DE102004046526B4

DE102004046526B4 - Taktile Kontrollvorrichtung

Info

Publication number: DE102004046526B4
Application number: DE200410046526
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. Kipke
Original assignee: HANDY TECH ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: HELP TECH GMBH, DE
Priority date: 2004-09-23
Filing date: 2004-09-23
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: DE102004046526A1

Abstract

Taktile Kontrollvorrichtung, bei der mehrere Finger (5) zeitgleich unterschiedliche Braillemodule (2) berühren und deren Abtastkräfte (6) durch jeweilige Taststifte (7) auf piezoelektrische Ansteuerelemente (8) übertragen werden, die wiederum elektrische Spannungsschwankungen erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Spannungsschwankungen in unterschiedlichen Braillemodulen so ausgewertet werden, dass die Leseposition dadurch erkannt wird, indem man die Abtastkräfte erfasst und relativ zueinander bewertet.

Description

Die Erfindung betrifft eine taktile Kontrollvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Auch für Blinde und Sehbehinderte ist die Nutzung von Computersystemen im Arbeitsbereich wie auch im Privatbereich seit Jahren zur Selbstverständlichkeit geworden. Blinde nutzen zur blindengerechten Umsetzung von Bildschirminformationen sogenannte Bildschirmausleseprogramme (Screenreader). Informationen werden mit Hilfe eines Sprachausgabemoduls in Sprache umgesetzt und/oder mit Hilfe einer Punktschriftausgabe, einer sogenannten Braillezeile, taktil dargestellt.
Die taktilen Informationen werden in der Blindenschrift – der sogenannten Brailleschrift – dargestellt. Die Brailleschrift besteht aus aneinandergereihten Braillezeichen, welche durch eine zeichenspezifische Kombination von punktförmigen Erhöhungen in einer 2 × 3 oder 2 × 4 Matrix dargestellt sind. Der Punktabstand innerhalb der Matrix ist konstant und kleiner als der Zeichenabstand.
Bei Ausgabegeräten von Brailleschrift werden in der Regel modular aufgebaute Braillezeilen als taktiles Ausgabemedium eingesetzt. Dies geschieht auch in Verbindung mit Personal Computern. Diese Braillezeilen erlauben die reversible Darstellung der Brailleschrift, wobei je ein 6- oder 8-Punkt-Braillemodul ein Zeichen darstellt. An seiner Oberfläche ist jeder Modulkörper der einzelnen Braillemodule als taktile Lesefläche – kurz Tastfläche genannt – ausgebildet.
In einer 2 × 3 oder 2 × 4 Lochmatrix der Tastfläche sind taktile Lesestifte – kurz Taststifte genannt – beweglich eingelassen, welche zwei Zustände annehmen können: einen angehobenen Zustand des Taststiftes (gesetzt) und einen abgesenkten Zustand (gelöscht).
Beim gelöschten Zustand schließt die Oberfläche der Tastfläche mit der Oberkante des Taststiftes eben ab, und ist somit nicht mehr zu ertasten.

Es sind aus US 4283178 , EP 0237090 A1 , US 4664632 , DE 39 23 967 A1 piezoelektrische Braillemodule zur Darstellung von Punktschrift bekannt. Diesen piezoelektrischen Braillemodulen ist gemeinsam, dass durch direkte mechanische Kopplung des Taststiftes mit dem freien Ende eines piezokeramischen Biegeelements der Taststift gesetzt bzw. gelöscht wird. Diese piezokeramischen Biegeelemente sind einseitig fest im Modulkörper eingespannt und entweder parallel oder senkrecht zur Lesefläche angeordnet. Aus DE 38 11 406 C2 ist eine Vorrichtung zur Darstellung von Blindenschrift bekannt, bei der durch eine elektrische Beschaltung am piezokeramischen Biegeelement bei angehobenen Taststiften der Piezo-Effekt zur Erkennung der Position eines über eine Reihe von Braillemodulen gleitenden Lesefingers genutzt wird.

In der Regel werden 40 oder 80 dieser piezoelektrischen Braillemodule in einer Braillezeile aneinander gereiht. Diese stellen die Textinformation eines Bildschirmausschnitts taktil dar. Zum Navigieren in einem Text werden sogenannte Lesetasten benutzt, die den einzeiligen taktilen Bildschirmausschnitt weiter und zurück versetzen. Die Schreibmarke, der sogenannte Cursor, wird automatisch verfolgt. Ferner ist es Stand der Technik, Tasten zur Platzierung des Cursors, sogenannte Cursorrouting Tasten, in die Braillemodule zu integrieren.

Sehbehinderte, die über ein Restsehvermögen verfügen, nutzen so genannte Großschriftprogramme, die die Bildschirminformationen vergrößert und/oder farblich verändert oder invertiert darstellen. Zur Navigierung werden handelsübliche Computerperipherie Geräte genutzt wie Computermaus oder Trackball.

Der vergrößerte Bildschirmausschnitt kann sowohl den Cursor wie auch den Mauszeiger auf dem Bildschirm verfolgen.

Da sowohl Blinde wie auch Sehbehinderte nur einen sehr kleinen Bildschirmausschnitt zur Verfügung haben, kommt der Möglichkeit, komfortabel auf dem Bildschirm zu navigieren, eine zentrale Bedeutung zu.

Beim taktilen Lesen von Texten mit Hilfe einer Braillezeile wird der Lesefluss ständig dadurch unterbrochen, dass mit den Lesetasten der dargestellte Textausschnitt weitergeschaltet werden muss. Es gibt seither keine zuverlässige Möglichkeit festzustellen, welche Textstelle momentan taktil gelesen wird, um diese Information z.B. zur Weiterschaltung des Textes nutzen zu können. Die Erkennung der genauen taktilen Leseposition wird auch dadurch erschwert, dass oftmals mehrere Finger beim taktilen Lesen über die taktile Anzeige geführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die taktile Leseposition zuverlässig zu erkennen, und dies auch, wenn mehrere Finger über die taktile Ausgabe geführt werden. Diese Leseposition Erkennung soll sowohl beim Lesen von Brailleschrift als auch beim Abtasten anderer taktiler Umsetzungen genutzt werden können.

Die Erkennung der taktilen Leseposition muss auch beim Erlernen des taktilen Lesens zuverlässig funktionieren. Hierbei wird das taktile Lesen häufig so unterrichtet, dass bis auf die Daumen alle weiteren 8 Finger der beiden Hände auf der Brailleanzeige geführt werden. Bis etwa zur Mitte der Brailleanzeige wird die Fingerkuppe des Zeigefingers der linken Hand zur Textertastung genutzt und die Finger der rechten Hand dienen dabei zur taktilen Vororientierung. Ab etwa der Mitte der Brailleanzeige wird dann mit der rechten Hand weiter gelesen, wobei hierbei nun die Fingerkuppe des Zeigefingers der rechten Hand zum taktilen Lesen genutzt wird.

Die Lösung dieser Aufgaben erhält man durch die in den Ansprüchen 1 bis 8 angegebenen Merkmale der taktilen Kontrollvorrichtung.

Erfindungsgemäß kann zur Steuerung des taktil dargestellten Bildschirmausschnittes die Leseposition beim taktilen Lesen auch bei mehreren zeitgleich abtastenden Fingern erkannt werden. Die durch die abtastenden Finger entstehende mechanische Belastung auf die aus der Tastfläche ragenden Taststifte wird ausgewertet.

Ein abtastender Finger übt Druck mit Hilfe der Taststifte auf die piezoelektrischen Ansteuerelemente aus. In diesen wird auf Grund des Piezoeffektes eine elektrische Spannungsschwankung erzeugt. Diese elektrische Spannungsschwankung wird erfasst und ausgewertet. Somit kann ohne den Einbau zusätzlicher Sensoren direkt am piezoelektrischen Ansteuerelement, das primär zur Informationsdarstellung durch das Setzen und Löschen eines Taststiftes verwendet wird, die Taststärke ermittelt werden. Spannungsschwankungen, die auf Grund der Veränderung der Ansteuerspannung an den piezoelektrischen Ansteuerelementen entstehen, werden herausgefiltert. Zur Erkennung der Leseposition werden mit Hilfe von Schwellwerten für die elektrische Spannungsschwankung unterschiedliche Abtastkräfte erfasst. Diese unterschiedlichen Abtastkräfte werden miteinander verglichen.

Es wurde ermittelt, dass die Position mit der größten Abtastkraft in der Regel mit der taktilen Leseposition überein stimmt.

Mit geeigneten Auswertealgorithmen wird die Lesepositionserkennung verbessert. Werden z.B. in drei benachbarten Braillemodulen Spannungsschwankungen durch Berührungen festgestellt, ermittelt eine elektronische Auswertung nur die mittlere Zelle als Leseposition. Mit der Kenntnis der Lesegewohnheiten des blinden Nutzers ist es möglich, die Erkennung weiter zu verbessern. So kann z.B. die Auswertung für Rechts- und Linkshandleser unterschiedlich sein.

Die erkannte Leseposition wird zur Steuerung taktiler Ausgabemedien, aber auch von anderen Ausgabemedien wie z.B. vergrößerter Bildschirmdarstellung oder einer Sprachausgabe genutzt. Wird z.B. erkannt, dass das letzte dargestellte Zeichen auf der aktuellen Punktschriftdarstellung der Braillezeile gelesen wurde, wird automatisch die Weiterschaltung der taktil dargestellten Information erfolgen.

Auch die Platzierung des Cursors und des Mauszeigers wird anhand der erkannten Leseposition vorgenommen. Um bei erfahrenen Punktschriftlesern die Lesegeschwindigkeit zu erhöhen, wird z.B. bei Berührung des ersten Buchstaben eines Wortes die Sprachausgabe zur Ausgabe des kompletten Wortes genutzt. Um das Erlernen des taktilen Lesens zu erleichtern, wird eine Sprachausgabe dazu genutzt, um ein Wort anhand der erkannten Leseposition zu buchstabieren und/oder erst nachdem es komplett taktil gelesen worden ist, von der Sprachausgabe ansagen zu lassen.

Für Sehbehinderte wird die erfasste Leseposition auf einer die Bildschirmzeile repräsentierenden taktilen Kontrollvorrichtung z.B. dazu genutzt, den vergrößerten Bildschirmausschnitt zu steuern. Mit zusätzlichen optischen Anzeigeelementen, die in die taktile Kontrollvorrichtung integriert sind, werden zusätzlich zur taktilen Information auch optische Informationen angezeigt. So kann z.B. die Textpassage, die derzeit vergrößert von einem Vergrößerungsprogramm auf dem Bildschirm dargestellt wird, gesondert z.B. andersfarbig, hervorgehoben werden. Auch die Schreibmarke könnte so gesondert hervorgehoben werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Braillezeile als taktile Ausgabeeinheit für Blinde.
2 ein vergrößert dargestelltes Braillemodul der taktilen Kontrollvorrichtung
3 eine taktile Kontrollvorrichtung mit zusätzlich eingebauter optischer Ausgabe
Die in der in 1 abgebildete Ausprägungsform der taktilen Kontrollvorrichtung ist eine Braillezeile (1) mit 80 Braillemodulen (2). Es wird die Leseposition (3) – hier der Zeigefinger der lesenden Hand (4) – dadurch erkannt, dass die Taststifte berührt werden.
Wie in 2 im Schnitt dargestellt, wird durch einen der berührenden Finger (5) eine Kraft (6) – hier als Pfeile symbolisiert – mit Hilfe der Taststifte (7) auf die piezokeramischen Biegeelemente (8) ausgeübt. Die Kraft (6) erzeugt auf Grund des piezoelektrischen Effektes an den piezokeramischen Biegeelementen (8) eine elektrische Feldänderung, die als elektrische Spannungsschwankung abgegriffen wird. Diese kann selbst bei piezokeramischen Biegeelementen (8) abgegriffen werden, bei denen zur Auslösung einer mechanischen Verformung bereits eine elektrische Ansteuerspannung anliegt. Somit werden Berührungen an piezoelektrischen Braillemodulen erfasst, ohne diese in ihrem Aufbau zu verändern. Es müssen dafür keine zusätzlichen Sensoren eingesetzt werden.
Die in 3 dargestellte Ausprägungsform der taktilen Kontrollvorrichtung (9) verfügt über 70 taktile Anzeigeelemente (10) – diese sind hier nur mit jeweils einem Taststift (7) ausgestattet – und besitzen zusätzliche optische Anzeigeelemente (11), die hier als mehrfarbige Leuchtdioden ausgeprägt sind. Die Kraft (6), die durch den abtastenden Finger (5) auf den Taststift (7) ausgeübt wird und von diesem auf das piezokeramische Biegeelement (8) übertragen wird, ist als Pfeil symbolisiert.
Diese taktile Kontrollvorrichtung ist in ihrer Bauform so kompakt gehalten, dass sie ähnlich wie eine Handballenauflage vor eine PC-Tastatur (12) platziert wird.

Claims

Taktile Kontrollvorrichtung, bei der mehrere Finger (5) zeitgleich unterschiedliche Braillemodule (2) berühren und deren Abtastkräfte (6) durch jeweilige Taststifte (7) auf piezoelektrische Ansteuerelemente (8) übertragen werden, die wiederum elektrische Spannungsschwankungen erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Spannungsschwankungen in unterschiedlichen Braillemodulen so ausgewertet werden, dass die Leseposition dadurch erkannt wird, indem man die Abtastkräfte erfasst und relativ zueinander bewertet.
Taktile Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektierung der Leseposition an die Lesegewohnheiten beim taktilen Lesen der einzelnen Benutzer angepasst wird.
Taktile Kontrollvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erkannte Leseposition zur Steuerung weiterer, auch nicht taktiler Textumsetzungen wie z.B. einer Sprachausgabe genutzt wird.
Taktile Kontrollvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das erfolgte Lesen einer bestimmten Textpassage erkannt wird, automatisch die Weiterschaltung des taktil dargestellten Textes erfolgt.
Taktile Kontrollvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erkannte Leseposition zur Platzierung des Cursors und/oder des Mauszeigers genutzt wird.
Taktile Kontrollvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vergrößert dargestellter Bildschirmausschnitt, der die erfasste Leseposition darstellt, auch durch diese gesteuert wird.
Taktile Kontrollvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass diese über zusätzliche optische Anzeigeelemente – wie z.B. einzelne Lichtquellen – für jedes auf der zu lesenden Bildschirmzeile dargestellte Zeichen verfügt.
Taktile Kontrollvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der, die zu lesende Bildschirmzeile repräsentierenden, Ausgabeeinheit taktile Anzeigeelemente – wie z.B. einzelne Taststifte – für jedes auf der zu lesenden Bildschirmzeile dargestellte Zeichen genutzt werden.