DE3816208C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tastfeld-Einrichtung zur Lagebestimmung eines vor einem rechteckigen Bildschirm angeordneten Gegenstandes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Tastfeld-Einrichtung ist aus der DE-OS 36 18 271 bekannt. Auch bei dieser Tastfeld-Einrichtung ist eine Auswerteeinrichtung zur Berechnung des Ortes des vor dem Bildschirm angeordneten Gegenstandes vorgesehen, der Aufbau dieser Auswerteeinrichtung ist jedoch nicht näher erläutert. Als Strahlablenkungsvorrichtung wird bei der vorbekannten Tastfeld- Einrichtung ein rotierender Spiegel verwendet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die gattungsgemäße Tastfeld-Einrichtung so auszubilden, daß eine möglichst hohe Signalschärfe des Signales erhalten wird, das beim Bewegen eines Gegenstandes vor der Bildschirmoberfläche zur Bestimmung des Ortes des Gegenstandes entsteht.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Tastfeld-Einrichtung hat den Vorteil, daß ein klar definiertes Signal erhalten wird, um den Ort des Gegenstandes zu bestimmen. Dies führt zu einer hohen Bildschärfe des auf dem Bildschirm entstehenden Bildes, das sich beim Herumbewegen eines Gegenstands auf der Bildschirmoberfläche ergibt. Die Verwendung der Dioden gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1, aber auch die Verwendung der in den Unteransprüchen 3 bis 7 genannten schwingenden Zungen zur Strahlablenkung tragen zu diesem Ergebnis bei.

Aus der US-PS 42 51 798 ist eine Laserabtasteinrichtung bekannt, bei der als Strahlablenkungsvorrichtung eine schwingende Zunge verwendet wird, an deren freien Ende ein Spiegel befestigt ist. Die Zunge weist eine Zweielementenplatte auf, deren entgegengesetzte Oberflächen an einer Spannungsquelle angeschlossen sind. Eine Blattfeder ist an einem Ende der Zweielementenplatte befestigt und trägt an ihrem äußeren Ende den Spiegelpunkt. Ein flexibles Mylarband ist einerseits an dem äußeren Ende der Blattfeder und andererseits an einer Trägerplatte befestigt, die das andere Ende der Zweielementenplatte abstützt. Beim Anlegen einer Spannung schwenkt die Zweielementenplatte und damit der Spiegel hin und her. Ferner weist die Laserabtasteinrichtung eine Reihe von Dioden auf, die aber dazu verwendet werden, den oberen und unteren Teil eines sinusförmigen Signals abzuhaken. Bei der erfindungsgemäßen Tastfeld-Einrichtung hingegen dienen die Dioden dazu, den gesamten Störanteil des Signals zu entfernen, so daß nur der Unterbrechungsanteil des Signals übrigbleibt.

Aus der DE-AS 18 05 097 ist eine Tastfeld-Einrichtung bekannt, bei der als Strahlablenkungsvorrichtung rotierende Spiegel verwendet werden, welche die auftreffenden Lichtstrahlen auf eine Strahldetektoreinrichtung reflektieren, welche die Lichtsignale in elektrische Signale umwandelt, die einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden, die jedoch keine elektrische Filterschaltung mit Dioden aufweist.

Ferner ist aus der EP 01 21 840 A2 eine Tastfeld-Einrichtung bekannt, bei der punktförmige Strahlungsquellen verwendet werden, die aber die ganze Fläche des Bildschirms ausleuchten. Die Strahlung wird durch eine um den Bildschirm herum angeordnete Reflektoreinrichtung zu den Strahlungsquellen zurückreflektiert. Strahlungsempfänger sind jeweils benachbart zu den Strahlungsquellen angeordnet, so daß sie in der zurückreflektierten Strahlung liegen. Ist ein Gegenstand vor dem Bildschirm angeordnet, dann wird er auf den Strahlungsempfängern abgebildet. Durch eine den Strahlungsempfängern nachgeordnete Auswerteeinrichtung kann aus der Lage dieser Abbildung auf den Strahlungsempfängern die Lage des Gegenstandes vor dem Bildschirm berechnet werden. Eine elektrische Filterschaltung mit Dioden weist die Auswerteeinrichtung nicht auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Kathodenstrahlschirm mit einer darüber angeordneten Tastfeld-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2A eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer in der Tastfeld-Einrichtung verwendbaren schwingenden Zunge,

Fig. 2B eine vergrößerte Teilansicht des Bereichs innerhalb der kreisförmigen Linie 2 B von Fig. 2A,

Fig. 3A eine Schnittdarstellung einer modifizierten Ausführungsform einer in der Tastfeld-Einrichtung verwendbaren Zunge,

Fig. 3B eine vergrößerte Teilansicht des von der kreisförmigen Linie 3 B in Fig. 3A umschriebenen Bereichs,

Fig. 4A eine Schnittansicht einer weiteren modifizierten Ausführungsform einer in der Tastfeld-Einrichtung verwendbaren Zunge,

Fig. 4B eine vergrößerte Teilansicht des von der Linie 4 B umschriebenen Bereichs von 4 A,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Klemme, die die Zunge von Fig. 4A hält,

Fig. 6 eine schematische Ansicht, die die wesentlichen Bestandteile einer erfindungsgemäßen Tastfeld-Einrichtung und ihr Zusammenwirken zeigt,

Fig. 7 eine Blockdiagrammansicht der Einrichtung für den Antrieb der schwingenden Zunge,

Fig. 8 eine schematische Darstellung der signalformenden Schaltung, die mit den Strahlablenkungs-Detektoren und den Abtast-Enddetektoren verbunden ist,

Fig. 9 eine Blockdiagramm-Ansicht, die die Regelvorrichtung der Tastfeld-Einrichtung zeigt,

Fig. 10 eine Diagrammdarstellung, die die Berechnung der Winkel der Strahlen erläutert, und

Fig. 11 eine Teilansicht ähnlich der von Fig. 1, wobei jedoch eine modifizierte Ausführungsform mit rotierenden Spiegeln anstelle von schwingenden Zungen gezeigt ist.

In den Zeichnungen ist mit dem Bezugszeichen 10 global die Tastfeld-Einrichtung bezeichnet. Die Einrichtung 10 umfaßt einen rechteckigen Rahmen 12 mit oberen und unteren Rahmenteilen 14 und 16 sowie seitlichen Rahmenteilen 18 und 20, die eine rechteckige Öffnung 22 bilden. Der Rahmen 12 kann über einem Kathodenstrahl- Bildschirm oder einer anderen Anzeigetafel 24 angeordnet werden, die durch die rechteckige Öffnung 22 frei zugänglich sind.

Am oberen Rahmenteil 14 ist ein Paar von Gehäusen 26, 28 montiert, von denen jedes eine Lichtquelle in Form eines Infrarotstrahlers 30 und eine aus einem Infrarotlichtstrahl-Detektor 32 bestehende Strahldetektoreinrichtung enthält. Innerhalb der Gehäuse 26 und 28 ist ferner eine diagonale Oberfläche 34 angeordnet, die eine kleine Öffnung 36 (Fig. 6) aufweist, die von einem Spiegel 37 umgeben ist. Die Öffnung 36 ist ein Nadelloch, das geeignet ist, einen Lichtstrahl durch den Spiegel 37 zu dem Detektor 32 durchzulassen. Wenn der Strahler 30 in Betrieb gesetzt wird, erzeugt er einen Infrarotlichtstrahl, der auf den Spiegel 37 trifft und von dem Spiegel 37 in einem Winkel auf ein Ablenkteil in Form eines Spiegels 38 abgelenkt wird, der sich am Ende einer Zunge 40 befindet, die zwischen zwei eine Klemmeinrichtung bildende einstellbare leitende Klemmen 42 und 44 mit Hilfe von Anschlußschrauben 46 (Fig. 5) eingeklemmt ist.

Die Zunge 40 ist so ausgelegt, daß sie bei der Zuführung eines Wechselstroms über die Klemmen 42 und 44 schwingt. Wenn somit ein Infrarotlichtstrahl auf den Spiegel 38 an der Zunge 40 trifft, wird dieser über den Schirm 24 zu einem reflektierenden Band 48 abgelenkt, das sich um die Basis und die Seiten des rechteckigen Rahmens 12 herumerstreckt.

Das reflektierende Band 48 ist ein rückstrahlendes Band, das dafür sorgt, daß der Infrarotlichtstrahl genau entgegen der Richtung seines Einfalls auf das zurückstrahlende Band 48 reflektiert wird. Das führt dazu, daß der reflektierte Strahl zu dem Spiegel 38 am Ende der Zunge 40 zurückkehrt und von diesem Spiegel zu dem Nadelloch 36 im Spiegel 37 abgelenkt wird, durch welches er auf den Detektor 32 auftrifft. Die Wege der Strahlen aus den zwei Strahlern 30 sind durch die Pfeile 50, 52 in Fig. 1 gezeigt.

Am oberen Rahmenteil 14 des rechteckigen Rahmens 12 ist auch ein Paar von Abtastend-Detektoren 54 montiert, die so ausgelegt sind, daß sie die Lichtstrahlen 50, 52 dann empfangen, wenn diese beim Abtasten ihre obersten Extrempositionen während der Schwingung der Zungen 40 erreichen.

Der Aufbau der Zunge 40 ist in den Fig. 4A und 4B gezeigt. Die Zunge 40 enthält zwei biegsame langgestrckte Streifen 56, 58, die mit Hilfe eines Klebstoffs 60 laminatartig verbunden sind. Die Streifen 56, 58 können aus irgendeinem flexiblen Material bestehen, sind jedoch vorzugsweise aus Polyethylenterephthalat (Mylar) oder irgendeinem anderen haltbaren Kunststoff hergestellt. Jeder Streifen 56, 58 weist einen dünnen leitfähigen Film 62 auf einer seiner Oberflächen auf sowie einen anderen, davon getrennten, dünnen leitfähigen Film 64 auf der anderen seiner Oberflächen. Jeder Streifen 56, 58 ist etsa 9 µm bis 54 µm dick. Zwischen den einander zugekehrten leitfähigen Filmen 62 der beiden Streifen ist ein leitfähiges Epoxidharz 61 angeordnet, so daß diese innenliegenden leitfähigen Filme 62 auf dem gleichen elektrischen Potential gehalten werden.

Ein Paar von elektrischen Zuleitungen 66, 68 sind mit den beiden leitfähigen Klemmen 42, 44 so verbunden, daß das Anlegen einer Wechselspannung senkrecht zur Dicke der laminierten Zunge 40 ermöglicht wird.

Die Streifen 56, 58 umfassen eine polarisierte piezoelektrische PVDF (Polyvinylidenfluorid)-Polymerfolie und sind so miteinander verklebt, daß die Polarisationsvektoren des PVDF einer jeden Schicht einander entgegengesetzt ausgerichtet sind. Das führt zur Ausbildung einer Doppelplatte (im Sinne eines Zweielementkristalls). Das senkrecht zu der Doppelplatte angelegte elektrische Potential wird von einem 150-V-Wechselstrom mit einer Frequenz von etwa 50 Hertz angetrieben, und die Zunge schwingt infolge des Anlegens dieses Wechselstroms. Zu der Schwingung kommt es, weil die Zunge ihrem Wesen nach ein Bimetallstreifen ist und beim Anlegen der Spannung eine Schicht der Doppelplatte sich ausdehnt, während sich die zweite Schicht zusammenzieht. Da die beiden miteinander verklebt sind, springt die Zunge vor und zurück, weil die beiden Streifen 56 und 58 aufeinander eine Schub- bzw. Zugwirkung ausüben.

Um eine Strahlablenkung über die gesamte Oberfläche des Bildschirms zu erhalten, ist es erwünscht, daß die Zungen eine Schwingungsweise von etwa 45° aufweisen. Um einen Schwingungsbereich dieser Weite zu erhalten, ist es erforderlich, daß die Frequenz der Spannung auf die natürliche Schwingungsfrequenz der Zunge abgestimmt ist, so daß die beiden in Resonanz sind. Das führt dann dazu, daß die Infrarotstrahlen 50, 52 den Bildschirm in einer Rotationsbewegung überstreichen, deren Drehachse am Spiegel 38 der Zunge 40 liegt und die infolge eines Abtastbereichs von etwa 90° den gesamten Schirm 24 in wirksamer Weise erfaßt.

Die Fig. 2A und 2B zeigen eine modifizierte Ausführungsform der Zunge, die durch das Bezugszeichen 70 bezeichnet ist. Die Zunge 70 weist ein einziges langgestrecktes Kunststoffteil auf, das an seinem Ende einen Spiegel 38 aufweist. An die beiden gegenüberliegenden Seiten des Teils 70 am dem Spiegelende entgegengesetzten Ende ist ein Paar von Keramikteilen in Form von polarisierten piezoelektrischen keramischen Mikroplättchen (Wafern) 72, 74 angeordnet. Wie in Fig. 2B zu erkennen ist, enthält jedes Mikroplättchen 72, 74 einen leitfähigen Film 76 auf einer Oberfläche und einen davon getrennten weiteren leitfähigen Film 78 auf seiner gegenüberliegenden Oberfläche. Ein leitfähiges Epoxidharz 71 hält die beiden innenliegenden, einander zugekehrten leitfähigen Filme 78 auf dem gleichen elektrischen Potential. Die Polarisationsvektoren der beiden Mikroplättchen 72, 74 sind einander entgegengesetzt, so daß sich unter der Einwirkung einer über die Klemmen 42, 44 angelegten Spannung das eine Mikroplättchen ausdehnt, während sich das andere zusammenzieht. Diese keramischen Mikroplättchen sind daher piezoelektrisch und in der Lage, eine Schwingung der Zunge 70 unter der Einwirkung der an die Klemmen 42, 44 angelegten Wechselspannung zu bewirken. Die Piezokeramik, die hart und starr ist, verbiegt sich nicht, faltet sich nicht und knittert nicht, wie das bei einer Zunge gemäß der in Fig. 4A gezeigten Ausführungsform der Fall sein kann. Die Zunge 70 aus dem Polyethylenterephthalat- oder Kunststoffteil oszilliert mit großen Amplituden (etwa 45°), wenn zwischen der Spannung und der natürlichen Resonanzfrequenz der Zunge 70 Resonanz erzielt ist.

Die Fig. 3A und 3B zeigen einen weiteren Typ einer Zunge 80, die an einer ihrer Enden einen Spiegel 38 aufweist und die mit ihrem anderen Ende mit einem Anschluß 82 versehen ist. Der Anschluß 82 ist seinerseits mit einem Paar von Keramikteilen in Form von keramischen Mikroplättchen 84, 86 verbunden, die auf ihren entgegengesetzten Oberflächen Filme 88, 90 aufweisen. Ein leitfähiges Teil 92 ist sandwichartig zwischen den Mikroplättchen 84, 86 angeordnet und erstreckt sich aus diesen so weit heraus, daß es mit einer dritten Zuleitung 93 verbunden werden kann, wie in Fig. 3A dargestellt ist. Das schafft einen parallelen elektrischen Anschluß zum Anlegen einer Spannung zwischen der Zuleitung 93 und den Zuleitungen 66, 68. Aufgrund der parallelen elektrischen Anschlüsse sind die piezokeramischen Teile 84, 86 mit ihren Polaritäten in der gleichen Richtung ausgerichtet, so daß sich das eine ausdehnt und das andere zusammenzieht, wenn eine Spannung zwischen der Zuleitung 93 und den anderen beiden Zuleitungen 66, 68 angelegt wird. Das führt dazu, daß die Zunge 80 unter dem Einfluß einer angelegten Wechselspannung zwischen der Zuleitung 93 und den anderen beiden Zuleitungen 66, 68 schwingt.

Bezugnehmend auf Fig. 8 wird die Schaltung erläutert, die zur Modifizierung der von den Infrarotlichtstrahl-Detektoren 32 und den Abtastend-Detektoren 54 gelieferten Signalen verwendet wird. Eine Filterschaltung 94 wird dazu verwendet, die beiden von den Infrarotlichtstrahl- Detektoren 32 gelieferten Signale zu filtern. Das Bezugszeichen 96 zeigt ein typisches Signal, wie es zu Beginn von den Infrarotlichtstrahl-Detektoren 32 geliefert wird. Das Signal enthält einen Bereich mit niedriger Amplitude und wird mit dem Bezugszeichen 98 bezeichnet, sowie einen vergrößerten Bereich mit einer hohen Amplitude, der mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet ist. Der Bereich 98 gibt das Signal wieder, wie es empfangen wird, wenn die Strahlen bei ihrer Bewegung über den Schirm 24 nicht unterbrochen werden und zurück zu ihrer Ausgangsquelle reflektiert werden. Der Bereich 100 des Signals zeigt das Signal, das erhalten wird, wenn der Strahl durch einen Finger oder eine Sonde unterbrochen wird.

Der Zweck der Filterschaltung 94 besteht darin, den normalen Bereich 98 aus den beiden Signalen aus den beiden Infrarotlichtstrahl-Detektoren 32 herauszufiltern, so daß nur der Bereich 100 eines jeden Signals übrig bleibt, der die Unterbrechung der Strahlen durch die Sonde repräsentiert. Die Filterschaltung 94 enthält zwei Filter 102, 103, denen jeweils eine Diode 106 bzw. 107 nachgeschaltet ist. Der Filter 102 ist so ausgelegt, daß er ein Signal von einem der beiden Detektoren 32 empfängt, während der Filter 103 das Signal aus dem anderen der beiden Detektoren 32 empfängt. Der Filter 102 ist mit einem Komparator 108 und der Filter 103 mit einem Komparator 109 verbunden.

Die Signale aus den beiden Detektoren 32 werden getrennt den Filtern 102, 103 zugeführt. Die beiden Filter 102, 103 ändern ihre jeweiligen Signale so, daß die von dem Bezugszeichen 104 dargestellten Signalformen erzeugt werden. Das Signal 104 zeigt eine Verminderung des normalen Bereichs 98, was zu einem ausgeprägteren Unterschied zwischen dem Bereich 98 und dem Bereich 100 des Signals führt.

Nachdem sie die Filter 102 und 103 passiert haben, passieren die beiden Signale die Dioden 106 bzw. 107. Die Dioden 106 und 107 liefern eine signifikante Verbesserung der Signale, indem sie den unteren Bereich eines jeden Signals abschneiden und den Unterbrechungsabschnitt 100 im wesentlichen allein übrig lassen. Es wurde festgestellt, daß durch die Verwendung der Dioden 106 und 107 die auf dem Bildschirm 24 erhaltene Zeichenschärfe sehr viel besser ist als eine Zeichenschärfe, die ohne der Verwendung der Dioden 106 und 107 erzeugt wird.

Die beiden Signale passieren dann die Komparatoren 108 und 109, die nur den Durchtritt eines Signals mit der Amplitude des Signals 100 gestatten. Aus den Komparatoren 108 und 109 werden die Signale zu einer Regeleinrichtung 110 übertragen, die als Blockdiagramm in Fig. 9 gezeigt ist.

Die Abtastend-Detektoren 54 schicken ihre Signale ebenfalls durch eine Signalmodifikationsschaltung, die durch das Bezugszeichen 112 gekennzeichnet ist, wobei das elektrische Signal von der mit Bezugszeichen 114 gezeigten Form in eine Form gemäß Signal 116 geändert wird. Das Signal 116 wird dann der Regeleinrichtung 110 zugeführt.

Nunmehr Bezug nehmend auf Fig. 9 werden in der Regeleinrichtung 110 die Signale aus den Infrarotlichtstrahl- Detektoren 32 und den Abtastend-Detektoren 54 seitlich zueinander in Beziehung gesetzt, und der erhaltene Wert wird dazu verwendet, den Winkel eines jeden Abtaststrahls zum Zeitpunkt der Unterbrechung des Strahls durch die Sonde zu errechnen. Der Zeitvergleich wird durch die Blöcke 118, 120 dargestellt, und die Winkelberechnung durch den Block 122. Wenn der Winkel der Strahlen einmal bestimmt ist, kann die Regeleinrichtung dann die X- und Y-Koordinaten des Orts der Sonde durch Triangulation errechnen, wobei Block 124 diese Berechnung darstellt. Die erhaltene Information wird dann zu einem Kommunikationsprogramm innerhalb der Regeleinrichtung geleitet, die dazu verwendet werden kann, die geeignete Information zu dem Wirtscomputer zur Steuerung der Kathodenstrahlröhre zuzuführen. Das Endergebnis ist dann das, daß die Bedienungsperson durch Anordnung der Sonde an dem Bildschirm bewirken kann, daß ein entsprechendes visuelles Signal auf dem Bildschirm selbst erscheint.

Die Regeleinrichtung übt ferner die zusätzliche Funktion aus, daß sie das Abtastend-Signal zeitlich mißt und diesen Wert an die Energiequelle zurückliefert, die die angelegte Spannung für das Oszillieren der Zungen liefert. Dieser Wert, der zurückgeführt wird, steuert die den Oszillatoren zugeführte Spannung so, daß die Amplitude der schwingenden Zunge konstant gehalten wird.

Die von der Regeleinrichtung zur Berechnung des Orts des Fingers der Bedienungsperson auf dem Bildschirm verwendete mathematische Theorie besteht im folgenden: Wenn der Finger einer Person auf den Bildschirm zeigt und die Abtaststrahlen unterbricht, wird von beiden Infrarotlichtstrahl-Detektoren 32 ein Signal zu der Regelvorrichtung 110 geliefert. Das Programm in der Regelvorrrichtung 110 vergleicht die Zeiten der von den Abtast-Enddetektoren 54 gelieferten Impulse mit den Zeiten der Impulse aus den Infrarotlichtstrahl-Detektoren 32. Der Winkel der Strahlen im Moment ihres Auftreffens auf den Ziel- Finger errechnet sich wie folgt:

Winkel = 180° - 2 (a) + cos 2 (ft),

worin a die Amplitude der Bewegung der Zunge in Grad ihrer Ablenkung ist, f die Frequenz der Zunge ist und t die Zeit innerhalb des Abtastzyklus, zu der der Strahl unterbrochen wird. Die Größen a und f sind bekannt, und die Größe t wird durch den Computer durch Vergleich der Signale aus dem Abtast- Enddetektor 54 und den Infrarotlichtstrahl-Detektoren 32 ermittelt. Unter Verwendung dieser drei Größen kann der Computer die Winkel der beiden Strahlen gemäß der obigen Formel errechnen.

Um die XY-Koordinaten des Orts, des Ziels oder Fingers zu erhalten, müssen zwei oder mehr simultane Gleichungen gelöst werden, in denen man die wie oben berechneten Winkel verwendet. Die Gleichungen lauten:

worin X, Y, L, R und d so definiert sind, wie es in Fig. 10 der Zeichnungen zu erkennen ist.

Fig. 6 zeigt schematisch das gesamte System für die linke Hälfte der Vorrichtung. Der Infrarot-Treiber veranlaßt den Strahler 30, einen Infrarotstrahl abzustrahlen, der auf den Spiegel 37 auftrifft und zu dem Spiegel 38 an der Zunge 40 reflektiert wird. Die Zunge 40 wird von dem Oszillator 128 in Schwingung versetzt und schwingt so, daß der Strahl winkelförmig über den Schirm 24 zu dem reflektierenden Band 48 abgelenkt wird. Beim Auftreffen auf das reflektierende Band 48 kehrt der Strahl in sich selbst zu der schwingenden Zunge 40 zurück. Infolge des kurzen Weges (nicht mehr als 61 cm), den der Strahl zurücklegt, befindet sich die schwingende Zunge 40 praktisch noch in der gleichen Stellung, d. h. ihre Stellung hat sich zwischen dem Zeitpunkt der Ablenkung des Strahls zu dem Band bis zum Zeitpunkt der Rückkehr des Strahls von dem Band nicht verändert. Beim Auftreffen auf den Spiegel 38 wird der zurückkehrende Strahl auf seinem Rückweg zur Öffnung 36 im Spiegel 37 abgelenkt und trifft durch diese Öffnung hindurch auf den Infrarotlichtstrahl-Detektor 32. Das Signal wird dann von dem Infrarotlichtstrahl-Detektor 32 der Filterschaltung 94 und aus dieser der Regeleinrichtung zugeführt.

Der Abtastend-Detektor 54 nimmt den Strahl jedesmal auf, wenn dieser einen einer Abtastzyklen beendet, und das führt jeweils zu einem Einzelsignal, das von dem Abtastend-Detektor 54 zu der Regeleinrichtung gesandt wird.

Eine Rückkopplungs-Verbindung 130 kann von der Zunge 40 zu dem Oszillator 128 vorgesehen sein. Das ermöglicht es, daß der Oszillator automatisch so gesteuert wird, daß er die Zunge 40 mit einer Frequenz antreibt, die mit der natürlichen Frequenz der Zunge 40 in Resonanz ist. Die Fig. 7 zeigt ein alternatives System zum Antrieb der Zunge 40, das diese Rückkopplungs-Verbindung nicht enthält. Eine richtige Abstimmung des Oszillators der Fig. 7 kann in diesem Falle mit einem einstellbaren manuellen Abstimmer (nicht gezeigt) bewirkt werden, so daß die gewünschte Resonanz erhalten wird.

Es wird Bezug auf Fig. 11 genommen. Dort ist eine modifizierte Form der erfindungsgemäßen Tastfeld-Einrichtung gezeigt. Alle Teile entsprechen der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung, mit der Ausnahme, daß anstelle der schwingenden Zungen 40 rotierende Spiegel 140 verwendet werden. Wenn die Zungen 40 verwendet werden, werden diese vorzugsweise mit einer Frequenz von etwa 40 Hertz in Schwingung versetzt. Wenn rotierende Spiegel verwendet werden, ist es möglich, diese mit etwa 20 Umdrehungen pro Sekunde zu betreiben, wenn auf beiden Seiten der rotierenden Spiegel Spiegeloberflächen vorgesehen sind. Die speziellen Schwingungsfrequenzen der Zungen und die Rotationsgeschwindigkeiten der Spiegel können jedoch selbstverständlich beliebig variiert werden, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist eine sehr einfache und wirksame Einrichtung zur Bestimmung des Ortes der Sonde auf dem Schirm. Die für die Tastfeld-Einrichtung der vorliegenden Erfindung erforderliche elektrische Schaltung ist erheblich einfacher, als es die Schaltungen der vorbekannten Vorrichtungen waren. Indem außerdem die Dioden 106, 107 verwendet werden, ist es möglich, auf dem Bildschirm selbst eine sehr hohe Bildschräfe zu erhalten.

Obwohl für die vorliegende Erfindung ein Infrarotstrahl ein bevorzugter Strahlentyp ist, können auch andere Licht- oder Energieformen verwendet werden, solange sie in Form eines richtungsgebündelten Strahls vorliegen. Infrarotenergie hat jedoch den Vorteil, daß sie weniger empfindlich gegenüber Störungen durch ein Außenlicht ist, das beispielweise durch die Fenster oder die Raumbeleuchtung einfällt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann in Kombination mit irgendeinem beliebigen Typ einer Anzeigetafel verwendet werden, wobei sie auf eine derartige Vorrichtung ganz einfach dadurch abgestimmt werden kann, indem man den Rahmen 10 über dem Bildschirm befestigt und eine Verbindung mit einer geeigneten elektrischen Schaltung herstellt.

Claims (7)

1. Tastfeld-Einrichtung zur Lagebestimmung eines vor einem rechteckigen Bildschirm angeordneten Gegenstandes mit einer ersten und einer zweiten Lichtquelle zur Erzeugung eines ersten bzw. zweiten Lichtstrahles, einer ersten und einer zweiten Strahlablenkungsvorrichtung, die den ersten bzw. zweiten Lichtstrahl im wesentlichen über die gesame Fläche des Bildschirms innerhalb eines vorbestimmten Abtastzeitraumes in einer Winkelbewegung führen, einer Reflektoreinrichtung, die um den Bildschirm herum angeordnet ist, wobei sie sich im Strahlungsweg des ersten und zweiten Lichtstrahles befindet und den ersten und zweiten Lichtstrahl jeweils mit einem Winkel von 180° bezüglich ihrer Einfallsrichtung reflektiert, einer ersten und einer zweiten Strahldetektoreinrichtung, die den ersten bzw. zweiten Lichtstrahl nach deren Reflektion durch die Reflektoreinrichtung empfangen und eine Unterbrechung wahrnehmen, die der erste und der zweite Lichtstrahl erfährt, wenn sich der vor dem Bildschirm angeordnete Gegenstand im Strahlungsweg des ersten und zweiten Lichtstrahles befindet, und einer mit der ersten und der zweiten Strahldetektoreinrichtung verbundenen Auswerteeinrichtung, die durch Bestimmen der Winkelstellung des ersten und des zweiten Lichtstrahles im Zeitpunkt ihrer Unterbrechung duch den Gegenstand den Ort des Gegenstandes vor dem Bildschirm berechnet, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Strahldetektoreinrichtung (32) jeweils ein kontinuierliches elektrisches Signal (96) erzeugen, das einen ersten Abschnitt mit einem ersten Amplitudenbereich (98) hat, wenn der erste Lichtstrahl und der zweite Lichtstrahl (50, 52) nicht unterbrochen werden, und das einen zweiten Abschnitt mit einem von dem ersten Amplitudenbereich (98) verschiedenen zweiten Amplitudenbereich (100) hat, wenn der erste und der zweite Lichtstrahl (50, 52) durch den Gegenstand unterbrochen werden, daß eine elektrische Filterschaltung (94) wenigstens einen Teil des ersten Abschnittes mit dem ersten Amplitudenbereich (98) aus dem Signal (96) herausfiltert und den zweiten Abschnitt mit dem zweiten Amplitudenbereich (100) hindurchtreten läßt, wobei die Filterschaltung (94) Filter (102, 103) enthält, die jeweils eine Diode (106, 107) enthalten, denen das von den Filtern (102, 103) gefilterte Signal zuführbar ist und die aus dem gefilterten Signal im wesentlichen den ganzen ersten Abschnitt mit dem ersten Amplitudenbereich (98) entfernen.

2. Tastfeld-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Strahlablenkungsvorrichtung jeweils einen rotierenden Spiegel (140) aufweisen.

3. Tastfeld-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Strahlablenkungsvorrichtung jeweils eine längliche biegsame Zunge (40, 70, 80) mit einem frei schwingenden Ende sowie ein Ablenkteil (38) an diesem freien Ende der Zunge (40, 70, 80) zur Ablenkung des auftreffenden Strahls aufweisen.

4. Tastfeld-Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Strahlablenkungsvorrichtung jeweils außerdem eine Schwingungserzeugungs-Einrichtung aufweisen, die das freie Ende der jeweiligen Zunge (40, 70, 80) in eine Hin- und Herschwingung versetzt, wobei die Schwigungserzeugungseinrichtung geeignet ist, eine Schwingung mit der Resonanzfrequenz der Zunge (40, 70, 80) zu erzeugen.

5. Tastfeld-Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (70) ein längliches flexibles Kunststoffteil mit zwei gegenüberliegenden ebenen Oberflächen umfaßt und daß die Schwingungserzeugungs-Einrichtung ein Paar von keramischen Teilen (72, 74) umfaßt, die auf den gegenüberliegenden Seiten der ebenen Oberflächen des Kunststoffteils angeordnet sind, wobei die beiden Keramikteile (72, 74) jeweils einander gegenüberliegende Oberflächen aufweisen, die mit einem leitfähigen Film (76, 78) bedeckt sind, und daß ferner eine Klemmeneinrichtung (42, 44) vorgesehen ist, die das Paar der keramischen Teile (72, 74) fest an das Kunststoffteil andrückt, so daß es bei der Zufuhr einer elektrischen Wechselspannung senkrecht zu dem Paar der keramischen Teile (72, 74) zu einer Schwingung des Kunststoffteils kommt.

6. Tastfeld-Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (80) ein längliches biegsames Kunststoffteil miteinander gegenüberliegenden ebenen Oberflächen und zwei einander gegenüberliegenden Enden aufweist und daß die Schwingungserzeugungs-Einrichtung an einem der Enden der Zunge (80) befestigt ist und ein Paar von Keramikteilen (84, 86) aufweist, die jeweils einander gegenüberliegende, mit einem leitfähigen Film (88, 90) überzogene Oberflächen aufweisen, und daß ferner ein längliches leitfähiges Teil (92) zwischen den beiden Keramikteilen (84, 86) angeordnet ist und daß ferner eine Klemmeneinrichtung (42, 44) vorgesehen ist, die die Keramikteile (84, 86) unter Gewährleistung eines elektrischen Kontakts an das leitfähige Teil (92) anpressen, so daß die Zufuhr einer elektrischen Wechselspannung über das leitfähige Material (92) senkrecht zu jedem der Keramikteile (84, 86) eine Schwingung des Kunststoffteils bewirkt.

7. Tastfeld-Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (40) ein Paar länglicher Kunststoffstreifen (56, 58) aufweist, die jeweils zwei mit einem leitfähigen Film (62, 64) überzogene Oberflächen aufweisen, wobei diese Streifen (56, 58) Oberfläche an Oberfläche zusammengehalten werden, so daß die Zufuhr einer wechselnden Potentialdifferenz senkrecht zur Gesamtdicke des Streifenpaars eine Schwingung der Zunge (40) bewirkt.