DE10042950A1 - Ausgabevorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Ausgabevorrichtung mit einer Vielzahl von auf einem flexiblen Träger (3) flächenhaft angeordneten Aktorelementen (1), die einzeln ansteuerbar sind, wobei durch die Aktorelemente (1) Vibrationen und/oder Wärme und/oder elektrische Impulse erzeugbar sind. Durch die Ausgabevorrichtung können Bildinformationen (5) so dargestellt werden, daß sie für den menschlichen Tastsinn wahrnehmbar sind. Dazu steht die Ausgabevorrichtung in direktem Kontakt mit der Haut.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgabevorrichtung zur Darstel­ lung von Informationen für den Tastsinn, insbesondere für blinde Personen.

Bei blinden Menschen sind die Gehirnzentren, die für das Tastempfinden zuständig sind, besonders aktiviert. Über den Tastsinn sind viele Umgebungsinformationen wahrnehmbar, die dem Bewußtsein normal sehender Menschen verborgen bleiben. So können beispielsweise Buchstaben und Zahlen, die in Breille- Schrift codiert und durch kleine Erhebungen auf einer Ober­ fläche dargestellt sind, erkannt werden. Allerdings ist es nicht möglich, durch die Breille-Schrift graphische Informa­ tionen oder Bildinformationen darzustellen. Vor allen Dingen ist es nicht möglich, blinden Personen auf diese Weise ein Abbild ihrer Umgebung zu vermitteln.

Ein wesentliches Problem für eine Ausgabevorrichtung ist, auch komplexe Informationen darstellen zu können. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ausgabevorrichtung anzugeben, durch die komplexe Informationen für die Wahrnehmung durch den menschlichen Tastsinn darstellbar sind.

Diese Aufgabe wird durch eine Ausgabevorrichtung mit einer Vielzahl von auf einem flexiblen Träger flächenhaft angeord­ neten Aktorelementen gelöst, die einzeln ansteuerbar sind, wobei durch die Aktorelemente Vibrationen und/oder Wärme und/oder elektrische Impulse erzeugbar sind.

Durch den flexiblen Träger kann die Ausgabevorrichtung an verschiedensten Stellen positioniert werden, beispielsweise unauffällig am Rücken, am Nacken oder an der Stirn. Dort sind speziell präparierte Mützen, Hüte oder Stirnbänder denkbar, wobei die daran befestigte Ausgabevorrichtung direkt an der Stirn anliegt. Da die Ausgabevorrichtung ständig an der Haut anliegt, ist es von Vorteil, wenn als Trägermaterial ein hautverträgliches Material gewählt wird, beispielsweise medi­ zinisches Silikon. Wenn die Ummantelung der Aktorelemente saugnapfförmig ausgebildet ist, entsteht durch die Ansaugung an die Haut ein besonders guter Kontakt zwischen den Akto­ relementen und der Haut und daher eine besonders gute Wahr­ nehmung.

Eine erfindungsgemäße Ausgabevorrichtung wird vorteilhafter­ weise an einer Körperstelle getragen, an der die Dichte der Nervenenden möglichst groß ist. Auf jeden Fall macht es kei­ nen Sinn, eine Ausgabevorrichtung mit einer hohen Auflösung an einer Körperstelle mit geringer Anzahl von Nervenenden an­ zuordnen.

Für die Ansteuerung der Ausgabevorrichtung ist es von Vor­ teil, wenn die Aktorelemente in einer Matrix angeordnet sind.

Die Ausgabevorrichtung erweist sich als besonders vorteil­ haft, wenn sie eine Ansteuervorrichtung aufweist oder mit ei­ ner solchen verbunden ist, die die Ausgabevorrichtung so an­ steuert, daß eine elektronische Bildinformation für den Tast­ sinn wahrnehmbar dargestellt wird. Zur Aufnahme der Bildin­ formation kann ein optisches Bilderfassungs- und Erkennungs­ system Verwendung finden, das die Bildinformation der Umge­ bung eines Benutzers beschreibt.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausgabevorrichtung in einer schematischen Dar­ stellung und

Fig. 2 die Ausgestaltung der Ummantelung eines Aktorele­ mentes als Saugnapf ebenfalls in einer schemati­ schen Darstellung.

In dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ausgabevorrichtung als Matrix realisiert. Die Matrix weist eine Vielzahl von Aktorelementen 1 auf, die durch Um­ mantelungen 2 voneinander getrennt sind. Die Aktorelemente werden einzeln und zyklisch angesteuert, wie es prinzipiell von. Bildschirmen bekannt ist. Die Aufgabe der Ummantelungen besteht unter anderem darin, die Aktorelemente 1 so voneinan­ der zu trennen, daß eine einzelne Ansteuerung sichergestellt ist, ohne daß sich beispielsweise Vibrationen oder Wärme auf die Nachbarelemente erstrecken können. Um eine gute Erkenn­ barkeit sicherzustellen, ist es wichtig, daß die Eigenschaf­ ten jedes einzelnen Aktorelementes separat und unabhängig von anderen Aktorelementen steuerbar sind. Die Trennung der Akto­ relemente 1 in der Matrix ist sowohl elektrisch als auch me­ chanisch und thermisch. In Bezug auf die Ansteuerung der thermischen Eigenschaften ist es wichtig, daß die Ummantelun­ gen auch eine kleine thermische Kapazität aufweisen, damit schnelle Temperaturänderungen möglich sind. Die Auflösung der Ausgabevorrichtung wird sowohl von der Dimensionierung der Matrixelemente 1, der Ausführung der Ummantelungen 2 sowie der Dichte der Nervenenden an der Körperstelle, an der die Ausgabevorrichtung angebracht wird, bestimmt.

Die Aktorelemente 1 sind in mehreren Eigenschaften ansteuer­ bar. Für die Erzeugung von Wärme kommt dabei ein Infrarotsen­ der in Frage, ein Spannungsgeber kann Mikroentladungen erzeu­ gen und zur Generierung von Schwingungen sind sowohl Piezo­ elemente als auch mikromechanische Elemente oder magneto­ striktive Elemente einsetzbar.

Zwischen den Aktorelementen 1 sollte das Material eines Trä­ gers 3 entweder luftdurchlässige Eigenschaften haben, oder es sollten Zwischenräume freigelassen werden, um die Hautatmung während einer mehrstündigen Tragezeit nicht zu behindern. Die Dichte der Aktorelemente wird entsprechend der Nervenvertei­ lung und der Reiz-Auflösungsmöglichkeiten der zum Tragen aus­ gewählten Hautpartien ausgewählt.

Für die Arbeitsweise der Ausgabevorrichtung sind verschiedene Modi der Ansteuerung möglich. In einer Ansteuerungsvariante werden alle Aktorelemente 1 gleichzeitig angesteuert. In ei­ ner anderen Variante werden einzelne Bildelemente, beispiels­ weise auch Buchstaben, mit einstellbaren Zeitintervallen nacheinander übertragen. Welcher Modus vorgezogen wird, hängt von der darzustellenden Information sowie von den individuel­ len Vorlieben und Möglichkeiten eines Benutzers ab.

Mit der Ausgabevorrichtung ist eine Ansteuervorrichtung 4 verbunden. Darzustellende Informationen 5 werden der Ansteu­ ervorrichtung 4 übermittelt. Die Aufgabe der Ansteuervorrich­ tung 4 liegt nun darin, elektronische Informationen 5 so um­ zusetzen und die Aktorelemente 1 anzusteuern, daß ein für den Benutzer interpretierbares "Bild" durch die Aktorelemente 1 der Ausgabevorrichtung erzeugt wird. Da die Wahrnehmungsfä­ higkeit individuell unterschiedlich ist, sollten Verarbei­ tungsoptionen der Ansteuervorrichtung 4 einstellbar sein.

In einer vorteilhaften Anwendung der erfindungsgemäßen Ausga­ bevorrichtung beinhalten die Informationen 5 Daten über die Umgebung des Benutzers der Ausgabevorrichtung. Beispielsweise ist der Ansteuervorrichtung 4 eine Bilderkennungseinheit mit optischen Kameras vorgeschaltet. Die Kameras nehmen Gegen­ stände in der Umgebung auf, eine Bilderkennungseinheit er­ kennt die Gegenstände und übermittelt die Information der Ausgabevorrichtung 4. Diese setzt die Informationen so um, daß die Aktorelemente 1 in geeigneter Weise angesteuert wer­ den.

Durch die Kombination von Aktorelementen, die Vibrationen aussenden, mit solchen, die Wärme erzeugen oder elektrische Impulse erzeugen, kann die Auflösung wesentlich erhöht oder zusätzliche Informationen übermittelt werden. Weitere Parame­ ter zur Erzeugung der Ausgabeinformation sind die Frequenz und die Amplitude der Vibrationen beziehungsweise der Wärme oder der elektrischen Impulse. So können neben Konturen von Gegenständen in der Umgebung auch deren Farben dem Benutzer mitgeteilt werden. Neben dem Vorhandensein von Gegenständen ist deren Entfernung vom Benutzer darstellbar. Das Gehirn kann anschließend aus den gegebenen Informationen ein dreidi­ mensionales Bild erzeugen.

In der Fig. 2 ist dargestellt, wie die saugnapfförmige Ge­ staltung der Ummantelungen 12 ausgeführt sein kann. Die Ak­ torelemente 1 sind matrixförmig angeordnet, wobei der Abstand zwischen den Matrixelementen 1 an die Dichte der Nervenenden der Haut angepaßt ist. Die Größe der Ummantelungen 12 kann abhängig von dem Abstand zwischen den Aktorelementen 1 ge­ wählt werden. Die Ummantelungen 12 im gezeigten Ausführungs­ beispiel erweitern sich kegelförmig nach oben, so daß die ty­ pische Saugnapfform entsteht. Die Ummantelungen 12 sind eben­ so wie der Träger 3 vorteilhaft aus Silikon gefertigt.

Claims (8)

1. Ausgabevorrichtung mit einer Vielzahl von auf einem flexi­ blen Träger (3) flächenhaft angeordneten Aktorelementen (1), die einzeln ansteuerbar sind, wobei durch die Aktorelemente (1) Vibrationen und/oder Wärme und/oder elektrische Impulse erzeugbar sind.

2. Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansteuervorrichtung (4) zur Ansteuerung der Aktorelemen­ te (1) vorgesehen ist, wobei durch die Ausgabevorrichtung ei­ ne elektronische Bildinformation (5) für den Tastsinn wahr­ nehmbar darstellbar ist.

3. Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktorelemente (1) in einer Matrix angeordnet sind.

4. Ausgabevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Bildinformationen (5) die Umgebung eines Benutzers beschreiben.

5. Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz und/oder die Amplitude der Vibrationen oder der elektrischen Impulse steuerbar ist.

6. Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktorelemente (1) durch eine Ummantelung (2; 12) von den anderen Aktorelementen getrennt sind.

7. Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktorelemente (1) eine saugnapfförmige Ummantelung (12) zur Ansaugung an die Haut aufweisen.

8. Ausgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Trägers (3) Silikon ist.