stirnflächen, die durch die Strahlungsquelle beleuchtet werden oder an denen Photodetektoren montiert sind, sind natürlich von der Beschichtung ausgenommen. Durch die reflektierende Beschichtung der Stirnflächen wird das eingestrahlte Licht besonders häufig innerhalb der Platte reflektiert, das heißt, es wird effizient genutzt, und die Platte wird gleichmäßiger ausgeleuchtet. Bevorzugte Beschichtungen sind optisch reflektierende Metalle und Metallegierungen wie Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Zinn oder Aluminium. Bevorzugte Beschich- tungsverfahren sind physikalische Vakuumbeschichtungsverfahren wie Aufdampfen, Sputtern, Chemical Vapor Deposition (CVD) (David A. Glocker, Ismat Shah (Ed.)
Handbook of Thin Film Process Technologie, Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadephia 1995). Auch das Aufkleben von kommerziell erhältlichen metallbeschichteten Folien ist möglich.
Der Berührungssensor kann auch ganz oder zeitlich begrenzt abgeschaltet werden.
Dies ist vorteilhaft, um eine Fehlfunktion des Berührungssensors bei Berührungen zu vermeiden, die nicht dem vorgesehenen Zweck des Schaltens dienen, wie z.B. beim Reinigen. Die Abschaltung kann dadurch erfolgen, dass bei einer bestimmten zeitlichen Abfolge von Berührungen des Sensors die zugehörigen elektrischen Signale des oder der Photodetektoren in der nachgeschalteten Einheit zur Verarbeitung der elektronischen Signale eine Abschaltung auslösen. Die Abschaltung kann bedeuten, dass keine weiteren Signale weiterverarbeitet werden. Die Abschaltung kann zeitlich begrenzt sein oder kann durch eine weitere definierte Signalfolge wieder aufgehoben werden. Zum Beispiel kann bei einer Ausführungsform der beanspruchten Vorrichtung, die nur ein Berührungsfeld enthält, die besondere zeitliche Abfolge des einen Signals darin bestehen, dass das Berührungsfeld innerhalb einer bestimmten Zeit, zum Beispiel von 5 Sekunden, genau dreimal hintereinander berührt wird. Bei einer Ausführungs- form der beanspruchten Vorrichtung, die mindestens zwei Berührungsfelder enthält, kann die besondere zeitliche Abfolge von Signalen zum Beispiel darin bestehen, dass zwei bestimmte Berührungsfelder gleichzeitig und innerhalb einer bestimmten Zeit, zum Beispiel von 5 Sekunden, genau zweimal hintereinander berührt werden. Diese Signalfolge wird nun von der nachgeschalteten elektronischen Signalverarbeitungs- Vorrichtung so weiterverarbeitet, dass zum Beispiel für 1 Minute kein der Berührung eines Berührungsfeldes entsprechendes Signal weitergegeben wird.
Der erfindungsgemäße Berührungssensor zeichnet sich durch seine Einfachheit im Aufbau aus. Er enthält keinerlei bewegte Elemente. Er kann mit geringem Aufwand hergestellt werden, hat eine lange Lebensdauer und ist schnell und einfach zu reinigen.
Figuren und Beispiele
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Schema eines Berührungssensors.
Fig. 2 Ausfuhrungsform eines Demonstrators für das Prinzip des Berührungssensors.
Fig. 3 Schema eines Berührungssensors in der zweiten Ausf hrungsform.
Fig. 4 Schema eines Berührungssensors in der dritten Ausfuhrungsform a) als Seitenansicht b) als Draufsicht.
Fig. 1 zeigt schematisch die wesentlichen Bestandteile des Berührungssensors. Eine Platte 1 wird an einer ihrer Stirnflächen 2 durch eine Strahlungsquelle 3 beleuchtet. Das Licht breitet sich innerhalb der Platte 1 durch Totalreflexion an den beiden Plattenflächen 4,4' aus. Gegenüber dem als Berührungsfläche 5 vorgesehenen und visuell erkennbar gekennzeichneten Teil der oberen Plattenfläche 4 befindet sich an der unteren Plattenfläche 4' ein Strahlungsempfänger 6, dessen Meßsignal in einem Verstärker 7 elektronisch verstärkt und an einem Ausgangskontakt 8 zur weiteren Nutzung bereitgestellt wird.
Fig. 2 a und b zeigen beispielhaft eine Ausfuhrungsform des Berührungssensors.
Diese Ausführungsform ist ein Demonstrator, der die Funktionsweise des Berührungssensors anschaulich macht. Fig. 2a zeigt die Berührungsfläche 1 1 des Sensors in der Draufsicht. Hinter der Berührungsfläche sind fünf Photodetektoren 12 und daneben fünf zugehörigen Anzeige-Leuchtdioden 13 angeordnet. Fig. 2b zeigt den Sensor als Schnittbild senkrecht zur Berührungsfläche. Die transparente Platte 14 des
Berührungssensors ist eine Glasplatte mit den Abmessungen 100 mm * 100 mm * 3 mm. Sie besteht aus Glas vom Typ BK 7 der Firma Jenaer Glaswerk Schott und Gen. in Mainz. Dieses hat bei der Wellenlänge von 587,56 Nanometern einen Brechungsindex von 1,5180. Die beiden Stirnflächen 15 und die rechte Stirnfläche 16 in der Fig. 2a wurden mit einer selbstklebenden Aluminiumfolie verklebt, so daß nur noch die in der Fig. 2a linke Stirnfläche 17 lichtdurchlässig ist. Danach wurde die Glasplatte in die Aussparung 18 des Stahlgehäuses 19 eingelegt. Die vier Auflagewinkel 20 sind so dimensioniert, dass die Platte bündig mit der Gehäuseoberseite abschließt. Der Spalt 21 zwischen Glasplatte und Gehäusefläche wurde auf dem gesamten Umfang mit einem ungefüllten elastischen Kleber (Hersteller Bayer Silicone, Typ Formflex Classic 600F/7000S) verschlossen.
Im Inneren des Gehäuses wurde ein Laserdiodenmodul 22 (Typ FP-78/2LF-Ö100 der Firma Laser Components GmbH aus D-82140 Olehing) in einer Neigung von etwa 45° zur Längsausdehnung der Glasplatte in der Weise montiert, dass das linienför- mige Strahlungsprofil dieses Laserdiodenmoduls die Stirnfläche der Glasplatte mittig trifft und in seiner Längsausdehnung zu mehr als 50 % ausleuchtet. Die Schwerpunktswellenlänge des von diesem Modul emittierten Lichtes beträgt 780 nm.
Direkt unterhalb der Glasplatte, aber ohne direkten Kontakt zu ihr, sind insgesamt fünf Halbleiter-Photodetektoren 12 vom Typ SDP 8600 (Hersteller Firma Honeywell
Optoelectronics) montiert. Diese sind auch von oben gut visuell zu erkennen, so daß auf eine zusätzliche Markierung der Berührungsfelder bei diesem Demonstrator verzichtet wurde. In jeden Photodetektor ist bereits ein Filter 23 integriert, das nur infrarotes Licht zu den Photodetektoren hindurch läßt. Hierdurch wird die Empfϊndlich- keit der Detektoren gegenüber dem Tageslicht stark reduziert.
Die elektrischen Signale der Detektoren werden in elektronischen Verstärkern 24 ausreichend verstärkt, so daß sie jeweils eine der insgesamt fünf Halbleiter-Leuchtdioden 13 ansteuern können, die in einem Feld neben der Glasplatte in analoger Anordnung zueinander wie die fünf Detektoren in die Oberseite des Stahlgehäuses montiert sind. Sobald und solange eines der Berührungsfelder zum Beispiel mit dem Finger berührt wird, leuchtet die zugehörige Leuchtdiode auf und zeigt so die erfin- dungsgemäße Funktion des Sensors an.
Fig. 3 zeigt schematisch die wesentlichen Bestandteile des Berührungssensors in seiner zweiten Ausfuhrungsform. Eine Platte 31 wird an einer ihrer Stirnflächen 32 durch eine Anzahl von Strahlungsquellen 33, die entlang dieser Stirnfläche angeordnet sind, beleuchtet. Das Licht breitet sich innerhalb der Platte durch Totalreflexion aus, ist aber auf die Plattenebene bezogen nur geringfügig divergent. Bei optimaler Justierung tritt daher das Licht überwiegend genau an der Stelle der gegenüber lie- genden Stirnfläche 34 wieder aus der Platte aus, die der Stelle gegenüber liegt, an der das Licht in die Platte eingetreten ist. An der Stirnfläche 34 sind eine Anzahl von Photodetektoren 35 angebracht, deren Signale in einem Mehrkanalverstärker 36 elektronisch verstärkt werden. Die Strahlungsquellen werden über das elektronische Ansteuergerät 37 zeitlich nacheinander eingeschaltet, und es wird jeweils das Meß- signal des gegenüber liegenden Photodetektors oder vorzugsweise das Meßsignal sämtlicher Detektoren bestimmt. Wird nun die Platte 31 zum Beispiel mit dem Finger berührt, dann wird ein Teil des an dieser Stelle der Platte totalreflektierten Lichtes ausgekoppelt und das zu diesem Lichtweg gehörende Meßsignal nimmt signifikant ab. Aus der Gesamtheit dieser Informationen eines Meßzyklusses kann daher mit hoher Genauigkeit berechnet werden, ob und an welcher Ortskoordinate parallel zur Anordnungsrichtung der Strahlungsquellen und Detektoren die Platte berührt wurde.
Die Fig. 4a und b zeigen schematisch die wesentlichen Bestandteile des Berührungs- sensors in seiner dritten Ausführungsform. Ebenso wie in der ersten Ausführungsform wird eine Platte 41 an einer ihrer Stirnflächen 42 durch eine Strahlungsquelle 43 beleuchtet. Das Licht breitet sich innerhalb der Platte 41 durch Totalreflexion an den beiden Plattenflächen 44,45 aus. Unterhalb der Platte 41 befindet eine zweite Platte 46, die in wohl abgestimmter Konzentration einen fluoreszierenden Farbstoff (54) enthält, die mit Licht der Strahlungsquelle 43 zur Fluoreszenz angeregt werden kann. Wird nun die Berührungsfläche 44 der Platte 41 zum Beispiel mit dem Finger 47 berührt, so tritt in diesem Bereich ein Teil des Lichtes auf der dem Finger 47 gegenüber liegenden Seite aus und dringt in die untere Platte 46 ein. Hier trifft es auf den fluoreszierenden Farbstoff (54) und regt diesen zur Fluoreszenz an. Ein gewisser Teil dieser Fluoreszenzstrahlung breitet sich innerhalb der Platte durch Totalreflexion an den beiden Plattenflächen 48,49 aus und trifft danach auf die Photodetektoren 50,51,52,53, die an den vier Stirnflächen der Platte 46 angeordnet sind. Durch geeignete Strukturierung der vier Stirnflächen der zweiten Platte 46 oder durch zusätzliche abbildende optische Elemente ist dafür gesorgt, dass unabhängig von dem Ort, an dem die Strahlung wieder aus der jeweiligen Stirnfläche der Platte 46 austritt, ein annähernd gleicher Anteil der austretenden Strahlung auf den Photodetektor gelenkt wird. Wird nun die Absorption der Fluoreszenzstrahlung in der Platte 46 so eingestellt, dass die Strahlung beim Durchgang durch die Platte bereits deutlich, zum Bei- spiel um den Faktor 10 pro Plattendiagonale geschwächt wird, dann kann man aus den Signalen, die an den vier Detektoren 50,51,52,53 gemessen werden, die Ortskoordinaten der Stelle berechnen, an der die Platte gerade berührt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Berührungssensor bestehend aus einer transparenten Platte (1), wobei an mindestens einer der Stirnflächen (2) dieser Platte zur Ausleuchtung der Platte (1) mindestens eine Strahlungsquelle (3) angeordnet und mindestens ein Photoempfänger so montiert ist, dass zumindest ein Teil des aus der Platte (1) wieder austretenden Lichts der Strahlungsquelle (3) eine Detektion von Licht in dem Photoempfänger bewirkt.
2. Berührungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der der zu berührenden Oberfläche (4) gegenüberliegenden Oberfläche (4') mindestens ein Photoempfänger (6) montiert ist, in dessen photoempfindlichem Raumwinkelbereich ein Teil oder die gesamte Plattenoberfläche (4') liegt.
3. Berührungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Photoempfänger (6) auf der der zu berührenden Oberfläche (4) gegenüberliegenden Seite (4') der Platte (1) montiert sind, wobei im photoempfindlichen Raumwinkelbereich eines jeden Photoempfängers (6) ein bestimmter Plattenbereich liegt, der einem der Photoempfänger (6) eindeutig zugeordnet ist.
4. Berührungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der jeweils der beleuchteten Stirnfläche (32) gegenüberliegenden Stirnfläche (34) mindestens ein Photoempfänger (35) montiert ist, wobei ein Teil oder die gesamte Stirnfläche (34) im photoempfindlichen Raumwinkelbereich des
Photoempfängers (35) liegt.
5. Berührungssensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strahlungsquelle (33) die Stirnfläche (32) gleichmäßig mit Licht füllt, wobei das Licht sich in der Platte auf die Plattenebene bezogen nicht divergent ausbreitet.
6. Berührungssensor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahlungsquellen (33) in einer Reihe entlang der Längsausdehnung der Stirnfläche (32) angeordnet sind, wobei die einzelnen Strahlungsquellen (33) unabhängig voneinander einschaltbar sind.
7. Berührungssensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Photoempfanger (35) in einer Reihe entlang der Längsausdehnung der Stirnfläche (34) angeordneten sind, wobei die einzelnen Photo- empfang er (35) unabhängig voneinander auslesbar sind.
8. Berührungssensor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei zueinander senkrechten Stirnflächen ein oder mehrere Strahlungsquellen (33) in einer Reihe entlang der Längsausdehnung der Stirn- flächen angeordnet sind und an den anderen zwei zueinander senkrechten
Stirnflächen ein oder mehrere Photoempfänger (35) in einer Reihe entlang der Längsausdehnung der Stirnflächen angeordnet sind, wobei die einzelnen Photoempfänger (35) unabhängig voneinander auslesbar und die einzelnen Strahlungsquellen (33) unabhängig voneinander einschaltbar sind.
9. Berührungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquellen mit einem Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge größer als 680 nm, bevorzugt größer als 780 nm und besonders bevorzugt größer als 850 nm verwendet werden.
10. Berührungssensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf der der zu berührenden Oberfläche (44) gegenüberliegenden Seite der transparenten Platte (41) eine zweite transparente Platte (46) montiert ist, die einen fluoreszierenden Farbstoff enthält und an deren vier Stirnflächen jeweils mindestens ein Photoempfänger (50,51,52,53) montiert ist, wobei jeweils ein Teil oder die gesamte Stirnfläche im photoempfindlichen Raumwinkelbereich des ihr zugeordneten Photodetektors (50,51,52,53) liegt.
11. Berührungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich- net, dass mindestens eine und maximal drei Stirnflächen (2) der transparenten
Platte (1) mit einem optisch reflektierenden Material beschichtet sind.
12. Berührungssensor nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass als optisch reflektierendes Material Gold, Silber, Kupfer, Nickel oder Aluminium verwendet wird und die Schichten durch Aufdampfen, Sputtern, CVD oder
Aufkleben von metallbeschichteten Folien hergestellt werden.
13. Berührungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Platte (1) eine Dicke von mindestens 0,05 mm und bevorzugt mindestens 0,5 mm hat.
14. Berührungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die der zu berührenden Oberfläche (4) gegenüberliegende Oberfläche (4') der Platte (1) mit einem transparenten Material beschichtet ist, dessen Brechungsindex im Wellenlängenbereich der benutzten
Strahlungsquelle niedriger ist als der Brechungsindex der Platte.
15. Berührungssensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus durch UV-Strahlung polymerisierbaren Gemischen aus polyfunktionellen (Meth)Acrylsäurederivaten, monofunktionellen
(Meth)Acrylsäureestern oder geeigneten Fotoinitiatoren, oder aus über einen Sol-Gel-Prozeß hergestellten festen Materialien mit einer Porosität von mehr als 50 % basierend auf Silikaten, Aluminaten und anderen binären oder tertiären Systemen besteht.
16. Berührungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Photoempfänger eine Einheit zur Verarbeitung des elektrischen Signals nachgeschaltet ist.
17. Verfahren zur Berührungserkennung mit einem Berührungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsleistung der Strahlungsquelle sich periodisch mit der Zeit mit der Frequenz fQ ändert und das elektrische Signal des Photoempfängers in der Weise weiterverarbeitet wird, dass überwiegend nur der Teil des Signals bewertet wird, der sich ebenfalls periodisch mit der Zeit und annähernd mit derselben Frequenz fQ ändert wie die Strahlungsleistung der Strahlungsquelle.
18. Verfahren zur Berührungserkennung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Breite Δfp/fQ des bei der Weiterverarbeitung akzep- tierten Frequenzbandes ΔfP des Signals aus dem Photoempfanger um die Frequenz fQ weniger als 0,1 und bevorzugt weniger als 0,01 beträgt.
19. Verfahren zur Berührungserkennung mit einem Berührungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Berührungssensor ganz oder zeitlich begrenzt abgeschaltet werden kann und sich nach einer vorgegebenen Zeit selber wieder einschaltet oder durch eine bestimmte Signalfolge wieder eingeschaltet werden kann.
20. Verfahren zur ortsaufgelösten Berührungserkennung mit einem Berührungs- sensor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die entlang der Stirnfläche angeordneten Strahlungsquellen zu unterschiedlichen Zeiten eingeschaltet werden, und daß über die Zeitabhängigkeit des an dem einen Photoempfanger detektierten Signals oder der an den mehreren Photoempfängern detektierten Signale die Berührungsstelle bestimmt wird. WO 00/34914 _ ι g _ PCT/EP99/08997
21. Verfahren zur ortsaufgelösten Berührungserkennung mit einem Berührungssensor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der einzelnen Photoempfänger, die in einer Reihe entlang der Stirnfläche (34) angeordnet sind, gemessen werden und über das Verhältnis der gemessenen Signalstärken der Berührungsort bestimmt wird.
22. Verfahren zur ortsaufgelösten Berührungserkennung mit einem Berührungssensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der einzelnen Photoempfänger gemessen werden und über das Verhältnis der gemes- senen Signalstärken der Berührungsort bestimmt wird.
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