DE2123640A1

DE2123640A1 - Optisches Kodiersystem

Info

Publication number: DE2123640A1
Application number: DE19712123640
Authority: DE
Inventors: Walter Theodore; Spence Hilton Wayne; Richardson Tex. Matzen (V.St.A.)
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1970-05-28
Filing date: 1971-05-12
Publication date: 1971-12-09
Also published as: US3668407A; GB1346186A

Description

OR.-,*.. 0.-....Ne. M. .C. O,P_L»„v_aDR O.PL..PHVS.

. M. .C. O,P_L..»„v_a._DR.

L.HVS.

HOGER - STELLRECHT-GRiESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Texas Instruments Incorporated

North Building

135oo North Central Expressway

Dallas, Texas, U. S. A.

Optisches Kodiersystem

Die Erfindung betrifft ein optisches Kodiersystem zur Modulation und Demodulation von Lichtstrahlen, insbesondere für über eine Tastatur betätigbare Geräte, wie Rechenmaschinen und dergleichen .

Die schnelle Entwicklung elektronischer Rechenmaschinen, Addiermaschinen, Digitalrechner und ähnlicher Einrichtungen hat einen

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grossen Bedarf an zuverlässigen, billigen Tastatur-Kodier-Einrichtungen geschaffen, die als Eingabegeräte für derartige Geräte dienen können. Die Forderung geringer Kosten und hoher Zuverlässigkeit hat die Suche nach Kodiereinrichtungen beschleunigt, die mit einem Minimum mechanischer Teile, wie z.B. mechanischer Schalter, auskommen. Ausser einer Erhöhung der Zuverlässigkeit bringt eine Verringerung der Anzahl der mechanischen Teile eine Verminderung der Geräusche mit sich, die bisher durch das Prellen der Schaltkontakte und andere elektromechanische Einrichtungen verursacht wurden. Mit den bisher bekannt gewordenen elektronischen Kodiersystemen wurden diese Probleme bereits weitgehend erfolgreich gelöst. Andererseits brachten diese Einrichtungen aber neue, für die elektronischen Kodiersysteme spezifische Probleme mit sich. Einige dieser spezifischen Probleme, die bisher bei den bekannten elektronischen Kodiergeräten für Tastatureinrichtungen nur unbefriedigend gelöst werden konnten, sind beispielsweise die folgenden:

1. niedriger Signalpegel,

2. die Verwendung von Detektoren mit hohem Eingangswiderstand, die eine geringe Unempfindlichkeit gegenüber externen und internen Quellen elektrischen Rauschens mit sich brachten, und

3. komplizierte Schaltungen, die einen hohen Preis mit sich

brachten.

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Zusätzlich zu diesen Problemen, die im wesentlichen elektronischer Natur sind, bereitet/bei den bisher bekannten Tastatur-Kodier-Einrichtungen erhebliche Schwierigkeiten, die Fertigung umzustellen, wenn statt des bisher verwendeten Codes ein anderer Code verwendet werden soll. Diese Schwierigkeiten werden noch grosser, wenn der Code in bereits ausgelieferten Geräten geändert werden soll.

Obwohl die vorstehend aufgeführten Nachteile nicht notwendigerweise bei allen Typen der bekannten Tastatur-Codier-Einrichtungen auftreten, besitzen doch die meisten von ihnen eine ausreichende Anzahl dieser unerwünschten Eigenschaften,und der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die nachteiligen Eigenschaften der bekannnten Tastatur-Kodier-Einrichtungen in einem bisher in dieser Vollkommenheit nocht nicht erreichten Masse zu unterdrücken.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass bei einem optischen Kodiersystem der eingangs beschriebenen Art mindestens eine Lichtquelle zur Erzeugung von Lichtstrahlen in mindestens einem vorgegebenen Bereich vorgesehen ist, dass im Abstand von der Lichtquelle und in dem vorgegebenen Bereich mindestens ein Detektor zur Erzeugung eines kodierten Ausgangssignals in Abhängigkeit von dem auf ihn auftreffenden Licht vorgesehen ist, und dass ein mittels eines Betätigungsmechanismus in den "Bereich der Lichtstrahlen zwischen der Lichtquelle und dem Detektor verbringbares mit einem einem bestimmten Code ent-

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sprechenden Muster lichtdurchlässiger Bereiche versehenes Kodierelement vorgesehen ist.

Bevorzugt wird dabei gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung ein optisches Kodiersystem, welches insbesondere dann für die Benutzung zusammen mit einer Tastatur geeignet ist, wenn es wünschenswert ist, ein kodiertes elektrisches Signal zu erzeugen, wobei jedes der kodierten Signale genau einer der Eingabetasten zugeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform erzeugt eine Anzahl' von Lichtquellen eine Anzahl von im wesentlichen säulenförmigen Lichtstrahlen. Geeignete Lichtdetektoren sind gegenüber den Lichtquellen derart angeordnet, dass bei ungestörtem Lichtpfad zwischen den einzelnen Lichtquellen und ihren zugeordneten Detektoren die entsprechenden säulenförmigen Lichtstrahlen auf die entsprechenden Lichtdetektoren fallen. Eine Anzahl von optischen KOdierelementen wird dann in eine sofche Lage gebracht, dass bei Betätigung einer Eingabetaste das entsprechende Kodierelement in den Raum zwischen den einander zugeordneten Lichtquellen und Lichtdetektoren gebracht wird. Dies hat zur Folge, dass der Lichtstrahl moduliert wird, wodurch ein kodiertes Signal erzeugt wird, welches dem verwendeten Kodierelement entspricht. Wenn die Taste freigegeben wird, sorgt ein Rückstellmechanismus dafür, dass das Kodierelement aus dem Raum zwischen den Lichtquellen und den Lichtdetektoren entfernt wird. Dies führt zu einer erneuten Modulation des Lichtstrahls , die natürlich entsprechend der Kodiertechnik des Kodierelements ausgenutzt werden kann. Der wesentliche Vorteil

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der vorstehend beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemässen Kodiersystems besteht darin, dass es ausserordentlich · zuverlässig ist, dass es verhältnismässig billig ist und dass durch die einfache Austauschbarkeit der Kodierelemente eine grosse Flexibilität hinsichtlich des Codes erreicht werden kann.

Bei einer anderen Ausführungsform eines erfxndungsgemässen Kodiersystems für die Benutzung im Zusammenhang mit einer Tastatur ist beispielsweise eine Anzahl von Lichtquellen vorgesehen, welche eine Anzahl von im wesentlichen säulenförmigen Lichtstrahlen erzeugt, die bezüglich einer Anzahl von Lichtdetektoren eine solche Lage einnehmen, dass jeder Lichtstrahl bei ungestörtem optischem Feld zwischen den Lichtquellen und den Lichtdetektoren auf einen und nur auf einen der Lichtdetektoren trifft. Bei dieser Ausführungsform ist eine Anzahl von optischen Kodierelementen ausserhalb dieser Lichtstrahlen angeordnet und mit einer geeigneten Halterungs- und Betätigungseinrichtung versehen, beispielsweise mit Tasten, so dass bei Betätigung eines jeden der Betätigungselemente das optische Kodierelement, welches mit diesem Betätigungselement verbunden ist, zwischen die Lichtstrahlen geführt wird und diese dabei moduliert. Bei dieser Ausführungsform wird die Modulation mit Hilfe einer Serie von zwei Gruppen lichtdurchlässiger Bereiche erreicht, wobei jede Gruppe so angeordnet ist, dass die lichtdurchlässigen Bereiche im wesentlichen zwei gerade Linien bilden. Abseits von diesen Linien sind zwei zusätzliche lichtdurch-

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lässige Bereiche, die zur Modulation eines Lichtstrahles benutzt werden, welcher der Erzeugung von Steuersignalen dient. Die beiden Gruppen lichtdurchlässiger Bereiche bilden Linien, die im wesentlichen parallel zueinander und zu den beiden Rändern des optischen Kodierelements sind. Die verbleibenden beiden Kanten des optischen Kodierelementes verlaufen im wesentlichen senkrecht zu den beiden oben erwähnten Kanten und machen damit das optische Kodierelement im wesentlichen rechteckförmig.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein optisches Kodiergerät, welches Lichtquellen enthält, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit den beiden anderen Ausführungsbeispielen besprochen wurde und bei welchem eine Kante des optischen Kodierelementes von einer Anzahl im wesentlichen geradliniger Segmente gebildet wird, wodurch das optische Kodierelement wirksam in einer Anzahl im wesentlichen rechteckiger Segmente geteilt wird. Für Kodierungszwecke sind in dem optischen Kodierelement längliche,lichtdurchlässige Bereiche vorgesehen. Zusätzlich zu der Positionskodierung, die im wesentlichen darin besteht, dass man zum Zwecke der Modulation in dem optischen Kodferelement einen lichtdurchlässigen Bereich ausbildet oder nicht, ermöglicht diese Ausführungsform speziell eine Pulslängenmodulationjentsprechend der unterschiedlichen Länge der ein zelnen länglichen,lichtdurchlässigen Bereiche. Zusätzlich zu den Steuersignalen, die auch bei diesem Ausführungsbeispiel in ähnlicher Weise wie bei den zuvor besprochenen Ausführungsbei-

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spielen gewonnen werden können, können weitere Signale erzeugt werden, indem der unregelmässig ausgebildete Rand des optischen Kodiersystems abgetastet wird, welcher, wie bereits erwähnt , von einer Reihe im wesentlichen gerader Linien gebildet wird,und zwar während das Kodierelement in das optische Feld eingebracht wird.

Die vorstehenden Ausführungen zeigen, dass sich mit dem erfindungsgemässen Kodiersystem eine äusserst zuverlässige, billige Tastatur, beispielsweise für Rechenmaschinen, Addiermaschinen, Digitalrechner und ähnliche Geräte, verwirklichen lässt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch sie eine Tastatur geschaffen wird, bei welcher die Betätigung einer Taste optisch abgetastet wird. Ferner wird es als vorteilhaft angesehen, dass durch die Erfindung eine optische Tastatur verwirklicht werden kann, bei der der mit einer bestimmten Taste verknüpfte Code auch bei bereits ausgelieferten Geräten in einfacher Weise geändert werden kann. Ferner ist ein Vorteil der Erfindung darin zu sehen, dass durch die optische Kodierung eine hohe Geräuschunempfindlichkeit erreicht werden kann.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines optischen Kodiersystems gemäss der Erfindung,

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Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf ein erfindungsgemässes optisches Kodiersystem,

Fig. 3 eine Ausführungsform eines optischen Kodierelements für ein erfindungsgemässes optisches Kodiersystem,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines optischen Kodierelements für ein optisches Kodiersystem gemäss der Erfin-" dung,

Fig. 5 ein Impuls diagramm eines optischen Kodiersystems gernäss Fig. 1 für einen vollen Bewegungszyklus des Kodierelements und

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Addiermaschine mit einem optischen Kodiersystem gemäss der Erfindung, wobei einige Teile zur Verdeutlichung weggebrochen sind.

Bevor auf die einzelnen bevorzugten Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher eingegangen wird, sei zunächst noch vorausgeschickt, dass in den einzelnen Figuren entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

In Fig. 1, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen optischen Kodiersystems zeigt, ist ein optisches Kodierelement 52 in einem optischen Feld angeordnet, wel-

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ches von Lichtquellen 24 bis 36 und Lichtdetektoren Io bis 22' gebildet wird. Das optische Kodierelement 52 ist ein dünnes, im wesentlichen rechteckiges Stück aus undurchsichtigem Material, beispielsweise aus Metall, welches eine Oberkante 54 und eine Unterkante 56 aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und zwei Seitenkanten 11 und 13, die ebenfalls im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, was zur Folge hat, dass das optische Kodierelement 52 im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist. Längs der Mittellinie 64 des optischen Kodierelements 52 ist eine Serie von einzelnen lichtdurchlässigen Bereichen 66 vorgesehen. Abseits von der Mittellinie 64 und in Richtung auf die Unterkante des optischen Kodierelementes 52 ist ein weiterer lichtdurchlässiger Bereich 6 vorgesehen. An dem optischen Kodierelement 52 ist mittels eines Schaftes 62 eine Eingabetaste 6o befestigt. Der Schaft 62 und die Taste 6o dienen gemeinsam mit einem geeigneten, nicht dargestellten Rückführmechanismus dazu, das optische Kodierelement 52 in das optischelFeld zu bringen, wenn die Eingabetaste 6o betätigt wird. Die Einzelheiten des Rückführmechanismus werden später noch näher besprochen werden.

Wenn das optische Kodiersystem gemäss Fig. 1, beispielsweise im Zusammenhang mit eher Tastatur oder für einen ähnlichen Zweck, Anwendung findet, dann sind für das optische Kodierelement 52 zwei Endstellungen möglich und es wandert bei Betätigung der Eingabetaste 6o zwischen diesen beiden Stellungen, wobei es einen Arbeitszyklus ausführt. In der ersten oder unbetätigten Stel-

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lung befindet sich das optische Kodierelement 52 oberhalb und fern von dem optischen Feld, welches von den Lichtquellen 24 bis 36 erzeugt wird, so dass die säulenförmigen Lichtstrahlen ungestört von den Lichtquellen 21 bis 36 zu den Lichtdetektoren Io bis 22 gelangen können. Wenn die Eingabetaste 6o betätigt wird, bewegt sich das optische Kodierelement 52 aus seiner von den säulenförmigen Lichtstrahlen fernen Position in die in Fig. 1 gezeigte Stellung und bei Freigabe der Eingabetaste 6o kehrt das optische Kodierelement 52 in seine erste Stellung zurück, so dass die Lichtstrahlen 38 bis 5o erneut ungestört durchgehen können. Während dieses Arbeitszyklus des optischen Kodierelementes 52 erzeugen die Lichtdetektoren Io bis 22 die in Fig. 5 dargestellten Ausgangsimpulsfolgen.

Die erste Signaländerung am Ausgang des Lichtdetektors tritt, wie dies in Fig. 5 durch das Bezugszeichen 88 angedeutet ist, dann ein, wenn die Lichtstrahlen durch die Unterkante 56 des optischen Kodierelementes 52 unterbrochen werden, wenn sich dieses in das optische Feldjhineinbewegt, welches von den Lichtquellen und den Detektoren gebildet wird. Wenn das optische Kodierelement 52 weiter in das optische Feld hineinbewegt wird, gestattet der lichtdurchlässige Bereich 6 8 das Hindurchtreten des Lichtstrahls 5o und dessen Einfallen auf den Lichtdetektor 22. Dies hat ein Ausgangssignal aus dem Lichtdetektor 22 zur Folge, welches in Fig. 5 mit dem Bezugszeichen 9o bezeichnet ist. Wenn das optische Kodierelement 52 voll innerhalb des optischen Feldes liegt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist,

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lassen die lichtdurchlässigen Bereiche 66, die einzeln längs der Mittellinie 61 angeordnet sind, ausgewählte Lichtstrahlen hindurchtreten, so dass diese auf die zugeordneten Lichtdetektoren Io bis 22 auffallen können. Wie Fig. 1 zeigt, können die drei Lichtstrahlen 44, 46 und 48 durch ihre zugeordneten lichtdurchlässigen Bereiche hindurchtreten und auf die Lichtdetektoren 16, 18 und 2o einfallen. Die übrigen Lichtstrahlen 38, Uo, 42 und 5o fallen auf Bereiche des optischen Kodierelements_s welche lichtundurchlässig sind bzw. nur wenig Licht durchlassen, so dass die zugeordneten Lichtdetektoren Io bis 14 und 2 2 nur sehr wenig Licht von ihren Lichtquellen erhalten. Wenn die Eingabetaste 6o freigegeben wird, wird das optische Kodierelement 52 durch einen RückSihrmechanismus wieder in seine Ausgangsstellung gebracht, so dass sämtliche Lichtstrahlen 38 bis 5o erneut ungehindert zu ihren zugeordneten Detektoren Io bis 22 gelangen. Bei der Rückführung des Kodierelementes 52 werden wegen der lichtdurchlässigen Bereiche längs der Mittellinie 64 Ausgangssignale erzeugt, die in Fig. 5 mit dem Bezugszeichen 92 bezeichnet sind. Das in Fig. 5 mit dem Bezugszeichen 94 bezeichnete Signal wird wegen des lichtdurchlässigen Bereiches 6 8 erzeugt. Die lichtdurchlässigen Bereiche längs der Mittellinie 64 sind in jedem optischen Kodierelement 52 in vorgegebener Weise angeordnet. Jeder dieser lichtdurchlässigen Bereiche bildet gemeinsam mit der zugeordneten Lichtquelle und dem zugeordneten Lichtdetektor einen "Kodierkanal¹¹, wobei jeder Kanal so kodiert werden kann, dass er entweder lichtdurchlässig oder nicht lichtdurchlässig ist, wenn das optische Kodierelement 52

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in dem optischen Feld seine unterste Stellung einnimmt, wie dies Fig. 1 zeigt. Durch geeignete Wahl der Anzahl der Kodierkanäle und selektive Anordnung der Ixchtdurchlässigen Bereiche 66 bei jedem optischen Kodierelement 52 kann jedes optische Kodierelement 52 so kodiert werden, dass die Lichtdetektoren Io bis 22 einen Ausgangscode erzeugen, durch den das optische Kodierelement 52, welches sich in der in Fig. 1 gezeigten Stellung innerhalb des optischen Feldes befindet, identifiziert wird. Zusätzlich erzeugt der lichtdurchlässige Bereich 68, der gegenüber der Mittellinie 64 versetzt ist, zumindest ein Signal, welches den Signalen, die auf die Ixchtdurchlässigen Bereiche 66, die selektiv längs der Mittellinie 64 angeordnet sind, zurückgehen, voreilt und ein Signal, das diesen Signalen nacheilt. Diese Signale sind in Fig. 5 mit den Bezugszeichen 9o und 94 bezeichnet. Wenn sich die Kante 56 des optischen Kodierelementes 52 in das von den Lichtquellen 24 bis 36 und den Lichtdetektoren Io bis 22 erzeugte optische Feld hineinbewegt . und wenn es sich aus diesem optischen Feld herausbewegt, ändern sich die Ausgangssignale sämtlicher Lichtdetektoren Io bis 22, wie dies durch die Bezugszeichen 88 und 96 in Fig. 5 angedeutet ist. Der Wechsel des Ausgangssignals aller Lichtdetektoren, wie er an den Punkten 88 und 96 stattfindet, dient gemeinsam mit den Signalen, die von dem Ixchtdurchlässigen Bereich 6 8 herrühren, der Definition eines "Tasten-Arbeitszyklus" und der Erzeugung von Steuersignalen, die jeweils den Signalen, welche auf die lichtdurchlässigen Bereiche 66 zurückzuführen sind, vorangehen oder folgen. Diese Signale

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vereinfachen die Verbindungselektronik 74 zwischen dem Kodiersystem und den Systemen, mit welchen das Kodiersystem zu ver-· binden ist.

Für jeden Anwendungszweck bestimmt die Anzahl der optischen Kodierelemente 52 im Zusammenhang mit der Anzahl der Kodierkanäle die Struktur des zu benutzenden Kodiersystems. Das Kodiersystem, welches Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, erweist sich als ausserordentlich flexibel in der Auswahl eines Kodiersystems, da es sehr wirtschaftlich ist, zusätzliche Kodierkanäle vorzusehen, weil für einen zusätzlichen Kanal lediglich eine zusätzliche Lichtquelle und ein zugeordneter Lichtdetektor erforderlich ist.

Die nachstehende Tabelle zeigt ein Kodiersystem für die Zahlen 0 bis 9 oder Io andere Funktionen, welches bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 angewendet werden kann. In diesem Kodiersystem entsprechen die Kodierkanäle A bis F den Kanälen, die durch die Lichtquellen 2U bis 36 zusammen mit den optischen Kodierelementen 52 und den Lichtdetektoren Io bis 22 gebildet werden, wobei.angenommen wird, dass die Ausgangssignale der Lichtdetektoren jeweils"hoch" sind, wenn Licht aus der zugeordneten Lichtquelle auf sie einfällt. Das speziell in Fig. 1 dargestellte Kodierelement 52 ist für die Zahl "O" kodiert.

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^F6 ^F7 ^F8 ^F9 ^Flo

Ziffer . Kanal

ο 1 2

5 6 7

^Fl ^F2

A	B	C	D	E	F
ο	ο	O	1	1	1
ο	ο	*x-i*	1	ο	1
ο	1	Ό	Ti	O	Ti
O	1	1	1	O	O
1	ο	O	Ti	O	1
1	ο	1	1	O	1
1	1	ο	1	O	ο
1	ο	1	1	1	O
ο	1	ο	1	*x-i*	O
1	ο	O		Ti	O
1	Ti	Ή	O	O	O
1	*x-i*	O	O	1	O
1	O	1	O	1	O
1	O	O	O	1	τΗ
ο	*x-i*	1	O		O
ο	1	ο	O	1	1
O	O	1	O	Ti	1
1	*x-t*	ο	O	O
1	O	1	O	O	1
ο	Ti	Ti	O	O	1

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Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optischen Kodiersystems einschliesslich eines Halterungs- und Einstellmechanismus. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das optische Kodierelement 152 aus einer relativ dünnen Platte, die eine Oberkante 154, Unterkanten 156, 158 und Seitenkanten und 113 besitzt. Durch die zwei im wesentlichen geraden Stücke der Unterkanten 156, 158 sowie durch die Oberkante 154 und die beiden Seitenkanten 111 und 113 wird das optische Kodierelement in zwei im wesentlichen rechteckige Bereiche aufgeteilt. Eine Anzahl von länglichen, lichtdurchlässigen Bereichen 116 ist selektiv in dem optischen Kodierelement 152 angeordnet. Ein lichtdurchlässiger Bereich 168 kann, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 besprochen wurde, ein Steuersignal liefern, welches dem durch die lichtdurchlässigen Bereiche 116 hervorgerufenen kodierten Signal vorausgeht und folgt. Eine aufeinanderfolgende Abtastung der Unterkanten 156 und 158 des optischen Kodierelementes 152 bei dessen Eintreten in das optische Feld kann zur Erzeugung zusätzlicher Steuersignale ausgenutzt werden, was, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit der Unterkante 56 der Anordnung gemäss Fig. 1 besprochen wurde, nützlich sein kann. Die Fig. 3 zeigt ferner einen Schaft 62 und eine Taste 6o, die mit dem optischen Kodierelement 152 verbunden sind. Zwischen dem optischen Kodierelement 152 und der Taste 6o auf dem Schaft 62 ist ein Anschlagring 78 angeordnet, welcher sich zwischen der Oberkante des optischen Kodierelementes 152 und einer Montageplatte 8o befindet. Zwischen der Taste 6o und der Montageplatte 8o ist ferner eine Rückstell-

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feder 76 vorgesehen. Das in Fig. 3 dargestellte optische Kodierelement kann in Kombination mit Lichtquellen 24 bis 36 und Lichtdetektoren Io bis 22 benutzt werden, wie dies beispielsweise die Figuren 1 und 2 zeigen. Bei Einbau in eine Tastatureinrichtung wird das optische Kodierelement in einer Stellung gehalten, in der es sich im Abstand von dem Lichtfeld befindet, welches durch die Lichtquellen 24 bis 36 und die Lichtdetektoren Io bis 22 gebildet wird. Bei Betätigung der Eingabetaste 6o wird die Rückstellfeder 76 zusammengepresst und das optische Kodierelement 152 in das optische Feld hineingeschoben, wodurch eine Lichtstrahlmodulation hervorgerufen wird. Die Lichtstrahlmodulation ist ein Ergebnis der Bereiche, welche bezüglich ihrer Lichtdurchlässigkeit unterschiedliche Charakteristiken aufweisen und in dem optischen Kodierelement 152 vorgesehen sind, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurde. Dieser Halterungs- und Rückstellmechanismus kann bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung benutzt werden.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein optisches Kodierelement 252 vorgesehen, welches eine Oberkante 254 und eine Unterkante 253 sowie zwei Seitenkanten 258 und 259 aufweist. Fig. 4 zeigt ferner eine Montageplatte 8o, einen Schaft 62, eine Rückstellfeder 76 und eine Taste 6o, wobei alle diese Elemente im wesentlichen so ausgebildet sind, wie dies vorstehend anhand der Fig. 3 erläutert wurde. Die lichtdurchlässigen Bereiche, die für die Ko-

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dierung des optischen Kodierelementes 252 verwendet wurden, liegen im wesentlichen längs zweier gerader Linien 82, 84, die im wesentlichen parallel zueinander und zu der Ober- und Unterkante 254 bzw. 253 sind. Das Kodierelement 252 weist ferner zwei zusätzliche lichtdurchlässige Bereiche 86 auf, die ähnlich, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 erörtert wurde., der Erzeugung von Steuersignalen dienen.

Fig. 6 zeigt schliesslich ein Anwendungsbeispiel eines optischen Kodiersystems gemäss der Erfindung. Es ist ein Gerät 9 8 mit einer Tastatur dargestellt, wie sie beispielsweise in Rechenmaschinen oder dergleichen Anwendung findet. Im Inneren des Gerätes ist eine Anzahl von Lichtquellen Io2 ,von Lichtdetektoren loo und von optischen Kodierelementen lol dargestellt.

Das Gerät 9 8 gemäss Fig. 6 weist beispielsweise ein Tastenfeld mit Schäften, Anschlagringen, Rückstellfedern und Eingabetasten des Typs auf, wie er oben erläutert wurde. Es versteht sich, dass die optischen Kodierelement-e über entsprechend geformte Verbindungsstücke auch in grössererEntfernung von den Eingabetasten, die dann am anderen Ende der Verbindungsstücke liegen, angeordnet werden können. Bei dieser angewandelten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es dann möglich, dass beispielsweise für in mehreren Reihen angeordnete Tasten eines Tastenfeldes nur ein einziges Lichtfeld bestehend aus Lichtquellen und -detektoren benützt wird.

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Obwohl vorstehend bevorzugte Ausführungsformen optischer Kodierelemente besprochen wurden, bei denen die optische Kodierung durch Ausbildung lichtdurchlässiger Bereiche in dem Kod.ierelement erfolgt, versteht es sich, dass für die optische Modulation auch andere Möglichkeiten bestehen, von denen Gebrauch gemacht werden könnte, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise bestehen noch die folgenden Möglichkeiten für eine optische Modulation bzw. eine Kodierung ψ der Kodierelemente:

1. Systeme, in denen das optische Kodierelement aus lichtdurchlässigem Material besteht, in welchem lichtundurchlässige Bereiche selektiv ausgebildet sind;

2. Systeme, in denen die Lichtquellen nur ein schmales Spektrum ausstrahlen und in denen ein optisches Kodierelement verwendet wird, in welchem selektiv Bereiche ausgebildet sind, die für dieses Spektrum sperrend oder durchlässig wirken;

3. Systeme, die mit polarisiertem Licht arbeiten, welches entweder von den LichtqueXen selbst erzeugt wird oder mittels anderer Einrichtungen, beispielsweise mit einem Polarisationsfilter, hergestellt wird und in denen optische Kodierelemente verwendet werden, in welchen selektiv Bereiche ausgebildet sind, die für das polarisierte Licht entweder durchlässig oder undurchlässig sind. Es besteht ferner die Möglichkeit, dass die Emission eines bestimmten Spektrums und das Durchlassverhalten gegenüber polarisier-

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tem Licht durch Anlegen eines elektrischen Feldes geeigneter Grosse und/oder Richtung an den optischen Elementen bestimmt wird.

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Claims

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Patentansprüche

Optisches Kodiersystem zur Modulation und Demodulation von Lichtstrahlen, insbesondere für über eine Tastatur betätigbare Geräte, wie Rechenmaschinen und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtquelle (24 bis 36) zur Erzeugung von Lichtstrahlen in mindestens einem vorgegebenen Bereich vorgesehen ist, dass im Abstand von der Lichtquelle (24 bis 36) und in dem vorgegebenen Bereich mindestens ein Detektor (Io bis 22) zur Erzeugung eines kodierten Ausgangssignals (Fig. 5) in Abhängigkeit von dem - auf ihn auftreffenden Licht vorgesehen ist und dass ein mittels eines Betätigungsmechanismus (6o, 62, 76, 78, 8o) in den Bereich der Lichtstrahlen zwischen der Lichtquelle (Io bis 22) und dem Detektor (24 bis 36) verbringbares, mit einem einem bestimmten Code entsprechenden Muster lichtdurchlässiger Bereiche (66) versehenes Kodierelement (52) vorgesehen ist.

2. Optisches Kodiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (Io bis 22) eine lichtabgebende Halbleiterdiode ist.

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JA

3. Optisches Kodiersystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (24 bis 36) eine lichtempfindliche Halbleiterdiode ist.

4. Optisches Kodiersystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Bereiche (66) im wesentlichen gleich und längs einer Achse angeordnet sind, die im wesentlichen parallel zu einer Kante (56) des optischen Kodierelementes (52) verläuft.

5. Optisches Kodiersystem nach Anspruch ifbis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Bereiche im wesentlichen gleich und längs mehrerer Achsen angeordnet sind, welche parallel zueinander und zu einer Kante des Kodierelementes verlaufen (Fig. 4).

6. Optisches Kodiersystem nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Kodierelement (52, 152, 252) aus einer dünnen, im wesentlichen rechteckigen, lichtundurchlässigen Platte besteht, in welcher selektiv lichtdurchlässige Bereiche ausgebildet sind.

7. Optisches Kodiersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet} dass das Kodierelement (52, 152, 252) aus einer dünnen, im wesentlichen rechteckigen, lichtundurchlässigen Platte besteht, deren Material in vorgegebenen Bereichen selektiv

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entfernt wurde, welche somit lichtdurchlässige Bereiche
der für Licht sonst undurchlässigen Platte bilden.

8. Optisches Kodiersystem nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ko- »dierelement (152) aus mindestens zwei Teilen unterschiedlicher Breite besteht, deren Oberkanten im wesentlichen
längs einer Linie verlaufen und deren Unterkanten in unterschiedlicher Höhe verlaufen, so dass bei Einbringen des Kodierelementes (152) in das optische Feld zwischen den

und -detektoren
Lichtquellen (24 bis 36)/zuerst die Unterkante des einen

Bereichs und danach die Unterkante des anderen BeeLches in das optische Feld eintritt, so dass durch diese Teile des
Kodierelementes eine sequentielle Modulation des optischen • Feldes herbeigeführt wird.

9. Optisches Kodiersystem nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
W lichtdurchlässigen Bereiche nur für Licht eines vorgegebenen Spektralbereiches durchlässig sind und für Licht anderer Wellenlängen undurchlässig sind.

Io. Optisches Kodiersystem nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
lichtdurchlässigen Bereiche nur Licht einer vorgegebenen
Polarisationsrichtung durchlassen und für das übrige Licht im wesentlichen undurchlässig sind.

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A 38 792 b .
k-146
27.o4.71 ~~

11. Optisches Kodiersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass das Spektrum durch Anlegen eines elektrischen Feldes an das Kodierelement wählbar ist.

12. Optisches Kodiersystem nach Anspruch Io_s dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsrichtung durch Anlegen eines elektrischen Feldes an das Kodierelement wählbar ist.

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