DE3616490C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Koordinaten-Eingabe­ vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten optischen Koordinaten-Eingabevorrich­ tung dieser Art (DE-OS 30 25 318) sind die lichtaussen­ denden Elemente und lichtempfangenden Elemente in nicht näher beschriebener Weise an einem Rahmen einer Kunststoff- Platte vor einem Bildschirm angeordnet. Ein durchgehender, quadratischer oder rechteckiger Kunststoffring besitzt einstückig mit ihm ausgebildete linsenförmige Wölbungen, die die Aufgabe haben, das von einem bestimmten licht­ aussendenden Element kommende Licht gezielt auf ein licht­ empfangendes Element zu lenken.

Das Problem des streuenden Lichts ist bei derartigen Koor­ dinaten-Eingabevorrichtungen von besonderer Bedeutung. Die linsenförmige Ausbildung bei der bekannten Anordnung ist eine im Querschnitt gleichbleibende, sich über eine Reihe von Elementen erstreckende zylindrische Linsenanordnung. Bei einer solchen Anordnung besteht die Gefahr, daß schräg einstreuendes Licht auf ein lichtempfangendes Element gelangt, obschon das zu diesem lichtempfangenden Element gehörige lichtaussendende Element kein Licht abgegeben hat oder daß von ihm abgegebene Licht zur Koordinateneingabe von einem Finger oder einem Stift unterbrochen wurde. Dabei kommt es zu einer Fehlanzeige.

Die Anbringung der einzelnen lichtaussendenden und licht­ empfangenden Elemente an einem Rahmen macht üblicherweise die Einzelmontage erforderlich. In der EP-OS 01 12 253 ist eine Koordinaten-Eingabevorrichtung beschrieben, bei der vor einem Bildschirm ein Rahmen mit lichtempfangenden und lichtaussendenden Elementen angeordnet ist. Die Elemente sind jeweils in einen Hohlkörper eingesetzt. Offensichtlich befinden sich in jedem stangenförmigen Hohlkörper mehrere Öffnungen, in die von außen her je­ weils ein Element eingesetzt wird. Die Hohlkörper sind dann an dem Rahmen der Eingabevorrichtung angeschraubt. Bei dieser Anordnung ist die Montage der einzelnen licht­ aussendenden und lichtempfangenden Elemente schwierig. Außerdem sind die Hohlkörper in Längsrichtung durchgehend ausgebildet, so daß eine mögliche Lichtverbindung zwischen benachbarten lichtempfangenden Elementen besteht. Damit ist auch bei dieser Anordnung die Gefahr von Fehlfunk­ tionen relativ groß.

Aus der US-PS 44 67 193 ist es bekannt, lichtaussendende und lichtempfangende Elemente mit parbolförmigen Reflektoren auszustatten. Derartige Maßnahmen verkomplizieren jedoch Aufbau und Montage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koordinaten- Eingabevorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ge­ nannten Art zu schaffen, bei der

• - die Montage der Elemente an oder in der Halterung äußerst einfach ist, und
• - Fehlfunktionen aufgrund von auf die lichtempfangenden Elemente einfallenden Streulicht praktisch mit Sicher­ heit ausgeschlossen werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Er­ findung gelöst.

Zum Bestücken der erfindungsgemäß ausgebildeten Halterun­ gen mit lichtempfangenden oder lichtaussendenden Elementen werden in die eine (untere) Formhälfte die Elemente ein­ fach eingesetzt, und anschließend wird die andere (obere) Formhälfte auf die untere Formhälfte mit den darin befind­ lichen Elementen aufgeschnappt. Die Formhälften sind so ausgebildet, daß ausgerichtet mit den einzelnen lichtem­ pfangenden Elementen Lichtdurchtrittsöffnungen vorgesehen sind, die zuverlässig verhindern, daß nur Licht mit einer Vorzugsrichtung auf das betreffende lichtempfangende Ele­ ment gelangt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird in besonders günstiger Weise gelöst. Die Montage ist ersichtlicherweise äußerst einfach, und gleichzeitig wird zuverlässig eine Fehl­ funktion aufgrund von Streulicht verhindert.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutet. Es zeigen

Fig. 1 und 2 eine erste Ausführungsform einer lichtab­ schirmenden Halterung für Elemente einer optischen Koordinaten-Eingabevorrichtung,

Fig. 3 bis 6 weitere Ausführungsformen einer Halterung für lichtempfangende bzw. lichtaussendende Elemente einer Kooridinaten-Eingabevorrichtung, und

Fig. 7 bis 9 eine dem Stand der Technik entsprechende Koordinaten-Eingabevorrichtung, wobei Fig. 7 eine perspektivische Ansicht, Fig. 8 eine Teil-Schnittansicht und Fig. 9 eine Vorder­ ansicht einer Koordinaten-Eingabevorrichtung darstellen.

Bevor der erfindungsgemäße Aufbau einer Halterung für licht­ empfangende und/oder lichtaussendende Elemente einer Koordi­ naten-Eingabevorrichtung beschrieben wird, soll anhand der Fig. 7 bis 9 der grundsätzliche Aufbau einer solchen Ein­ gabevorrichtung kurz erläutert werden.

Die Koordinaten-Eingabevorrichtung hat eine im wesentlichen rechtwinklige Form und besteht prinzipiell aus einem Rahmen 1 mit einer mittleren Öffnung 2, einem Satz licht­ aussendender Elemente 4, wie z. B. LEDs, und lichtem­ pfangenden Elementen 5, wie z. B. Fototransistoren, die an den Rändern der Rückseite des Rahmens 1 gegenüberliegenden, oder, wie in Fig. 7 dargestellt, an der Seite des Anzeige­ schirms 3 a einer Kathodenstrahlröhre 3 angeordnet sind, und einer Rechnereinheit 6, die die Position erfaßt, wo der Lichtweg zwischen diesen Sätzen lichtausendender Elemente 4 und lichtempfangender Elemente 5 unterbrochen wird, und die Koordinatenposition einem Primärrechner eingibt.

In der Öffnung 2 ist eine Bedienungstafel 2 a aus einem VDT (Videoanzeigeterminal)-Filter vorgesehen. Die lichtaussen­ denen Elemente 4 und die lichtempfangenden Elemente 5 haben lichtaussendende Abschnitte 4 a und lichtempfangende Abschnitte 5 a und sind einander gegenüber­ liegend an einer am Rahmen 1 angebrachten Grundplatte 7 befestigt. Die Elemente 4 und 5 sind entsprechend einer bestimmten Bedienungszone A angeordnet, so daß sich die Lichtwege in den Kantenzonen B nicht schneiden. In einem Gitter 8 sind Lichtdurchtrittsöffnungen 8 a hinter einem Infrarotfilter 9 mit einem solchen Querschnitt und einer solchen Tiefe ausgebildet, daß das Licht von dem entsprechen­ den lichtaussendenden Element 4 aufgenommen werden kann.

Wenn eine Kooridinatenposition erfaßt werden soll, wie dies in dem Beispiel in Fig. 7 und 9 dargestellt ist, wird ein Finger 10 oder ähnliches von oben gegen die Bedienungs­ tafel 2 a an der Position des Schirms 3 a, die eingegeben werden soll, gedrückt, woraufhin ein abgeschirmter Licht­ weg 12 unterbrochen wird.

Im folgenden soll nun die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Halterung für lichtempfangende Elemente 5 und/oder lichtaussendende Elemente 4 beschrieben werden.

Fig. 1 und 2 zeigen eine lichtabschirmende Halterung 112, die aus einer unteren Formhälfte 13 und einer oberen Form­ hälfte 14 zusammengesetzt ist.

Die Halterung 112 ist aus Polyacetal oder ähnlichem herge­ stellt und erstreckt sich in Richtung der Linie, in der die lichtempfangenden Elemente 5 angeordnet sind (Pfeil­ richtung C in Fig. 2).

Nach dem Einsetzen der lichtempfangenden Elemente 5 in den hinteren Teil der unteren Formhälfte 13 wird durch Ein­ schnappen eines Vorsprungs 14 a an der oberen Formhälfte 14 hinter eine Abstufung 13 a der unteren Formhälfte 13 die Halterung lichtabschirmend geschlossen, wobei die Reihe der lichtempfangenden Elemente 5 in ihrer Lage fixiert wird. Wenn nach dem Einsetzen der lichtempfangenden Ele­ mente 5 die beiden Formhälften zusammengebracht werden, entsteht zu jedem lichtempfangenden Element eine Licht­ durchtrittsöffnung 12 a am vorderen Ende der Halterung 112. Ferner entsteht ein die Richtung des auf das lichtempfan­ gende Element 5 auftreffenden Lichts begrenzender Hohlraum 112 b mit einem gegenüber der Lichtdurchtrittsöffnung 112 a vergrößerten Durchmesser, wobei der Abschnitt 112 b an die Lichtdurchtrittsöffnung 112 a anschließt. Am anderen Ende der Halterung 112 wird für jedes lichtempfangende Element 5 ein Aufnahmeabschnitt 112 c gebildet.

Das lichtempfangende Element 5 umfaßt einen Hauptkörper 5 a, der in dem entsprechenden Aufnahmeabschnitt 112 c gelagert ist. Ein von der unteren Formhälfte 13 vorstehen­ der Andrückabschnitt 13 b drückt elastisch gegen die Unter­ seite des Hauptkörpers 5 a. Dadurch wird erreicht, daß jede der lichtempfangenden Elemente 5 so in der Soll-Lage ge­ halten wird, daß Anschlüsse 5 b der lichtempfangenden Ele­ mente 5 so an einer Lötstelle 15 an einer Grundplatte 7 angelötet werden können, daß eine exakte Höhengenauigkeit bezüglich der Grundplatte 7 sichergestellt ist und die Hauptkörper 5 a senkrecht bezüglich der Grundplatte 7 in dem jeweiligen Aufnahmeabschnitt 112 c gehalten werden.

Die Lichtdurchtrittsöffnung 112 a an der Vorderseite des Hauptkörpers 5 a jedes lichtempfangenden Elements 5 weist eine festgelegte Fläche und Tiefe auf.

Der als vergrößerter Abschnitt zwischen der Lichtdurch­ trittsöffnung 112 a und dem Aufnahmeabschnitt 112 c ausge­ bildete Hohlraum 112 b ist größer als die Lichtdurch­ trittsöffnung 112 a. Dadurch wird erreicht, daß sämtliches Licht, welches nicht von dem dem lichtempfangenden Ele­ ment 5 entsprechenden lichtaussendenden Element 4 stammt, abgefangen wird und nicht auf den Erfassungsabschnitt am vorderen Ende des Hauptkörpers 5 a gelangt. Es wird eine saubere Begrenzung des Lichts erreicht.

Die Wände des Hohlraums 112 b können einer Antireflektions­ behandlung unterworfen werden, so daß das Abschirmen unerwünschten Lichts noch verbessert wird.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform befindet sich ein Rastabschnitt 13 b lediglich an der unteren Formhälfte 13 der Halterung 112. Man kann jedoch einen solchen Rastabschnitt an der oberen Formhälfte vorsehen.

Zwischen der unteren Formhälfte 13 und der oberen Form­ hälfte 14 der Halterung 12 kann ein Gelenk einstückig mit beiden Formhälften ausgebildet sein. Nach dem Anordnen der optischen Elemente in den Formhälften bzw. in einer der Formhälften wird durch Umbiegen des Gelenkabschnitts zwischen den Formhälften die Halterung 112 zusammengeklappt und dadurch geschlossen.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung.

In Fig. 3 besteht die lichtabschirmende Halterung 212 z. B. aus Polyacetal und umfaßt ein Paar nicht transparenter Formhälften, die gelenkig miteinander verbunden sind, ge­ öffnet und geschlossen werden können und eine geeignete Elastizität aufweisen, so daß nachdem die Teile geöffnet sind und die lichtempfangenden Elemente 5 eingesetzt sind, die zwei Hälften in einen gegenseitigen Eingriff treten können, und die lichtempfangenden Elemente 5 darin ein­ gepaßt sind. Wenn die Elemente 5 eingepaßt sind, rückt ein Fußabschnitt 212 a am hinteren Ende der lichtabschir­ menden Halterung 212 elastisch gegen die Bodenflächenecke des Hauptkörpers 5 a des Elements 5, wobei der Hauptkörper 5 a des Elements 5 im Aufnahmeabschnitt 212 b der licht­ abschirmenden Halterung 212 angeordnet ist, und die Lichtdurchtrittsöffnung 212 c am vorderen Ende (vor dem lichtempfangenden Teil) des Hauptkörpers 5 a des Elements 5 ist. Das heißt mit anderen Worten: wenn das lichtempfan­ gende Element 5 in die lichtabschirmende Halterung 212 eingepaßt ist, liegt der Bodenflächeneckenabschnitt des Hauptkörpers 5 a elastisch an dem Fußabschnitt 212 a, wo­ durch, wenn die Anschlüsse 5 b durch Löten bei 15 angebracht sind, die Höhengenauigkeit in bezug auf die Grundplatte 17 sichergestellt ist, ebenso wie die senkrechte Lage der Halterung 212 in bezug auf die Grundplatte 7.

In der Ausführungsform von Fig. 4 ist die Lichtdurchtritts­ öffnung 212 c′ der lichtabschirmenden Halterung 212 von der der vorher beschriebenen Ausführungsform verschieden. Durch Ändern der Fläche oder Tiefe der Lichtdurchtritts­ öffnung 212 b′ kann bei der Ausbildung der lichtabschirmen­ den Halterung 212 die Lichtmenge auf einen willkürlichen Wert eingestellt werden.

Die Ausführungsform von Fig. 5 unterscheidet sich von den vorigen Ausführungsformen darin, daß zwischen der Lichtdurchtrittsöffnung 212 c und dem Aufnahmeabschnitt 212 b ein die Richtung des auftreffenden Lichts begrenzender Hohlraum 212 d vorgesehen ist, wobei der Hohlraum größer als die Lichtdurchtrittsöffnung 212 c ist.

In der Ausführungsform von Fig. 6 ist eine Fresnellinse 214 in die Lichtdurchtrittsöffnung 212 c′′ der lichtab­ schirmenden Halterung 212, die bei dem lichtemittierenden Element 4 verwendet wird, eingepaßt, und durch diese Fresnellinse 214 wird die Richtung des Lichts an der Vorderseite des Hauptkörpers 4 a des lichtemittierenden Elements 4 bestimmt.

Bei sämtlichen oben beschriebenen Ausführungsformen kann der an die Lichtdurchtrittsöffnung anschließende Hohlraum relativ großen Durchmessers einer Antireflektionsbehand­ lung unterworfen sein, um das Abhalten von Streulicht zu verbessern.

Claims (3)

1. Optische Koordinaten-Eingabevorrichtung, mit in mehreren Reihen angeordneten lichtaussendenden Elementen (4) und lichtempfangenden Elementen (5), und mit einer als Lichtabschirmeinrichtung ausgebildeten Halterung für zumindest die lichtempfangenden Elemente (5) gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die Halterung (112) besitzt eine untere und eine obere Formhälfte (13, 14), die sich in Richtung der Reihe der lichtempfangenden Elemente (5) erstrecken,
• - die lichtempfangenden Elemente (5) sind in Aufnahme­ abschnitte (112 c) der einen Formhälfte (13) eingesetzt, und
• - vor jedem lichtempfangenden Element (5) ist mit Abstand von diesem durch die zusammengefügten unteren und oberen Formhälften (13, 14) eine Lichtdurchtrittsöffnung (112 a) gebildet, die mit dem lichtempfangenden Element (5) ausgerichtet ist.

2. Koordinaten-Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurchtrittsöffnung einen Eintrittsabschnitt (212 c) und einen vergrößerten Abschnitt (212 d) aufweist, wobei letzterer einen größeren Durchmesser besitzt als der Eintrittsabschnitt (212 c).

3. Koordinaten-Eingabevorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Formhälften gelenkig miteinander verbunden sind und nach dem Einsetzen der lichtempfangenden Elemente (5) zusammengeklappt und geschlossen werden.