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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Eingabe einer Information in eine Datenverarbeitungsanlage, bei welchem/welcher mehrere auswählbare Informationen auf einer Anzeigevorrichtung, insbesondere einem Bildschirm dargestellt werden. Informationen können dabei z. B. auswählbare Buchstaben/Texte oder Graphiken, insbesondere einer angezeigten Tastatur sein. Die Datenverarbeitungsanlage kann dabei Teil der Anzeigevorrichtung sein oder separat dazu angeordnet sein.
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Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind im Stand der Technik z. B. als Bildschirme mit Auswahltasten bekannt. Beispielsweise kann eine solche Vorrichtung als berührungsempfindliche Anzeigevorrichtung/Bildschirm, als sogenannter Touch-Screen, oder auch mit separaten Tasten und zugeordneten Anzeigebereichen ausgeführt sein. Durch Berührung eines angezeigten Tastenfeldes bzw. einer Taste kann die angezeigte Information ausgewählt werden. Nach Auswahl der Information führt die Datenverarbeitungsanlage eine der Auswahl entsprechende Aktion aus, z. B. schreibt sie einen Text oder startet einen gewünschten Dienst. Typische Anwendungsgebiete sind z. B. Bankautomaten, Fahrkartenautomaten oder auch beliebige Computeranwendungen.
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Bei diesem Stand der Technik besteht zur Auswahl einer gewünschten Information die Notwendigkeit mit einem Auswahlelement, z. B. mit dem Finger der Hand einer bedienenden Person exakt die auszuwählende Information, das Feld, in dem die Information dargestellt ist oder die Taste, welcher die Information zugeordnet ist, zu treffen, so wie es auch von üblichen Tastaturen bekannt ist.
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Für Menschen, die unter einem starken Muskelzittern leiden oder Willkürbewegungen mit den Extremitäten ausführen, ist die Bedienung solcher Vorrichtungen, bzw. die Ausführung eines solchen Eingabeverfahrens mit großen Problemen verbunden.
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Diese Personen sind oftmals nicht in der Lage z. B. ihren Finger als Auswahlelement gezielt zu einem Tastenfeld/einer Taste zu bewegen, um die Auswahl einer Information zu bewirken. Die Auswahlbewegung des Auswahlelementes, insbesondere eines Fingers kann hier von einem starken Zittern oder von Willkürbewegungen überlagert sein, so dass mit einer hohen Wahrscheinlichkeit die gewünschte auszuwählende Information nicht selektiert wird, sondern eine benachbarte und somit falsche bzw. nicht gewünschte Information. Ein solches Muskelzittern bzw. Willkürbewegungen sind z. B. in Verbindung mit der Parkinson-Krankheit bekannt.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, die Tasten stark zu vergrößern, um auch Personen mit einem solchen Tremor die Eingabe zu ermöglichen. Hierdurch reduziert sich jedoch stark die Anzahl der anzeigbaren Informationen, da üblicherweise die zur Verfügung stehende Anzeigefläche begrenzt ist.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zustellen, um Personen mit einem solchen Muskelzittern bzw. Willkürbewegungen der Extremitäten eine sichere Möglichkeit zu bieten, gewünschte Informationen, z. B. in eine Datenverarbeitungsanlage mittels einer Anzeigevorrichtung, auf der die möglichen Informationen dargestellt werden, einzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Oberfläche der Anzeigevorrichtung zumindest latent in mehrere Zielfelder unterteilt wird, wobei in jedem Zielfeld eine andere auswählbare Information dargestellt wird und der Weg eines Auswahlelementes, insbesondere des Fingers der Hand einer bedienenden Person, bei einer Auswahlbewegung erfasst und aus dem erfassten Weg, bzw. den Punkten, die den Weg definieren, eine Ausgleichsgerade bestimmt wird, wobei diejenige Information als ausgewählt festgelegt wird, in deren Zielfeld die Ausgleichgerade weist oder endet.
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Die Aufgabe wird weiterhin auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Eingabe einer Information in eine Datenverarbeitungsanlage umfassend eine Eingabe- und Anzeigevorrichtung zur Eingabe wenigstens einer Information, die auf der Anzeigevorrichtung auswählbar angezeigt wird und die eingerichtet ist, dieses Verfahren auszuführen.
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Der wesentliche Kerngedanke der Erfindung beruht darin, die Auswahl einer angezeigten Information nicht ausschließlich vom Endpunkt einer Auswahlbewegung abhängig zu machen, wie dies üblicherweise im Stand der Technik bei einem diskreten Tastendruck der Fall ist, sondern von einer gesamten oder zumindest von einem Teil der Auswahlbewegung eines Auswahlelementes (z. B. Finger) auf dem Weg zu der gewünschten Information.
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Hier hat es sich nämlich gezeigt, dass Personen mit einem Muskelzittern bzw. Willkürbewegungen zwar kaum in der Lage sind, ein gewünschtes Ziel exakt punktgenau bei einer Auswahlbewegung anzusteuern, jedoch die grundsätzliche Richtung der Auswahlbewegung auf die gewünschte Information zu bestimmen können, auch wenn die Auswahlbewegung selbst dann von einem Zittern überlagert ist.
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Gemäß der Erfindung wird die Trajektorie des Auswahlelementes, wie z. B. des Fingers bei der Auswahlbewegung zumindest bereichsweise erfasst und ausgewertet, um die Richtung, insbesondere eine mittlere Richtung der Auswahlbewegung zu bestimmen. Die Richtung der Auswahlbewegung kann dabei mit höherer Güte bestimmt werden durch Ermittlung einer Ausgleichsgeraden zu der tatsächlichen erfassten Trajektorie bzw. dem erfassten Weg des Auswahlelementes anhand der einzelnen erfassten Punkte, die den Weg der Auswahlbewegung definieren. Das die gewünschte Richtung überlagernde Zittern kann so rechnerisch eliminiert werden und es ergibt sich aus der Erstreckung der berechneten Ausgleichsgeraden die gewünschte Richtung, in die die bedienende Person das Auswahlelement, z. B. den Finger bewegen wollte.
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Die Berechnung der Ausgleichsgeraden kann dabei durch grundsätzlich beliebige geeignete Algorithmen erfolgen, die dem einschlägigen Fachmann bekannt sind. Diese Algorithmen bilden nicht den Gegenstand der Erfindung. Hier können auch in Abhängigkeit vom Zittern und/oder je nach Stärke oder Art des Zitterns, insbesondere durch Feststellung der Stärke oder Art bei/mit der Erfassung der Auswahlbewegung verschiedene Algorithmen gewählt werden.
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Im Rahmen des Verfahrens kann sodann diejenige Information als ausgewählt festgelegt werden, in deren Zielfeld die Ausgleichsgerade weist oder in deren Zielfeld die Ausgleichgerade endet. Es kommt somit gemäß der Erfindung nicht mehr darauf an, dass das betreffende Zielfeld auch tatsächlich berührt wird.
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Für die Erfindung ist es dabei unerheblich, ob ein Zielfeld, in welchem eine Information dargestellt wird, für die bedienende Person angezeigt wird. Wesentlich ist es lediglich, dass verfahrensintern bzw. intern in der Anzeigevorrichtung bzw. deren Datenverarbeitungsanlage ein Zielfeld festgelegt ist, um die durch dieses Zielfeld auszuwählende Information zu definieren. Das Zielfeld muss somit nur latent gegeben sein, insbesondere ohne eigene Rahmendarstellung.
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Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass bei einer Anzeigevorrichtung mit einer vorgegebnen Pixelauflösung die Koordinaten derjenigen Pixel gespeichert sind, die ein solches Feld bilden oder umgrenzen.
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Nach einer mathematischen Berechung der Ausgleichsgeraden lässt sich somit auch feststellen, auf welche Stelle der Anzeigevorrichtung die Gerade weist, bzw. an welcher Stelle sie endet und in welchem Zielfeld diese Stelle liegt. Dafür kann es vorgesehen sein, die Anzeigevorrichtung und die Ausgleichsgerade in einem gemeinsamen Koordinatensystem zu betrachten.
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In einer möglichen Ausführung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Weg des Auswahlelementes bei der Auswahlbewegung optisch z. B. mittels wenigstens einer Kamera erfasst wird. Dabei kann die Auswahlbewegung z. B. in einer Projektion relativ zur Anzeigevorrichtung bzw. der Bildschirmfläche erfasst werden und somit z. B. nur zweidimensional oder auch dreidimensional im Raum. Anhand der erfassten Trajektorie lässt sich somit eine Ausgleichgerade in der Ebene der Bildschirmfläche der Anzeigevorrichtung oder eine Ausgleichsgerade im Raum bestimmen.
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In diesem und auch anderen Fällen der Bestimmung einer Ausgleichgeraden aus dem erfassten Weg des Auswahlelementes kann die Ausgleichsgerade mathematisch repräsentiert sein durch Parameter, z. B. die Parameter einer mathematischen Punkt-Richtungsform, so dass durch diese bestimmten Parameter wiederum bestimmt werden kann, auf welches Zielfeld die Ausgleichsgerade weist, bzw. wo sie endet.
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Allgemein kann dabei das Ende der Ausgleichsgeraden bei allen möglichen Ausführungen bestimmt sein als der Ort, wo die Ausgleichsgerade (insbesondere bei dreidimensionaler Repräsentation) die Anzeigeoberfläche trifft oder eine äußere, insbesondere Anzeige-randnahe Begrenzung eines Zielfeldes schneidet, insbesondere bei einer lediglich zweidimensionalen Repräsentation der Ausgleichsgeraden in der Ebene der Anzeigeoberfläche.
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In einer anderen, insbesondere bevorzugten Ausführung kann es vorgesehen sein, dass die Anzeigevorrichtung eine berührungsempfindliche Oberfläche aufweist und der Weg erfasst wird mittels einer Speicherung derjenigen Punkte der Oberfläche, die von dem Auswahlelement (z. B. Finger) bei einer Auswahlbewegung kontaktiert werden. Ein sogenannter Touch-Screen weist eine solche berührungsempfindliche Oberfläche auf und kann gleichzeitig die auswählbaren Informationen darstellen. Dabei kann erfindungsgemäß die Anzeigefläche in mehrere Zielfelder unterteilt sein. Eine solche berührungsempfindliche Anzeigevorrichtung bildet gleichzeitig eine Eingabevorrichtung.
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Hier kann es vorgesehen sein, dass ein Auswahlelement, wie z. B. der Finger einer bedienenden Person bevorzugt unter kontinuierlichen Kontakt mit einer Wischbewegung über die berührungsempfindliche Oberfläche geführt wird und so eine kontinuierliche Trajektorie in der Ebene der Anzeigevorrichtung bzw. der Bildschirmfläche erfasst wird, aus welcher die Ausgleichgerade in derselben Ebene bestimmt wird.
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Ein kontinuierlicher Kontakt hat dabei den weiteren Vorteil, dass durch die Reibung zwischen der Anzeigeoberfläche und dem Anzeigeelement, insbesondere dem Finger, eine Zitterbewegung verringert wird.
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Ein solcher kontinuierlicher Kontakt ist hingegen nicht zwingend notwendig. Auch mehrfache einzelne Berührungen der berührungsempfindlichen Oberfläche ergeben eine erfassbare Trajektorie, die durch diese mehrfachen Berührungsbereiche definiert ist und aus der wiederum die Ausgleichsgerade bestimmt werden kann.
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In bevorzugter Weiterbildung kann es bei allen möglichen Ausführungsvarianten vorgesehen sein, dass die auszuwählenden Informationen randnah auf der Anzeigevorrichtung, d. h. deren Bildschirmbereich angezeigt werden und der Weg des Auswahlelementes beginnend in einem mittigen Bereich der Anzeigevorrichtung in die Richtung einer randnah angezeigten Information erfasst wird.
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Hierdurch ergibt sich eine gerichtete Auswahlbewegung startend in dem mittleren Bereich in die Richtung einer gewünschten auszuwählenden Information, die zum einen besonders einfach von einer Person mit Muskelzittern ausführbar ist und zum anderen auch gut technisch erfasst werden kann, insbesondere in der Ausführung mit einem berührungsempfindlichem Bildschirm.
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Als besonders vorteilhaft wird es hier angesehen, dass bei dieser Bewegung von innen nach außen das Ende der Auswahlbewegung nicht durch materielle Grenzen beschränkt ist, d. h. ein Auswahlelement, wie z. B. der Finger kann problemlos über die Oberfläche des Bildschirmbereiches, sogar bis weit über die äußere Gehäusegrenze der Anzeigevorrichtung hinausgeführt werden. Eine bedienende Person kann somit eine leicht fallende weitläufige Auswahlbewegung durchführen, von der zumindest der innere Bewegungsteil messtechnisch erfasst wird, insbesondere bei einer berührungsempfindlichen Oberfläche der Anzeigevorrichtung von dem erstmaligen Aufsetzen auf die Oberfläche bis zum Erreichen des Randes der berührungsempfindlichen Oberfläche. Anhand der erfassten Berührungspunkte wird die Trajektorie definiert und die Ausgleichsgerade – wie zuvor beschrieben – berechnet.
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Besonders bei dieser Ausführungsform mit randnah am Bildschirm der Anzeigevorrichtung angeordneten Informationen wird es als vorteilhaft empfunden, die Zielfelder, in denen jeweils eine Information dargestellt wird, von einem mittleren Bereich der Anzeigevorrichtung in die Richtung zum Rand der Anzeigevorrichtung sich vergrößernd einzustellen, insbesondere wobei als Form eines Zielfeldes ein Kreissegment oder Dreieck gewählt wird, dessen Spitze zum mittleren Bereich weist. Die vom mittleren Bereich aus betrachtete äußere Grenze eines Zielfeldes kann dann z. B. durch den Bildschirmrand gegeben sein. Gerade die Tatsache, dass die Zielfelder sich in die Richtung des Endes der Auswahlbewegung erweitern, ermöglicht dabei eine besonders sichere Auswahl.
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Dabei kann es grundsätzlich vorgesehen sein, dass die Zielfelder alle die gleiche Größe, insbesondere Winkelbreite aufweisen. Bevorzugt kann die Größe jedoch auch individuell je nach darzustellender Information verschieden sein. Besonders bevorzugt kann die Größe eines Zielfeldes, insbesondere die Winkelbreite, über die es sich um den mittleren Bereich der Anzeigevorrichtung erstreckt, variabel eingestellt wird.
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Beispielsweise kann hier die Größe eines Zielfeldes eingestellt werden in Abhängigkeit von einer Wahrscheinlichkeit einer Auswahl der in dem Zielfeld dargestellten Information (Heuristik der Information) oder in Abhängigkeit einer zuvor ausgewählten Information.
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Z. B. hat das „e” als Buchstabe eine besonders hohe Auswahlwahrscheinlichkeit, so dass das Zielfeld dieses Buchstabens größer gewählt sein kann als andere Zielfelder.
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Auch bestehen gewisse Wahrscheinlichkeiten, dass nach einer vorherigen Auswahl eine bestimmte nachfolgende Auswahl erfolgen wird. Die Information mit einer hohen nachfolgenden Auswahlwahrscheinlichkeit kann dann ein größeres Zielfeld zugeordnet erhalten. Z. B. erhöht sich nach Auswahl eine „s” als Buchstabe die Wahrscheinlichkeit, dass danach die Buchstabenfolge „ch” ausgewählt wird.
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So kann z. B. nach jeder erfolgten Auswahl die Zielfeldgröße der insgesamt zur Verfügung stehenden Informationen jeweils neu bestimmt und ggfs. geändert werden. Nach einer Auswahl kann es auch vorgesehen sein, die zur Auswahl stehenden Informationen zu ändern, z. B. durch Änderung der Informationen oder Deselektion, Ausgrauen nicht möglicher Informationen etc.
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In einer Weiterbildung kann es vorgesehen sein, dass die ausgewählte Information und/oder deren Zielfeld zumindest zeitweise optisch hervorgehoben und/oder im mittleren Bereich der Anzeigevorrichtung oder einer separaten Anzeigevorrichtung angezeigt wird. Hierdurch ergibt sich eine optische Rückmeldung für den Benutzer, der somit leicht erkennen kann, ob sein Auswahlwunsch richtig umgesetzt wurde.
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Die Bestätigung und/oder der Widerruf einer Auswahl kann vorgesehen sein, z. B. durch dafür eingerichtete Zielfelder und Informationen, insbesondere in jeweils einem Eckbereich der Anzeigevorrichtung.
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Die Bestimmung der Ausgleichsgeraden kann nicht nur unter Berücksichtigung der erfassten Trajektorie, bzw. der dies definierenden Punkte, insbesondere Berührungspunkte erfolgen, sondern in einer Weiterbildung auch unter ergänzender Berücksichtigung der Geschwindigkeit der Bewegung, insbesondere der verschiedenen Geschwindigkeit in verschiedenen Berührungsbereichen entlang der Auswahlbewegung. Beispielsweise können die Punkte, die mit einer höheren Geschwindigkeit der Auswahlbewegung erfasst werden, eine andere, z. B. stärkere oder geringere Gewichtung bei der Berechnung der Ausgleichsgeraden erhalten.
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In einer bevorzugten Weiterbildung kann es vorgesehen sein, das zuvor beschriebenen Verfahren als eine umschaltbare Alternative anzubieten zu üblichen Eingabeverfahren in Verbindung mit Anzeigevorrichtungen. So kann z. B. eine Datenverarbeitungsanlage als erste Alternative ein übliches Eingabeverfahren aufweisen, bei dem z. B. auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm eine Tastatur zum diskreten Antippen der dargestellten Tasten dargestellt wird. Personen ohne Muskelzittern können somit mit dieser ersten Eingabealternativen arbeiten.
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Für Personen mit Muskelzittern kann die Datenverarbeitungsanlage bzw. die Anzeigevorrichtung umschaltbar sein in einen Eingabemodus gemäß der hier beschriebenen Erfindung mit all ihren Ausgestaltungen.
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Ausführungsbeispiele der der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt. Es zeigen:
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1: die schematische Darstellung einer berührungsempfindlichen Anzeigevorrichtung mit visualisierten Zielfeldern;
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2: die Darstellung einer Auswahlbewegung mit ermittelter Ausgleichgeraden;
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3: eine Ausführung mit verschieden großen Zielfeldern.
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Die 1 zeigt in schematischer Übersicht eine Anzeigevorrichtung mit berührungsempfindlichem Bildschirm 1. In dieser Ausführung werden Informationen, die zur Auswahl bereit stehen, nahe des Randes des Bildschirms 1 dargestellt, so dass ein mittiger Bildschirmbereich frei bleibt.
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Erkennbar ist, dass der Bildschirm 1 zumindest latent in mehrere Zielfelder 2 unterteilt wird, die gestrichelt dargestellt sind, was bedeutet, dass diese Felder 2 definiert sind, aber nicht angezeigt werden. Jedes Feld 2 weist eine eigene individuelle Information 3 auf, die zur Auswahl zur Verfügung steht, hier durch einfache Zahlen symbolisiert. Selbstverständlich kann hier jede denkbare Information 3 dargestellt werden.
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In dieser bevorzugten Ausführung sind die Zielfelder 2 mit einer Form definiert, dass sich ein jedes Feld 2 ausgehend vom mittleren Bildschirmbereich nach außen hin erweitert, insbesondere wobei die Form einem Dreieck oder einem Kreissegment entspricht. Die Felder 2 sind hier über den Bildschirmbereich hinausgehend dargestellt, lediglich um zu verdeutlichen, dass eine Auswahlbewegung innerhalb eines Zielfeldes bis über die physikalischen Grenzen der Anzeigevorrichtung hinaus erfolgen kann. Die Grenzen der Zielfelder können jedoch technisch durch die Grenze des Bildschirmrandes 1a gegeben sein.
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Um erfindungsgemäß eine Auswahl einer Information vorzunehmen ist es hier vorgesehen, dass die Wischbewegung eines Auswahlelementes 6, hier des Fingers einer Hand auf der berührungsempfindlichen Oberfläche der Anzeigevorrichtung auf dem Weg von innen nach außen zum Rand erfasst wird. Die Punkte der Berührung bei dieser Wischbewegung von einem mittleren Bereich des Bildschirms 1 in Richtung zum Rand 1a auf die gewünschte Information zu werden dabei erfasst.
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Die 2 zeigt beispielhaft eine erfasste Trajektorie 4 der Wischbewegung, die deutlich die Zitterbewegung aufgrund eines Muskelzitterns erkennen lässt.
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Mit einem Algorithmus, der nicht den Gegenstand der Erfindung betrifft, wird eine Ausgleichsgerade 5 zu dieser Trajektorie errechnet, die in der 2 ebenfalls visualisiert ist, bei der tatsächlichen Durchführung des Verfahrens jedoch nicht angezeigt werden muss. Bevorzugt wird lediglich eine mathematische Repräsentation der Ausgleichsgeraden 5 in dem Datenverarbeitungsteil der Anzeigevorrichtung erstellt.
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Hier zeigt sich, dass die Gerade 5 in die Richtung der Zahl „4” zeigt bzw. in dem hier nicht gezeigten Zielfeld der Zahl 4 endet, bzw. den Bildschirmrand in diesem Zielfeld schneidet. Hieraus bestimmt das erfindungsgemäße Verfahren, welches in der Form einer Software durch den Datenverarbeitungsteil der Anzeigevorrichtung ausgeführt werden kann, dass die Information „4” ausgewählt wird.
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Die 3 zeigt eine Weiterbildung, die mit der Ausführung der 1 und 2 kombinierbar ist, bei der die Größe der Zielfelder 2 nicht konstant ist, sondern variiert, ja nach Information, die in einem Zielfeld dargestellt ist.
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Hier ist die Größe, insbesondere die Winkelbreite α abhängig von der Auswahl-Wahrscheinlichkeitsverteilung unter den dargestellten Informationen. Der Buchstabe „E” im Zielfeld 2c hat hier die größte Wahrscheinlichkeit, aufgrund der Tatsache, dass dieser Buchstabe sehr häufig in Worten auftritt. Die kleinste Wahrscheinlichkeit in diesem Beispiel hat hingegen die Information „C”, die im Zielfeld 2a mit der geringsten Winkelbreite angeordnet ist.
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Die 3 zeigt weiterhin, dass in dem mittleren Bereich der Anzeigevorrichtung 1 bzw. des Bildschirms die ausgewählten Informationen, hier die gewählten Buchstaben dargestellt werden, um dem Benutzer eine Überprüfungsmöglichkeit zu bieten.
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Ersichtlich ist es so, dass das Verfahren, bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei beliebigen Geräten zum Einsatz kommen kann, die eine Informationseingabe von einem Benutzer fordern, wie z. B. Bankautomaten, Fahrkartenautomaten, Computerterminals etc.
