DE10011085A1 - Tastatur mit Auswertung des Hubs einer Taste - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswerten mittels einer Tastatur mit wenigstens einer Taste, insbesondere Rechnertastatur, erzeugter Signale, wobei bei Betätigung mindestens einer Taste ein vom Hub der Taste abhängiges Signal erzeugt wird, sowie eine Tastatur zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswerten mittels einer Tastatur mit wenigstens einer Taste erzeugter Signale sowie eine Tastatur zur Durchführung dieses Verfahrens.

Derartige Verfahren und Tastaturen werden beispielsweise als Eingabemittel und Verfahren für Rechner o. ä. verwendet. Hierbei weist eine solche Tastatur, insbe­ sondere PC- oder Apple Macintosh-Tastatur (MF 102, MF 105, usw.), überli­ cherweise eine Kontaktfolie auf, die das Ereignis "Taste gedrückt" durch Schlie­ ßen eines Kontaktes über eine Elektronik dem Rechner mitteilt. Hierfür werden die in der Tastatur erzeugten Signale über einen Tastaturanschluss, beispielswei­ se DIN-, PS/2-, oder USB-Port, dem Rechner übermittelt.

Nachteiligerweise ist der Komfort für eine Bedienperson durch eine solche her­ kömmliche Tastatur eingeschränkt. Insbesondere bei Kursorsteuerung sowie Bildschirmrollen (scrolling) oder Ähnlichem ist die Bewegung des zu steuernden Objektes für eine Bedienperson schwierig und wenig komfortabel.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Auswerten mittels einer Tastatur mit wenigstens einer Taste, insbesondere Rechnertastatur, erzeugter Signale sowie eine Tastatur zur Druchführung dieses Verfahrens zu schaffen, das eine für eine Bedienperson komfortablere Steuerung, beispielsweise einer Bildschirmanzeige, Kursorsteuerung, Bildschirmrollen oder Ähnlichem ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Tastatur gemäß Anspruch 4 gelöst.

Nach der Erfindung wird durch Betätigung wenigstens einer Taste einer Tastatur ein vom Hub, bzw. der Hubposition und/oder Hubweg der Taste abhängiges Signal erzeugt. Hierdurch kann gegenüber herkömmlichen Tasten, bei denen als Ereignis nur ein geschlossener Kontakt als eine Endposition einer Taste und allenfalls die Zeitdauer dieser Kontaktierung festgestellt wird, der Komfort für eine Bedienperson wesentlich verbessert werden, da nun weitere Merkmale der menschlichen Bewegung des Drückens einer Taste, nämlich "wie weit eine Taste betätigt wird, also Stellung der Taste zusätzlich zur Stellung gedrückt (Hubposi­ tion)", "mit welcher Geschwindigkeit ein Positionswechsel der Taste durchge­ führt wird (Hubgeschwindigkeit)" sowie "mit welcher Kraft eine Taste betätigt wird (Hubdruck)" einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander festge­ stellt werden können. In diesem Zusammenhang wird der Begriff "Hub" nach der Definition der Erfindung sowohl für Position, Änderung der Position (Weg), Geschwindigkeit der Änderung und Kraft (Druck) verwendet.

Auf diese Weise können die Bewegungen der Hand oder eines Fingers einer Bedienperson realitätsnah umgesetzt werden, so dass eine komfortablere Steue­ rung ermöglicht wird.

Diese Ereignisse können beispielsweise durch ein Ohm'sches Verfahren, bei­ spielsweise mittels eines über eine Taste betätigbaren Potentiometers, durch ein induktives Verfahren, beispielsweise mittels einer Spule und einem Spulenkern, welche über eine Taste relativ zueinander bewegbar sind oder durch ein kapazi­ tives Verfahren, beispielsweise mittels eines betätigbaren veränderlichen Kon­ densators, insbesondere Drehkondensators, detektiert und umgesetzt werden.

Hierbei können sowohl die augenblickliche Position der Taste, sowie deren Än­ derung detektiert werden, wobei auch eine Umsetzung der Bewegungsgeschwin­ digkeit durch Umrechnung (Änderung pro Zeit) möglich ist. Im Falle eines in­ duktiven Verfahrens ist die Bewegungsgeschwindigkeit über den induzierten Strom(-impuls) und die Position über eine Messung der Induktivität bzw. des induktiven Widerstandes feststellbar.

Weiterhin können dieses Ereignisse auch mittels eines Hallsensors detektiert werden, wobei auch denkbar ist, dass die Kraft (Hubkraft), mit der eine Taste bei geringer Positionsänderung betätigt wird, beispielsweise mittels eines Sensors in Form von Leitsilikon, Piezoelement oder Ähnlichem, zur Signalerzeugung ver­ wendet wird.

Selbstverständlich können derartige Verfahren nach der Erfindung beliebig mit­ einander kombiniert werden und zur Verbesserung des Komforts einer Tastatur allein oder zusätzlich zu herkömmlichen Kontaktfolien oder Mikroschaltern bzw. Tastern eingesetzt werden, um auch die Funktion "Taste gedrückt bzw. nicht gedrückt" einer herkömmlichen Tastatur ohne Weiteres darzustellen.

Diese Funktion kann allerdings auch in vorgenannten Verfahren durch entspre­ chende Mittel, wie beispielsweise Schwellwertschaltungen bzw. -steuerungen, implementiert sein.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind eine oder mehrere Tasten zur Erzeugung eines hubabhängigen Signals in einer herkömmlichen Tastatur integriert, wobei diese Einheiten über einen internen USB-Hub in Verbindung stehen und somit am USB-Port einer zu steuernden Einheit, beispielsweise eines Rechners, als eigenständige USB-Geräte, also USB-Tastatur, und zusätzlich als Steuerkonsole, insbesondere Maus oder Joystick, angemeldet werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a eine erste Ausführungsform einer Taste einer Tastatur nach der Erfin­ dung in Einzeldarstellung in nicht gedrücktem Zustand;

Fig. 1b eine Taste nach Fig. 1a in gedrücktem Zustand;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Taste einer Tastatur nach der Er­ findung in Einzeldarstellung;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer Taste einer Tastatur nach der Erfin­ dung in Einzeldarstellung;

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform einer Taste einer Tastatur nach der Er­ findung in Einzeldarstellung und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Tastatur nach der Erfindung.

In Fig. 1 bis 4 sind verschiedene Ausführungsformen einer Taste einer erfin­ dungsgemäßen Tastatur mit unterschiedlichen Sensorprinzipien dargestellt.

So zeigt Fig. 1a eine Taste 1, welche als Sensor ein Leitsilikonelement 3 auf­ weist, welches durch eine Bewegung der Taste und hierdurch ausgeübten Druck verformt wird, so dass es abhängig von dieser Tastenbewegung bzw. des ausge­ übten Drucks mehr oder weniger mit einer Kontaktfläche 5 in Berührung kommt. Entsprechend ist in Fig. 1b der Zustand einer gedrückten Taste 1 mit einem ver­ formten Leitsilikonelement 3 dargestellt, welches an seiner Unterseite in großen Bereichen mit dem Kontakt bzw. der Kontaktfläche 5 in Berührung kommt.

Diese Berührungsfläche kann in bekannter Weise, beispielsweise über Wider­ standsmessung oder bei diskretem Aufbau der Kontaktfläche 5 aus mehreren Leiterbahnen, über die Anzahl der durch das Leitsilikon 3 kontaktierten Leiter­ bahnen ermittelt werden.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Taste 1 dargestellt, wobei die Bewegung einer Taste 1 hier mittels eines induktiven Prinzips erfasst wird. Hier­ zu ist durch eine Taste 1 ein Spulenkern 8, beispielsweise in Form einer Leiter­ schleife, in einer Spule 7 in Längsrichtung der Spule 7 verschiebbar angeordnet.

Entsprechend der Geschwindigkeit der Bewegung, mit welcher die Taste 1 und somit der Spulenkern 8 in die Spule 7 bzw. aus der Spule heraus bewegt wird, entsteht ein induzierter Strom (-impuls) mit unterschiedlichen Vorzeichen und unterschiedlicher Stärke.

Über eine Messung der Induktivität bzw. des induktiven Widerstandes der Spule ist es aber auch möglich, die jeweilige statische Position der Taste 1 festzustel­ len, da die Induktivität entsprechend von der Größe des in die Spule eingebrach­ ten Bereichs des Spulenkerns abhängt.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, den Spulenkern 8 statt in Form einer Lei­ terschleife nur als ferromagnetisches Material auszubilden sowie in kinemati­ scher Umkehr den Spulenkörper 7, statt den Spulenkern 8 an der Taste 1 anzu­ ordnen.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der die Bewegung einer Taste 1 mittels eines Hallsensors detektiert werden kann. Hierzu ist an der Taste 1 ein Leiterplättchen 11 angeordnet, welches durch Betätigen der Taste 1 innerhalb einer Spule 9 verschiebbar ist. Nach dem bekannten Halleffekt entsteht auf dem Leiterplättchen 11 ein Potential in Abhängigkeit zur Stärke des mittels der Spule 9 erzeugten Magnetfeldes und somit zur Entfernung zu den Polen.

In bekannter, nicht näher dargestellter Weise kann durch eine Messung des Po­ tentials auf dem Leiterplättchen somit die Position sowie eine Änderung der Position der Taste detektiert werden.

In der in Fig. 4 dargestellten vierten Ausführungsform einer Taste einer Tastatur nach der Erfindung wird die Position und Änderung einer Position der Taste 1 nach dem Ohmschen Prinzip festgestellt, wobei hierzu ein Potentiometer 13 und entsprechend an der Taste ausgebildete Abnehmer bzw. Schleifer zusammenwir­ ken. Abhängig von der Position und Betätigung der Taste 1 bewegen sich der oder die Schleifkontakte auf den Widerstandsflächen des Potentiometers 13 so dass sich der Ohmsche Widerstand entsprechend ändert. Durch eine Messung des Ohmschen Widerstands in bekannter, nicht näher dargestellter Weise ist somit die Position und die Änderung der Position der Taste 1 feststellbar.

Selbstverständlich kann durch geeignete Auswertungseinheiten mit ermittelten Positionswerten durch Einbeziehung des Faktors Zeit auch die Geschwindigkeit einer Tastenbewegung errechnet und somit zur Steuerung eines zu steuernden Objekts verwendet werden.

Die dargestellten Ausführungsformen nach der Erfindung sind nicht abschlie­ ßend, da verschiedenste Prinzipien zur Umsetzung der Position, der Änderung der Position, der Geschwindigkeit und/oder der Kraft einer Betätigung der Taste 1 vorstellbar sind. So ist es denkbar, eine geringe Bewegungsänderung über ent­ sprechend aufzuwendende Kraft mittels eines Sensors in Form eine Piezoele­ ments zu detektieren. Weiterhin ist es denkbar, den zurückgelegten Weg sowie die Position der Taste 1 über optische Sensoren zu ermitteln.

Fig. 5 zeigt eine spezielle Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tastatur 15 und deren Anschluss an einen Rechner 17. Nach dieser bevorzugten Ausfüh­ rungsform ist die Tastatur 15, wie schematisch dargestellt, als USB-Tastatur ausgebildet und entsprechend an einem USB-Port des Rechners 17 angeschlos­ sen. Intern weist die Tastatur 15 eine Tastatureinheit 19 auf, welche wie eine herkömmliche Tastatur aufgebaut ist, sowie eine Einheit 21 zur Steuerung eines Objekts, beispielsweise eines Kursors (Pfeiltasten einer herkömmlichen Tasta­ tur), mit wenigstens einer, beispielsweise vier Tasten, die erfindungsgemäß ein hubabhängiges Signal erzeugen können. Diese Einheit 21 ist im Inneren der Ta­ statur 15 mit der Einheit 19 über einen internen USB-Hub 23 verbunden, so dass am USB-Port des Rechners 17 dem Betriebssystem des Rechners 17 die Tastatur 15 als zwei USB-Geräte, nämlich Tastatureinheit 19 und zusätzlich Kursoreinheit 21 beispielsweise auch als Maus- oder Joystickemulation gemeldet werden kann.

Durch diese Ausbildung ist es einer Bedienperson möglich, zusätzlich zur Funk­ tion einer normalen Tastatur ein zu steuerndes Objekt wie Bildschirmrollen, Kursorsteuerung, usw. über die Kursortasten 21 komfortabler zu steuern, da hierzu nicht nur die Information "Taste gedrückt" bzw. "nicht gedrückt" und eventu­ ell "Zeitdauer" dieser Ereignisse, sondern zusätzlich weitere Informationen be­ züglich des Tastenhubs, also dessen Geschwindigkeit, dessen Kraft und/oder dessen Position zur Verfügung stehen. Hierdurch ist es einer Bedienperson bei­ spielsweise möglich, ein Computerspiel über die Tastatur in komfortabler Art und Weise zu spielen.

In dem in Fig. 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Nor­ malfunktion "Taste gedrückt" bzw. "nicht gedrückt" der Kursortasten entweder mittels herkömmlicher Prinzipien in der Tastatureinheit 19 implementiert sein oder durch Erreichen bestimmter Schwellwerte bei den vorgenannten Prinzipien realisiert werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsfor­ men beschränkt, so dass eine oder mehrere beliebige Tasten einer Tastatur ent­ sprechend der Erfindung zur Erzeugung eines hubabhängigen Signals ausgebildet sein können. Eine derartige Tastatur eignet sich erfindungsgemäß selbstverständ­ lich nicht nur als Eingabemedium zum Anschluß an einen Rechner, sondern auch als Bedienelement für Spielekonsolen und ähnlichen Anwendungen, bei denen sowohl herkömmliche Aufgaben einer Tastatur, insbesondere Texteingabe, mit Steuerungseingaben kombiniert werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Auswerten mittels einer Tastatur mit wenigstens einer Ta­ ste, insbesondere Rechnertastatur, erzeugter Signale, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung mindestens einer Taste ein vom Hub der Taste abhän­ giges Signal erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hubabhängi­ ge Signal mittels eines ohmschen, kapazitiven, induktiven oder hallschen Sensors erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub einer Taste als kapazitiver Wert erfasst wird.

4. Tastatur, insbesondere Rechnertastatur, mit wenigstens einer Taste zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Taste einen Sensor aufweist, der ein vom Hub der Taste abhängiges Signal erzeugt.

5. Tastatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als ohmscher, kapazitiver, induktiver oder hallscher Sensor ausgebildet ist.

6. Tastatur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Cursorsteuerung notwendigen Tasten einen hubabhängigen Sensor aufwei­ sen.

7. Tastatur nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastatur eine Tastatureinheit mit herkömmlichen Tasten und eine Ein­ heit mit wenigstens einer ein hubabhängiges Signal erzeugende Taste um­ fasst, wobei die Einheiten über einen internen USB-Hub verbunden sind.