DE10051498A1

DE10051498A1 - Bedienungsvorrichtung für ein Datenverarbeitungsgerät

Info

Publication number: DE10051498A1
Application number: DE2000151498
Authority: DE
Inventors: Holger Zick
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2002-04-25

Abstract

Zur Bedienung insbesondere eines Datenverarbeitungsgerätes mit grafikfähigem Bildschirm wird eine Bedienungsvorrichtung (1) vorgeschlagen, die aus einem zweischenkligen Ausleger (2) und einem ringartigen Element (11) besteht. Der erste Schenkel (3) des Auslegers (2) verläuft oberhalb des Zeigefingers (4), während der zweite Schenkel (6) des Auslegers (2) seitlich zum Zeigefinger (4) angeordnet ist. Auf den Innenseiten der Schenkel (3) und (6) befinden sich Empfänger (9), (13), die mit Sendern (10), (12) zusammenwirken, die auf dem Umfang des ringartigen Elementes (11), das auf den Zeigefinger (4) aufgesteckt ist, vorgesehen sind. Durch geeignete Messverfahren wird der jeweilige Abstand zwischen diesen Sensoren ermittelt, der durch eine Bewegung des Zeigefingers variiert werden kann. Auf der Außenseite des zweiten Schenkels (6) der Bedienungsvorrichtung (1) befindet sich ein Tastaturfeld (8), das mit Hilfe des Daumens (7) der Bedienungsperson betätigt werden kann. Die durch die Bewegung des Zeigefingers (4) bzw. die Betätigung des Tastaturfeldes (8) erzeugten Steuersignale werden mit Hilfe eines Senders an den Bildschirm des Datenverarbeitungsgerätes übertragen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedienen eines elektrisch oder elektro- magnetisch ansteuerbaren Gerätes, insbesondere eines Datenverarbeitungsgerätes mit grafikfähigem Bildschirm, mit Hilfe von Steuerimpulsen, die durch die Positionsveränderung einer Bedienungs- oder Sensoreinheit erzeugt werden.

Gattungsgemäße Bedienungsvorrichtungen sind beispielsweise unter der Bezeichnung "mouse" aus der Computertechnik bekannt. Die mouse wird zur Bedienung des Computers bzw. dessen grafikfähigen Bildschirmes über eine zweidimensionale Unterlage bewegt, wodurch eine an der Unterseite der mouse befindliche Kugel in Drehung versetzt wird und die in x- und y-Richtung eines karthesischen Koordinatensystems zurückgelegten Strecken über Getriebe erfasst und in Steuerimpulse umgewandelt werden, die an den Computer bzw. den Bildschirm mittels einer Leitung oder mittels eines Senders übertragen werden, um beispielsweise den auf dem Bildschirm sichtbaren Courser in gewünschte Richtungen zu bewegen.

Die mouse verfügt darüber hinaus gewöhnlich über weitere Bedienungselemente in Form von Tasten, mit denen die auf dem Bildschirm angefahrenen Positionen markiert und bestimmte Funktionen aktiviert werden können.

Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Bedienungskonzept ist es jedoch nachteilig, dass die die mouse bedienende Hand keine anderen Tätigkeiten ausführen kann und jedes Mal von dem eigentlichen Bedienungsgerät, einem Tastenfeld, entfernt werden muß.

Während dieser Nachteil bei der Bedienung eines Computers noch akzeptabel erscheinen mag, treten bei der Bedienung von komplizierten Anlagen wie Flugzeugen, Rasterelektronenmikroskopen und dergleichen, bei denen ebenfalls ein grafikfähiger Bildschirm bedient werden muß, ernsthaftere Probleme auf, da das eigentliche Bedienungselement unter Umständen den ständigen Einsatz beider Hände der Bedienungsperson erfordert.

Der Erfindung liegt infolge dessen die Aufgabe zugrunde, eine Bedienungsvorrichtung für ein elektrisch oder ein elektro-magnetisch ansteuerbares Gerät zu schaffen, mit dem eine vereinfachte Bedienung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Bedienungs- oder Sensoreinheit mindestens einen Sender und Empfänger umfasst, von denen mindestens einer an einem Körperteil, insbesondere an einem Finger der Bedienungsperson befestigt ist und der Sender und Empfänger durch die Bewegung des Körperteils relativ zueinander bewegbar sind, wobei die Bedienungs- oder Sensoreinheit den jeweiligen Abstand zwischen Sender und Empfänger erfasst und ein zum Abstand lineares Signal erzeugt, das zur Steuerung an das ansteuerbare Gerät übertragbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Bedienungskonzept kann auf die zweidimensional zu bewegende mouse verzichtet werden. Das Verschieben beispielsweise eines Coursers auf einem grafikfähigem Bildschirm wird hierbei nämlich durch ein Steuersignal erreicht, das z. B. lediglich durch die Bewegung eines Fingers und die dadurch verursachte Abstandsänderung zwischen Sender und Empfänger erzeugt wird. Bei diesem Konzept ist es also beispielsweise möglich, das Tastaturfeld eines Computers auch während der Einstellung des Coursers auf dem Bildschirm weiter zu bedienen.

Die Anwendung dieses Bedienungskonzeptes beschränkt sich weder auf die Bedienung eines Datenverarbeitungsgerätes mit grafikfähigem Bildschirm noch auf die Verwendung eines Fingers als Bedienungsorgan, vielmehr ist es z. B. auch möglich, Motore, Stellglieder und dergleichen durch die Bewegung eines Körperteils wie eines Beines zu steuern. Beispielsweise können Behinderte oder teilgelähmte Personen entsprechende Steuerungs- oder Schaltvorgänge durch das Bewegen eines noch funktionsfähigen Körperteils vornehmen.

Es wird im Sinne der Erfindung klargestellt, dass mit den Begriffen Sender und Empfänger eine miteinander wechselwirkende Einheit gemeint ist, durch die Abstände bzw. Abstandsänderungen zwischen den Einzelkomponenten registriert und in lineare Signale umgewandelt werden können. Hierzu sind beispielsweise die aus der Fototechnik bekannten optischen Abstandssensoren einsetzbar; es ist jedoch auch möglich, Sender und Empfänger z. B. mit Hilfe einer Spiralfeder zu verbinden, deren Zugspannung von Druckmesssensoren erfasst und somit ein lineares Abstandssignal erzeugt werden kann.

Im Prinzip eignen sich zur Erzeugung des Steuersignals alle Messverfahren physikalischer Größen, bei denen Abstände bzw. Abstandsänderungen erfasst werden können. Hierzu zählen z. B. auch induktive oder magnetische Messverfahren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wie bei einer herkömmlichen mouse ein Bedienungs- bzw. Tastaturfeld vorgesehen, das z. B. mit Hilfe des Daumens betätigt werden kann. Mit Hilfe dieses Bedienungs- bzw. Tastaturfeldes kann z. B. der über die Abstandsänderung eingestellte Courser angeklickt und die gewünschte Funktion ausgeführt werden. Das Tastaturfeld kann beispielsweise auch zum Bewegen des Textes auf dem Bildschirm verwendet werden, im Prinzip sind auch eine Vielzahl von Befehlen möglich, wie sie mittels eines sogenannten "joysticks" insbesondere bei Computerspielen erforderlich sind.

Das Bedienungs- bzw. Tastaturfeld ist vorzugsweise am Sender oder Empfänger der Bedienungsvorrichtung befestigt, so dass die normalen Handhabungsfunktionen der Hand praktisch nicht beeinträchtigt werden.

Um eine Bewegung des Coursers in x- und y Richtung in rascher Abfolge bzw. gleichzeitig zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bedienungseinheit zwei Sender und zwei Empfänger umfasst. Dazu dient beispielsweise ein abgewinkelter, zweischenkliger Ausleger, der z. B. mit Hilfe eines einstellbaren Bandes, einer Klammer oder dergleichen am Handrücken der Bedienungsperson befestigt werden kann. Wenn sich die Hand der Bedienungsperson in etwa horizontaler Lage befindet, erstreckt sich dieser Ausleger mit seinem ersten Schenkel oberhalb und parallel zum Zeigefinger bis etwa zum ersten Fingergelenk. Am Ende des ersten Schenkels ist ein zweiter, abgewinkelter Schenkel vorgesehen, der sich seitlich neben dem Zeigefinger - zwischen Zeigefinger und Daumen - nach unten erstreckt und auf seiner Außenseite ein Tastatur- bzw. Bedienungsfeld trägt, das mit Hilfe des Daumens betätigt werden kann.

Durch die Befestigung des Auslegers am Handrücken ist dessen Lage unabhängig von einem Krümmen der Finger fixiert.

Die beiden Schenkel des abgewinkelten Auslegers weisen auf ihren zum Zeigefinger weisenden Innenseiten beispielsweise jeweils einen Empfänger auf, wobei die Empfänger auf einem gedachten Kreis um etwa 90° versetzt angeordnet sind, so dass sich ein Sensor oberhalb des Zeigefingers und der andere Sensor neben dem Zeigefinger befinden.

Um nun die abstandsabhängigen Steuersignale erzeugen zu können, ist ein ringartiges Element vorgesehen, das auf den Zeigefinger aufgesteckt oder mit sonstigen Mittels an ihm befestigt wird. Dieser Ring trägt nun beispielsweise ebenfalls um 90° versetzt entsprechende Sender, die mit den Empfängern des Auslegers wechselwirken können und Abstandsänderungen zwischen Sender und Empfänger registrieren.

Beispielsweise lässt sich durch eine Bewegung des Zeigefingers in einer Ebene senkrecht zur Horizontalen der Abstand zwischen dem Empfänger auf der Innenseite des ersten Schenkels des Auslegers und dem Sender auf der Oberseite des Zeigefingers variieren, während bei einer Bewegung des Zeigefingers in einer horizontalen Ebene der Abstand zwischen den seitlichen Sensoren variiert werden kann.

Auf diese Weise wird die zweidimensionale Bewegung der üblichen Computermouse durch eine räumliche Bewegung des Zeigefingers ersetzt.

Für die Funktionsweise der Bedienungs- oder Sensoreinheit ist es im Prinzip gleichgültig, ob die Empfänger am Ausleger oder am ringartigen Element angeordnet sind, da das Steuersignal nur durch die relative Abstandsänderung zwischen beiden Sensoreinheiten erzeugt wird.

Die Umwandlung der Abstandsänderungen in steuerfähige Signale erfolgt wie beim Stand der Technik und bedarf keiner weiteren Erläuterung. Die Steuersignale können drahtlos oder mit Hilfe einer Leitung an das anzusteuernde Gerät übertragen werden.

Um die Sender bzw. Sensoreinheiten mit Energie versorgen zu können, ist beispielsweise am Ausleger oder am ringartigen Element eine miniaturisierte Batterie vorgesehen.

Der Ausleger und das ringartige Element sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie mit Hilfe von Verstellelementen an die jeweilige Handgröße der Bedienungsperson angepasst werden können. Auch das den Ausleger tragende Befestigungsorgan kann an die jeweiligen Größenverhältnisse zweckmäßigerweise angepasst werden.

Da die Bedienungsvorrichtung jeweils individuell angepasst werden muß und sich auch die Abstände zwischen den Sensoren je nach Lage des Ringes bzw. des Auslegers ändern können, verfügt die Bedienungsvorrichtung vorzugsweise über eine Taste, durch deren Betätigung die Vorrichtung in einen Ausgangssteuermodus geschaltet werden kann. Bei diesem Ausgangssteuermodus befindet sich beispielsweise der Courser des Bildschirms in der Mitte oder am Nullpunkt des Koordinatensystems.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Bedienungsvorrichtung kann diese beispielsweise im Bereich des Handrückens einen graflktkhigen Bildschirm aufweisen, der den bisher erforderlichen Bildschirm des Computers ersetzen kann oder zumindest eine räumlich unabhängige Bedienung des Computers gestattet.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und wird im Nachfolgenden anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der an einer Hand befestigten Bedienungsvorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Bedienungsvorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt durch die miteinander wechselwirkenden Sensoreinheiten der Bedienungsvorrichtung.

Die Seitenansicht gemäß Fig. 1 zeigt die linke Hand der Bedienungsperson mit einer angelegten Bedienungsvorrichtung 1. Diese besteht im Wesentlichen aus einem zweischenkligen Ausleger 2 mit einem ersten Schenkel 1, der sich oberhalb und etwa parallel zum Zeigefinger 4 erstreckt. Der erste Schenkel 3 ist mit Hilfe eines Klettbandes 5 an der Hand der Bedienungsperson befestigt.

Am vorderen Ende des ersten Schenkels 3 befindet sich ein abgewinkelter zweiter Schenkel 6, der seitlich zum Zeigefinger 4 nach unten verläuft und sich zwischen dem Finger 4 und dem Daumen 7 befindet.

Auf der dem Daumen zugewandte Außenseite des zweiten Schenkels 6 befindet sich ein Tastaturfeld 8, auf dem mit den Buchstaben A, B, C und S gekennzeichnete Bedienungselemente angeordnet sind, die mit Hilfe des Daumens 7 betätigt werden können.

Oberhalb des Zeigefingers 4 befindet sich auf der Innenseite des ersten Schenkels 3 ein Empfänger 9, der mit einem Sender 10 zusammenwirkt, der an der Oberseite eines ringartigen Elementes 11 angeordnet ist. Das ringartige Element 11, das durch gestrichelte Linien dargestellt wird, ist auf den Zeigefinger 4 aufgesteckt. Seitlich zum Finger 4 ist ein weiterer Sender 12 angeordnet, der mit einem Empfänger 13 auf der Innenseite des zweiten Schenkels 6 zusammenwirkt. (Vergleiche Fig. 3).

Die Lage des ersten Schenkels 3 des Auslegers 2 ist in der Draufsicht gemäß Fig. 2 besser zu erkennen. Er erstreckt sich bis etwa kurz vor das Fingergelenk 14 und weist eine Bedienungseinrichtung 15 auf, mit deren Hilfe die Bedienungsvorrichtung 1 in einen Ausgangssteuermodus geschaltet werden kann.

Wie in den Darstellungen gemäß Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, weist der erste Schenkel 3 des Auslegers 2 ein verstellbares Gelenk 16 auf, mit dessen Hilfe der erste Schenkel 3 etwa parallel zum Zeigefinger 4 ausgerichtet werden kann.

Ein zweites feststellbares Gelenk 17 verbindet den zweiten Schenkel 6 mit dem ersten Schenkel 3 und dient zur Ausrichtung des zweiten Schenkels 6 bzw. des von ihm getragenen Tastaturfeldes 8.

Die zur Energieversorgung der Bedienungsvorrichtung 1 vorgesehene Energiequelle ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellt.

Bei der Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 ist das ringartige Element 11 mit dem oberen Sender 10 und dem seitlichen Sender 12 zu erkennen, die mit den jeweils gegenüberliegenden Empfängern 9 und 13 zur Ermittlung des jeweiligen Abstandes dieser Sensoren zusammenwirken. Der Abstand zwischen den Sensoren 9 und 10 kann durch ein Abwärtssenken des Zeigefingers 4 variiert werden, während der Abstand zwischen den Sensoren 12 und 13 durch ein horizontales Verschwenken des Zeigefingers 4 verändert werden kann.

Die Übertragung der durch die Bedienungsvorrichtung 1 erzeugten Steuersignale erfolgt durch eine nicht dargestellte Sendereinheit, die beispielsweise in den ersten Schenkel 3 integriert sein kann, so dass auf eine Leitungsverbindung zwischen der Bedienungsvorrichtung 1 und dem anzusteuernden Datenverarbeitungsgerät verzichtet werden kann.

BEZUGSZEICHENLLSTE

1

Bedienungsvorrichtung

2

Ausleger

3

erster Schenkel

4

Zeigefinger

5

Klettband

6

zweiter Schenkel

7

Daumen

8

Tastaturfeld

9

Empfänger

10

Sender

11

ringartiges Element

12

Sender

13

Empfänger

14

Fingergelenk

15

Bedienungseinrichtung

16

Gelenk

17

Gelenk

Claims

1. Vorrichtung zum Bedienen eines elektrisch oder elektro-magnetisch ansteuerbaren Gerätes, insbesondere eines Datenverarbeitungsgerätes mit grafikfähigem Bildschirm, mit Hilfe von Steuerimpulsen, die durch die Positionsveränderung einer Bedienungs- oder Sensoreinheit erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienungs- oder Sensoreinheit mindestens einen Sender und Empfänger umfasst, von denen mindestens einer an einem Körperteil, insbesondere an einem Finger (4) der Bedienungsperson befestigt ist und der Sender und Empfänger durch die Bewegung des Körperteils relativ zueinander bewegbar sind, wobei die Bedienungs- oder Sensoreinheit den jeweiligen Abstand zwischen Sender und Empfänger erfasst und ein zum Abstand lineares Signal erzeugt, das zur Steuerung an das ansteuerbare Gerät übertragbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienungs- oder Sensoreinheit ein Bedienungs- bzw. Tastaturfeld (8) umfasst, das mit einem Finger der Bedienungsperson, insbesondere einem Daumen (7) betätigt werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienungs- bzw. Tastaturfeld (8) an der Bedienungs- oder Sensoreinheit befestigt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienungs- oder Sensoreinheit zwei Sender und zwei Empfänger umfasst.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienungs- oder Sensoreinheit einen an der Hand der Bedienungsperson lösbar befestigbaren, abgewinkelten, zweischenkligen Ausleger (2) umfasst, der sich mit seinem ersten Schenkel (3) oberhalb des Zeigefingers (4) und dessen zweiter, zum ersten Schenkel (3) abgewinkelter Schenkel (6) sich seitlich zum Zeigefinger (4) zwischen Zeigefinger (4) und Daumen (7) erstreckt, dass sich auf der zum Daumen (7) weisenden Außenseite des zweiten Schenkels (6) das Bedienungs- bzw. Tastaturfeld (8) befindet, dass beide Schenkel (3), (6) jeweils einen Sender (10), (12) oder Empfänger (9), (13) tragen, dass die Bedienungs- oder Sensoreinheit weiterhin einen am Zeigefinger (4) lösbar befestigbares Element (11) umfasst, an dessen Umfang zwei um etwa 90° zueinander versetzt angeordnete Sender (10), (12) oder Empfänger (9), (13) vorgesehen sind, die den Sendern oder Empfängern der Schenkel (3), (6) etwa gegenüber liegen, dass die Bedienung- oder Sensoreinheit mindestens eine Energiequelle aufweist oder mit einer Energiequelle verbindbar ist, und dass die Übertragung der durch die Bewegung des Zeigefingers (4) und die Betätigung des Bedienungs- bzw. Tastaturfeldes (8) erzeugten Signale bzw. Steuerimpulse an das ansteuerbare Gerät mittels einer Sendereinheit oder einer Verbindungsleitung erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (2) und/oder dass das Element (11) zur Anpassung an die jeweilige Anatomie der Bedienungsperson Einstellelemente (16), (17) aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienungs- oder Sensoreinheit mittels einer Bedienungseinrichtung (15) bei beliebigen Abständen der Sender und Empfänger in einen Ausgangssteuermodus schaltbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienungs- oder Sensoreinheit einen grafikfähigen Bildschirm umfasst.