DE2403270A1 - Lichtstrahl-stellungsgeber fuer darstellungsvorrichtungen - Google Patents
Lichtstrahl-stellungsgeber fuer darstellungsvorrichtungenInfo
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- 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
Description
Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. PERKENhELD, Patentanwälte, Köln
zur Eingabe vom 22tJanUar 1974 my// Named.Anm.
University of Illinois U 11/8
L i chtstrahl-Steilungsgeber für Darstellungsvorrichtungen
Die Erfindung bezieht sich auf Stellungsgeber und insbesondere
auf Lichtstrahl-Stellungsgeber für Darstellungsvorrichtungen.
Nachstehend wir-d auf die folgenden Aufsätze Bezug genommen:
F.A. Ebeling, R.S. Goldhor und R.L. Johnson, "A Scanned Infrared
Light Beam Touch Entry System", SID Symposium Digest of Papers,
6. - 8. Juni 1972, Seiten 134 - 135,
D.L. Richardson, "XY Coordinate Detection Using A Passive Stylus
In An Infrared Diode Matrix", SID Symposium Digest of Papers,
6. - 8. Juni 1972, Seiten 132 - 133, und
P. Betts, "Light Beam Matrix Input Terminal", IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 9, Nr. 5, Oktober 1966, Seiten 493-494«
Der oben erwähnte Aufsatz von Ebeling und andere betrifft eine verbessere Berührungseingangsvorrichtung für Computerdarstellungen,
welche gegenüber Versuchen bekannter Art nennenswerte Vorteile bietet. Die Vorrichtung verwendet insbesondere gepaarte
Lichtstrahlquellen und Detektoren in einem gekreuzten Lichtstrahlgitter,
wobei jedes Quellen/Detektorpaar nacheinander ausgewertet
wird. Da nur ein Detektor auf seine zugehörige gepaarte Lichtquelle blickt, ist die Notwendigkeit der genauen Strahl einstellung
von bekannten gekreuzten Lichtstrahlsystemen eliminiert worden. Eine vollständige Beschreibung eines solchen verbesserten Stellungsgebers
für Darstellungsvorrichtungen ist in der amerikanischen
Patentanmeldung Nr. 229 870 vom 28. Februar 1972 enthalten. Bei der in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtung wird die Anordnung
von Quellen/Detektorpaaren, welche gekreuzte Lichtstrahlen
liefert, mit einer Zykluszeit elektronisch ausgewertet oder abgetastet, die mit den in Betracht kommenden menschlichen Reaktions-'
zeiten vereinbar ist. Bei der Erfassung von Strahlen, welche durch ein Hindernis, wie zum Beispiel einen Finger, unterbrochen sind,
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-z-
wird die zugehörige Adresse auf einen Computer übertragen. Die Vorrichtung
muss daher schnell genug elektronisch abtasten, um einen Vorgang zu erfassen, bei welchem jemand sehr schnell berührt und
dann seinen Finger entfernt. Andererseits ist es wünschenswert, die wiederholte Übertragung einer identischen Adresse zu vermeiden,
wenn jemand lediglich s4einen Finger für eine längere Zeit an der gleichen Stelle auf der Darstellungsoberfläche hält. Das letztgenannte
Problem ist von besonderer Wichtigkeit, wenn der Stellungsgeber für eine Ausgangsdarstellung in einem auf einem Mehrklemmencomputer
basierenden Informationsübertragungssystem verwendet wird. Es ist selbstverständlich wünschenswert, die Menge der Information
auf ein Mindestmaß herabzusetzen, welche zwischen jeder der Ausgangsdarstellungsstationen
und dem Computer übertragen werden muß. Der Stellungsgeber soll daher schnell genug sein, um rasche Berührungen
zu erfassen, und muss trotzdem die unerwünschte Übertragung einer überflüssigen Adresseninformation vermeiden.
Die Bezeichnungen "gekreuzter Lichtstrahl", "gekreuzte Strahlen",
"sich kreuzende Strahlen" und dergleichen beziehen sich nachstehend auf eine Anordnung, bei welcher ein Satz von gepaarten Quellen
und Detektoren sich in der gleichen Ebene befindet wie ein anderer Satz von gepaarten Quellen und Detektoren, so dass die betreffenden
Strahlen sich physikalisch kreuzen können, oder bei welcher zwei oder mehr Sätze von gepaarten Quellen d und Detektoren in verschiedenen
Ebenen liegen, so dass die betreffenden Strahlen sich physikalisch nicht kreuzen können.
Ein verbesserter Stellungsgeber gemäss der Erfindung vermeidet die
Übertragung einer überflüssigen Adresseninformation durch Vergleich
der Information des Strahlzustandes, welche während aufeinanderfolgender
Abtastzyklen nach einer anfänglichen Erfassung erhalten wird. Wenn ein unterbrochener Strahl an der alten Adresse wieder
erfasst wird, wird die, Information nicht wieder auf den Computer übertragen. Wenn ein nicht unterbrochener Strahl bei einer nachfolgenden
Abtastung an der alten Adresse erfasst wird, wird das System zurückgestellt und sucht nach einer neuen Adresse.
Ein gemäss der Erfindung verbesserter Stellungsgeber für nacheinander
abgetastete Lichtstrahlen umfasst eine Einrichtung zum Erfassen
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und übertragen der Adresse eines unterbrochenen Strahls, eine Einrichtung
zum elektrischen Erfassen des späteren/Zustandes eines an·=-
fänglich erfassten unterbrochenen Strahls und eine Einrichtung zum Verhindern der späteren übertragung der Adresse des anfänglich
erfassten unterbrochenen Strahls, falls sich der spätere Zustand des Strahls an der Adresse nicht verändert hat. Die Verbesserung
umfasst eine Einrichtung, welche auf das spätere Fehlen der Strahlunterbrechung an der gleichen Adresse bei einer späteren Abtastung
anspricht, um das System zurückzustellen und dasselbe für die Suche nach neuen Strahlunterbrechungen vorzubereiten.
Ein verbesserter Stellungsgeber für nacheinander abgetastete gekreuzte
Lichtstrahlen umfasst eine Einrichtung zum Erfassen und
übertragen der Adresse von unterbrochenen Lichtstrahlen, eine Einrichtung
zum elektrischen Erfassen des späteren Zustandes eines anfänglich erfassten unterbrochenen Strahls und eine Einrichtung zum
Verhindern der späteren übertragung der Adresse des anfänglich erfassten
unterbroc-henen Strahls, falls sich der spätere Zustand des Strahls an der Adresse nicht verändert hat. Die Verbesserung
umfasst eine Einrichtung zum kontinuierlichen aufeinanderfolgenden
Aktivierend von Paaren unsichtbarer Strawungsquellen und Detektoren,
um die Oberfläche einer Darstellungsvorrichtung mit den entsprechenden
sich kreuzenden Strahlen kontinuierlich abzutasten,
sowie eine Einrichtung, welche auf die anfängliche Erfassung eines unterbrochenen Strahls an einer zugehörigen Adresse und auf das
spätere Fehlen der Strahl unterbrechung an der gleichen Adresse bei einer späteren Abtastung anspricht, um das System zurückzustellen
und dasselbe für die weitere Erfassung von neuen Strahl Unterbrechungen
vorzubereiten.
In den Zeichnungen zeigt:
Figur 1: einen verbesserten x-y Stellungsgeber gemäss der Erfindung,
Figur 2: die bevorzugte Ausführungsform einer Diodenmatrizenanordnung mit zugehörigen Treiberstufen, welche derart kombiniert
sind, dass nur acht Treiberstufen für eine Berührungsverschlüssel ungsanordnung von 16.«16 Paaren erforderlich
sind, und
Figur 3: die bevorzugte Ausführungsform eines zeitlich gebündelten
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Detektorstromkreises, der nur acht Detektorverstärker
für die dargestellte Berührungsverschiüsselungsanordnung
von 15 · 16 Paaren erfordert.
In Figur 1 ist eine Darstell ungsvorri chtung 20 dargestellt, velche
eine Darstellungsoberfläche 22 aufweist. Eine x-Anordnung von 16
Quellen unsichtbarer Strahlung, wie zum Beispiel infrarotes Licht emittierenden Dioden 24, ist längs einer Seite der Darstellungsvorrichtung
angeordnet und mit einer entsprechenden x-Anordnung von Detektoren fur unsichtbares Licht gepaart, wie zum Beispiel
Fototransistoren 26, welche auf der entgegengesetzten Seite der Darstellungsvorrichtung 20 angeordnet ist.
Wie Figur 1 zeigt, sind ähnliche y-Anordnungen vongepaarten Infrarotquellen
28 und Detektoren 30 längs der verbleibenden beiden gegenüberliegenden
Seiten der Darstellungsvorrichtung angeordnet. Rund um den Umfang der Darstellungsvorrichtung 20 sind daher 32
Paare (16 Paare pro x-und y-Achse) angeordnet. Die üblichen Anordnungsverfahren werden verwendet, um sicherzustellen, dass die gepaarte
Quellen-Detektoranordnung zwecks maximalen Geräuschschutzes von möglichen Umgebungsquellen der infraroten Emission in der Nähe
der Darstellungsvorrichtung abgeschirmt ist.
Da die Verwendung von Lichtquellen, welche den sichtbaren Teil des
Spektrums emittieren, sowohl vom Standpunkt des menschlichen ßetrachtens
als auch wegen der Geräuschprobleme des Umgebungslichts
unerwünscht ist, werden GaIl iumarsenid-LED's (lichtemittierende
Dioden, welche bei § 900nm emittieren) und Infrarot-Fototransistoren als die Quellen/Detektorpaare verwendet. Andere Arten unsichtbarer
Strahlung oder Lichtquellen können ebenfalls vorteilhaft als Infrarotquellen verwendet werden, die vorstehend beschrieben sind,
um die Erfindung zu veranschaulichen. Es können aber/auch Quellen
sichtbaren Lichts verwendet werden, aber nicht so vorteilhaft wie die Quellen unsichtbaren Lichts.
Während die Figuren 1-3 eine Ausführungsform der Erfindung als einen x-yStellungsgeber für Darstellungsvorrichtungen veranschauli■
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chen, kann die vorliegende Erfindung auch als ein Stellungs- oder Adressengeber für andere Vorrichtungen oder als eine Stellungsgebereingabe
zu einem Computer verwendet werden, mit oder ohne andere Vorrichtungen. Als ein Beispiel können dreidimensionale x-, y- *
und z-Anordnungen von gepaarten Quellen und Detektoren so angeordnet werden, dass sie dreidimensionale Stellungs- oder Adresseninformationen
liefern.
Wie in der oben erwähnten Anmeldung beschrieben wird, ist in Figur
1 ein x-y Stellungsgeber dargestellt, welcher die Stellung oder
Adresse eines unterbrochenen Strahls in der Form eines digitalen Signals für den Computereingang liefert. Diese Kombination von
Quellen und Detektoren kann verwendet werden, um das Vorhandensein und die Stellung eines passiven Schreibstifts zu erfassen, das
heisst, des Fingers, wenn sich derselbe in der Ebene der Anordnung
befindet. Der passive Schreibstift wird eine genügende Menge des Lichts von der infraroten Quelle blockieren, so dass das Ausgangssignal
des zugehörigen Lichtdetektors (des Detektors, welcher seiner
Quelle direkt gegenüber liegt) in einem elektronisch erfassbaren Ausmaß vermindert wird. Wenn ein blockierter Lichtstrahl elektronisch
erfasst wird, wird diese Strahlstellung in der Anordnung in ein digitales Signal umgewandelt, welches die Adresse oder
Stellung des unterbrochenen Strahls für das Digitalsystem identifiziert,
das mit diesem Verschlüsseier verwendet wird. Die Berührungsverschlüsselungsanordnung
der Figur 1 sieht ein Gitter von 256 adressierten Stellungen vor, welche erfasst werden können.
Die infraroten Lichtstrahlen werden nacheinander quer zu der Darstellungsoberfläche
22 mit einem"wirksamen" Strahl durchmesser von
ungefähr 1,56 mm abgetastet. Obwohl das Verfahren selbstverständlichauf Gitter mit höherer Auflösung ausgedehnt werden kann,erfordert
die hier beschriebene besondere Anwendung keine Auflösung, die grosser ist als zwei Stellungen pro 25 mm.
Eine ausgebildete Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde
in Verbindung mit einer Plasmadarstellung und einer Speichervorrichtung
verwendet, die der in der amerikanischen Patentschrift 3 559 190 beschriebenen ähnlich war, zwecks Verwendung als eine Dar-
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steliungsvorrichtung an jedem Ausgang des auf einem Mehrklemmencomputer
basierenden Informationssystems gemäss der amerikanischen
Patentschrift 3 405 457. Bei dieser Plasmadarstellung ist es wünschenswert,
dass die viereckige Darstellungsoberfläche von 212,5 ·
212,5 mm in 256 Bereiche (einer Matrize von 16Ί6 Paaren) unterteilt
wird, welche für die Auswahl und/oder die Berührung des mensch· liehen Fingers empfindlich sind. Das heisst, die Stellung oder
Adresse des Bereichs, welcher durch das Zeigen oder die Berührung des menschlichen.Fingers ausgewählt wird, wird automatisch zu dem
zentralen Computersystem in einer Weise zurückgesandt, die jener ähnlicf/ist, welche zum Zurücksenden der durch eine Taste eingestellten
Information verwendet wird. Der vorliegende Infrarot-Stellungsgeber kombiniert sehr wirksam mit der Plasmadarstellungsvorrichtung,
weil die Darstellungsoberfläche auch als ein hinterer
Projektionsschirm dienen kann zum Projizieren einer zusätzlichen Information tief auf die Darstellungsoberfläche.
Während die vorliegende Ausführungsform der Erfindung im Hinblick auf ihre Verwendung mit einer Plasmadarstel 1 u.ng und eirer Speichervorrichtung
beschrieben wurde, ist die Anwendung derselben selbstverständlich nicht so beschränkt und kann auch mit anderen Arten
von Darstellungsvorrichtungen verwendet werden, wie zum Beispiel
Kathodenstrahlröhren, Festkörperdarstellungen und so weiter.
Wie in der oben erwähnten Anmeldung beschrieben wird, ist die η
Notwendigkeit der optischen Kollimation in dem vorliegenden System
eliminiert, indem in den x- und y-Anordnungen nur ein Quellen/ Detektorpaar auf einmal aktiviert wird. Da die Licht emittierenden
Dioden und die Fototransistoren Anstiegs- und Abfallzeiten von 2-5 MikroSekunden aufweisen, kann eine grosse Zahl von Quellen/
Detektorpaaren innerhalb von Zeitintervallen abgetastet werden,
welche den Reaktionszeiten des menschlichen Fingers entsprechen.
Wenn beispielsweise jedes Quellen/Detektorpaar für 20 MikroSekunden
eingeschaltet wird, kann eine Quellen/Detektorantfordnung von 100
Paaren in zwei Millisekunden abgetastet werden.
Die Stromkreisblöcke, die zum Ausführen der Abtast-, Abfühl, und Steuerfunktionen einer aus 16 Elementen bestehenden x- und y-Anordnung
in dem verbesserten System gemäss der Erfindung verwendet
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werden, sind schematisch in den Figuren 1-3 dargestellt. Die-V
verwendeten logischen Einheiten waren von dem normalen TTL-Typ.
Im allgemeinen werden die Abtast-, Abfühl- und Steuerfunktionen
ausgeführt, indem, die x- und y-Anordnungen nacheinander elektronisch
abgetastet werden, wobei die besondere x- und y-Adresse des wahlweise aktivierten Quellen/Detektorpaares in jeder Anordnung
aufgezeichnet wird. Wie Figur 1 zeigt, wird die Darstellungsoberfläche
von oben nach unten und von links nach rechts abgetastet. Wie bei dem System gemäss der oben erwähnten Anmeldung wird bei
Unterbrechung der Lichtstrahlen die besondere x- und y- Adresse der Quellen/Detektorpaare in den x- und y-Anordnungen vermerkt und
auf den Computer übertragen. Bei der bevorzugter/Ausführungsform
gemäss der Erfindung wird jedoch die Adresse der anfänglich erfassten
unterbrochenen Strahlen, sobald dieselbe einmal f« auf den
Computer übertragen wurde, später nicht mehr übertragen, solange der Zustand des unterbrochenen Strahls an der alter/Adresse der
gleiche bleibt. Dieses System überprüft wiederholt den Strahlzustand an der alten Adresse von anfänglich unterbrochenen Strahlen und
stellt das System zurück, wenn sich der Zustand des unterbrochenen Strahls an der alten Adresse verändert hat. Dadurch wird die Menge
der Information, die auf den Computer übertragen werden muss, wirksam verringert und verringert daher die erforderliche Bandbreite
der verbindenden übertragungseinrichtung zwischen den Darstellungsklemmen und dem Computer. Die Vorrichtung, welche diese Funktionen
und Operationen ausführt, ist in den Figuren 1-3 dargestellt. Insbesondere betätigt ein unabhängig arbeitender Taktgeber 32 über
die Leitung 34 das vier Bit-Zählwerk 36, um nacheinander die Bestimmungsadressen
für jedes der 16 Quellen/Detektorpaare in den x- und y-Anordnungen durch den Entschlüsseier und die Treiberstufen
38 für die Licht emittierenden Dioden und durch die Zeit-Multiplexer
40,42 für die Fototransistor-Detektoren auszuwählen.
In Figur 2 ist die bevorzugte Einrichtung zum Antrieb der Lichtstrahlquellen
dargestellt. Da es eine lineare x- und y-Anordnung von LichRemittierenden Quellen gibt, die gleichzeitig abgetastet
werden, und da die Quellen für die Entschlüsselung in einer Diodenmatrize
angeordnet werden können, ist in Figur 2 eine bevorzugte
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Ausführungsform einer Diodenmatrizenanordnung von 4*4 Paaren veranschaulicht.
Es ist zu bemerken, dass die 32 getrennten Lichtquellen,
in diesem Fall Licht emittierende Dioden, derart paarweise angeordnet
sind, dass nur acht Treiberstufen erforderlich sind. Die in Figur 2 angrenzend an jedes Diodenpaar angeordneten Bezugsziffern bezeichnen
die besondere Diode in der linearen x- und y-Anordnung. Die an das Diodenpaar in der oberen linken Ecke der Figur 2 angrenzende
Bezugsziffer 12 bezeichnet beispielsweise die Diode 12 in der x-Anordnung und die Diode 12 in der y-Anordnung. Es ist daher
ersichtlich , dass während der aufeinanderfolgenden Abtastung
der Strahl von der Diode 12 längs der x-Achse stets gleichzeitig mit dem Strahl von der Diode 12 längs der y-Achse vorhanden ist.
Direr senk rech te-rr Entschlüsseier und die Treiberstufen 44 sowie der
waagerechte Entschlüssel er und die Treiberstufen 46 sind mit dem vier Bit-Zählwerk 36 verbunden. Diese bevorzugte Ausführungsform
der Figur 2 erfordert daher nur acht Treiberstufen anstelle von 32 Treiberstufen für eine Berührungsverschlüsselungsanordnung von
16 · 16 Paaren.
In Figur 3 ist die bevorzugte Detektorstromkreisanordnung veranschaulicht,
welche mit dem in Figur 2 dargestellten bevorzugten Matrizenantriebsschema übereinstimmt. Im Falle einer Berührungsverschlüsselungsmatrizenanordnung
von 16 . 16 Paaren haben bei der in Figur 3 gezeigten Detektoranordnung vier Detektoren (Fotodetektoren)
einen einzigen Verstärker gemeinsam. Die Ausgangssignale der vier S Verstärkerstromkreise werden vom Zählwerk zeitlich
gebündelt synchron mit den Antriebsstromkreisen der Licht emittierenden
Dioden, so dass zu irgendeinem besonderen Zeitpunkt nur ein Verstärkerstromkreis betätigt wird. Die einzige physikalische Beschränkung
besteht darin, dass das Licht von einer ausgewählten Licht emittierenden Diode für einen Detektor nicht sichtbar sein
soll, der von dem ausgewählten Detektor vier Einheiten entfernt ist. Es hat sich gezeigt, dass diese Charakteristik in der Praxis
leicht zu verwirklichen ist. Wie in Figur 3 gezeigt ist, haben die
Fototransistordetektoren 0,4,8 und 12 einen Detektorverstärker 48
gemeinsam. Ebenso haben die Fototransistordetektoren 1,5,9 und 13
einen Detektorverstärker 50 gemeinsam. Selbstverständlich veranschaulicht
Figur 3 das Detektorschema entweder für die x- Anordnung
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oder für die y-Anordnung, da die Auflihrungsform in jedem Fall die
gleiche ist. Die Ausgangssignale der in Figur 3 gezeigten vier Detektorverstärker
48 - 54 sind mit dem Zeit-Multiplexer 40 verbun- den,
welcher entsprechend dem Zählwerk 36 hintereinander das Ausgangssignal eines der vier Detektorverstärker auswählt.
Um sicherzustellen, dass die betreffenden entsprechenden Detektoren
nur den infraroten Lichtstrahl von der gepaarten Quelle empfangen, kann die Aktivierung der betreffenden x- und y-Detektoren für eine
kurze Zeit durch normale Verzögerungsstromkreise verzögert werden, welche zwischen das Zählwerk 36 und die Multiplexer 40,42 eingeschaltet
sind,. Diese Verzögerungszeit kann der normalen Aktivierungszeit
für die infraroten Quellen und Detektoren entsprechen, um sicherzustellen, dass dieselben vollständig eingeschaltet sind,
und beträgt gewöhnlich 10 Mikrosekunden.
Die grundlegende Operation des in Figur 1 dargestellten Systems
besteht darin, nacheinander Quellen/Detektorpaare sowohl auf der
x-Achse als auch auf der y-Achse zu aktivieren. Wenn ein unterbrochener Stahl erfasst wird, wird die Adresse oder Stellung in
einer Speichereinheit, wie zum Beispiel einem Register, gespeichert.
Wenn sowohl der x-Strahl als auch der y-Strahl unterbrochen
sind, werden die Adressen auf den Computer übertragen. Die Abtastung wird fortgesetzt und bei der nächsten Abtastung der alten
Adresse, von welcher ein unterbrochener Strahl vermerkt worden ist,
wird der Zustand der alten Adresse überprüft. Wenn der Zustand der gleiche ist, das heisst, wenn sich das Hindernis, wie zum Beispiel
ein Finger, nicht bewegt hat, wird die Abtastung fortgesetzt, ohne die alte Adresse wieder auf den Computer zu übertragen. Wenn sich
bei späteren Abtastungen der alten Adresse der Zustand verändert hat, das heisst, wenn sich das Hindernis bewegt hat, wird das System
zurückgestellt und die Speichereinheiten werden für die Annahme
neuer Adressen von erfassten unterbrochenen Strahlen vorbereitet. Bei einer ausgebildeten Ausführungsform der Erfindung, welche mit
einer übertragungseinrichtung von begrenzter Bandbreite arbeitete,
wurde nach der Zurückstellung eine Pause von 200 Millisekunden vorgesehen
vor der Einleitung der Suche nach neuen unterbrochenen Strahleingaben. Selbstverständlich werden die obigen Überprüfungen
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.-10-
des Zustandes der alten Adresse zwischen den dem Zählwerk 36 zugeleiteten
Taktgeberimpulsen ausgeführt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung tastet daher das System kontinuierlich die
Darstellungsoberfläche ab. Wenn unterbrochene Strahlen erfasst werden,
wird die Adresse nur anfänglich auf den Computer übertragen und das System wird zurückgestellt, nachdem der Finger seine Stellung
verändert hat, was dem System ermöglicht, nach weiteren unterbrochenen Strahlen zu suchen. Die kostspielige übertragung einer überflüssigen
Information wird daher vermieden. Gewünschtenfalls sind mehrere Grenzflächenschemas verfügbar, wie zum Beispiel die kontinuierliche
Abtastung und die Lieferung der Adresseninformation der unterbrochenen Strahlen bei jeder Abtastung, statt nur anfänglich.
Die übertragung einer solchen überflüssigen Information ist jedoch
gewöhnlich unerwünscht.
Die Vorrichtung zur Ausführung dieser Operationen ist in Figur 1
dargestellt. Das Ausgangssignal des Zählwerks 36, welches nicht nur den Entschlüsseier, die Treiberstufen 38 der Licht emittierenden
Dioden und die Zeit- Multiplex 40,42 antreibt, ist auch mit einer x- Speichereinheit 60 und einer y-Speichereinheit 62 verbunden.
Die x- und y-Speichereinhei ten können beispielsweise aus Registern bestehen und insbesondere aus vier Bit-Registern für die
dargestellte Berührungsverschlüsselungsanordnung von 16* 16 Paaren.
Wenn ein unterbrochener Strahl entweder längs der x- Achse oder der y-Achse erfasst wird, ist das erfasste Ausgangssignal (x-Erfassung
oder y-Erfassung) mit dem betreffenden Flip-Flop 61, 63 an der Speichereinheit 60,62 verbunden, damit die zugehörigen Adressen
der unterbrochenen Strahlen vom Zählwerk über die Leitungen 64, 66 in der betreffenden Speichereinheit gespeichert werden.
Wenn sowohl der x-Strahl als auch der y-Strahl unterbrochen worden
ist, sind beide Eingänge auf den Leitungen 65 und 67 vorhanden, um das Und Tor 68 einzuschalten, wodurch der JK-Flip-Flop 69 ausgelöst
und ein Datenfreigabesignal über die Leitung 70 auf den Computer
übertragen wird. Die Stellungsadressen des unterbrochenen Strahls sind dann von den Speichereinheiten über die Leitungen 75,77 mit
dem Computer verbunden.
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Bei Beendigung der Übertragung der Adressen auf den Computer wird'
ein Datenwi ederaufnahmesi gnal vom Computer auf de.r Leitung 73 übertragen,
um den JK-Flip-Flop 69 zurückzustellen. Es ist zu bemerken,
dass der JK-Flip-Flop kippbar ausgelöst ist, wodurch die Übertragung irgendwelcher überflüssiger Adresseninformation auf den Computer
verhindert wird. Da die Speichereinheiten oder Register 60,62 durch
die Flip-Flops 61,63 auf die alte Adresse der erfassten unterbrochenen
Strahlen eingestellt werden, sind Einrichtungen zur kontinuierlichen
aufeinanderfolgenden Aktivierung von Quellen/Detektorpaaren vorgesehen, um kontinuierlich abzutasten und dadurch den Strahlzustand
bei jeder späteren Abtastung an der alten Adresse zu überprüfen.
Eine Vergleichseinrichtung 72 weist einen Eingang 74 auf, d welcher
die x-Adresse des unterbrochenen Strahls von der Speichereinheit 60
empfängt. Der Ausgang des Zählwerks 36 ist durch die Leitung 76 ebenfalls mit der Vergleichseinrichtung 72 verbunden. Wenn die
Adressen an den Eingängen 74 und 76 gleich sind, erscheint auf der Ausgangsleitung 78 der Vergleichseinrichtung eine binäre 1. Wenn
die Adressen an den Eingängen verschieden sind,erscheint auf der
Ausgangsleitung der Vergleichseinrichtung eine binäre 0. Der Ausgang
der Vergleichseinrichtung ist mit dem einen Eingang eines Und-Tores
80 verbunden und der andere Eingang des Und-Tores ist durch die Leitung 82 mit dem resultierenden Ausgangssignal der x-Anordnung
26 der Fototransistoren verbunden. Die logischen Stromkreise des in Figur 1 dargestellten Systems sind derart angeordnet, dass auf der
mit der Leitung 82 verbundenen "x-Erfassung;"-Lei tung eine binäre 1
erscheint, wenn der Strahl nicht unterbrochen ist. Wenn der Strahl jedoch unterbrochen ist, dann erscheint auf der mit der Leitung 82
verbundenen "x-Erfassungs-"Leitung eine binäre 0. Wenn beiden Eingängen
78 und 82 des Und-Tores 60 eine binäre 1 zugeführt wird, erscheint
auf der Leitung 84 ein Ausgangssignal 1, um die logischen
Stromkreise 86 zurückzustellen. Das Rückstellungssignal löscht die
Speichereinheiten, stellt die Flip-Flops 61,63 zurück und bereitet die Speichereinheiten für die Aufrahme neuer Adressen von unterbrochenen
Strahlen vor. Eine ähnlich Vergleichseinrichtung 88 und ein
Und-Tor 90 mit den zugehörigen Eingangs- und Ausgangsleitungen für
die y-Anordnung sind in ähnlicher Weise vorgesehen, wie in Verbin-
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dung mit der gleichen Vorrichtung für die x-Anordnung beschrieben
wurde.
Die Adresseninformation wird von dem Computer für verschiedene Zwecke verwendet, die ausserhalb des Rahmens der vorliegenden Anmeldung
liegen. Im allgemeinen wird eine bestimmte Form einer Rückkopplungsinformation aus dem Computer mit der Darstellungsvorrichtung
verbunden. Gewünschtenfalls kann auch eine Audioinformation vorgesehen werden, um beispielsweise dem Benutzer zu gewährleisten,
dass eine Berührungsoperation von dem Verschlüsseier vermerkt worden
ist. Als ein Beispiel liefert eine Audioeinheit 92 dem Operator des Verschlüsselet ein hörbares Signal, um die Strahl unterbrechung,
die Erfassung und die Adressenübertragung auf den Computer anzuzeigen.
Die vorliegende Anmeldung ist in Verbindung mit einem aufeinanderfolgend
abgetasteten gekreuzten Lichtstrahlsystem beschrieben worden.
Ausserdem kann die verbesserte Vorrichtung gemäss der Erfindung
in Verbindung mit anderen Arten von Stellungsgebern verwendet
werden, wie sie in der oben erwähnten Anmeldung angegeben sind. Die vorliegende Erfindung kann aber auch vorteilhaft in einem Stellungsgeber verwendet werden, der nur eine einzige Anordnung von gepaarten
Quellen und Detektoren aufweist oder in welchem mehrere getrennte Anordnungen von gepaarten Quellen und Detektoren verwendet werden,
wie zum Beispiel ein dreidimensionaler Stellungsgeber.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen beispielsweisen Ausführungsformen beschränkt, die verschiedene Abänderungen
erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE
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Claims (1)
- Dr.-lng. E. BERKENFELD · DipL-lng H. ^ERKENFELD, Patentanwälte, Köln-13-Anlage Aktenzeichenzur Eingabe vom 22.JanUar 1974 my// Namod-Anm. UNIVERSITY OF ILLINOISU 11/8PATENTANSPRÜCHE(l. Übertragungssystem mit einer Darstellungsvorrichtung und einem gekreuzten Lichtstrahl-Stellungsgeber für die Darstel 1 ungsvorrichtung, welche Einrichtungen zum Erfassen und übertragen der. Adresse von unterbrochenen Lichtstrahlen aufweist, gekennzeichnetdurch eine Einrichtung zum elektrischen Erfassen des späteren Zustandes eines anfänglich erfassten unterbrochenen Strahls an einer zugehörigen Adresse unddurch eine Einrichtung zum Verhindern der späteren übertragung der Adresse des anfänglich erfassten unterbrochenen Strahls, falls sich der spätere Zustand an dieser Adresse nicht verändert hat.2. Adressenstell ungsgeber für Darstellungsvorrichtungen, welcher eine Vielzahl von gepaarten Quellen für die unsichtbare Strahlung ν und von Detektoren längs der betreffenden Seiten der Darstellungsvorrichtung umfasst, und Einrichtungen zum aufeinanderfolgenden Aktivieren von Paaren der Quellen und Detektoren, um die Oberfläche der Darstellungsvorrichtung mit den betreffenden sich kreuzenden Strahlen zwischen den aufeinanderfolgend aktivierten gepaarten Quellen und Detektoren abzutasten, sowie eine Adresseneinrichtung, welche auf eine Unterbrechung der sich kreuzenden Strahlen anspricht, um die Adresse der Stelle der Unterbrechung zu liefern, gekennzeichnetdurch eine Einrichtung zum kontinuierlichen aufeinanderfolgenden Aktivieren von Paaren der Quellen und Detektoren, um die Oberfläche der Darstellungsvorrichtung mit den betreffenden sich kreuzenden Strahlen kontinuierlich abzutasten,409848/0974durch eine Speichereinrichtung zum Speichern derAdresse der Stellung, welche der Erfassung eines unterbrochenen Strahls entspricht, unddurch eine mit der Speichereinrichtung verbundene Einrichtung, die eine Einrichtung enthält, welche auf die anfängliche Erfassung eines unterbrochenen Strahls an einer zugehörigen Adresse und auf das spätere Fehlen des unterbrochenen Strahls an dieser Adresse bei einer späteren Abtastung anspricht, um die Speichereinrichtung zurückzustellen.3. x-y Adressenstellungsgeber für Darstellungsvorrichtungen, gekennzeichnetdurch eine-Vielzahl von gepaarten x-Quellen für unsichtbares Licht und von Detektoren, welche angeordnet sind, um unsichtbare Lichtstrahlen längs der x-Koordinatenrichtung angrenzend an die Oberfläche der Darstellungsvorrichtung zu liefern,durch eine Vielzahl von gepaarten y-Quellen für unsichtbares Licht und von Detektoren, welche angeordnet sind, um unsichtbare Lichtstrahlen längs der y-Koordinatenrichtung angrenzend an die Oberfläche der Darstellungsvorrichtung zu liefern,durch nacheinander schaltende Steuereinrichtungen, welche wahlweise mit der Vielzahl der x-und y-Quellen unsichtbaren Lichts und der Detektoren verbunden sind, um entsprechende Paare von x-Quellen und Detektoren nacheinander zu aktivieren, während gleichzeitig entsprechende Paare von y-Quellen und Detektoren nacheinander aktiviert werden,wobei die nacheinander aktivierten x-und y-Quellen sich/kreuzende unsichtbare Lichtstra'hlen liefern, welche die Oberfläche der Darstellungsvorrichtung nacheinander abtasten, undwobei die nacheinander schaltenden Steuereinrichtungen ein x- und y-Adressenzählwerk umfassen, welches eine Einrichtung zum Vermerken der x- und y-Adresse der besonderen Paare der x- und y-Quellen und Detektoren enthält^ welche nacheinander aktiviert werden,äl, welc
4 0 !ϊ 8/> 8durch eine Einrichtung, welche mit dem x- und y-Adressenzählwerk verbunden ist und welche eine Einrichtung enthält, die auf eine Unterbrechung der sich kreuzenden unsichtbaren Lichtstrahlen anspricht, um die entsprechenden x- und y- Stellungsadressen zu identifizieren,·durch eine Speichereinrichtung zum Speichern der identifizierten x- und y-Stellungsadressen, welche einer Unterbrechung der sich kreuzenden unsichtbaren Lichtstrahlen entsprechen, und durch eine mit der Speichereinrichtung verbundene Einrichtung, die eine Rückstelleinrichtung enthält, welche auf die anfängliche Erfassung eines unterbrochenen Strahls an einer zugehörigen Adresse und auf das spätere Fehlen des unterbrochenen Strahls an dieser Adresse bei einer späteren Abtastung anspricht, um die Speichereinrichtung zurückzustellen.x-y Stellungsgeber für Darstellungsvorrichtungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung eine Einrichtung enthält, welche mit der Speichereinrichtung und mit den Detektoren verbunden ist, um den Zustand eines anfänglich erfassten und gespeicherten unterbrochenen Strahls an einer Adresse mit dem erfassten Zustand bei späteren Abtastungen dieser Adresse zu vergleichen.x-y Stellungsgeber für Darstellungsvorrichtungennach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung eine Vergleichseinrichtung enthält, bei welcher ein Eingang mit der Speichereinrichtung und ein anderer Eingang mit dem Zählwerk verbunden ist, um die Adresse eines erfasster/unterbrochenen Strahls mit den späteren Adressen aus dem Zählwerk zu vergleichen, und welche einjl Ausgangssignal liefert, wenn die Adressen gleich sind.x-y Stellungsgeber für Darstellungseinrichtungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung ferner x- und y- Und-Tore umfasst, deren Eingänge mit der Vergleichseinrichtung beziehungsweise mit den x-und y-Detektoren verbunden sind, wobei die Und-Tore ein Rückstell signal liefern, um die Speichereinrichtung zurückzustellen, wenn ein Ausgangssignal der40 9"8 48/09742Λ03270Vergleichseinrichtung und ein Signal des erfassten Strahls von den Detektoren am Und-Tor vorhanden ist.übertragungssystem mit einer Darstellungsvorri chtung und einem Lichtstrahl-Steil ungsgeber für die Darstellungsvorrichtung, welche Einrichtungen zum Erfassen und übertragen der Adresse von unter-brochenen Lichtstrahlen aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum elektrischen Erfassen des späteren Zustandes eines anfänglich erfassten unterbrochenen Strahls an einer zugehörigen Adresse unddurch eine Einrichtung zum Verhindern der späteren übertragung der Adresse des anfänglich erfassten unterbrochenen Strahls, falls sich der spätere Zustand an dieser Adresse nicht verändert hat.Lichtstrahl-Adressenstellungs geber für Dars tellungsvorrichtungen, welcher eine Vielzahl von gepaarten Quellen für die unsichtbare Strahlung und von Detektoren längs mindestens einer Seite der Darstellungsvorrichtung umfasst, und Einrichtungen zum aufeinanderfolgenden Aktivieren von Paaren der Quellen und Detektoren, um die Oberfläche der Darstellungsvorrichtung mit einem Lichtstrahl zwischen den aufeinanderfolgend aktivierten gepaarten Quellen und Detektoren abzutasten, sowie eine Adresseneinrichtung, welche auf eine Unterbrechung des Lichtstrahls anspricht, um die Adresse der Stelle der Unterbrechung zu liefern, gekennzeichnet,durch eine Einrichtung zum kontinuierlichen aufeinanderfolgenden Aktivieren von Paaren der Quellen und Detektoren, um die Oberfläche der Darstellungsvorrichtung mit dem Lichtstrahl kontinuierlich abzutasten,durch eine Speichereinrichtung zum Speichern der Adresse der Stellung, welche der Erfassung eines unterbrochenen Strahls entspricht, unddurch eine mit der Speichereinrichtung verbundene Einrichtung, die E eine Einrichtung enthält, welche auf die anfängliche Erfassung eines unterbrochenen Strahls an einer zugehörigen Adresse und auf das spätere Fehlen des unterbrochenen Strahls an dieser Adresse bei einer späteren Abtastung anspricht, um die Speicher-409848/0974-17-einrichtung zurückzustellen.9. Lichtstrahl-Stellungsgeber, welcher Einrichtungen zum Erfassen und übertragen der Adresse von unterbrochenen Lichtstrahlen aufweist, gekennzeichnetdurch eine Einrichtung zum elektrischen Erfassen des späteren Zustandes eines anfänglich erfassten unterbrochenen Strahls an einer zugehörigen Adresse unddurch eine Einrichtung zum Verhindern der späteren übertragung . der Adresse des anfänglich erfassten unterbrochenen Strahls, falls sich der spätere Zustand an dieser Adresse nicht verändert hat.409848/0974
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Legal Events
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OD | Request for examination | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: SCHOENWALD, K., DR.-ING. FUES, J., DIPL.-CHEM. DR. |
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