DE3886643T2

DE3886643T2 - System für eine Berührungseingabeanzeige mit optisch abgetasteten Griffeleigenschaften.

Info

Publication number: DE3886643T2
Application number: DE3886643T
Authority: DE
Inventors: Richard Lawrence Garwin; James Lewis Levine Jame Levine
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1987-08-25
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2008-06-22
Also published as: EP0309654B1; EP0309654A3; CA1319181C; SG149994G; US4772763A; DE3886643D1; JPS6459527A; EP0309654A2

Description

Technisches Gebiet

Das technische Gebiet der Erfindung betrifft das Vorsehen von Informationsübertragung zwischen Benutzer und Maschine über einen Anzeigebildschirm.
Es gibt eine Klasse von Anzeigebildschirinen für den Datenverarbeitungsdialog, bei der mittels einfachem Gegenstände wie einem Stift oder gar dem Finger des Bedieners Informationen auf dem Bildschirm eingegeben und Bedienungsvorgänge an auf dem Bildschirm angezeigten Informationen durchgeführt werden, wobei keine elektrische Verbindung zum Datenverarbeitungsgerät einbezogen ist.
Solche Anzeigebildschirme sind in der Technik als Berührungseingabevorrichtungen bekannt und der zur Eingabe der Information verwendete Gegenstand bekam den Gattungsnamen Griffel.

Stand der Technik

In der Technik der Berührungseingabevorrichtungen wurden einige Bemühungen unternommen, um den Dialog zwischen Benutzer und Maschine einen Schritt über die bloße Positionsbestimmung hinaus zu führen.
Während einige Informationen über die Griffelgröße im Oberflächenwellentyp des Berührungsbildschirms erkannt werden können, funktionieren Veränderungen im vertikalen Druck und bei Formänderungen des Griffels mit begrenzter Genauigkeit.
Bis jetzt haben Berührungseingabevorrichtungen in der Technik die Position des Griffels bestimmt und dann diese Positionsinformation jur Steuerung des weiteren Dialogs verwendet. Eine bildliche Velanschaulichung davon ist die Zuordnung eines bestimmten Bildschirmbereichs als "Funktionstaste", die bei Berührung eine bestimmte Handlung ansteuert. Ein Beispiel für diese Art der Praxis wird in der US-Patentschrift 4 558 313 gezeigt.
Das System in der US-Patentschrift 4 558 313 ist auch in der Lage, die Breite des Löschendes eines stiftähnlichen Griffels zu bestimmen, was es gestattet, das Löschende zum Löschen zu verwenden. Dieses Dokument schlägt jedoch nicht die Verwendung eines Griffels vor, bei dem der Zustand an der Außenseite der Spitze variabel ist.
Bei der Technologieart, die einen Griffel mit direkter elektrischer Verbindung zum Datenverarbeitungsgerät verwendet, sind Geräte konstruiert worden die auf die Verwendung einer Möglichkeit des Griffels, zusätzlich zur Position des Griffels Informationen in das Datenverarbeitungsgerät ein zugeben, ausgerichtet sind.
In der US-Patentschrift 4 318 096 wird die Möglichkeit gezeigt, eine angezeigte Linie durch Druck auf den Griffel, was einen Druckwandler betätigt, zu verbreitern.
Die Eingabe von Farbinformationen mittels eines separaten, elektrisch direkt verbundenen Griffels für jede Farbe wird in der US-Patentschrift 4 501 931 beschrieben.
Um Veränderungen der angezeigten Information zu bewirken, wurden in der Technik separate Bedienungsvorgänge verwendet.
In der US-Patentschrift 4 317 956 erscheint in einem System mit zwei Bildschirmen ein auf dem einen Bildschirm entferntes Objekt auf dem anderen Bildschirm als gelöscht.
In der US-PaiDentschrift 4 345 313 wird zum Verbreitern angezeigter Linien das Drücken von Tasten verwendet.
Es wird deutLich, daß es in der Technik von Vorteil wäre, auf einfache Art und Weise in der Lage zu sein, einen weiteren Dialogschritt zwischen Benutzer und Maschine bei der Datenverarbeitung auszuführen, sobald die Position des Griffels bei einer Berührungsbildschirmanzeige bekannt ist.
Die Erfindung, wie sie grundlegend im Hauptanspruch 1 beansprucht wird, bietet auf vorteilhafte Weise die Möglichkeit, in einer Schnittstelle vom Typ eines optisch abgetasteten Berührungsbildschirms zusätzlich zur Griffelposition einen weiteren Dialogschritt zwischen Benutzer und Maschine einzuführen, indem die Spitze des Griffels mit Möglichkeiten versehen wird, die dazu dienen, Signale zu liefern, die den Signalen für die Position des Griffels überlagert sind.
Im Einklang mit vorteilhaften, bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind Zustände an der Außenseite der Spitze des optisch abgetasteten Griffels, die am leichtesten mit der Erfindung eingesetzt werden können, die Veränderung von Durchmesser und/oder Reflexionsvermögen.
Insgesamt bietet die Erfindung die Möglichkeit, zusätzlich zur Feststellung der Griffelposition mit absoluter Einfachheit weitere Dialogschritte wie zum Beispiel die Unterscheidung zwischen Schreiben und Löschen, Farbwahl, Wahl der Linienbreite und -dichte und das Auslösen der nächsten bestimmten Handlung wie das Ausfthren einer Operation an einem Objekt, dessen Position durch den Griffel ermittelt wurde, einzuführen. Die resultierende Kombination bietet Gewinn in Effizienz und Genauigkeit.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die bei der Erfindung verwendete Signalverarbeitung zeigt;
Fig. 2 ist eine Teilansicht eines Griffels, die die Möglichkeit veranschaulicht, daß die Oberfläche verschiedene Durchmesser aufweist;
Fig. 3 ist eine Abbildung der Signalarten, die von Griffeln mit verschiedenen Durchmessern optisch abgetastet werden;
Fig. 4 ist eine Teilansicht eines Griffels, die die Möglichkeit veranschaulicht, daß die Oberfläche verschiedene Reflexionsvermögen aufweist;
Fig. 5 ist eine Abbildung der Signalarten, die von Griffeln mit verschiedenem Reflexionsvermögen optisch abgetastet werden;
Fig. 6-13 sind Abbildungen der Schaltungs- und Signalentwicklung der Erfindung, eingesetzt bei einer Berührungseingabeschnittstelle mit Lichtschranke, die die Signalarten zeigen, die sich aus dar Oberflächencodierung des Griffels ergeben.
Es wird auf Fig. 1 verwiesen, in der ein Blockdiagramm der Signalverarbeitung gezeigt wird. In Block 1 wird eine Technik zur optischen Abtastung verwendet, die in Abhängigkeit von der Außenseite des Griffels ein Signal erzeugt.
Im allgemeinen erzeugt die Technik, bei der Licht in einer zur Oberfläche des Berührungsbildschirms im wesentlichen parallelen Ebene von einem Griffel unterbrochen wird, ein Signal, dem Signale überlagert werden können, die Oberflächeneigenschaften des Griffels anzeigen. Es gibt zwei Grundtypen. Der erste basiert auf einem Gitternetz aus Lichtstrahlenquellen und Fotosensor-Empfängern, wie es in der US-Patentschrift 4 198 623 gezeigt ist. Der zweite Typ basiert auf der Unterbrechung von ständig abtastendem Licht, wie es in der US-Patentschrift 4 558 313 gezeigt ist. Beide Typen erzeugen ein Positionssignal, daß an der Außenseite des Griffels beginnt und endet, so daß diesem erfindungsgemäß ein Signal überlagert werden kann, daß die Oberflächeneigenschaften des Griffels anzeigt.
In Fig. 1 enthält das Signal von Block 1 sowohl Informationen über die Position des Griffels als auch dieser überlagerte Informationen bezüglich der Griffeleigenschaften. In Block 2 wird das Positionssignal zu digitalen Informationssignalen über die Koordinaten verarbeitet. Allgemein gibt es entweder, wie abgebildet, kartesische Koordinatensignale oder Polarkoordinatensignale, die mit dem zugehörigen Datenverarbeitungsgerät kompatibel sind. In Block 3 werden die über Lagerten Signale, die durch die Oberflächeneigenschaften des Griffels erzeugt worden sind, zu unabhängigen Dialog-Steuersignalen verarbeitet. Auch wenn jeweils bin einziges Signal für den Durchmesser und das Reflexionsvermögen gezeigt ist, ist es einsichtig, daß so viele Signale erzeugt werden können, wie es unterscheidbare Eigenschaften gibt.
Fig. 2 bietet eine Abbildung eines Griffels mit der Eigenschaft, daß dessen Oberfläche in der Lage ist, ihren Durchmesser in Abhängigkeit vom Druck zu ändern.
Der Griffel in Fig. 2 besitzt einen Körper 4 mit einem ersten Durchmesser und darin einen Bereich 5 mit einem mittleren Durchmesser und in Bereich 5 einen Bereich 6 mit kleinerem Durchmesser, wobei die Bereiche teleskopartig ineinandergreifen. Der Teil 6 mit kleinerem Durchmesser wird durch eine Feder 7 in ausgefahrener Position gehalten, wobei ihn ein Vorsprung 8 darin hindert, weiter als bündig mit Hauteil 5 einzufahren. Das Bauteil 5 wird durch eine Feder 9, die etwas stärker als Feder 7 ist, in ausgefahrener Position gehalten. Bei vertikalem Druck auf den Griffel schiebt sich der Bereich 6 mit dem kleineren Durchmesser in den Bereich 5, der sich bei weiterem Druck wiederum in den Bereich 4 hineinschiebt.
Bei diesem Typ des Aufbaus werden Dialogschritte durch Veränderung des Durchmessers, der das Licht unterbricht, übermittelt. Die erzeugten Signale sind Variationen der Breite, die dem Gesamtsignal überlagert sind.
In Fig. 3 werden Beispiele der Signalarten, die vom Aufbau aus Fig. 2 geliefert werden, gezeigt. Der Übersichtlichkeit wegen sind die Signale vertikal versetzt angeordnet. Wenn der Bereich 6 ausgefahren ist, wird das schmalere Signal A erzeugt. Wenn sich der Bereich 6 in Bereich 5 hineinschiebt, erzeugt die größere Breite das Signal H, und der breitere Bereich 4 erzeugt das Signal C. Da die Federn 7 und 9 den Aufbau in ausgefahrenem Zustand halten, bewirkt ein zunehmender vertikaler Druck auf den Griffel, daß die aufeinanderfolgenden Signale H und C wunschgemäß erzeugt werden.
Bei der Technikart mit einem Lichtgitternetz ergibt die Anzahl der durch der Griffel unterbrochenen Strahlen ein Maß für den Griffeldurchnesser, wobei der Grad der Genauigkeit vom linearen Abstand der Strahlen abhängt. Die heutige Technik dieses Typs besitzt Abstände von etwa 5 Millimetern, was die Menge der Information über die Außenseite begrenzt, die von einem Griffel von vernünftiger Größe abgetastet werden kann.
Bei der Technikart mit abtastendein Licht ist der Durchmesser eines zylindrischen Griffels gleich dem Winkel, der dem Griffel gegenüberliegt, wie ihn der Scanner mißt, multipliziert mit der Entfernung vom Scanner. Die Entfernung wird direkt mittels der Griffelkoordinaten berechnet, die aus Informationen in dem Signal erzeugt werden, dar bei der Unterbrechung des Abtastlichts erzeugt wird. Der tatsächliche Durchmesser ergäbe sich gemäß Gleichung 1.
Gleichung 1 Durchmesser = Wg [(x - xs)² + (y - ys)&sub2;]
wobei
x und y die Koordinaten des Griffels sind
xs und ys die Koordinaten des Scanners sind und
Wg der gegenüberliegende Winkel ist
Es wird beispielsweise auf Fig. 2 und 3 verwiesen, wobei angenommen sei, daß der Bereich 6, der die größte Auflösung bietet, der Zustand normalen Dialogs ist und das in Fig. 3 mit A bezeichnete Signal erzeugt; eine Kraft auf den Griffel in Richtung des Bildschirms bewirkt dann, daß sich 6 in 5 hineinschiebt und das als H bezeichnete Signal erzeugt, das über die Berechnung der Gleichung 1 einen eindeutigen Wert für den Durchmesser D liefert, der größer ist als der Wert des Durchmessers D von Bereich 6.
Weiterer Druck auf den Griffel in Richturg des Bildschirms bewirkt, daß sich sowohl 6 als auch 5 in 4 hineinschieben und das Signal C erzeugt wird, das einen sogar noch größeren Wert für Durchmesser D liefert.
Die Differenz zwischen den D-Werten des Crlffels kann zur Wahl zwischen Dialogen wie Schreiben und Löschen, Farbwahl, Wahl der Liniengröße verwendet werden, wobei der rachste Dialogschritt, der der Positionierung an der gewünschter Stelle folgt, durch Drücken bewerkstelligt wird, was den Durchmesser ändert.
In Fig. 4 wird ein Teil eines Griffels 10 gezeigt, der die Möglichkeit veranschaulicht, daß die Oberfläche ein unterschiedliches Reflexionsvermögen aufweist. In Fig. 4 wird ein Teil des Griffels 10 gezeigt, der auf seinem Umfang Bereiche 11 mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen besitzt. Die durch die Änderung des Reflexionsvermögens erzeugten Signale sind Änderungen der Signalgröße, die dem Gesamtsignal überlagert sind.
Es wird nun auf Fig. 5 verwiesen, wo es innerhalb des Gesamtsignals, das durch die Unterbrechung des Lichts bewirkt wird, eine Reihe van Impulsen D gibt, wenn die Bereiche 11 mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen das Licht beeinflussen. Solche Griffel können in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit des Gerätes durch den Grad der Änderung des Reflexionsvermögens unterschieden werden, wie eine abrupte Änderung, der Anzahl der Streifen oder des Breitenverhältnisses der Streifen. Ein interner Zylinder kann beispielsweise durch Erhöhung des Drucks auf den Griffel gedreht werden und ändert dadurch die Form oder das Reflexionsvermögen der Streifen, ohne den Gesamtdurchmesser zu verändern.
Im Rahmen der vorgestellten Prinzipien werden dem Fachmann viele Variationen erkennbar sein. Beispielsweise bieten Spiralfedern oder Schaumstoffkegel eine stufenlos wählbare Durchmesseränderung in Abhängigkeit des Drucks. Der Griffel muß nicht rund sein, und wenn er einen länglichen Querschnitt besäße, würde in Abhängigkeit der Griffelhaltung von der optischen Abtastvorrichtung ein unterschiedliches Signal erzeugt werden. Kombinationen aus Reflexiorsvermögen und Durchmesser können zur unterschiedlichen Codierung verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird es deutlich, daß durch die kombinierte Verwendung des Berührungsbildschirmschnittstellentyps mit Lichtunterbrechung und der Informazionen über Durchmesser und Reflexionsvermögen des Griffels die Information über den nächsten Dialogschritt in einem sehr stabilen, genauen und einfachen Aufbau sofort in maschinenlesbarer Form verfügbar wird.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Die zuvor beschriebenen Prinzipien werden auf eine Berührungseingabebildschirmvorrichtung vom Typ der abtastenden Lichtunterbrechung angewendet. Eine solche Vorrichtung wird in der US-Patentschrift 4 558 313 und in der europäischen Patentanmeldung 86 308 104.8 beschrieben. Bei einer Vorrichtung vom Typ der abtastenden Lichtunterbrechung liefert ein Fotosensor einen Fotostrom, der den Pegel des Hintergrundlichts anzeigt. Dieser Strom wird durch das Vorliegen eines Startsignals und dann durch die Unterbrechung der Strahlen beeinflußt. Die Zeit ist ein Maß für den Winkel, bei dem das Ereignis auftrat.
Es wird auf Fig. 6 verwiesen, wo eine Art der Abtastschaltung gezeigt wird, die mit den Prinzipien der US-Patentschrift 4 558 313 und der europäischen Patentanmeldung 86 308 104.8 kompatibel ist und bei der an einen Fotosensor 12, der durch einen Pfeil dargestelltes Licht empfängt, eine Spannung -V anliegt, wobei der Ausgang des Fotosensors 12 mit dem Minus- Anschluß eines Standardoperationsverstärkers 13, der mit einem Standardbezugswiderstand 14 überbrückt ist und dessen Plus- Anschluß an Masse liegt, verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 13 mündet in den Plus-Anschluß der parallelen Spannungsvergleicher 15 und 16. Im Spannungsvergleicher 15 wird eine hohe Bezugsspannung VR1 für die Abtastung positiver Signale wie einer positiven Lichtänderung am Start, wie sie aufträte, wenn Licht direkt darauf geschickt werden würde, aufgebaut, indem sie von einem Potentiometer 17 zwischen +V und Masse abgegriffen wird. An Anschluß 18 wird das positive Digitalsignal geliefert, das dem Startsignal entspricht. Wenn der Griffel das Licht unterbricht, wird in Spannungsvergleicher 16 eine kleinere Bezugsspannung VR2 für die Abtastung der negativen Veränderung des Hintergrundlichts aufgebaut, indem an einem Potentiometer ein solcher Pegel zwischen +V und Masse abgegriffen wird, daß im Vergleicher 16 ein Minus-Pegel aufgebaut wird. Am Anschluß 20 wird das Digitalsignal ge%iefert, das der Lichtänderung entspricht, die auftritt, wenn der Griffel den Lichtpegel unterbricht.
In Fig. 7 is die Beziehung zwischen der Fotospannung des Fotosensors 12 und der Zeit abgebildet und zeigt die positiven und negativen Schwellenpegel VR1 und VR2 sowie repräsentative Darstellungen (gepünktelt) der Oberflächeneigenschaftssignale A, B, C und D. Um die Darstellung zu erleichtern, wurde das Signal D entlang der Zeitachse verschoben; dennoch wird deutlich, daß die Signale D den Signalen A, B und C überlagert sein können.
In Fig. 8 sind die Ergebnisse der Fotospannung in Fig. 7 als Digitalsignale von den Anschlüssen 18 und 20 in Fig. 6 in Abhängigkeit vom Zeitablauf der Abtastung gezeigt.
In Fig. 9 ist die Umwandlung der Taktsignale in die Abtastbewegung gezeigt.
In Fig. 7, 8 und 9 liegt der Ausgang des Verstärkers 13 während des Teils dem Drehung, bei dem die Abtastung des Berührungseingabebildschirms stattfindet, so lange zwischen VR1 und VR2, wie kein Stift da ist. In einer typischen Fonstruktion ist ein Drehspiegel (nicht abgebildet), der als Quelle des Abtastlichts dient, an dem mit "Start" bezeichneten Punkt so angeordnet, daß das Licht direkt zum Fotosensors geschickt wird und einen scharfen positiven Impuls erzeugt, der im Verstärker 15 in den positiven dicitalen Impuls am Anschluß 18 umgewandelt wird. Im Fall der Lichtänderung, wenn der Griffel das Licht unterbricht, besteht ein solcher Unterschied im Lichtpegel, daß der Ausgang des Verstärkers 13 unter VR2 liegt und am Anschluß 20 ein negatives Digitalsignal vom Verstärker 16 erscheint.
Da in einem Integrierten System aus Licht, Zeitgebung und Änderung des Rotationsbogens die Bewegung des abtastenden Lichts während einer Abtastung des Berührungsbildschirms dazu verwendet wird, um ein Startsignal zu liefern und um den Abtastbogen zu registrieren, ist es erforderlich, Steuersignale für den Abtastmotor und die Erzeugung von Zeitgebersignal bereitzustellen.
Es wird auf Fig. 9 verwiesen, in der an Anschluß 21 ein Standardtakt als eine Quelle gleichmäßig getakteter Digitalimpulse anliegt. Die Digitalimpulse werden durch einen Standard- Digitalteiler-Baustein 22 und einen abgestimmten Verstärker 23 geleitet, um eine separate Quelle 24 für Sinuswellen und eine separate Quelle 25 für Cosinuswellen zur Verfügung zu stellen, die die Standardeingangssignale eines vielpoligen Synchronmotors mit zweiphasiger Reluktanz sind, der einen Spiegel ansteuern kann, der das Licht die Bildschirmoberfläche überstreichen läßt.
Die Taktimpulse von Anschluß 21 liegen am Anschluß 26 auch an Standardzählern (nicht abgebildet) an, die die Zeitskala der Fig. 8 bilden, die die an den Synchronmotor für das abtastende Licht gelieferten Impulse und somit den überstrichenen Bogen und die Anzahl der Impulse registrieren, die dem Beginn, der Mitte und dem Ende jedes Falles von Lichtänderung entsprechen, wie es in Fig. 7 und 8 gezeigt ist. Da der Synchronmotor einen mit den gelieferten Impulsen verknüpften Bogen durchläuft, können die trigonometrischen Funktionen der Winkel, die sich aus dem Rotationsbogen ergeben, so berechnet werden, wie es in der zitierten Pabentschrift 4 558 313 und der zitierten europäischen Patentanmeldung 86 308 104.8 vorgestellt wurde.
Gemäß der Erfindung erzeugt die Anwesenheit von Oberflächeneigenschaften, die mit dem Durchmesser zusammenhängen, Änderungen in der Breite des Fotospannungssignals, und die Anwesenheit von Oberflächeneigenschaften, die mit dem Reflexionsvermögen zusammenhängem, erzeugen Änderungen der Signalhöhe.
In Fig. 7 und 8 werden die Änderungen der Fotospannung gezeigt, die durch die Anwesenheit der Signaltypen A, B, C und D in Fig. 3 und 5 erzeugt worden sind. In einem System, das eine Vorrichtung verwendet, die eine Achsdrehung in Codesignale für die Winkelverschiebung umwandelt und allgemein als Drehgeber oder Codierscheibe bekannt ist, würde die mit "Zeit" bezeichnete Achse "Winkel" heißen. Eine solche Vorrichtung wird in der britischen Patentschrift 575 420 vom 24. September 1980 gezeigt.
Sowohl in Fig. 7 als auch in Fig. 8 entspricht der breiteste Griffeldurchmesser Signal C, wobei die Signale B und A schmaler sind. Im Gegensatz dazu sind die Signale D für das Reflexionsvermögen gemäß den Änderungen des Reflexionsvermögens des Griffels eine abwechselnde Abfolge von Anstiegen und Abfällen.
Sofern gewünscht, könnte der Griffel mit einem stark reflektierenden Beieich ausgestattet werden, der einen großen positiven Impulse liefert. Die Erkennung solch einer Eigenschaft könnte erleichtert werden indem eine höhere Bezugsschwelle als VR1 vorgesehen wird.
Bezug nehmend auf Fig. 7, 8 und 9 wird deutlich, daß bei der Möglichkeit, sowohl positive als auch negative Änderungen der Fotospannung abzutasten und Bezugspegel für die Spannung festzusetzen - zusätzlich zum Aufbau eines Rotationsbogens - , auch die Möglichkeit besteht, überlagerte, durch die Oberflächeneigenschaften des Griffels codierte Informationen durch Umwandlung von sowohl Anfangs- als auch Endsignalen und Zwischensignalen von Fotospannungsänderungen aufgrund von Lichtunterbrechungen durch den Griffel in bestimmte, identifizierbare Digitalimpulse auszuwerten.
Es wird nun auf Fig. 10, 11, 12 und 13 verwiesen, wo ein Anschauungsbeispiel für den Zusammenhang zwischen den Digitalsignalen aus Fig. 8 und der Zustandserkennung des Eigenschaftstyps in Bloch 3 aus Fig. 1 gegeben ist.
Die Beispielverfahren beinhalten das Extrahieren der Informationen über die Griffeleigenschaften durch den Vergleich mit ausgewählten Beispieldurchmessern und ausgewählten Änderungen des Reflexionsvermögens, wobei die Art des Griffels in der Ausrüstung als Teil einer Setup-Prozedur festgelegt worden ist.
Zuerst wird der Typ mit veränderlichem Durchmesser, wie er in Verbindung mit Fig. 2 abgebildet ist, betrachtet. Unter Verweis auf Fig. 10 zeigt das Digitalsignal bezüglich des Winkels, daß das Griffelsignal bei Winkel A&sub1; anfängt und bei Winkel A&sub2; endet. Der Winkel durch die Mitte des Griffels ergibt sich aus Gleichung 2. Gleichung 2
Der Winkel A durch die Miete des Griffels wird dann gemäß der Gleichungen beispielsweise in der US-Patentschrift 4 558 313 und der europäischen Patentanmeldung 86 308 104.8 dazu verwendet, unter der Anrahme kartesischer Koordinaten die X,Y-Koordinaten des Griffels zu berechnen.
Der gegenübeiliegende Winkel Wg wird nach Gleichung 3 berechnet.
Gleichung 3 Wg = A&sub2; - A&sub1;
Nun wird Gleichung 1 verwendet, um den tatsächlichen Griffeldurchmesser - nachstehend als D bezeichnet - zu berechnen.
Der Durchmesser D wird in Block 3 in Fig. 1 mit einer gespeicherten Liste erwarteter Durchmesser mittels des Flußdiagramms in Fig. 11 als anschaulichem Verfahren verglichen.
In Fig. 11 sind D(I) die erwarteten, gespeicherten Durchmesser, wobei I eine ganze Zahl zwischen 1 und N ist. T(I) ist die Toleranz, die sich in Abhangigkeit von der Größe ändern kann. Das im Flußdiagramm abgebildete Programm erhöht I systematisch solange um 1, bis eine ganze Zahl für die Griffelgröße an ein Ausführungsprogramm, wie in der US-Patentschrift 4 558 313 gezeigt ist, übergeben wird oder ein Signal Bericht = 0 erzeugt wird, das anzeigt, daß keine gültige Griffelgröße festgestellt wurde.
Nun wird ein Beispiel für die Feststellung des Codierungstyps betrachtet, wie er in Verbindung mit Fig. 4 und 5 gezeigt ist und der eine Differenz im Reflexionsvermögen beinhaltet.
Unter Verweis auf Fig. 12 enthält das Signal eine Anzahl m Flanken, die bei Winkel A1 beginnen und bei Winkel Am, der Außenseite des Griffels, enden. Das Ziel ist ein Algorithmus, der auf der rundlage des Abtastens der Flanken einem Ausführungsprogramm, wie es in der US-Patentschrift 4 558 313 gezeigt ist, die Anzahl m zurückliefert.
Der Winkel zur Mitte des Griffels ergibt sich aus Gleichung 4. Gleichung 4
Der Wert A wird in Verbindung mit den Gleichungen der speziellen Berührungsbildschirmvorrichtung verwendet, die dazu eingesetzt werden, die Griffelkoordinaten (X, Y im Falle kartesischer Koordinaten) zu berechnen. Der gegenüberliegende Winkel Wg ist Am - A&sub1;.
Der tatsächliche Durchmesser des Griffels wird nach Gleichung 1 berechnet.
Der berechnete Durchmesser kann innerhalb einer gewissen Toleranz mit den bekannten, gespeicherten Durchmessern als Gegenprüfung verglichen werden, und es kann ein Signal vom Typ einer bestimmten ganzen Zahl an ein Ausführungsprogramm zurückgegeben werden, wenn der Durchmesser ungültig ist.
Wenn die Gülrigkeit des Griffels festgestellt ist, wird die Anzahl Ne der Flanken gezählt, und der Wert in ergibt sich gemäß Gleichung 5.
Gleichung 5 m = Ne/2
Im Rahmen dei- Prinzipien der Erfindung gibt es Platz für viele Quervergleiche. Falls im Fall der Anzahl in diese größer oder kleiner als ein gespeicherter Gültigkeitsbereich erwarteter Werte werden sollte, kann einem Ausführungsprogramm eine ganze Zahl wie "-1" zurückgeliefert werden, um einen unzulässigen Griffel anzuzeigen.
In Fig. 13 ist ein Flußdiagramm gegeben, das die obengenannten Elemente verwendet, die den berechneten Wert D als Durchmesser verwenden.
Wenn der Benutzer beispielsweise seine Handfläche auf dem Bildschirm auflegt und dadurch störende Signalflanken vorhanden sind, kann die Position des Griffels immer noch festgestellt werden, sofern er mit einem Code aus einem leicht identifizierbaren Muster wie einer bestimmten Anzahl von Streifen versehen ist.
Das Beschriebene ist die Möglichkeit, in Verbindung mit einem Berührungsbildschirm mit auf Licht reagierender Eingabe die Informationen über die Außenseite des Griffels für Codierzwecke einzusetzen und dadurch die Funktionswahl wie Schreiben/Löschen, Handlungsauslösung, handschriftliche Eingabe und Farbwahl zu erleichtern.

Claims

1. System für eine Berührungseingabe mit einem Griffel für die Berührungseingabe und einem auf Licht reagierenden Erkennungsgerät für die Berührungseingabe,

wobei des Erkennungsgerät Mittel zur Erzeugung eines Lichtstrahls, Mittel (1) zum Empfang dieses Lichtstrahls und zur Erzeugung eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von dem empfangenen Licht, Mittel (2) zur Feststellung der Position des Griffels aus der Unterbrechung des Lichtstrahls und Mittel (3) zur Erkennung des Zustands der Außenseite der Griffelspitze aus dein Ausgangssignal enthält, dadurch gekennzeichnet, daß

der Griffel Mittel (4 - 9, 11) zur Veränderung des Zustands an der Außenseite de Spitze besitzt, wobei diese Veränderungen des Zustands an der Außenseite der Spitze dazu verwendet werden, um zusätzliche Informationen zur Funktionswahl hinzuzufügen.

2. System gemäß Anspruch 1, wobei die Veränderung des Zustands an der Außenseite eine Änderung des Durchmessers und/oder eine Änderung des Reflexionsvermögens ist.

3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Spitze des Griffels einen veränderlichen Durchmesser besitzt, der insbesondere durch federgespannte, teleskopartig ineinanderschiebbare Teile (4, 5, 6) mit verschiedenen Durchmessern, die bei unterschiedlichem auf die Spitze ausgeübtem Druck ausgefahren sind, verwirklicht wird.

4. System gemäß Anspruch 2 oder 3, wenn eine Abhängigkeit von Anspruch 2 besteht, wobei die Änderung des Reflexionsvermögens wenigstens auf einem Teil der Spitze des Griffels vorgesehen ist.

5. System gemäß Anspruch 2, 3, wenn eine Abhängigkeit von Anspruch 2 oder 4 besteht, wobei die Änderung des Reflexionsvermögens durch Ausüben von Druck auf die Spitze des Griffels veränderlich ist.

6. System gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei auf der Spitze des Griffels oder auf zumindest einein Teil der Spitze des Griffels Streifen angebracht sind.

7. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erkennungsgerät von einem Typ ist, der einen Anzeigebildschirm besitzt, bei dem die Position des Griffels, der keine elektrische Verbindung zu dem Erkennungsgerät hat, zur Eingabe von Information verwendet wird.

8. System gemäß Anspruch 7, wobei das Mittel (1) zum Empfang einen Fotosensor (12) in Reihe geschaltet mit einer Vielzahl von Bezugsspannungsvergleichervorrichtungen (15, 16) enthält.