CZ7296U1

CZ7296U1 - Contactless control periphery of personal computer

Info

Publication number: CZ7296U1
Application number: CZ19987610U
Authority: CZ
Inventors: Miroslav Hýl
Original assignee: Miroslav Hýl
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1998-04-21

Description

Technické řešení se týká bezdotykové ovládací periférie personálního počítače napojené na komunikační port, a jeho dekódovací jednotku pro identifikaci a změnu polohy kurzorové značky a řeší vhodným uspořádáním aktivních a pasivních prvků v prostoru ajejich vzájemnou vazbou bezdotykový přenos s následnou transformací komunikačních pohybů operátora na pohyb kurzorové značky na stínítku obrazovky, popřípadě vyvolání speciálních funkcí v použitém software, nebo v operačním systému.The technical solution concerns a contactless control periphery of a personal computer connected to a communication port, and its decoding unit for identifying and changing the position of the cursor mark and solves contactless transmission with the subsequent arrangement of active and passive elements in their space. on the screen, or invoke special functions in the software used or in the operating system.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Doposud je známá klávesnice, jako manuální ovládací periférie personálního počítače. Poloha kurzorové značky na stínítku obrazovky je ovládána stiskem kurzorových kláves klávesnice, jejichž kontakty dosedají na matrici klávesnice mající maticové propojení. Vzájemným propojením kontaktů matrice klávesnice dochází ke vzniku signálu, jenž je identifikován kombinací jednotlivých propojení dle umístění klávesy v klávesnici. Vzniklý signál určitých napěťových úrovní je dekódován dekodérem klávesnice a transformován do podoby tzv. „scan kódu. Ovládací software personálního počítače provede další zpracování. Rovněž je známá tzv. myš, která je další z ovládacích periferií. Myš je tvořena plastovým tělem ergonomického tvaru v jehož horní čelní části jsou umístěny dvě nebo tři ovládací tlačítka pro vyvolání speciálních funkcí. Vnitřní prostor myši je uzavřen odnimatelným krytem zakrývajícím válcové pouzdro, v němž je volně uložena pružná kulička doléhající na dva snímací válečky otočně uložené ve stěnách pouzdra tak, že jejich osy jsou kolmé na osu pouzdra, přičemž nejkratší spojnice os snímacích válečků a osy pouzdra spolu svírají pravý úhel. Stálý přítlak pružné kuličky na snímací válečky je řešen prostřednictvím přítlačného válečku. Styk kuličky s podložkou je realizován její vlastní hmotností. Posouváním myši po podložce v rovině dochází k otáčení snímacích válečků. Směr otáčení a počet otáček odpovídající dráze pohybu myši na podložce je transformován prostřednictvím řídící elektroniky a ovládacího software jako pohyb kurzorové značky na stínítku obrazovky. Alternativně je řešeno snímání směru otáčeni a počtu otáček prostřednictvím optických čidel. Dále je známa manuální ovládací periferie označována jako trackball, která je v řadě případů integrovanou součástí klávesnice. Tato periferie je tvořena tvarovým prolisem horní plochy klávesnice tvaru části kulové plochy, který je opatřen dvěmi pružnými snímacími válečky vzájemně ustavenými tak, že osy válečků jednak leží v jedné rovině a jednak jsou k sobě kolmé, přičemž tyto osy jsou tečnami ke kulové ploše. Do tvarového prolisu je vložena tuhá kulička dosedající na snímací válečky. Přítlak kuličky na snímací válečky je realizován přítlačným válečkem a pružným uzavíracím pouzdrem. Manipulace s touto periferií se provádí otáčením kuličky prostřednictvím prstů ruky. Dále je známa ovládací periferie tzv. joystick, využívána zpravidla jako herní ovládací konzola. Tato periferie sestává z ovládací páky jejíž volný konec je opatřen ovládacími tlačítky pro vyvolání speciálních funkcí a druhý konec je kyvně uložen v ovladači majícím možnost jeho upevnění k pevné podložce prostřednictvím piyžových přísavek. Ovladač krabicového, nejčastěji pravoúhlého tvaru, má ve své střední části upevněno pouzdro pro kyvné uložení ovládací páky, jejíž kontakty doléhají na polohové mikrospínače. Pohybem ovládací páky dochází ke spínáni a rozpínání polohových mikrospínačů, tj. sledováni kývavého pohybu páky, který je převáděn na analogový či digitální signál, dále zpracovávaný ovládacím softwarem do podoby vstupního signálu používaných softwarů a operačního systému personálního počítače. Alternativně je sledování kývavého pohybu páky řešeno impedančními, piezoelektrickými nebo optickými členy. Také je známa ovládací periferie označována jako trackpoint, která je výhradně integrovaným prvkem přenosných personálních počítačů. Trackpoint je tvořen páčkovým ovladačem, který je prvkem impedančního nebo piezoelektrického ovládacího členu, jenž je umístěn do ovládací plochy klávesnice mezi ovládací klávesy. Páčkový ovladač i ovládací člen je zakrýván tvarovou, pružnou ochrannou manžetou.So far, the keyboard is known as a manual control peripheral of a personal computer. The position of the cursor marker on the screen is controlled by pressing the keyboard cursor keys whose contacts abut on a keyboard matrix having a matrix connection. By interconnecting the contacts of the keyboard matrix, a signal is generated which is identified by a combination of individual connections according to the location of the key in the keyboard. The resulting signal of certain voltage levels is decoded by the keyboard decoder and transformed into a so-called "scan code". The control software of the personal computer carries out further processing. Also known is the mouse, which is another of the control peripherals. The mouse consists of an ergonomically shaped plastic body with two or three control buttons on top of it for special functions. The inside of the mouse is enclosed by a removable cover covering the cylindrical housing in which a resilient ball is mounted loosely against the two pickup rollers rotatably mounted in the housing walls so that their axes are perpendicular to the housing axis. right angle. Permanent pressure of the flexible ball on the sensing rollers is solved by means of a pressure roller. Contact of the ball with the pad is realized by its own weight. Moving the mouse over the plane in the plane rotates the pickup rollers. The direction of rotation and the number of revolutions corresponding to the path of movement of the mouse on the pad is transformed by means of the control electronics and the control software as the movement of the cursor mark on the screen of the screen. Alternatively, sensing of the direction of rotation and the number of revolutions by means of optical sensors is provided. Furthermore, a known manual control periphery is referred to as a trackball, which in many cases is an integrated part of the keyboard. The periphery is formed by a shaped indentation of the top surface of the spherical part of the keyboard, which is provided with two flexible pickup rollers mutually aligned so that the axes of the rollers lie on one side and perpendicular to each other, these axes being tangent to the spherical surface. A solid ball abutting the pickup rollers is inserted into the molding. The ball pressure on the sensing rollers is realized by a pressure roller and a flexible closing sleeve. This peripheral is manipulated by turning the ball through the fingers of the hand. Furthermore, there is a known peripheral known as a joystick, usually used as a game control console. This periphery consists of a control lever whose free end is provided with control buttons to perform special functions and the other end is pivotally mounted in an actuator capable of being fixed to a solid support by means of rubber suction cups. The box-shaped actuator, most often rectangular in shape, has a housing in its central part for pivoting mounting of the control lever, whose contacts abut the position microswitches. The movement of the control lever causes switching and expansion of the position microswitches, ie the monitoring of the rocking movement of the lever, which is converted into an analog or digital signal, further processed by the control software into the input signal of used software and operating system of the personal computer. Alternatively, tracking of the rocking movement of the lever is accomplished by impedance, piezoelectric or optical elements. Also known is a control periphery referred to as a trackpoint, which is exclusively an integrated element of portable personal computers. The trackpoint is a joystick that is an element of an impedance or piezoelectric actuator that is placed in the keyboard control surface between the hot keys. Both the joystick and the actuator are covered by a flexible, flexible protective sleeve.

- 1 CZ 7296 Ul- 1 CZ 7296 Ul

Rovněž je známa ovládací periferie přenosných počítačů mající označení touchpad, kterou je senzorická ploška citlivá jednak na tlak, popř. změnu odporu při jejím styku s prsty a jednak na poklep. Dotek a pohyb prstu po senzorické plošce je vyhodnocován ve dvou souřadných osách této plošky, přitom zjištěná poloha ve tvaru výstupního signálu je transformována prostřednictvím použitého ovládacího softwaru do polohy kurzorové značky na stínítku obrazovky.It is also known to control peripherals of portable computers having the designation of a touchpad, by which the sensory pad is both pressure sensitive and / or pressure sensitive. a change in resistance when it comes into contact with your fingers and a tap. The touch and movement of the finger on the sensing pad is evaluated in the two coordinate axes of the pad, whereby the detected position in the form of the output signal is transformed by the control software used to the cursor mark position on the screen.

Ovládací periferie joystick, trackpoint a touchpad jsou periferie snímající absolutní změnu polohy.The joystick, trackpoint and touchpad control peripherals are absolute position sensing peripherals.

Také je známa doteková obrazovka, jako manuální ovládací vstupní i výstupní periferie, jejíž podstata spočívá ve snímání polohy definované prstem přímo na obrazovce monitoru personálního počítače s následným nastavením kurzorové značky do určené polohy popř. vyvolánín speciálních funkcí. Snímání polohy je řešeno prostřednictvím snímací průhledné fólie upevněné na obrazovce monitoru počítače. Tlak prstu způsobuje změnu odporu v určeném místě, což je přesně detekováno v souřadných osách fólie jako výstupní signál této ovládací periferie, který je dále zpracován softwarovými ovladači ovládajícími pohyb kurzoru. Alternativně je poloha prstu na obrazovce snímána prostřednictvím alternativních optických prvků umístěných na okrajích obrazovky. Známé je i světelné pero jako ovládací periférie polohy kurzorové značky. Výchozími údaji pro určení požadované polohy jsou řádková frekvence elektronového paprsku vykreslujícího obraz na matrici stínítka obrazovky, počet řádků a čas. Světelné pero má na svém hrotu umístěn světlocitlivý snímací prvek. Dotekem hrotu světelného pera na obrazovku je jeho poloha specifikována detekováním pohybujícího se elektronového paprsku světlocitlivým snímacím prvkem. Tento výstupní signál světelného pera je vyslán např. přes sériový port do počítače a tam jeho ovládacím softwarem interpretován jako poloha kurzoru.Also known is a touch screen, as a manual control input and output peripherals, whose essence consists in sensing the position defined by the finger directly on the screen of the personal computer monitor, followed by setting the cursor mark to the specified position or. calling up special functions. Position sensing is done by scanning transparencies attached to the computer monitor screen. Finger pressure causes a change in resistance at a specified location, which is accurately detected in the foil's coordinate axes as the output signal of this control peripheral, which is further processed by software controls controlling cursor movement. Alternatively, the position of the finger on the screen is sensed by alternative optical elements positioned at the edges of the screen. The light pen is also known as a control periphery of the cursor marker position. The default data for determining the desired position is the line frequency of the electron beam plotting the image on the display screen matrix, the number of lines, and the time. The light pen has a light-sensitive sensor element on its tip. By touching the tip of the light pen on the screen, its position is specified by detecting the moving electron beam by the light-sensitive sensor element. This light pen output signal is transmitted, for example, via the serial port to the computer and interpreted there by the control software as the cursor position.

Nevýhodou výše uvedených manuálních periferií personálních počítačů je to, že znesnadňují a v krajním případě zcela znemožňují provádět další operace, zejména u činnosti vyžadujících rychlou a současnou manuální obsluhu např. několika zařízení. Další nevýhodou je to, že v případě současné obsluhy personálního počítače a nutnosti provádění dalších činností se snižuje míra soustředění na jednotlivě obsluhované objekty. Rovněž je nevýhodou, že sledováním několika objektů dochází ke zvyšování duševní zátěže lidského organismu a pocitu únavy již po poměrně krátké době práce s počítačem. Nevýhodou je i to, že tyto manuálně ovládané periferie neumožňují provádět jejich obsluhu u operátorů s tělesným postižením horních končetin.The disadvantage of the above-mentioned manual peripherals of personal computers is that they make it difficult and, in extreme cases, impossible to perform further operations, especially for activities requiring rapid and simultaneous manual operation of eg several devices. Another disadvantage is that in the case of simultaneous operation of the personal computer and the necessity to perform other activities, the concentration on the individually operated objects decreases. It is also a disadvantage that following several objects increases the mental burden of the human body and the feeling of tiredness already after a relatively short time working with the computer. Another disadvantage is that these manually operated peripherals do not allow them to be operated by operators with physical disabilities of the upper limbs.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nevýhody odstraňuje bezdotyková ovládací periférie personálního počítače jejíž výstup je napojen přes komunikační port počítače na jeho ovládací software. Podstata řešení spočívá vtom, že tato periferie je tvořena minimálně dvěmi identifikátory polohy umístěnými na monitoru počítače, přičemž protilehle identifikátorům polohy je ustaven selektor polohy ovládaný komunikačními pohyby operátora.These disadvantages are eliminated by the touch-free control peripherals of the personal computer whose output is connected via the computer's communication port to its control software. The essence of the solution consists in that this periphery consists of at least two position identifiers located on the computer monitor, while opposite to the position identifiers there is a position selector controlled by the communication movements of the operator.

Výhodou bezdotykového ovládací periférie personálního počítače je to, že vhodným uspořádáním aktivních a pasivních prvků v prostoru a jejich vzájemnou vazbou je umožněn bezdotykový přenos s následnou transformací komunikačních pohybů operátora na pohyb kurzorové značky, což umožňuje provádět obsluhu personálního počítače a současně další operace. Další výhodou je to, že bezdotykovým ovládáním některých funkcí prostřednictvím komunikačních pohybů operátora se zvyšuje míra soustředění na jednotlivě obsluhované objekty, čehož důsledkem je snížení duševní zátěže lidského organismu a s tím souvisejícím pocitem únavy. Rovněž výhodou je to, že tato bezdotykově ovládaná periferie umožňuje provádět obsluhu počítače i operátorům s tělesným postižením horních končetin. Také výhodou je možnost řízení pohybu kurzorové značky ve třetí souřadné ose a tím i v prostoru.The advantage of the non-contact control peripheral of the personal computer is that by suitable arrangement of active and passive elements in space and their mutual interconnection is enabled non-contact transmission with subsequent transformation of the operator's communication movements to cursor cursor movement. Another advantage is that the non-contact control of some functions through the operator's communication movements increases the level of concentration on individually operated objects, which results in a reduction of the mental burden of the human organism and the associated feeling of fatigue. It is also an advantage that this touch-free peripheral allows the computer to be operated by operators with physical disabilities of the upper limbs. Another advantage is the possibility of controlling the movement of the cursor mark in the third coordinate axis and thus also in space.

-2CZ 7296 Ul-2EN 7296 Ul

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na přiloženém výkrese je zobrazen monitor počítače se schematickým naznačením bezdotykové ovládací periferie.The attached drawing shows a computer monitor with a schematic indication of a touch-free control peripheral.

Příklady provedení.Examples.

Bezdotyková ovládací periférie personálního počítače, podle příkladného provedení je tvořena třemi identifikátory polohy i, 2, 3 s kuželovou vyzařovací charakteristikou a selektorem polohy 4 pro ovládání požadované funkce, Identifikátory polohy 1, 2, 3 jsou umístěny na čelní části monitoru 5 počítače, mimo plochu jeho stínítka tak, že dva z identifikátorů polohy I, 2, jsou připevněny jednotlivě do obou rohů a třetí identifikátor polohy 3 do středu dolního panelu ío monitoru 5 počítače. Protilehle identifikikátorů polohy 1, 2, 3 je do průniku jejich vyzařovacích kuželů ustaven selektor polohy 4 upevněný na hlavě operátora popř. prstu nedominantní ruky. Výstupy identifikátorů polohy i, 2, 3 jsou napojeny na vyhodnocovací obvody transformující jimi identifikovanou polohu selektoru polohy 4 do podoby digitálního signálu, který je vstupní informací pro ovládací software při nastavování polohy kurzorové značky. Způsob snímání polohy selektoru polohy 4 je řešen ve dvou alternativách, kdy selektorem polohy je odrážeč signálu. Dva z identifikátorů polohy jsou přijímače a třetí identifikátor polohy má kumulovanou fukci vysílače, přijímače a vyhodnocovací jednotky, přičemž druhá alternativa spočívá v tom, že selektor polohy 4 je generátorem signálu (vysílačem) a identifikátoiy polohy i, 2, 3 jsou přijímači. Bezdotyková ovládací periferie je řešena ve dvou variantách, a to pro ovládání kurzorové značky v rovině použitím dvou identifikátorů polohy a pro ovládání kurzorové značky v prostoru použitím třech identifikátorů polohy.The contactless control periphery of the personal computer, according to the exemplary embodiment, consists of three position identifiers 1, 2, 3 with a conical radiation pattern and a position selector 4 for controlling the desired function. The position identifiers 1, 2, 3 are located on the front its shields such that two of the position identifiers I, 2 are fixed individually to both corners and a third position identifier 3 to the center of the lower panel of the computer monitor 5. Opposite to the position indicators 1, 2, 3, a position selector 4 is mounted on the operator head or in the intersection of their radiation cones. finger of a non-dominant hand. The outputs of the position identifiers 1, 2, 3 are connected to the evaluation circuits transforming the position of the position selector 4 identified by them into the form of a digital signal, which is an input to the control software when positioning the cursor mark. The method of sensing the position of the position selector 4 is solved in two alternatives where the position selector is a signal reflector. Two of the position identifiers are receivers and the third position identifier has the cumulative operation of the transmitter, receiver and evaluation unit, the second alternative being that the position selector 4 is a signal generator (transmitter) and the position identifiers 1, 2, 3 are receivers. The proximity control peripheral is designed in two variants, for controlling the cursor mark in the plane using two position identifiers and for controlling the cursor mark in space using three position identifiers.

Funkce bezdotykové ovládací periferie spočívá v měření okamžité absolutní nejkratší vzdálenosti selektoru polohy 4 od jednotlivých identifikátorů polohy I, 2, 3 ave vyhodnocení těchto měřených veličin. Každému z bodů obrazovky odpovídá určitý poměr nejkratších vzdáleností Ll.The function of the non-contact control peripheral consists in measuring the instantaneous absolute shortest distance of the position selector 4 from the individual position identifiers I, 2, 3 and evaluating these measured quantities. Each screen point corresponds to a certain ratio of shortest distances L1.

L2, L3 polohy selektoru 4 od jednotlivých identifikátorů polohy i, 2, 3. Vyhodnocením těchto jednotlivých poměrů se získá informace pro transformaci těchto údajů o poloze do údaje pro stanovení polohy kurzorové značky na obrazovce monitoru. Poloha kurzorové značky je ovládána komunikačními pohyby operátora.L2, L3 of selector position 4 from individual position identifiers i, 2, 3. By evaluating these individual ratios, information is obtained to transform this position data into cursor position marker data on the monitor screen. The position of the cursor mark is controlled by the operator's communications movements.

Claims

1. A non-contact control peripheral of a personal computer whose output is connected via the computer's communication port to its control software, characterized in that it consists of at least two position identifiers (1, 2) located on the computer monitor (5). 2) a position selector (4) controlled by the operator's communication movements is established.