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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Eingabeeinrichtung für
ein EDV-System. Insbesondere richtet sich die Erfindung hierbei
auf eine Eingabegerät in Form einer Computermaus die als
solche die Abwicklung von Eingabevorgängen bei der Anwendung
eines Computers, insbesondere bei CAD-Anwendungen, bei Text- und
Bildverarbeitungsanwendungen, bei Programmierungsarbeiten, bei Kalkulationsanwendungen,
der Internetnavigation, sowie bei Spielen ermöglicht.
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Derartige,
als Computermaus bezeichnete Eingabegeräte ermöglichen üblicherweise
die Generierung von X/Y Steuerdaten durch die entsprechende Bewegung
der Maus auf, oder gegenüber einer Unterlage. Diese Computermäuse
sind weiterhin mit einer Tasteneinrichtung ausgestattet durch welche Selektionsoperationen
durchgeführt werden können. Weiterhin sind Computermäuse
häufig auch mit einem Scroll-Rädchen ausgestattet
durch welches ebenfalls Eingabesignale generiert werden können.
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Bei
der Verwendung von Mäusen als Eingabevorrichtungen besteht
das Problem, dass bei üblichen Skalierungseinstellungen
ein relativ großer Bewegungsplatz auf einer Unterlage vorhanden
sein muss. Bei großen „Übersetzungsverhältnissen"
besteht das Problem, dass eine präzise Positionierung eines
Cursors ein erhebliches Maß an feinmotorischer Koordination
erfordert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen
durch welche es möglich wird, mausbasierte Eingabeoperationen
bei der Anwendung von EDV-Geräten erheblich zu erleichtern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Computermaus mit einer Gehäuseeinrichtung und einer
Verlagerungserfassungseinrichtung zur Generierung von Steuerdaten
die als solche mit der Verlagerung der Gehäuseeinrichtung
in eine X- und eine Y-Achsrichtung korrelieren, und einer Handerfassungseinrichtung
zur Generierung von Steuerdaten die als solche mit der Position
und/oder den Fingergesten einer Hand gegenüber der Gehäuseeinrichtung
korrelieren bevor die Computermaus ergriffen oder berührt
wird.
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Dadurch
wird es auf vorteilhafte Weise möglich, auf intuitiv gut
beherrschbare Weise Eingabeoperation mit einer Computermaus, insbesondere Cursorsteuerungen
in noch weiter verbessertem Maße abzuwickeln.
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Durch
das erfindungsgemäße Konzept kann der Maus auch
die Funktion eines „virtuellen" Joysticks verliehen werden
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Gemäß einem
besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das EDV-System
derart konfiguriert, dass bei Nutzung der Touchless-Funktion dem
Anwender in einem kleinen Displayfenster, z. B. in der rechten unteren
Ecke angezeigt wird welche Interpretations- oder Auswertungsschemata
momentan für die Umsetzung der Positionserfassung, oder Gesteninterpretation
verwendet werden, oder wohin ein Cursor momentan in etwa vorpositioniert
wird.
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In
einem ersten Abstandshöhenniveau von beispielsweise 11
cm gegenüber einer Mausauflagefläche können
beispielsweise Bewegungen der Hand des Anwenders in X- und Y-Richtung
aufgelöst, sowie bestimmte Gesten erkannt werden. Bei Unterschreiten
dieses vorzugsweise anwenderindividuell einstellbaren Höhenkriteriums,
oder bei Berührung der Maus wird die gestenspezifisch veranlasste
Einstellung eingefroren und erst bei Führung der Maus und
physischer Verlagerung derselben eine weitere Generierung von verlagerungskorellierten
Steuerdaten vorgenommen.
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Über
die berührungslose Gesteneingabe können bestimmte
Basisfunktionen ausgewählt werden die dann nach Berührung
der Maus und durch Verlagerung derselben entsprechenden den verlagerungskorellierten
Steuerdaten ausgeführt werden. So kann beispielsweise gestenbasiert
aus einem Symbolfeld ein virtueller Radiergummi, ein Schrifttyp
oder ein Zeichenwerkzeug gewählt werden. Im Nachgang hierzu
wird das Werkzeug oder das Formatkonzept entsprechend den verlagerungskorellierten
Steuerdaten angewendet.
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Es
ist damit insbesondere möglich gesten- und handbewegungsbasiert
Menuebefehle aus einem durch Annäherung der Hand an die
Maus aktivierten Fenster aufzurufen und mit diesen Selektionen nachfolgend
zu arbeiten. Bei einem bestimmten Näherungszustand kann
beispielsweise bei einem Textverarbeitungsprogramm ein Zugriff auf
eine obere Symbolleiste und deren Pulldown-Menues erfolgen. Bei
Berührung der Maus ist das gewählte Formatierungswerkzeug
für den Cursor aktiv.
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Anhand
der Erkennung von Gesten oder Handbewegungen können auch
vorab X/Y-Cursorsteuerdaten generiert werden die unmittelbar umgesetzt
werden können um zunächst eine Grobnavigation
im gesamten Bildbereich vorzunehmen. Nach Aufgriff der Maus erfolgt
vom zuletzt festgelegten Punkt aus eine Feinnavigation in herkömmlicher
Weise.
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Ansonsten
können die durch die erfindungsgemäße
Computermaus durch Erfassung der X-, Y-, und vorzugsweise auch der
Z-Informationen zur Relativposition der Hand des Anwenders gegenüber
der Maus gewonnenen Signale in verschiedenster softwaretechnisch
abgestimmter Weise zur Abstimmung von Eingabevorgängen
herangezogen werden.
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Die
Benutzeroberfläche kann dabei insbesondere so gestaltet
sein, dass über eine Querbewegung der Eingabehand verschiedene,
in der Benutzeroberfläche visualisierte Buttons oder Felder
selektiert werden können. Die Benutzeroberfläche
kann weiterhin auch so gestaltet werden, dass zusätzlich zu
der Auflösung der Querbewegung auch die Längsbewegung
sowie vorzugsweise auch noch die Tiefenbewegung erfasst werden kann.
Durch die Erfassung der Quer- und Längsbewegung wird es
möglich, sich zweidimensional in einem bestimmten Menüfenster zu
bewegen. Durch die Detektion der Tiefenbewegung wird es möglich,
insbesondere Zugang zu unterschiedlichen Menüfenstern zu
erlangen. Die Benutzeroberfläche kann weiterhin so gestaltet
werden, dass die Selektionsvorgänge durch markante Handbewegungen, insbesondere
durch markante Änderungen der Z-Achseninformationen generiert
werden. Weiterhin ist es auch möglich, bestimmte Gesten
zu detektieren, und die Selektion der Benutzeroberfläche,
oder auch bestimmte anderweitige Befehle aus diesen Gesten abzuleiten.
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Die
erfindungsgemäße Computermaus kann so gestaltet
sein, dass die Detektion der Handposition und der Gesten auf feldelektrischem
Wege erfolgt. Dabei ist es insbesondere möglich, den Körper
des Anwenders als solchen in das Signalübertragungssystem
einzubinden, indem beispielsweise in den Anwender ein Verschiebestromereignis
eingekoppelt wird, wobei ein Signaltransferweg über den
Anwender zu einem Anschlusspunkt, beispielsweise einer Tatstatur,
einer Handauflage, einem Tischrahmen-, einem Stuhl oder eine anderweitige,
vorzugsweise über einen USB-Port an das EDV-System angeschlossene
Empfangselektrodeneinrichtung bewerkstelligt wird.
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An
der Computermaus können auch optische Mittel, insbesondere
Leuchtdioden vorgesehen sein durch welche zusätzliche optische
Informationen, z. B. Feedbackinformationen über abgewickelte Eingabevorgänge
oder momentane Systemfunktionen visualisiert werden können.
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Die
gesamte signaltechnische Struktur kann so konfiguriert sein, dass
die Bewegung bzw. Umsetzung der Eingabeoperationen auch sog. ballistische Effekte
berücksichtigt, sodass durch rasche Verlagerung der Operationshand
der Cursor in dem entsprechenden Fenster größere
Strecken zurücklegt und entsprechend in einer ballistischen
Funktion (also nach Maßgabe eines negativen Beschleunigungsfaktors
a verzögert) ausläuft. Vorzugsweise ist das Detektionsfeld
derart dimensioniert, dass dieses einen Bereich von ca. 18 × 18
cm abdeckt, da in diesem Bereich eine besonders rasche Bewegung
der Operationshand durch Kippung im Handgelenkbereich und leichte
Drehung um das Handgelenk erreicht werden kann.
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Es
ist möglich, das System so zu gestalten, dass die berührungslos über
die Computermaus generierten Steuerdaten dann zu einem Ereignis
führen, wenn durch die andere Hand des Anwenders ein Schaltereignis,
insbesondere durch Berührung einer Tatstatur oder einer
Tatstaturtaste erfolgt.
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Es
ist möglich, ein bestimmtes Annäherungsbahnprofil
zu definieren das einen Aufgriff der Computermaus ohne Aktivierung
des Gestenerfassungssystems erlaubt. Ein derartiges Annäherungsbahnprofil
kann beispielsweise eine seitliche Heranführung der Hand
and die Maus auf niedriger Höhe sein.
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Hinsichtlich
eines besonders vorteilhaften Aufbaus der Hand-Erfassungseinrichtung
sowie schaltungstechnische Details wird auf die auf die Anmelderin
zurückgehenden Patentanmeldungen
DE 10 2007 016 408 und
DE 10 2007 020 873 verwiesen.
Der Offenbarungsgehalt dieser Anmeldungen ist hiermit vollumfänglich
in die vorliegende Anmeldung eingebunden.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines unter Einschluss einer erfindungsgemäßen Computermaus
realisierten EDV-Systems;
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2a eine
Prinzip-Skizze zur Veranschaulichung einer „Tieferblätter-Geste";
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2b eine
Prinzip-Skizze zur Veranschaulichung einer „Zurückblätter-Geste";
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Das
in 1 dargestellte, Computersystem umfasst eine Computermaus 1 und
eine Displayeinrichtung 2, die bei diesem Ausführungsbeispiel
als Flachbildschirm ausgeführt ist. Die Computermaus 1 ist
bei diesem Ausführungsbeispiel hinsichtlich ihrer äußeren
Gestaltung wie eine an sich bekannte Computermaus gestaltet und
umfasst die typischen Eingabeschalter 3, 4 sowie
ein Scrollrad 5.
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Auf
der Displayeinrichtung 2 wird eine durch das verwendete
Programm festegelegte graphische Benutzeroberfläche bereitgestellt.
Lediglich beispielhaft kann in dieser Benutzeroberfläche
ein hier als Pfeil gestalteter Cursor 6 bewegt werden.
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Die
hier gezeigte, Computermaus 1 zeichnet sich dadurch aus,
dass diese neben einer Verlagerungserfassungseinrichtung zur Generierung
von Steuerdaten die als solche mit der Verlagerung der Gehäuseeinrichtung
in eine X- und eine Y-Achsrichtung korrelieren, auch mit einer Handerfassungseinrichtung
ausgestattet ist, zur Generierung von Steuerdaten die als solche
mit der Position einer Hand gegenüber der Gehäuseeinrichtung
der Maus korrelieren ohne dass hierbei ein Aufgriff der Maus erfolgt.
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Noch
vor Berührung der Maus kann, können mit der hier
gezeigten Hand R (hier lediglich beispielhaft die rechte Hand) durch
berührungsloses Bewegen der Hand bzw. des ausgestreckten
Zeigefingers F auf der hier dargestellten, virtuellen Eingabeebene E,
Cursorbewegungen oder Selektionsvorgänge innerhalb der über
das Display 2 bereitgestellten Benutzeroberfläche
abgewickelt werden können. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Systemabstimmung so festgelegt, dass die Breite B sowie
die Länge L der virtuellen Eingabeebene E einer Gesamtüberquerung
der Displayeinrichtung in die entsprechenden Richtungen entspricht.
Es sind damit zumindest grobe Cursorvorplazierungen möglich, bevor
die Maus ergriffen wird.
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Die
Computermaus 1 bzw. das unter Einschluss derselben realisierte
Computersystem ist weiterhin derart gestaltet, dass Selektionsoperationen,
insbesondere durch markante Bewegungen der Operationshand R oder
des Fingers F, in einer zur Eingabeebene E normalen Richtung (Z-Richtung) abgewickelt
werden können.
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Weiterhin
ist die erfindungsgemäße Computermaus wie bereits
angegeben auch mit Eingabeeinrichtungen in Form von Druckknöpfen 3, 4 versehen, über
welche weitere Eingabeoperationen veranlasst werden können.
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Das
zur Verwendung der Maus 1 vorgesehene EDV-System kann so
gestaltet sein, dass über die Handpositionssensoreinrichtung 7 eine
gestenbasierte Positionierung eines „Second-Class-Cursors" erfolgt,
wobei dieser Scond Class Cursor mit einer bestimmten Selektionsgeste – z.
B. markantem Absenken der Hand zur Maus hin übernommen
wird und anschließen final durch Bewegung der Maus feinpositioniert
wird.
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Durch
die hier dargestellte, Computermaus 1 kann berührungslos
und durch relativ grobmotorische Bewegung der Operationshand R in
dem virtuellen Eingabefeld E eine zuverlässige und rasch
koordinierbare Abwicklung von Eingabevorgängen die unmittelbar über
eine klassische Anwenderoberfläche bewerkstelligt werden.
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Die
zur Detektion der Bewegung der Operationshand R gegenüber
der Computermaus 1 vorgesehene Detektionseinrichtung 7 ist
vorzugsweise unmittelbar in die Computermaus 1 integriert,
insbesondere unter deren Gehäuseschale 7a eingesetzt.
Diese Detektionseinrichtung 7 kann insbesondere so gestaltet
sein, dass die Bewegung und Position der Operationshand R anhand
feldelektrischer Wechselwirkungseffekte detektiert wird.
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Es
ist möglich, nach Maßgabe der Hand- und Fingerbewegung
eine Cursorstruktur innerhalb des Wiedergabebereiches der Displayeinrichtung
zu bewerkstelligen. Es ist auch möglich, nach Maßgabe der
Hand- und Fingerbewegung bestimmte Menuepunkte jeweils in den Zentralbereich
der Displayeinrichtung zu bewegen und diese dann bei Eintritt in das
Zentralfenster zu selektieren. Es ist auch möglich, diese
beiden Ansätze zu kombinieren, so dass z. B. bei Erreichen
einer bestimmten Rand-Grenzzone, z. B. einer unter einem Abstand
von ca. 20% der Bildflächendiagonale zum Displayrand verlaufenden Grenzlinie
ein Bildflächennachlauf erfolgt und dann in dem nachgelaufenen
Fenster wieder eine X-Y Navigation und ggf. auch ein Z-Zoom abgewickelt
werden kann.
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Die
Computermaus 1 oder das unter Einschluss derselben realisierte
EDV-System kann so gestaltet sein, dass diese auch bestimmte Fingergesten
interpretiert wie sie sich beim Schreiben auf einer virtuellen Tastatur
ergeben.
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Unter
der hier beispielhaft aufgebrochen dargestellten Gehäuseschale
ist eine Elektrodenstruktur 8 dargestellt, die ggf. auch
unmittelbar unterhalb einer nichtleitenden Gehäusefläche
der Maus angebracht sein kann. Durch diese Elektrodenstruktur 8 wird
es möglich, die X- und Y-Bewegungen sowie auch die Z-Bewegungen
der Operationshand R gegenüber dem Mausgehäuse
zu detektieren und die zur Navigation innerhalb der Benutzeroberfläche
erforderlichen X/Y und ggf. Z-Signale zu generieren.
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Die
Elektrodenstruktur 8 umfasst eine Speiseelektrodeneinrichtung 9,
eine Abschirmungselektrodeneinrichtung und mehrere Detektionselektroden 11, 12, 13. Über
die Speiseelektrodeneinrichtung 9 wird ein moduliertes
E-Feld generiert, das sich in den oberhalb der Maus 1 liegenden,
der Operationshand R zugänglichen Raumbereich hinein ausdehnt. Durch
die Abschirmungselektrodeneinrichtung wird eine unmittelbare feldelektrische
Koppelung des durch die Speiseelektrode 9 generierten Feldes
mit den Detektionselektroden 11, 12, 13 verhindert. Über die
Feldelektroden 11, 12, 13 kann die Position
der Operationshand R sowie die Relativbewegung derselben gegenüber
der Speiseelektrode 9 detektiert werden. Die Detektionselektroden 11, 12, 13 sind hierzu
an eine Auswertungsschaltung 14 angebunden, welche vorzugsweise
auf Grundlage mehrerer unterschiedlicher Auswertungskonzepte eine
Auswertung der Detektionsereignisse, insbesondere der Stärke
des an der jeweiligen Detektionselektrode 11, 12, 13, 14 anliegenden
elektrischen Feldes, vornimmt. Die Detektionselektroden 11, 12, 13 bilden vorzugsweise
Bestandteile von IC-Netzwerken. Die Auswertungskonzepte können
insbesondere die Messung von Strömen, der Spannung, Phasenlagen von
Strom und Spannung zueinander, sowie die Phasenlagen gegenüber
Erregersystemen, und Kapazitäten in den entsprechenden
Abschnitten der LC-Netzwerke beinhalten.
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In 2a ist
stark vereinfacht eine einer typischen „Umblätterbewegung"
entsprechende Handbewegung dargestellt die durch die erfindungsgemäße
Computermaus erkannt werden kann.
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In 2b ist
stark vereinfacht eine einer typischen „Zurücklätterbewegung"
entsprechende Handbewegung dargestellt die durch die erfindungsgemäße
Computermaus erkannt werden kann.
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Die
Displayeinrichtung 2 wird über das hier nicht
näher dargestellte EDV-System angesteuert. Diese Ansteuerung
der Displayeinrichtung 2 erfolgt bei dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel derart, dass über die Displayeinrichtung
eine für die Abwicklung von Eingabevorgängen vorteilhafte,
vorzugsweise intuitiv rasch verständliche Benutzeroberfläche
gebildet wird. Diese Benutzeroberfläche kann insbesondere
so aufgebaut sein, dass diese mehrere Fenster bildet, wobei zumindest
ein Teil dieser Fenster so gestaltet ist, dass in diesen Fenstern
eine zweidimensionale Verlagerung einer Cursorstruktur oder entsprechend
zweidimensionale anderweitige Navigation möglich ist. Die
zur Verlagerung der Cursorstruktur 6 innerhalb der Bildfläche
vorgesehenen X/Y Informationen werden erfindungsgemäß durch
die unmittelbar in die Computermaus 1 eingebundene Detektionseinrichtung 7 generiert.
Diese Detektionseinrichtung 7 ist so gestaltet, dass diese
die Bewegung einer Operationshand in einem über der Computermaus 1 liegenden
Operationsraum (vgl. 1) ermöglicht.
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Hinsichtlich
des eines besonders vorteilhaften Aufbaus der Hand-Erfassungseinrichtung
wird auf die auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldungen
DE 10 2007 016 408 und
DE 10 2007 020 873 verwiesen.
Der Offenbarungsgehalt dieser Anmeldungen ist hiermit vollumfänglich
in die vorliegende Anmeldung eingebunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007016408 [0020, 0041]
- - DE 102007020873 [0020, 0041]