DE10121607A1 - Einrichtung zur Steuerung eines Cursors bzw. Mauszeigers über eine Eingabetastatur mit integrierter Maussteuerung und Verfahren zur Betätigung der Zeigersteuerung - Google Patents
Einrichtung zur Steuerung eines Cursors bzw. Mauszeigers über eine Eingabetastatur mit integrierter Maussteuerung und Verfahren zur Betätigung der ZeigersteuerungInfo
- Publication number
- DE10121607A1 DE10121607A1 DE2001121607 DE10121607A DE10121607A1 DE 10121607 A1 DE10121607 A1 DE 10121607A1 DE 2001121607 DE2001121607 DE 2001121607 DE 10121607 A DE10121607 A DE 10121607A DE 10121607 A1 DE10121607 A1 DE 10121607A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- input device
- sensor
- key
- movement
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
- G06F3/0487—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
- G06F3/0489—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using dedicated keyboard keys or combinations thereof
- G06F3/04892—Arrangements for controlling cursor position based on codes indicative of cursor displacements from one discrete location to another, e.g. using cursor control keys associated to different directions or using the tab key
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Input From Keyboards Or The Like (AREA)
Abstract
Die Erfindungsaufgabe, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Zeicheneingabe über kleinräumige Tastatur-Tasten zu entwickeln, die eine rasche und präzise Zeiger-Positionierung auf einem Display mit grafischer Benutzeroberfläche ermöglicht, wurde gelöst, indem Tasten zur Übertragung der Fingerbewegung auf eine Sensormatrix vorgesehen sind, wobei jeder Taste mindestens ein Sensorpunkt zugeordnet und eine eine leichte Berührung der Tastenoberfläche registrierende Sensormatrix unterhalb der Oberfläche des Tastenfeldes und eine die Position der Berührung und der Andruckkraft auf die Tasten weiterverarbeitende Steuerelektronik vorgesehen ist, die entweder ein Auslösen von mehreren nebeneinander liegenden Sensorpunkten durch einen Streifen der Oberfläche von mehreren Tasten oder einer Taste mit mehreren Sensorpunkten erkennt und zu einer relativen Bewegung des Cursors umsetzt oder ein Betätigen einzelner Tasten und der diesen zugeordneten Sensorpunkten erkennt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein
Verfahren, um eine Tastatur sowohl für die herkömmliche
Zeicheneingabe mittels Tastenbestätigung von Tasten einer
Eingabetastatur zum Tippen als auch zur Steuerung eines
Cursors bzw. Mauszeigers zu nutzen, wobei durch eine leichte
Berührung entlang der Tastenoberfläche der Cursor den Bewe
gungen der Hand auf der Tastatur folgt und bei einer Betäti
gung einzelner Tasten dagegen die gewohnte Zeicheneingabe
ausgelöst wird.
Für die Bedienung von Computern mit grafischer Benutzer
oberfläche haben sich als Eingabemedien Tastaturen und Mäuse
durchgesetzt. Während Tastaturen für die schnelle Eingabe
von Daten wie Text oder Zahlen üblich sind, eignen sich
Mäuse zur schnellen punktgenauen Positionierung eines Zei
gers auf dem Grafikbildschirm.
Bei kleinen, mobilen Geräten lassen sich Mäuse jedoch nicht
verwenden, weil ein Schreibtisch als Unterlage fehlt. Statt
dessen werden bei solchen Geräten andere Eingabemedien ge
nutzt, die jedoch nicht den Komfort der Maussteuerung er
reichen:
- 1. Touchscreens registrieren die Berührung des Bildschirms durch einen Finger oder einen Stift und positionieren einen unsichtbaren Mauszeiger entsprechend. Mit Touch screens lassen sich sehr kompakte Geräte bauen, denn nur das ohnehin vorhandene Display wird etwas in der Aus dehnung senkrecht zur Bildschirmebene etwas dicker. Ihre Bedienung ist sehr einfach, vor allem mit den Fingern, allerdings hinterlässt die Fingerbedienung Fettspuren auf dem Display. Nachteilig wirkt sich aus, dass die Bedienelemente der für Maussteuerungen entworfenen Be nutzeroberflächen zu klein sind, um mit dem Finger komfortabel benutzt zu werden. Für eine punktgenaue Auslösung ist daher ein Stift nötig, in diesem Fall ist auch eine handschriftliche Eingabe möglich. Touchscreens verringern als zusätzliche Ebene auf dem Display den Anzeige-Kontrast, was einen weiteren Nachteil ergibt.
- 2. Tastaturen und Touchscreens werden auch kombiniert. Falls für einen solchen Touchscreen eine Stiftbedienung vorgesehen ist, ist der häufige Wechsel zwischen Zei cheneingabe mit der Tastatur und Grafiksteuerung mittels Stift umständlich, weil der Stift nicht so schnell aus einer Halterung zu nehmen ist, wie sich eine bereit liegende Maus greifen lässt.
- 3. Ein weiterer Mausersatz ist ein Trackpad, d. h. eine berührungssensitive Fläche, die meist neben der Tastatur angebracht ist. Ein Trackpad bietet annähernd die Präzi sion und Geschwindigkeit einer Maus, benötigt jedoch zu sätzlich zur Tastatur und zum Display weiteren Platz im Gehäuse.
- 4. Ein Trackball (Rollkugel) eignet sich gut zur schnellen und präzisen Mauszeiger-Steuerung, ist jedoch mechanisch anfällig und verschmutzt leicht. Trackbälle waren Anfang der 1990er Jahre in Notebook-Computern verbreitet, wurden seitdem jedoch weitgehend von Trackpads abgelöst.
- 5. In manchen Notebook-Computern ist ein kleiner Maus-Stick in der Mitte der Tastatur zwischen den übrigen Tasten untergebracht. Es handelt sich sozusagen um eine beson dere Taste, die seitlich bewegt werden und so den Maus zeiger steuern kann. Ein starker seitlicher Druck führt zu einer raschen Bewegung in die entsprechende Richtung, ein schwacher Druck führt zu einer langsamen Bewegung. Beim Loslassen federt der Maus-Stick zurück in seine Grundstellung. Dieser Mechanismus ist preisgünstig und platzsparend. Da der seitliche Andruck auf den Maus- Stick jedoch nicht direkt mit der Position des Maus zeigers korrespondiert, sondern nur dessen Bewegungs- Geschwindigkeit beeinflusst, ist der Maus-Stick ungenau und schwierig zu bedienen.
- 6. Drehräder lassen sich in sehr kompakten Geräten unterbringen, bieten jedoch nur eine eindimensionale Cursorsteuerung und sind damit kein Ersatz für eine Maus oder die übrigen aufgeführten Lösungen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die bekannten platz
sparenden Eingabemittel im Vergleich zur Maus jeweils er
hebliche Nachteile mit sich bringen. Trackpad und Trackball
benötigen zusätzlich Platz zur Tastatur, ein Maus-Stick ist
ungenau. Ein Touchscreen für Fingerbedienung ist zu grob für
die üblichen Benutzeroberflächen, während ein Touchscreen
für Stiftbedienung eben den Stift voraussetzt, den man
leicht verlieren kann. Allen vorgenannten Lösungen haftet
ein Nachteil bei der Benutzung an, der beim mobilen Einsatz
den jeweiligen Vorteil der bekannten Lösung übersteigt.
Die Erfindung zielt auf eine einfache, möglichst mit den
Fingern einer Hand bedienbare Einrichtung zur raschen
Zeicheneingabe über Tasten einer kleinräumigen Tastatur ab,
die einerseits sowohl robust als auch preisgünstig
herstellbar und andererseits leicht zu transportieren ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
und ein Verfahren zur raschen Zeicheneingabe über Tasten
einer Tastatur auf kleinem Raum zu entwickeln, die sowohl
eine rasche als auch eine präzise Zeiger-Positionierung auf
einem Display mit grafischer Benutzeroberfläche ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil
genannten Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Äußerlich ähnelt die Erfindung einer herkömmlichen Tastatur
mit einer beliebigen, sichtbaren Tastenanordnung, wobei je
doch die Oberfläche der Tastatur flacher ausgeführt ist, so
dass die Finger leicht über die Tastenfläche gleiten können.
Wird diese Tastatur zum Tippen benutzt, löst die Betätigung
einer Taste über einen festgelegten Druckpunkt hinaus wie
gewohnt die Zeicheneingabe aus.
Wenn die Finger jedoch über die Tasten bewegt werden, wird
die Fingerposition fortlaufend mit Sensoren ermittelt, die
in die Eingabe-Tastatur integriert sind und zusammen mit
einer Zeit-Information an eine Steuerelektronik weitergelei
tet. Aus der räumlichen Position, Anzahl und Abfolge der
berührten Sensoren wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein zweidimensionaler Vektor ermittelt. Der Mauszeiger bzw.
Cursor wird dann entsprechend der Richtung und Länge dieses
Vektors bewegt.
Die Erfindung soll an zwei Ausführungsbeispielen näher
erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1. Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen
Eingabeeinrichtung, Ausführungsbeispiel mit vier
Sensoren pro Taste
Fig. 2. Schaltplan einer erfindungsgemäßen Eingabeein
richtung, Ausführungsbeispiel mit Sensoren
Fig. 3. Ermittelte Positionswerte (vier Sensoren pro
Taste)
Fig. 4. Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen
Tastatur, Ausführungsbeispiel mit einem Schalter
pro Taste zur Positionsbestimmung
Fig. 5. Schaltplan einer erfindungsgemäßen Eingabeein
richtung, Ausführungsbeispiel mit Schaltern
Fig. 6. Ermittelte Positionswerte (ein Schalter pro Taste
zur Positionsbestimmung)
Fig. 7. Resultierende Zeigerbewegung (langsame Betäti
gung)
Fig. 8. Resultierende Zeigerbewegung (schnelle Betäti
gung)
Fig. 9. Zuordnung von Geschwindigkeit der Tastenberührung
zu Mauszeigerbewegung (a: 1. Taste, b: 2. Taste,
c: 3. Taste in Folge)
Fig. 10. Flussdiagramm der Steuerungssoftware
Die erfindungsgemäß ausgebildete Eingabevorrichtung besteht
aus drei Komponenten, die in den Ausführungsbeispielen von
Fig. 1 und Fig. 4 jeweils mit a, b und c bezeichnet sind;
nämlich Tastenfeldern, Sensorpunkten und einer Steuer
elektronik.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das
mehrere, nebeneinander liegende Drucksensoren pro Taste
verwendet. Eine Gruppe von sichtbaren und je nach Ausführung
auch fühlbaren Tastenfeldern (1a) ist jeweils mit einem
alphanumerischen Zeichen oder einer Funktionsbezeichnung
beschriftet. Die Tastenfelder (1a) leiten einen mechanischen
Druck auf die Tasten weiter an eine Matrix von Sensorpunkten
(1b).
Die Sensorpunkte (1b) detektieren eine leichte Finger-
Berührung auf eine oder mehrere Tasten bereits bei einer
minimalen Bewegung der Tastenoberfläche. Als Sensoren können
z. B. sogenannte Force Sensing Resistors (FSR) verwendet
werden, die auf leichten mechanischen Druck reagieren.
Anstelle dieser Sensorpunkte kann auch eine kapazitäts
messende Folie (sogenanntes Touchpad) eingesetzt werden, die
die elektrischen Eigenschaften eines menschlichen Fingers in
direkter Nähe auswertet. Sowohl FSR als auch Touchpad bieten
eine hochauflösende (mehrere Punkte pro Millimeter)
Positionsbestimmung.
Der Status jedes einzelnen Sensors wird in kurzen Abständen
(mind. 10× pro Sekunde) von einer Steuerelektronik (1c)
abgefragt. Fingerbewegungen, beispielhaft in (1d) darge
stellt, werden von dieser Steuerelektronik in Zeiger
bewegungen umgesetzt, die dann auf einem Display angezeigt
werden können.
Fig. 2 zeigt das Prinzip des Schaltplans der Tastatur von
Fig. 1. Die Matrix der FSR-Punkte umfasst im Falle des Bei
spiels von Fig. 1 jeweils 4 Sensorpunkte pro Taste, ins
gesamt 6 × 8 = 48 Sensorpunkte, von denen in Fig. 2 ein
typischer Ausschnitt von 12 Sensorpunkten zu sehen ist. Die
Schaltung zum Abtasten der Sensorpunkte ähnelt den in
Taschenrechnern und PCs üblichen Schaltungen zum Abtasten
von Tastaturen, mit dem Unterschied, dass hier analoge
anstelle von digitalen Signalen ausgewertet werden.
Die Sensormatrix ist in Spalten und Zeilen unterteilt.
Nacheinander erhält jede Zeile einen zeitlich genau
abgegrenzten Impuls, dessen Antwort von Analog-Digital-
Wandlern interpretiert wird, die hier den Spalten der Matrix
zugeordnet sind. So kann die Steuerelektronik den Status
jedes einzelnen Sensors unabhängig von allen übrigen ermit
teln.
Das Ergebnis dieses Prozesses ist in Fig. 3 dargestellt. Die
Fingerbewegung von (1d) wurde hier aufgelöst in 7 ver
schiedene Zustände, die auf einander folgenden Abfrage
ergebnissen der Steuerelektronik entsprechen. Die x/y-
Koordinaten entsprechen der Anordnung der Tasten in Fig. 1.
So ist zum Zeitpunkt t = 1 der in der Fingerbewegung von (1d)
am weitesten links unten liegende Sensorpunkt aktiviert,
danach der rechts daneben liegende usw.. Aus dem Diagramm
wird deutlich, dass die Fingerbewegung zum Zeitpunkt t = 5
zwei Sensorpunkte zugleich auslöst. Als x/y-Koordinate wird
zu diesem Zeitpunkt der Mittelwert aller ausgelösten
Sensorpunkte genommen.
Neben der Cursorsteuerung kann die Eingabevorrichtung von
Fig. 1 natürlich auch zur herkömmlichen Zeicheneingabe
mittels Tippen dienen. Die Steuerelektronik (1c) unter
scheidet eine Zeicheneingabe von der Cursorsteuerung an Hand
der ausgeübten Kraft, denn beim Tippen wird eine höhere
Kraft ausgeübt als bei einer flüchtigen Berührung. Außerdem
werden bei einer Zeicheneingabe sämtliche Sensorpunkte
aktiviert, die einer Taste zugeordnet sind.
Im Ausführungsbeispiel von Fig. 4 wird eine Matrix von
besonders leichtgängigen elektrischen Schaltern eingesetzt
z. B. eine Folie oder Gummimatte mit Leiterbahnen, die auf
einen Andruck von wenigen Gramm anspricht. Auch hier sind
klar abgegrenzte Tastenfelder (4a) vorhanden, die eine
Fingerberührung auf die Schalter (4b) mechanisch weiter
leiten. Die Steuerelektronik (4c) fragt regelmäßig alle
Schalterstellungen ab.
Der zugehörige Schaltplan ist in Fig. 5 zu sehen. Diese
Schaltung ist identisch mit den in Taschenrechnern und PCs
üblichen Schaltungen zum Abtasten von Tastaturen mit dem
Unterschied, dass in Fig. 5 pro Taste zwei Schalter
verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 4 und
Fig. 5 sind diese zwei Schalter hintereinander angeordnet:
Der erste Schalter signalisiert eine leichte Berührung der
Taste (weniger als etwa 30 Gramm Auslösekraft), der zweite
Schalter wird erst bei einer vollen Auslösung der Taste
geschlossen (mehr als rund 40 Gramm Auslösekraft). Die
beiden Schaltstufen erlauben es der Steuerung im
Ausführungsbeispiel (4c), eine leichte Berührung der Tasten
von einer Zeicheneingabe mit festerem Andruck (zweite
Schaltstufe) zu unterscheiden.
Anstelle von zwei Schaltern pro Taste wäre es in einer
alternativen Konstruktion auch möglich, die Unterseite der
Tasten durch eine Platte mechanisch so zu koppeln, dass für
die zweite Schaltstufe nur ein großer, gemeinsam bewegter
Schalter nötig wäre.
Im einfachsten Fall (geringstmögliche Anzahl Sensorpunkte)
wird nur ein Sensor bzw. Schalter pro Tastenfeld benötigt.
Die Abfolge der Auslösung von Sensorpunkten bzw. die Messung
der ausgeübten Kraft ermöglicht es der Steuerelektronik,
zwischen Cursorsteuerung und Zeicheneingabe zu unter
scheiden. Das bedeutet, als Sensormatrix kann auch die
Abwandlung einer herkömmlichen Tastatur dienen. Hierzu ist
erfindungsgemäß deren Auslöseweg deutlich verringert, die
zum Auslösen nötige Kraft auf wenige Gramm reduziert und
außerdem sind die Tastenkappen so abgerundet, dass die
Finger ohne besondere Reibung darüber gleiten können.
In Figur (4d) ist ein zweites Beispiel für eine Finger
bewegung auf einer Eingabe-Tastatur dargestellt. Der Finger
berührt die Tastenfelder nur leicht und löst dadurch keine
Eingabefunktion aus. Die in (4d) gezeigte Tastenfolge
"1wsxc" bewegt den Cursor wie in Fig. 7 dargestellt nach
rechts unten, die Tastenfolgen "2edcv" oder "4tgbn" hätten
eine ähnliche Wirkung. Die Tastenfolge "asdf" würde den
Cursor nach rechts, die Folge "fdsa" nach links bewegen,
"z5" oder "sq" oder "ngr" würden den Cursor in Richtung nach
links oben bewegen. Um eine Wirkung auf den Cursor zu
erzielen, müssen mindestens zwei neben einander liegende
Sensorpunkte in kurzer Abfolge berührt werden.
Mit der höher auflösenden Sensor-Matrix von Fig. 1 werden im
Vergleich zum Ausführungsbeispiel von Fig. 4 die vierfache
Anzahl Positionswerte ermittelt. Damit ist eine genauere
Kontrolle über die betätigte Wegstrecke möglich und das Ziel
ist schneller erreichbar. Auch mit der groben Matrix von
Fig. 4 ist eine beliebig genaue Positionierung möglich,
allerdings können mehr Tastenberührungen nötig sein, um das
gleiche Ziel zu erreichen.
Zur Ermittlung/Feststellung der beabsichtigten Cursorbe
wegung werden erfindungsgemäß sowohl die relative Position
der berührten Tasten als auch die Geschwindigkeit der
Fingerbewegung ausgewertet. Wenn die Tastenfelder langsam
nacheinander berührt werden, bewegt sich auch der Cursor
bzw. Mauszeiger langsam, d. h. nur eine kurze Strecke (Fig.
7). Eine schnellere Berührungs-Abfolge ergibt eine
schnellere Zeigerbewegung, d. h. eine weitere Strecke
(Fig. 8). Somit ist eine stufenlos wählbare Geschwindigkeit
auch mit einer grob abgestuften Sensormatrix möglich.
Der Zusammenhang zwischen Tastenberührungs-Geschwindigkeit
und Zeiger-Wegstrecke ist in Fig. 9 dargestellt. (9a)
kennzeichnet die erste Taste, (9b) die zweite und (9c) die
dritte in Folge. Es können beliebig viele Tasten nach
einander berührt werden, je nach Anzahl der Tastenfelder.
Aus dem Diagramm ist erkennbar, dass eine flüchtige
Fingerbewegung zu einer deutlich beschleunigten, allerdings
ungenauen Zeigerbewegung führt. Mit einer sehr langsamen
Fingerbewegung lässt sich der Cursor sehr exakt position
ieren.
Eine grobe Sensormatrix würde normalerweise zu einer
ruckartigen, gestuften Zeigerbewegung führen. Durch die
beschleunigte Ausführung der schnellen Berührungen und die
gebremste Ausführung der langsamen Bewegungen wird dieser
Effekt gemindert: Schnelle Bewegungen führen zwar zu einem
Springen des Cursors, dies wird jedoch nicht als solches
wahrgenommen, weil das menschliche Auge schnelle Abfolgen zu
einer gleichmäßigen Bewegung zusammensetzt; wie bei den
Einzelbildern eines Kinofilms. Andererseits führen langsame
Tastenberührungen nur zu minimalen Zeigerbewegungen, bei
denen die abgestufte Bewegung nicht stört.
Die verstärkte Reaktion auf schnelle Bewegungen erlaubt eine
sehr schnelle Bedienung mit geringen Fingerbewegungen, aber
auch eine präzise und langsame Steuerung. So können ungeübte
Benutzer das System vorsichtig und langsam verwenden,
während geübte Benutzer wesentlich schneller damit arbeiten
können, ähnlich der Übung im Gebrauch einer Computer-Maus.
Wie bei einer Computer-Maus ist es sinnvoll, in engen
Grenzen eine Anpassung des Reaktionstempos bzw. der
Geschwindigkeit an die persönliche Arbeitssituation zu
ermöglichen, d. h. eine geringe Verschiebung, der Kurven von
Fig. 9.
Ein fühlbarer Druckpunkt der Schalter kann die Unter
scheidung zwischen einer leichten Berührung und der Eingabe-
Funktion erleichtern.
Die Bedienung des neuen Eingabemittels ähnelt der eines
anfangs erwähnten Trackpads, mit den Unterschieden, dass die
Tastatur selbst als eine Art Trackpad dient. Außerdem kann
die Positionsbestimmung je nach Auflösung der Sensoren grob
(im Fall von einem Sensor pro Taste) oder sehr fein (bis zu
hunderten von Sensorpunkten pro Taste) abgestuft sein.
Wenn eine Taste berührt wird, setzt das nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren die Steuerung in Gang (Fig. 10):
- 1. In der Ausgangssituation ist das System betriebsbereit und es wird keinerlei Taste berührt oder gedrückt.
- 2. Diese Situation wird mindestens 10-50 mal pro Sekunde fort laufend überprüft. Sobald eine Taste leicht berührt wird, folgt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Schritt 3.
- 3. Anhand der Angabe über den berührten Sensor wird mittels einer Tabelle, die das Tastenlayout (die Anordnung der Tastenfelder) enthält, die x-y-Position bestimmt und gespeichert. Wenn eine hochauflösende Sensormatrix verwendet wird, wird umgekehrt aus der x-y-Meldung des Sensors die betätigte Taste aus einer Tabelle ermittelt.
- 4. Zu dem nun bekannten Tastenfeld und der x-y-Position wird eine Information über den Auslösezeitpunkt gespeichert.
- 5. Anschließend wird geprüft, ob der Finger das Tastenfeld nur berührt oder die Taste vollständig betätigt wurde. Wenn die Taste betätigt wurde, folgt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Schritt 9.
- 6. Bei einer nur leichten Berührung wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überprüft, ob bereits Informationen über Tastenberührungen vorliegen. Wenn diese Berührung die erste in einer Folge ist, wird sie gespeichert, ohne dass eine weitere Reaktion erfolgt. Erst wenn in kurzer Abfolge weitere Tasten berührt werden, führt das zu einer Bewegung des Cursors.
- 7. Anschließend wird aus einer Abfolge von berührten Tasten ein Vektor berechnet. Die Richtung des Vektors ergibt sich aus der räumlichen Anordnung der berührten Tasten. Die Länge des Vektors ergibt sich dagegen aus dem Produkt vom Weg (Länge der Tastenfolge) der Berührung und Geschwindigkeit (Zeitspanne zwischen Berührungen). Wenn die Sensorelektronik dies erlaubt, wird auch die Anzahl gleichzeitig berührter Tasten berücksichtigt, so dass eine Berührung des Eingabemediums mit mehreren Fingern zugleich zu einer schnelleren Bewegung führt.
- 8. Der berechnete Vektor wird auf die Cursorposition angewandt, wobei es sich immer um relative Bewegungen handelt; durch eine mehrfach wiederholte Berührungsfolge wird also die Bewegung fortgesetzt.
- 9. Wenn eine Taste gedrückt wurde, wird das entsprechende Zeichen in den Eingabepuffer übertragen. Falls es sich um eine Funktionstaste oder Umschalttaste handelt, wird die entsprechende Funktion ausgelöst.
Die Erfindung ist geeignet für kleine tragbare Computer,
Mobiltelefone, Messgeräte, Fernbedienungen und für ähnliche
Geräte. Je nachdem, ob die Eingabe-Funktion oder die
Zeigefunktion im Vordergrund steht, können die Tastenfelder
wie bei einer gewöhnlichen Tastatur oder mit einer flacheren
Tasten-Oberfläche ausgebildet werden.
Andere Eingabemedien verwenden eine x-y-Bewegung der Hand
für die Zeigerpositionierung (Maus, Trackpad, Touchscreen,
Maus-Stick) und eine zusätzliche, getrennte Tastatur-
Einheit, die auf eine Finger-Bewegung entlang der z-Achse
reagiert. Die Erfindung integriert erstmals diese beiden
Funktionen in einem Eingabemittel, das sowohl auf Bewegungen
entlang der x-y-Achsen reagiert als auch gewohnte Eingabe-
Bewegungen entlang der z-Achse auswertet. Da die Tasta
turbedienung unverändert bleibt und die Zeiger-Steuerung
ähnlich einem Trackpad funktioniert, ist das System sehr
einfach zu bedienen.
Das neue Eingabemittel lässt sich im Gegensatz zur
Computermaus leicht in tragbaren Geräten unterbringen, ist
sehr robust und kann im Gegensatz zu Maus und Touchscreen
kaum verschmutzen. Die Steuerung ist präziser als ein Maus-
Stick oder ein fingerbedienter Touchscreen. Im Vergleich zum
Touchscreen mit Stift kann hier kein Stift verlorengehen,
und der Wechsel vom Tippen zum Zeigen ist erheblich
schneller als mit Stift oder Maus.
Die Erfindung benötigt keinen zusätzlichen Platz, denn im
einfachsten Fall wird nur eine Tastatur mit einem besonders
kurzen Auslöseweg benötigt, den Rest erledigt das
erfindungsgemäß gestaltete Verfahren der Steuerelektronik.
Durch diesen geringen Hardware-Aufwand ist die Lösung
zugleich preisgünstiger als alle anderen bekannten Zeige
geräte.
Claims (16)
1. Eingabe-Einrichtung zur Steuerung eines Cursors und zur
Zeicheneingabe über eine Eingabetastatur mittels Betäti
gung von Tasten, wobei die Oberfläche der Eingabe-Ein
richtung in sichtbare Tastenfelder unterteilt und mit
alphanumerischen Zeichen und Funktionsbezeichnungen ver
sehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass Tasten zur Übe
rtragung der Fingerbewegung auf eine Sensormatrix vor
gesehen sind, wobei jeder Taste mindestens ein Sensor
punkt zugeordnet ist und eine eine leichte Berührungen
der Tastenoberfläche registrierende Sensormatrix unter
halb der Oberfläche des Tastenfeldes vorgesehen ist und
eine die Position der Berührung und der Andruckkraft auf
die Tasten weiterverarbeitende Steuerelektronik vorge
sehen ist, die entweder ein Auslösen von mehreren neben
einander liegenden Sensorpunkten durch ein Streifen der
Oberfläche von mehreren Tasten oder einer Taste mit
mehreren Sensorpunkten erkennt und zu einer relativen
Bewegung des Cursors umsetzt oder ein Betätigen
einzelner Tasten und der diesen zugeordneten Sensor
punkten erkennt, so dass eine übliche Tipp-Bewegung auf
dem Tastenfeld zur Eingabe des auf dem Tastenfeld auf
gedruckten Zeichens führt.
2. Eingabe-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Steuerelektronik eine digitale
Technik aufweist, die die Stellungen aller Sensorpunkte
in schneller Abfragefolge, d. h. in mindestens zehn
maliger Erfassung pro Sekunde feststellt und zur
weiteren Signalverarbeitung auswertet.
3. Eingabe-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Steuerelektronik eine der Anzahl
Spalten oder Zeilen der Sensormatrix entsprechende
Anzahl Analog-Digital-Wandler aufweist, die die Werte
aller Sensoren in schneller Abfragefolge, d. h. in min
destens zehnmaliger Erfassung pro Sekunde feststellt und
zur weiteren Signalverarbeitung auswertet.
4. Eingabe-Einrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Sensorpunkte als Schalter ausge
bildet sind, die durch eine Berührung mit geringer Kraft
von unter 30 Gramm und mit einem kurzen Auslöseweg von
weniger als 1 mm betätigbar sind.
5. Eingabe-Einrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch ge
kennzeichnet, dass pro Taste mehrere Schalter hinter
einander auslösbar angeordnet sind, wobei durch eine
Berührung mit geringer Kraft von unter 30 Gramm und mit
einem kurzen Auslöseweg von weniger als 1 mm der
erste. Schalter betätigbar ist und durch eine erhöhte
Andruckkraft weitere, auf den ersten Schalter folgende
Schalter nacheinander betätigbar sind.
6. Eingabe-Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Tasten mit einem oder mehreren,
die Andruckkraft einer Berührung im Bereich von ungefähr
30 Gramm bis zu 500 Gramm ermittelden und an die
Steuerelektronik weiterleitenden Sensoren versehen sind.
7. Eingabe-Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Tastatur aus einer hochauf
lösenden, homogenen, flächenförmig ausgebildeten Sensor
matrix besteht.
8. Eingabe-Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Tastatur aus einer hochauf
lösenden, homogenen, flächenförmig ausgebildeten Sensor
matrix besteht, die wahlweise als Ganzes in Betätigungs
richtung mit einem Auslöseweg von ca. 1 bis 8 mm
bewegbar ist und einen fühlbaren Druckpunkt aufweist.
9. Eingabe-Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Oberfläche der einzelnen Tasten
der Tastatur eine fühlbare Begrenzung mit einer
kontinuierlich verlaufenden Übergangsform aufweist.
10. Eingabe-Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Oberfläche der einzelnen Tasten
der Tastatur konkav oder konvex ausgebildet ist.
11. Eingabe-Einrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Oberfläche der einzelnen Tasten
eine rechteckige oder polygone Umgrenzung aufweist.
12. Verfahren zur Erfassung der Art der Betätigung der
Elemente einer Eingabeeinrichtung nach Anspruch 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, dass die von Sensoren ge
messenen und durch die Fingerbewegung ausgelösten Zu
standsänderungen erfasst und anschließend interpretiert
werden und daraus eine der Fingerbewegung entsprechende
Zeicheneingabe generiert oder der Zeiger entsprechend
bewegt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
eine langsame Abfolge der Auslösung der Sensorpunkte zu
einer langsamen Bewegung des Zeigers führt, während eine
schnellere Abfolge der Auslösung der Sensorpunkte zu
einer beschleunigten Zeigerbewegung führt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekenn
zeichnet, dass eine Betätigung der Eingabeeinrichtung
mit einem einzelnen Finger zu einer langsamen Bewegung
des Zeigers führt, während die Betätigung der Eingabe
einrichtung mit mehreren Fingern gleichzeitig zu einer
beschleunigten Zeigerbewegung führt.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
durch eine geringe Betätigungskraft eine Zeigerbewegung
signalisiert wird, während durch eine erhöhte Betäti
gungskraft eine Zeicheneingabe signalisiert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
durch eine schnelle Abfolge der Auslösung benachbarter
Sensorpunkte eine Zeigerbewegung signalisiert wird,
während durch eine isolierte Auslösung einzelner Tasten
mit den ihnen zugeordneten Sensorpunkten eine Zeichen
eingabe signalisiert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001121607 DE10121607B4 (de) | 2001-05-04 | 2001-05-04 | Einrichtung zur Steuerung eines Cursors bzw. Mauszeigers über eine Eingabetastatur mit integrierter Maussteuerung und Verfahren zur Betätigung der Zeigersteuerung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001121607 DE10121607B4 (de) | 2001-05-04 | 2001-05-04 | Einrichtung zur Steuerung eines Cursors bzw. Mauszeigers über eine Eingabetastatur mit integrierter Maussteuerung und Verfahren zur Betätigung der Zeigersteuerung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10121607A1 true DE10121607A1 (de) | 2002-11-07 |
DE10121607B4 DE10121607B4 (de) | 2008-11-06 |
Family
ID=7683551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2001121607 Expired - Fee Related DE10121607B4 (de) | 2001-05-04 | 2001-05-04 | Einrichtung zur Steuerung eines Cursors bzw. Mauszeigers über eine Eingabetastatur mit integrierter Maussteuerung und Verfahren zur Betätigung der Zeigersteuerung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10121607B4 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004068330A1 (fr) * | 2003-01-27 | 2004-08-12 | Igor Gusev | Dispositif de saisie et de commande-clavier |
WO2004090704A1 (fr) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Erzhong Liu | Dispositif pour l'entree d'information de caractere, procede et application |
DE102005050696A1 (de) * | 2005-10-18 | 2007-06-21 | Siemens Ag | Mechanische Taste, mechanisches Tastenfeld und elektronisches Gerät |
DE102007058110A1 (de) * | 2007-12-03 | 2009-06-04 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Schalter |
DE102010012969A1 (de) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | Constin Gmbh | Mechanische Tastatur mit Touchpad-Funktionen |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
PL297648A1 (en) * | 1991-06-06 | 1993-09-06 | Care Tec Gmbh | Keyboard |
DE4343871C2 (de) * | 1993-12-22 | 2000-10-05 | Mannesmann Vdo Ag | Dateneingabegerät für Informationssysteme, insbesondere für Kraftfahrzeuge |
DE29502204U1 (de) * | 1995-02-10 | 1995-03-30 | Kirsch Bernhard | Berührungsbildschirm mit taktiler Rückkopplung |
DE19529571A1 (de) * | 1995-08-11 | 1997-02-13 | Becker Gmbh | Bediengerät |
KR100627378B1 (ko) * | 1996-08-28 | 2006-09-22 | 임베디드 테크놀로지스, 엘엘씨 | 터치 스크린 장치 및 방법 |
DE19731285A1 (de) * | 1997-07-21 | 1999-01-28 | Bayerische Motoren Werke Ag | Bedienelement |
-
2001
- 2001-05-04 DE DE2001121607 patent/DE10121607B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004068330A1 (fr) * | 2003-01-27 | 2004-08-12 | Igor Gusev | Dispositif de saisie et de commande-clavier |
WO2004090704A1 (fr) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Erzhong Liu | Dispositif pour l'entree d'information de caractere, procede et application |
DE102005050696A1 (de) * | 2005-10-18 | 2007-06-21 | Siemens Ag | Mechanische Taste, mechanisches Tastenfeld und elektronisches Gerät |
DE102007058110A1 (de) * | 2007-12-03 | 2009-06-04 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Schalter |
DE102007058110B4 (de) * | 2007-12-03 | 2010-01-21 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Schalter |
DE102010012969A1 (de) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | Constin Gmbh | Mechanische Tastatur mit Touchpad-Funktionen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10121607B4 (de) | 2008-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1527468B1 (de) | Einrichtung zur erfassung einer mechanischen betätigung eines eingabeelementes mittels digitaler technik und verfahren zur verarbeitung und umwandlung des digitalen eingabesignals in befehle zur steuerung eines verbrauchers | |
EP2016480B1 (de) | Optoelektronische vorrichtung zur erfassung der position und/oder bewegung eines objekts sowie zugehöriges verfahren | |
DE69816154T2 (de) | Steuervorrichtung für Informationsverarbeitungsgeräte | |
DE19514651B4 (de) | Informationseingabevorrichtung, welche sowohl als Berührungstablett als auch als Digitalisiertablett funktioniert, sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Informationseingabevorrichtung | |
DE102006060068B4 (de) | Anzeigegerät und Verfahren, das für kleine Handgeräte angepasst ist | |
DE69233132T2 (de) | Hinweisanordnung und Steuerungsvorrichtung derselben | |
DE69731299T2 (de) | Berührungsbildschirm | |
WO2003050671A2 (de) | Kombination von computertastatur und maussteuerungsvorrichtung | |
DE202008005342U1 (de) | Elektronische Vorrichtung | |
DE102014210267A1 (de) | Kapazitive Mehrzustandstaste | |
DE112005001422T5 (de) | Strichbasierte(s) Dateneingabe-Vorrichtung, -System und -Verfahren | |
DE102006042701A1 (de) | Eingabesystem | |
DE10251296A1 (de) | flexibles Engabesystem / Mehrfinger-System | |
DE112005003342T5 (de) | Informationseingabevorrichtung für portable elektronische Geräte und Steuerungsverfahren | |
DE112005003184B4 (de) | Scheibenbasierte Zeigevorrichtung, die mehrere Knöpfe bereitstellt | |
DE202008005343U1 (de) | Elektronische Vorrichtung mit behinderungsfreier Bedienung | |
DE102011075276A1 (de) | Kapazitive Sensoreinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer Eingabeeinrichtung | |
DE102009023579A1 (de) | Bedienverfahren für ein Tastfeld, das mit einer Tastenfunktion ausgestattet ist | |
DE10121607B4 (de) | Einrichtung zur Steuerung eines Cursors bzw. Mauszeigers über eine Eingabetastatur mit integrierter Maussteuerung und Verfahren zur Betätigung der Zeigersteuerung | |
DE2844575B1 (de) | Eingabevorrichtung | |
EP0098461A1 (de) | Vorrichtung zur Festlegung eines Koordinatenpunktes innerhalb einer flächigen Informations-Darstellung | |
EP1604379B1 (de) | Stufenlos betätigbare tasten einer tastatur mit integriertem signalerfassungselement und verfahren zur signalverarbeitung | |
DE102009019910B4 (de) | Gestenerkennung | |
DE102007025236A1 (de) | Sensorsteuerungs-Eingabesystem für die Verwendung bei elektronischen Geräten und Signalerzeugungsverfahren für dieses | |
DE10309011A1 (de) | Steuergerät zur Positionierung eines Cursors auf einem Computerdisplay |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VöLCKERS, OLIVER, 14055 BERLIN, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20131203 |