DE102010052992A1

DE102010052992A1 - Portabler Datenträger

Info

Publication number: DE102010052992A1
Application number: DE102010052992A
Authority: DE
Inventors: Michael Baldischweiler; Dr. Aschauer Hans; Dr. Seysen Martin; Manuela Grundwürmer
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient ePayments GmbH
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-05-31

Abstract

Ein portabler Datenträger (5; 5'; 5'') umfasst einen flächigen Datenträgerkörper (10; 10') mit zumindest einem Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20'''), welcher in oder auf dem Datenträgerkörper (10; 10') in räumlicher Relation zu einem dem Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20''') zugeordneten, vorgegebenen Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') des Datenträgerkörpers (10; 10') angeordnet ist. Die Anordnung des zumindest einen Dehnungsmessstreifens (20; 20'; 20''; 20''') erfolgt derart, dass, wenn der Datenträgerkörper (10; 10') an dem zumindest einen Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') des Datenträgerkörpers (10; 10'), welcher dem zumindest einen Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20''') zugeordnet ist, geeignet gelagert ist und eine Kraft auf den Datenträgerkörper (10; 10') ausgeübt wird, mittels des zumindest einen Dehnungsmessstreifens (20; 20'; 20''; 20''') ein Maß (F₁; F₂; F₃; F₄) für eine durch die Kraftausübung auf den Datenträgerkörper (10; 10') an dem Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') einwirkende Auflagekraft detektierbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen portablen Datenträger mit einer Einrichtung zum Erkennen einer Kraftausübung auf den Datenträger sowie ein Verfahren zum Erkennen einer Kraftausübung auf einen solchen Datenträger. Die Einrichtung zum Erkennen der Kraftausübung auf den Datenträger kann insbesondere als Eingabeeinrichtung des Datenträgers dienen.
Portable Datenträger mit Eingabeeinrichtung sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Darunter fallen beispielsweise Chipkarten, Kreditkarten, Mobilfunkendgeräte, Smartphones und dergleichen. Als Eingabeeinrichtungen sind beispielsweise einfache Taster, Tastaturen, Touchpads oder berührungsempfindliche Displays bekannt. Tastaturen sind beispielsweise als Folientastaturen ausgebildet, Touchpads oder berührungsempfindliche Displays basieren zumeist auf einer kapazitiven, induktiven, optischen oder akustischen Detektion. Diese Eingabeeinrichtungen weisen den Nachteil auf, dass sie jeweils einen aufwändigen Aufbau, eine aufwändige Mechanik und/oder eine aufwändige Elektronik erfordern und daher die Herstellung entsprechender Datenträger verteuern. Dies gilt insbesondere für solche Datenträger, die bauartbedingt wenig Bauraum für eine Eingabeeinrichtung bereitstellen und in großen Stückzahlen hergestellt werden, wie beispielsweise Chipkarten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Eingabeeinrichtung für einen portablen Datenträger anzugeben, welche in einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar und flexibel einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Datenträger, einen Träger für einen solchen Datenträger, ein Verfahren zur Herstellung des Datenträgers sowie ein Verfahren zum Erkennen einer Kraftausübung auf den Datenträger mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, mittels in den Datenträger integrierter Dehnungsmessstreifen ein Maß für eine Auflagekraft zu bestimmen, welche auf einen oder mehrere Auflagepunkte des Datenträgers wirkt, wenn auf den Datenträger eine Kraft ausgeübt wird, beispielsweise mittels einer Schreibeinrichtung, wie einem Eingabestift oder dergleichen oder auch durch Fingerdruck.
Dehnungsmessstreifen sind in den verschiedensten Bauformen bekannt und werden aus verschiedenen Materialien mittels verschiedener Verfahren hergestellt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung werden auch solche Dehnungsmessstreifen (DMS), welche nicht lediglich in einer linearen Richtung empfindlich sind, also z. B. rosettenartige oder sternförmige Anordnungen von mäanderförmigen Leiterstrukturen, aus Gründen der Einfachheit als Dehnungsmessstreifen bezeichnet. All diesen Strukturen ist gemeinsam, dass eine Deformation der Leiterstruktur, beispielsweise aufgrund einer externen Krafteinwirkung, eine Widerstandsänderung der Leiterstruktur zur Folge hat. Von der Widerstandsänderung wiederum, welche mittels einer mit dem Dehnungsmessstreifen verbundenen Steuereinrichtung detektiert werden kann, kann auf die mechanische Verformung des Dehnungsmessstreifens zurückgeschlossen werden.
Ein erfindungsgemäßer Datenträger umfasst einen flächigen Datenträgerkörper. Dieser umfasst seinerseits zumindest einen Dehnungsmessstreifen. Dabei ist der zumindest eine Dehnungsmessstreifen in oder auf dem Datenträgerkörper in einer geeigneten räumlichen Relation zu einem dem Dehnungsmessstreifen zugeordneten, vorgegebenen Auflagepunkt des Datenträgerkörpers angeordnet. Die Anordnung des zumindest einen Dehnungsmessstreifens relativ zu dem zugeordneten, vorgegebenen Auflagepunkt erfolgt erfindungsgemäß derart, dass, wenn der Datenträgerkörper an dem zumindest einen Auflagepunkt des Datenträgerkörpers gelagert ist und eine Kraft auf den Datenträgerkörper ausgeübt wird, mittels des zumindest einen Dehnungsmessstreifens ein Maß für eine durch die Kraftausübung auf den Datenträgerkörper an dem Auflagepunkt einwirkende Auflagekraft detektierbar ist. Mit anderen Worten beruht die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, dass die in der Umgebung eines Auflagepunktes auftretende Verformung eines Datenträgerkörpers nicht undefiniert ist, sondern ein Maß für die an dem Auflagepunkt auftretende Auflagekraft sein kann. Anhand dieses Maßes für die an dem Auflagepunkt auftretende Auflagekraft kann auf einfache Art und Weise auf die auf den Datenträgerkörper ausgeübte Kraft zurückgeschlossen werden.
Der Datenträger umfasst auf diese Weise eine erste Ausführungsform einer einfach und kostengünstig herzustellenden und flexibel einsetzbaren Eingabeeinrichtung. Dehnungsmessstreifen sind günstige Bauteile, welche sich aufwandsarm und kostengünstig in einen portablen Datenträger integrieren lassen. Verdrahtung und Steuereinrichtung zum Detektieren der Widerstandsänderungen erfordern lediglich einfachste Schaltungen. Der Datenträger bleibt unanfällig gegen äußere Einflüsse, beispielsweise mechanische oder Umwelteinflüsse. Der Auflagepunkt des Datenträgerkörpers kann im Wesentlichen – je nach gewünschter Anwendung – frei gewählt werden. Eine einfache Kraftausübung auf den auf dem Auflagepunkt gelagerten Datenträger kann bereits als Eingabesignal interpretiert werden.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Auflagepunkt des Datenträgerkörpers als ein im Idealfall punktförmiger Bereich des flächigen Datenträgerkörpers des Datenträgers zu verstehen. Ein Datenträgerkörper kann, wie nachstehend detailliert beschrieben, mehrere Auflagepunkte umfassen. Die Position oder die Koordinaten eines Auflagepunktes des Datenträgerkörpers sind dabei so gewählt, dass ein oder mehrere einem Auflagepunkt zugeordnete Dehnungsmessstreifen den Effekt des Lagern des Datenträgerkörpers auf dem Auflagepunkt besonders gut detektieren können, wenn eine Kraft auf den Datenträger ausgeübt wird. Insbesondere sind die Dehnungsmessstreifen, wie erwähnt, in geeigneter räumlicher Relation, insbesondere in räumlicher Nähe, zu einem zugeordneten Auflagepunkt des Datenträgers in dem Datenträgerkörper angeordnet.
Demnach umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erkennen einer Kraftausübung auf einen erfindungsgemäßen Datenträger folgende Schritte: Der Datenträger wird derart positioniert, dass er an dem zumindest einen vorgegebenen Auflagepunkt des Datenträgerkörpers gelagert ist. Anschließend wird eine Kraft auf den Datenträger ausgeübt. Diese Kraft wird vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu einer Datenträgeroberfläche ausgeübt oder umfasst zumindest eine hinreichend große senkrechte Komponente. Eine Steuereinrichtung des Datenträgers detektiert dann anhand des elektrischen Widerstands eines Dehnungsmessstreifens ein Maß für eine durch die Kraftausübung auf den Datenträgerkörper an dem dem Dehnungsmessstreifen zugeordneten, vorgegebenen Auflagepunkt einwirkende Auflagekraft.
Überschreitet das detektierte Maß für die auf den Auflagepunkt einwirkende Auflagekraft beispielsweise einen vorgegebenen Schwellenwert oder liegt das Maß in einem vorgegebenen Zielintervall, so kann die Kraftausübung auf den Datenträger als Eingabe interpretiert werden. Unbeabsichtigte Krafteinwirkungen auf einen nicht erfindungsgemäß gelagerten Datenträger können einfach erkannt und von beabsichtigten Eingaben unterschieden werden. Im Gegensatz zu bekannten Datenträgern mit Dehnungsmessstreifen, in denen lediglich eine Verbiegung des Datenträgerkörpers detektiert und gegebenenfalls als Schaltsignal oder dergleichen interpretiert wird, unterscheidet sich das Eingabeverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung somit dadurch, dass der Datenträger notwendigerweise zuerst auf dem zumindest einen Auflagepunkt gelagert werden muss. Eine willkürliche Verbiegung des Datenträgerkörpers würde zwar eventuell auch eine Widerstandsänderung in dem Dehnungsmessstreifen bewirken, diese Änderung wäre aber durch die Steuereinrichtung aufgrund ihrer abweichenden Charakteristik von einer gewünschten Eingabe – korrektes Lagern des Datenträgers auf dem zumindest einen Auflagepunkt und anschließende Kraftausübung auf den Datenträger – zu unterscheiden. Dieses Merkmal kann dadurch noch verstärkt werden, dass zumindest in etwa vorgegeben wird, in welcher Weise und an welcher Stelle die Kraftausübung auf den Datenträger vorzugsweise zu erfolgen hat. Eine entsprechende Charakteristik der daraus resultierenden Widerstandsänderung in dem Dehnungsmessstreifen könnte in der Steuereinrichtung zu Vergleichszwecken gespeichert sein. Auf diese Weise wird die Bedienbarkeit des Datenträgers dadurch verbessert, dass weniger Fehleingaben oder dergleichen zu verzeichnen sind, bzw. dass weniger Korrektur- oder Steuermittel vorgesehen werden müssen, um beabsichtigte Eingaben von unbeabsichtigten zu unterscheiden.
Vorzugsweise wird ein Dehnungsmessstreifen in dem Datenträgerkörper derart angeordnet, dass er sich, ausgehend von der Position des dem Dehnungsmessstreifen zugeordneten Auflagepunktes, in eine oder mehrere Richtungen in dem flächigen Datenträgerkörper vorzugsweise radial erstreckt. Es ist auch möglich, dass der Dehnungsmessstreifen räumlich überlappend oder sich überschneidend mit dem Auflagepunkt angeordnet ist. Besonders bevorzugt wird der Dehnungsmessstreifen mittig oder mit seinem Randbereich über dem Auflagepunkt angeordnet. Auf diese Weise wird garantiert, dass der Dehnungsmessstreifen eine Krafteinwirkung auf den Datenträgerkörper im Bereich des Auflagepunktes besonders verlässlich und exakt detektieren kann, da eine aus der Krafteinwirkung auf den Datenträger resultierende Deformation des Datenträgerkörpers im Wesentlichen im Bereich des Auflagepunktes, auf dem der Datenträger gelagert ist, stattfinden wird. Eine solche Deformation des Datenträgerkörpers hat eine Deformation des Dehnungsmessstreifens, der im entsprechenden Datenträgerbereich angeordnet ist, zur Folge. Die Deformation des Dehnungsmessstreifens schließlich kann anhand der Veränderung des elektrischen Widerstands des Dehnungsmessstreifens in ein Maß für die Krafteinwirkung auf den Auflagepunkt des Datenträgerkörpers umgerechnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Dehnungsmessstreifen nicht direkt räumlich überlappend mit dem Auflagepunkt angeordnet, sondern es werden zwei Dehnungsmessstreifen in unterschiedlichen Abständen zum Auflagepunkt angebracht. Mittels einer Extrapolation kann anschließend die Kraft im Auflagepunkt bestimmt werden.
Vorzugsweise werden die Dehnungsmessstreifen als gedruckte, elektrisch leitfähige Strukturen ausgebildet. Alternativ können Ätzverfahren zum Bilden des Dehnungsmessstreifens zum Einsatz kommen. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Datenträgers umfasst also insbesondere den Schritt des Aufdruckens oder Ätzens einer elektrisch leitfähigen Struktur zum Bilden eines Dehnungsmessstreifens. Der Aufdruck erfolgt in der Regel auf eine Schicht oder Folie, welche ohnehin in den Datenträgerkörper integriert wird, beispielsweise mittels Laminieren.
Die gedruckte oder geätzte Struktur ist vorzugsweise mäanderförmig. Auf diese Weise können Dehnungsmessstreifen einfach und kostengünstig auf oder in den Datenträger auf- oder eingebracht werden.
Der Datenträgerkörper des Datenträgers kann mehrschichtig ausgebildet sein. Verschiedene Schichten, vorzugsweise aus geeigneten Kunststoffmaterialien, können dazu, beispielsweise mittels eines Laminierenverfahrens, verbunden werden. Um die Sensibilität eines in oder auf den Datenträgerkörper ein- oder aufgebrachten Dehnungsmessstreifens zu erhöhen, können eine oder mehrere Schichten des Datenträgerkörpers in dem Bereich, in dem in einer nahe benachbarten oder angrenzenden Schicht der Dehnungsmessstreifen angeordnet ist, mit einer oder mehreren Aussparungen versehen sein, d. h. die Aussparungen befinden sich in dem Datenträgerkörper vorzugsweise insbesondere seitlich und/oder oberhalb und/oder unterhalb des Dehnungsmessstreifens.
Besonders bevorzugt befinden sich seitlich des Dehnungsmessstreifens Aussparungen, während oberhalb und unterhalb des Dehnungsmessstreifens keine Aussparungen vorgesehen sind. Dadurch wird die Verformung des Datenträgerkörpers im Bereich des Auflagepunktes, der dem entsprechenden Dehnungsmessstreifen zugeordnet ist und in der Regel in unmittelbarer Nähe des Dehnungsmessstreifens angeordnet ist, deutlicher ausfallen, wenn der Datenträgerkörper beim Ausüben einer Kraft auf den Datenträger auf dem Auflagepunkt gelagert ist. Entsprechend kann die Genauigkeit der Bestimmung des Maßes der Auflagekraft, welche auf den Datenträgerkörper an dem Auflagepunkt einwirkt, erhöht werden, da sich mit dem Datenträgerkörper auch der Dehnungsmessstreifen stärker verformt und dementsprechend eine Widerstandsänderung über ein größeres Intervall von Widerstandswerten detektierbar ist.
Wie bereits erwähnt, umfasst der Datenträger eine Steuereinrichtung, welche eingerichtet ist, anhand des elektrischen Widerstandes des zumindest einen Dehnungsmessstreifens, ein Maß für die durch die Kraftausübung auf den Datenträgerkörper an dem zugeordneten Auflagepunkt einwirkende Auflagekraft zu bestimmen. Dabei ist es nicht notwendig, dass die tatsächlich auf den Auflagepunkt einwirkende Kraft bestimmt wird. Es ist ausreichend, wenn bei unterschiedlicher Krafteinwirkung unterschiedliche Maße bestimmt werden. Zwischen der tatsächlichen Krafteinwirkung und dem dafür bestimmten Maß besteht vorzugsweise eine lineare Beziehung, d. h. verdoppelt sich beispielsweise die Krafteinwirkung, so sollte sich auch das für die Krafteinwirkung bestimmte Maß in etwa verdoppeln. Falls sich die durch den Dehnungsmessstreifen gelieferten Widerstandswerte nicht linear zu der entsprechenden Krafteinwirkung verhalten, kann mittels geeigneter Korrekturverfahren, beispielsweise durch die Steuereinrichtung, eine Linearisierung erreicht werden.
Die Dehnungsmessstreifen sind in dem Datenträgerkörper vorzugsweise derart angeordnet, dass der Datenträger zum Erreichen des erfindungsgemäßen Effekts beidseitig verwendbar ist. Das heißt, dass der zumindest eine Dehnungsmessstreifen in oder auf dem Datenträgerkörper in räumlicher Relation zu dem vorgegebenen, zugeordneten Auflagepunkt des Datenträgerkörpers derart angeordnet ist, dass sich der elektrische Widerstand des Dehnungsmessstreifens verändert, wenn der Datenträger an dem Auflagepunkt von einer Vorderseite des flächigen Datenträgerkörpers her gelagert ist, und dass sich der elektrische Widerstand des Dehnungsmessstreifens ebenfalls verändert, vorzugsweise gegenläufig verändert, wenn der Datenträger an dem Auflagepunkt von einer Rückseite des flächigen Datenträgerkörpers her gelagert ist. Ein Auflagepunkt des Datenträgers ist lediglich durch seine Position bezüglich der flächigen Erstreckung des Datenträgerkörpers festgelegt und folglich als Lagerpunkt von beiden Seiten des Datenträgerkörpers her in gleicher Weise verwendbar. Es ist beispielsweise möglich, dass der Dehnungsmessstreifen, welcher einem Auflagepunkt zugeordnet ist, eine Dehnung des entsprechenden Datenträgerkörperbereichs detektiert, wenn der Datenträger während der Kraftausübung von der Vorderseite her auf dem Auflagepunkt gelagert ist, während derselbe Dehnungsmessstreifen eine Stauchung des Datenträgerkörpers detektiert, wenn der Datenträger während der Kraftausübung von der Rückseite her auf dem Auflagepunkt gelagert ist. Die resultierenden Widerstandsänderungen können – je nach Anwendungszusammenhang – als gleiche oder zu unterscheidende Eingabesignale interpretiert werden. Dies kann zum einen die Verwendung des Datenträgers in dem beschriebenen ersten Verfahren vereinfachen, wenn beispielsweise nicht darauf geachtet werden muss, auf welcher Seite des Datenträgerkörpers der Datenträger auf dem Auflagepunkt gelagert wird. Auf der anderen Seite eröffnen sich, wie nachstehend detailliert beschrieben, neue Verwendungsmöglichkeiten eines entsprechend eingerichteten Datenträgers, insbesondere wenn mehrere Auflagepunkte vorgegeben sind. Die unterschiedlichen Datenträgeroberflächen, insbesondere die Vorder- und Rückseite, können dann als unterschiedliche Eingabeflächen zur Eingabe unterschiedlicher Eingabedaten verwendet werden. Beispielsweise wird die Vorderseite als Touchpad interpretiert, während die Rückseite als Tastatur interpretiert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind auf dem Datenträgerkörper, wie bereits angedeutet, zumindest drei Auflagepunkte vorgesehen. Entsprechend umfasst der Datenträgerkörper zumindest drei Dehnungsmessstreifen, welche jeweils in räumlicher Relation zu je einem zugeordneten, vorgegebenen Auflagepunkt des Datenträgerkörpers angeordnet sind. Die Dehnungsmessstreifen sind dabei derart angeordnet, dass, wenn der Datenträgerkörper an den zumindest drei Auflagepunkten gelagert ist und eine Kraft auf den Datenträgerkörper ausgeübt wird, mittels der Dehnungsmessstreifen Maße für die jeweiligen, durch die Kraftausübung auf den Datenträgerkörper an den zugeordneten, vorgegebenen Auflagepunkten einwirkenden Auflagekräfte detektierbar sind.
Im Vergleich zur vorstehend beschriebenen Grundversion des erfindungsgemäßen Datenträgers kann mittels der vorliegenden bevorzugten Variante gleichzeitig jeweils ein Maß einer Krafteinwirkung an einer Mehrzahl von Auflagepunkten des Datenträgerkörpers detektiert werden. Je nach Bauform des Datenträgers kann eine verschiedene Anzahl von Auflagepunkten in dem Datenträgerkörper vorgegeben werden. Im Falle eines im Wesentlichen rechteckigen, flächigen Datenträgers, z. B. einer Chipkarte, bietet es sich an, vier Auflagepunkte vorzugeben, wobei jeweils ein Auflagepunkt vorzugsweise in einer Ecke des Datenträgerkörpers angeordnet ist.
Eine solche bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenträgers erlaubt es, wie nachstehend detailliert beschrieben, das vorstehend beschriebene Verfahren zum Erkennen einer Kraftausübung auf den Datenträger dahingehend zu erweitern, dass nicht lediglich ein Maß für eine Krafteinwirkung an einem einzigen Auflagepunkt detektiert wird – und gegebenenfalls als einfaches Eingabesignal interpretiert wird –, sondern dass auch der Ort der Kraftausübung auf einer geeigneten Eingabefläche der Datenträgeroberfläche erkannt werden kann. Dies erweitert die Einsatzmöglichkeiten des Datenträgers enorm, da nun eine Datenträgeroberfläche allgemein wie eine berührungsempfindliche Eingabefläche, beispielsweise zur Schrifteingabe oder zum Simulieren einer Tastatur, verwendet werden kann. Der dazu notwendige technische Aufwand ist, wie beschrieben, minimal und die Kosten der Herstellung entsprechender Datenträger sind gering.
Eine entsprechende bevorzugte Variante des Verfahrens zum Erkennen einer Kraftausübung auf den Datenträger umfasst folgende Schritte: Der Datenträger wird nun derart positioniert, dass er auf den zumindest drei Auflagepunkten des Datenträgerkörpers gelagert ist. Dann wird eine Kraft auf eine Eingabefläche des Datenträgerkörpers ausgeübt. Dies geschieht vorzugsweise derart, dass die Kraft lokal konzentriert auf einen Punkt der Eingabefläche ausgeübt wird, beispielsweise mittels eines Fingers oder eines Stiftes. Anschließend detektiert die Steuereinrichtung des Datenträgers anhand des elektrischen Widerstandes der zumindest drei Dehnungsmessstreifen in dem Datenträgerkörper jeweils ein Maß für die durch die Kraftausübung auf den Datenträgerkörper an den jeweiligen vorgegebenen, zugeordneten Auflagepunkten einwirkende Auflagekraft, d. h. der oder die Dehnungsmessstreifen, die einem Auflagepunkt zugeordnet sind, werden von der Steuereinrichtung hinsichtlich ihres elektrischen Widerstandes ausgewertet, um ein Maß für die auf diesen Auflagepunkt einwirkende Auflagekraft zu bestimmen. Das bestimmte Maß für die Auflagekraft steht dabei in einem bekannten, vorzugsweise linearen Zusammenhang mit der tatsächlich einwirkenden Auflagekraft. In Abhängigkeit von den zumindest drei bestimmten Maßen für die Auflagekräfte an den Auflagepunkten wird dann die Position der im Wesentlichen punktförmigen Kraftausübung auf der Eingabefläche bestimmt.
Dieses Verfahren ermöglicht mit einfachsten Mitteln das Erkennen nahezu beliebiger Eingaben auf der Eingabefläche des Datenträgers, solange diese Eingabe durch eine Folge von im Wesentlichen punktförmigen Kraftausübungen, wie beispielsweise beim Bedienen einer Tastatur, auf der Eingabefläche durchführbar sind. Auch eine Kraftausübung auf die Eingabefläche, bei der ein Eingabegerät seine Position auf der Eingabefläche kontinuierlich ändert, wie beispielsweise beim Schreiben mit einem Stift auf der Eingabefläche, kann dadurch erkannt werden, dass die kontinuierliche Kraftausübung als eine Folge von aufeinander folgenden, diskreten Kraftausübungen an jeweils benachbarten Positionen interpretiert wird. Jede Art der Mustererkennung kann eingesetzt werden, um mittels des Verfahrens erkannte Eingaben auszuwerten.
Die Position der punktförmigen Kraftausübung auf der Eingabefläche wird aus den für die Auflagekräfte bestimmten Maßen mittels des Hebelgesetzes auf elementare Weise bestimmt. Der dazu erforderliche Rechenaufwand in der Steuereinrichtung ist minimal und ist insbesondere auch für Datenträger mit beschränkten Ressourcen, wie z. B. Chipkarten, problemlos durchführbar.
Prinzipiell sind zur Bestimmung der Position der Eingabe auf der Eingabefläche drei Auflagepunkte der Datenträgeroberfläche ausreichend. In der Regel sind diese in dem Datenträgerkörper derart angeordnet, dass die Eingabefläche nicht über die konvexe Hülle der Auflagepunkte hinausragt.
Wenn beispielsweise bei einem rechteckigen Datenträger vier Auflagepunkte vorgegeben sind, je einer in einer Ecke des Datenträgerkörpers, so kann als Eingabefläche im Wesentlichen die gesamte Datenträgerkörperoberfläche – also Vorderseite oder Rückseite – verwendet werden, da diese gerade der konvexen Hülle der Eckpunkte entspricht. Die Größe der verwendbaren Eingabefläche wird somit maximiert.
Denkbar ist jedoch auch eine Anordnung, bei der die Eingabefläche über die konvexe Hülle der Eingabefläche hinausragt. In diesem Fall kann die resultierende Kraft an einem der Auflagepunkte negativ werden, so dass eine zusätzliche Halterung notwendig wird.
Ein erfindungsgemäßes Positionieren des Datenträgers derart, dass der Datenträgerkörper auf dem zumindest einen Auflagepunkt lagert, kann nun auf verschiedene Weise erfolgen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform weist der flächige Datenträgerkörper selbst, jeweils an jedem Auflagepunkt, eine Hervorstehung auf der Vorder- oder Rückseite auf. Diese Hervorstehung erlaubt es, den Datenträgerkörper auf dem jeweiligen Auflagepunkt zu lagern, wenn der Datenträger auf einer ebenen Fläche angeordnet wird. Eine solche Hervorstehung wird vorzugsweise als Hochprägung des Datenträgerkörpers oder als Verdickung desselben ausgebildet. Die Hervorstehung ragt also im Bereich des Auflagepunktes aus dem ansonsten flächigen Datenträgerkörper heraus. Vorzugsweise sind Hervorstehungen zu verschiedenen Auflagepunkten identisch ausgebildet. Integral mit dem Datenträger ausgebildete Hervorstehungen sind besonders einfach herzustellen.
Alternativ zu den Hervorstehungen kann der Datenträgerkörper auch derart gekrümmt vorgeformt bereitgestellt werden, dass er, wenn er auf einer ebenen Fläche angeordnet wird, jeweils im Bereich der vorgegebenen Auflagepunkte auf der ebenen Fläche aufliegt. Dazu kann der Datenträgerkörper ein entsprechend vorgeformtes Inlay umfassen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform werden geeignete Auflagen, auf welchen die Auflagepunkte des Datenträgerkörpers während eines erfindungsgemäßen Verfahrens lagern, durch einen separaten Träger bereitgestellt. Ein solcher Träger zum Aufnehmen eines erfindungsgemäßen Datenträgers ist eingerichtet, den Datenträger derart aufzunehmen, dass der Datenträgerkörper an den vorgesehenen Auflagepunkten auf einer Auflage des Trägers lagert. Derartige Träger können verschiedenartig ausgebildet sein. Vorzugsweise umfassen diese einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen des flächigen Datenträgerkörpers derart, dass dieser, wenn aufgenommen, von seiner Eingabefläche her im Wesentlichen frei zugänglich ist, um eine Eingabe durch Kraftausübung zu ermöglichen. Dies ist beispielsweise durch einen Aufnahmebereich möglich, welcher eine Ausnehmung mit dem Umriss des Datenträgerkörpers aufweist und dessen ansonsten ebene Bodenfläche an den Positionen, an denen in dem Datenträgerkörper die Auflagepunkte vorgesehen sind, kleine Hervorstehungen aufweist. Andere Bauformen des Trägers sind möglich, beispielsweise in Form einer nach einer Seite bis auf einen Führungsbereich am Rand offenen Hülle zum Aufnehmen eines flächigen, kartenförmigen Datenträgers. Auch können bekannte Lesegeräte, wie sie im Zusammenhang mit kontaktlos kommunizierenden Chipkarten bekannt sind, entsprechend angepasst werden, beispielsweise ein sphärisch-konkaver Pegoda-Leser.
Vorzugsweise umfasst ein solcher Träger eine Aufnahmeeinrichtung, welche derart eingerichtet ist, dass der Datenträger von dem Träger nur in einer solchen Weise aufgenommen werden kann, dass der Datenträger an den vorgesehenen Auflagepunkten auf der Auflage des Trägers aufliegt. Dies verhindert Fehlverhalten des Datenträgers bei nicht sachgemäßer Benutzung, insbesondere Kraftausübung auf den Datenträger bzw. die Eingabefläche, solange der Datenträgerkörper nicht korrekt auf den Auflagepunkten gelagert ist. Um eine sachgemäße Verwendung sicherzustellen, kann zusätzlich auch der Datenträger entsprechend angepasst sein, beispielsweise durch eine zumindest bezüglich einer Dimension leicht asymmetrische Bauform des Datenträgerkörpers, welche sich in der Aufnahmeinrichtung des Trägers widerspiegelt. Auf der anderen Seite ist es möglich, die Auflagepunkte in einem im Wesentlichen bezüglich jeder Dimension symmetrischen Datenträgerkörper ebenfalls symmetrisch anzuordnen, wodurch ein nicht sachgemäßes Aufnehmen durch den Träger praktisch ausgeschlossen werden kann, solange die entsprechende Aufnahmeeinrichtung geeignet an die Form des Datenträgerkörpers angepasst ist.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Darin zeigen:
1 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenträgers in Draufsicht und in einer Schnittansicht;
2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenträgers in Draufsicht und in einer Schnittansicht;
3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenträgers in perspektivischer Ansicht;
4 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trägers in Draufsicht und in einer Schnittansicht;
5 eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trägers in Draufsicht und in einer Schnittansicht;
5a eine Ausführungsform eines weiteren erfindungsgemäßen Trägers in Draufsicht;
5b eine Ausführungsform eines weiteren erfindungsgemäßen Trägers in einer Schnittansicht, und
6 eine Anordnung bei der Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein portabler Datenträger 5, der in 1 in Form einer Chipkarte dargestellt ist, umfasst einen Datenträgerkörper 10, der durch Laminieren verschiedener Kunststoffschichten gebildet ist. Andere Datenträgermaterialien sind gleichfalls einsetzbar, beispielsweise Papier oder Pappe. Jeweils in den Ecken angeordnet sind in dem Datenträger 5 vier Auflagepunkte 30, 30', 30'', 30''' vorgegeben. Es ist gleichfalls möglich, Auflagepunkte in anderer Zahl und an anderen Positionen des Datenträgerkörpers 10 vorzugeben, wie dies mit Bezug auf 2 zu sehen ist. Dort sind drei Auflagepunkte 30, 30', 30'' vorgegeben, die in Form eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.
Jedem der Auflagepunkte 30, 30', 30'', 30''' ist jeweils ein Dehnungsmessstreifen 20, 20', 20'', 20''' zugeordnet. Dies gilt für sämtliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Datenträger in den 1, 2 und 3. Es ist auch möglich, einem Auflagepunkt 30 eine Mehrzahl Von Dehnungsmessstreifen 20 zuzuordnen. Die Dehnungsmessstreifen 20, 20', 20'', 20''' sind in den Datenträgerkörper 10 jeweils in geeigneter räumlicher Relation zu dem zugeordneten Auflagepunkt 30 eingebracht. Insbesondere sind die Dehnungsmessstreifen 20 derart eingebracht, dass sie sich in dem Datenträgerkörper 10, ausgehend von dem jeweils zugeordneten Auflagepunkt 30 in eine (vgl. 1) oder mehrere (vgl. 2) Richtungen, vorzugsweise radial, erstrecken. Dabei kann ein Dehnungsmessstreifen 20 auch mit einem Auflagepunkt 30 überlappend angeordnet sein oder der empfindliche Bereich eines Dehnungsmessstreifens 20 umgibt des Auflagepunkt 30 im Wesentlichen (vgl. 2). Ein Dehnungsmessstreifen 20 kann weiter derart angeordnet sein, dass der zugeordnete Auflagepunkt 30 in der Mitte des Dehnungsmessstreifens 20 oder in dessen Randbereich vorgesehen ist.
Die Dehnungsmessstreifen 20'', 20''', 20', 20 sind dazu angeordnet, jeweils ein Maß F₁, F₂, F₃, F₄ für eine Auflagekraft (vgl. 6) auf die jeweils zugeordneten Auflagepunkte 30'', 30''', 30', 30 zu bestimmen, wenn der Datenträger 5 auf den Auflagepunkten 30, 30', 30'', 30''' gelagert ist und eine Kraft auf den Datenträgerkörper 10, insbesondere auf eine Eingabefläche 50 des Datenträgerkörpers 10, ausgeübt wird. Dazu sind die Dehnungsmessstreifen 20, 20', 20'', 20''' mit einer Steuereinrichtung 70 des Datenträgers 5 verbunden. Die Steuereinrichtung 70 kann Teil eines integrierten Schaltkreises des Datenträgers 5 sein. Eine Verformung eines Dehnungsmessstreifens 20 aufgrund einer Kraftausübung auf den Datenträger 5 hat eine Widerstandsänderung einer Leiterstruktur des Dehnungsmessstreifens 20 zur Folge. In der Steuereinrichtung 70 kann daraus ein Maß F₄ für die auf den dem Dehnungsmessstreifen 20 zugeordneten und in direkter räumlicher Nähe dazu vorgesehenen Auflagepunkt 30 einwirkende Auflagekraft bestimmt werden.
Der Dehnungsmessstreifen 20, 20', 20'', 20''' wird vor dem Laminieren auf eine Schicht des Datenträgerkörpers 10 aufgedruckt. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind lineare Dehnungsmessstreifen 20 dargestellt, welche im Wesentlichen gegenüber einer Verformung in einer Richtung, entlang ihrer Längsachse, empfindlich sind. Die Längsachsen der Dehnungsmessstreifen 20 sind dabei im Winkel von ca. 45° zu den jeweiligen Seitenkanten des Datenträgerkörpers 10 angeordnet. Eine Anordnung der Dehnungsmessstreifen 20, 20', 20'', 20''' in einem anderen Winkel und an anderen Positionen, beispielsweise jeweils in der Mitte einer der Seitenkanten des Datenträgerkörpers 10 unter einem rechten Winkel zu diesen, ist ebenfalls möglich. Entsprechend wären dann auch die Auflagepunkte 30, 30', 30'', 30''' vorgegeben, jeweils in geeigneter räumlicher Relation zu einem Dehnungsmessstreifen 20, 20', 20'', 20''', d. h. die Auflagepunkte 30, 30', 30'', 30''' wären jeweils in der Mitte einer der Seitenkanten des Datenträgerkörpers 10 vorgesehen.
Es ist möglich, jede andere, geeignete Ausgestaltung von Dehnungsmessstreifen 20 zu verwenden, beispielsweise sternförmige oder rosettenförmige Anordnungen, wie sie in 2 skizziert sind. Diese haben den Vorteil, dass sie gegenüber einer Verformung in mehreren Richtungen empfindlich sind. Dadurch sind diese Dehnungsmessstreifen 20 unter anderem gegenüber Inhomogenitäten des Datenträgermaterials, beispielsweise Lufteinschlüsse in oder zwischen den Kunststoffschichten des Datenträgerkörpers 10 oder dergleichen, weniger anfällig. D. h. die Verformung des Dehnungsmessstreifens 20, welche auf einer Verformung des umgebenden Datenträgermaterials beruht, verhält sich auch bei kleineren Fehlern im Datenträgermaterial noch in gewünschter Weise.
Um eine Sensibilität eines Dehnungsmessstreifens 20''' zu erhöhen, können Schichten des Datenträgerkörpers 10 im Bereich den Dehnungsmessstreifens 20''' Aussparungen 60 aufweisen (vgl. 1). Die Aussparungen 60 können seitlich des Dehnungsmessstreifens 20''' angeordnet sein. Möglich ist auch eine Anordnung oberhalb oder unterhalb des Dehnungsmessstreifens 20''', beispielsweise in darüber oder darunter liegenden Schichten des Datenträgerkörpers 10. Auf diese Weise wird der Datenträgerkörper 10 im Bereich des Dehnungsmessstreifens 20''' quasi etwas ausgedünnt. Dadurch wird das Intervall, innerhalb dessen sich der elektrische Widerstand des Dehnungsmessstreifens 20''' aufgrund einer an dem Auflagepunkt 30''' wirkenden Auflagekraft und eine daraus resultierende lokale Verformung des Datenträgerkörpers 10 verändern kann, vergrößert. Entsprechend kann die Steuereinrichtung 70 in präziserer Weise ein Maß für die auf den Auflagepunkt 30''' einwirkende Auflagekraft bestimmen.
Die Auflagepunkte 30, 30', 30'', 30''' lagern, wenn der Datenträger 5 auf einer ebenen Fläche angeordnet ist, auf Hervorstehungen 40, 40'. Diese sind im Beispiel aus 1 als integral mit dem Datenträgerkörper 10 geformte Hervorstehungen gezeigt. Solche Hervorstehungen 40 können beispielsweise mittels Hochprägens gebildet werden. Einfache Verdickungen 41 des Datenträgerkörpers 10 sind ebenfalls möglich. Da der Datenträgerkörper 10 bei einem Verfahren zum Erkennen einer Kraftausübung auf den Datenträger 5, wie es nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben wird, lediglich auf den Auflagepunkten 30, 30', 30'', 30''' gelagert ist, kann ein Maß für die dort in Folge der ausgeübten Kraft einwirkenden Auflagekräfte jeweils genau und, wie beschrieben, mit einfachsten Mitteln bestimmt werden.
Dabei ist zu beachten, dass die Kraft auf den Datenträger 5 in einem Bereich der Datenträgeroberfläche ausgeübt wird, welche in geeigneter Weise von den an den Auflagepunkten 30 angeordneten Dehnungsmessstreifen 20 überwacht werden kann. Daher ist eine Eingabefläche 50 für eine Kraftausübung auf die Datenträgeroberfläche im Wesentlichen durch die konvexe Hülle der Auflagepunkte 30 definiert. Diese ist mit Bezug auf den Datenträger 5' aus 2 als gestricheltes Dreieck angedeutet. Im Datenträger 5 aus 1 bildet dagegen im Wesentlichen die gesamte Datenträgeroberfläche die Eingabefläche 50, gegebenenfalls abgesehen von den äußersten Randbereichen direkt an den Seitenkanten des Datenträgerkörpers 10.
Der Datenträger 5'' aus 3 unterscheidet sich von dem Datenträger 5 aus 1 dadurch, dass er keine Hervorstehungen 40, 41 aufweist. Stattdessen ist der Datenträgerkörper 10' des Datenträgers 5'' sowohl in Längs- als auch in Querrichtung leicht gekrümmt vorgeformt. Dies wird beispielsweise durch ein entsprechend geformtes, in den Datenträgerkörper 10' als eine Schicht integriertes Inlay erreicht. Wird der Datenträger 5'' auf einer ebenen Fläche angeordnet, so lagert er – ebenso wie die Datenträger 5 und 5' aus den 1 und 2 – auf den Auflagepunkten 30, 30', 30'', 30''', die beispielsweise Endpunkte des gekrümmt vorgeformten Inlays sind. Auch gemäß dieser Ausführungsform bildet im Idealfall die gesamte Datenträgeroberfläche die Eingabefläche des Datenträgers 5''.
Alternativ zu an dem Datenträger 5, 5'' direkt angeordneten Auflagen – beispielsweise den beschriebenen Hervorstehungen – kann der flächige Datenträgerkörper 10 vollständig eben ausgebildet sein, wie es beispielsweise von gewöhnlichen Chipkarten bekannt ist. Dann wird ein zu dem Datenträger korrespondierender Träger zum Aufnehmen des Datenträgers bereitgestellt. Verschiedene Ausführungsformen solcher Träger sind in den 4 und 5 dargestellt.
In 4 ist ein Träger 100 gezeigt, welcher in Form einer nach einer Seite offenen Hülle ausgebildet ist. Eine Aufnahmeeinrichtung 130 in Form eines Schlitzes ist vorgesehen, um einen kartenförmigen Datenträger mit geeigneten Abmessungen in den Träger 100 seitlich einzuführen. In den Eckbereichen weist der Träger 100 jeweils Auflagen 110 auf. Diese sind an genau den Positionen angeordnet, an denen bei einem aufzunehmenden Datenträger die Aufnahmepunkte 30 vorgesehen sind, beispielsweise bei einem Datenträger wie in 1 – allerdings ohne die Hervorhebungen 40, 41, deren Aufgabe gerade durch die Auflagen 110 des Trägers 100 übernommen werden. Der Träger 100 und die Aufnahmeeinrichtung 130 sind derart ausgebildet, dass ein falsches Einbringen eines entsprechenden Datenträgers praktisch nicht möglich ist. Dadurch, dass der Träger 100 nach einer Seite nahezu offen ist, bis auf die Führungsleisten am Rand, wird eine Öffnung 120 gebildet, welche es erlaubt, auf nahezu die gesamte Oberfläche eines eingeführten Datenträgers und damit auf die gesamte Eingabefläche desselben zuzugreifen bzw. Kraft auf diese auszuüben.
Der Träger 200 aus 5 umfasst einen sphärisch-konkaven Aufnahmebereich 210, welcher eingerichtet ist, einen flächigen Datenträger aufzunehmen. Ein aufgenommener Datenträger wird lediglich in den Eckbereichen auf Auflagen 220 gelagert. D. h. der Träger 200 eignet sich ebenfalls zur Aufnahme eines Datenträgers nach 1 – ohne Hervorhebungen 40, 41. Ein aufgenommener Datenträger wird gegen horizontales Verrutschen durch die Sicherungseinrichtungen 230 gesichert, wobei jeweils eine Ecke des Datenträgers durch eine der Sicherungseinrichtungen 230 gesichert wird. Auch in diesem Träger ist die Eingabefläche des Datenträgers voll zugänglich.
Ein weiterer Träger 500 gemäß einer Variante der Erfindung ist in 5a dargestellt. Er wird durch zwei konzentrische Kreise gebildet, von denen der erste einen geringfügig kleineren und der zweite einen geringfügig größeren Durchmesser als die diagonale Abmessung des aufzunehmenden Datenträgers 200 aufweist. Auf diese Weise bilden die konzentrischen Kreise einen umlaufenden Schulterabschnitt, der den Datenträger 200 aufnimmt, verrutschungssicher hält und gleichzeitig die gesamte Eingabefläche des Datenträgers 200 zugänglich belässt.
In 5b wird eine Schnittansicht des weiteren Trägers 500 gemäß einer Variante der Erfindung gezeigt. Die Diagonalen d_A bzw. d_I des Datenträgers 200 sind derart gewählt, dass der Datenträger 200 sicher gehalten wird und Druck aufnehmen kann.
Mit Bezug auf 6 wird nun ein Verfahren beschrieben, bei dem abhängig von Maßen F₁, F₂, F₃, F₄ für eine Krafteinwirkung an den Auflagepunkten 30, 30', 30'', 30''' aufgrund einer im Wesentlichen punktförmigen Kraftausübung auf den Datenträger 5, beispielsweise mittels eines Stiftes 300, die Position P der Kraftausübung bestimmt werden kann.
Zu Beginn des Verfahrens wird der Datenträgerkörper 10 auf einer ebenen Fläche derart angeordnet, dass er lediglich auf den Auflagepunkten 30, 30', 30'', 30'' lagert. Dazu sind die Hervorstehungen 40, wie beschrieben, an dem Datenträger 5 angebracht. Alternativ könnte der Datenträgerkörper 10, ohne die Hervorstehungen 40, von einem der Träger 100, 200 aus 4 oder 5 in der dort beschriebenen Weise aufgenommen werden.
Anschließend wird eine Kraft vorzugsweise im Wesentlichen punktförmig im Bereich der Eingabefläche 50 auf den Datenträgerkörper 10 ausgeübt, beispielsweise mittels eines Eingabestiftes oder mittels eines Fingers. Der Benutzer kann aber auch gleichzeitig mit zwei oder mehreren Fingern die Eingabefläche 50 des Datenträgerkörpers 10 berühren und die Kraft von einem auf einen anderen Finger verlagern.
Aufgrund der daraus resultierenden Krafteineinwirkung auf den Datenträgerkörper 10 im Bereich der Auflagepunkte 30, 30', 30'', 30''' verformen sich die dort angeordneten, den Auflagepunkten 30, 30', 30'', 30''' jeweils zugeordneten Dehnungsmessstreifen 20, 20', 20'', 20'''. Dadurch ändert sich der elektrische Widerstand der Dehnungsmessstreifen 20, 20', 20'', 20''' entsprechend ihrer Verformung. Anhand der Widerstandsänderung bestimmt die mit den Dehnungsmessstreifen 20, 20', 20'', 20''' verbundene Steuereinrichtung 70 jeweils ein Maß F₁, F₂, F₃, F₄ für eine auf den Datenträgerkörper 10 an dem jeweiligen Auflagepunkt 30, 30', 30'', 30''' einwirkende Auflagekraft. Um die Position P zu bestimmen, an dem die Kraftausübung auf die Eingabefläche des Datenträgers stattgefunden hat, kann das Hebelgesetz herangezogen werden. Um die Darstellung der nachfolgenden Berechnung zu vereinfachen, wird die Eingabefläche des Datenträgers gedanklich mit einem 2-dimensionalen Koordinatensystem versehen. Der Ursprung des Koordinatensystems kann beispielsweise im Zentrum der Eingabefläche des Datenträgers vorgesehen sein. Die Aufnahmepunkte 30'', 30''', 30', 30, welchen jeweils ein Maß F₁, F₂, F₃, F₄ für die einwirkende Auflagekraft zugeordnet wird, besitzen in dem Koordinatensystem die Koordinaten (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) und (x4, y4). Sei FG = F₁ + F₂ + F₃ + F₄ und habe der Punkt P der Kraftausübung die Koordinaten (xp, yp), so gilt: xp = (x1·F₁ + x2·F₂ + x3·F₃ + x4·F₄)/FG und yp = (y1·F₁ + y2·F₂ + y3·F₃ + y4·F₄)/FG.
In analoger Weise kann die Position des Punktes P für eine beliebige Anzahl von Auflagepunkten in beliebiger Anordnung bestimmt werden.
Dieses Verfahren ermöglicht nun, die Eingabefläche 50 des Datenträgers 5 in der Art zu verwenden, wie dies von berührungsempfindlichen Touchpads oder dergleichen bekannt ist. Jede im Wesentlichen punktförmige Kraftausübung auf die Eingabefläche wird von der Steuereinrichtung als solche erkannt – zusammen mit entsprechenden Eingabekoordinaten. Somit kann die Eingabeeinrichtung beispielsweise als Tastatur verwendet werden, indem vorgegebenen, abgegrenzten Bereichen der Eingabefläche jeweils entsprechende Zeichen eines Alphabets zugeordnet werden und eine Kraftausübung in dem Bereich als Eingabe eines entsprechenden Zeichens interpretiert wird. Um einem Nutzer eine solche Eingabe zu erleichtern, werden die Bereiche zusammen mit den diesen jeweils zugeordneten Zeichen beispielsweise auf die Eingabefläche aufgedruckt. Weiterhin kann auch eine mittels eines Eingabestiftes geschriebene Eingabe erkannt werden. Dazu muss die entsprechende Krafteinwirkung, welche zeitlich kontinuierlich ist, in aufeinander folgende, punktförmige Kraftausübungen zerlegt werden. Eine entsprechende Mustererkennung vorausgesetzt, ist damit auch Schrifteingabe und Überprüfung derselben in dem Datenträger möglich.
Vorzugsweise kann der Datenträger, wie vorstehend beschrieben, beidseitig verwendet werden, d. h. beide Seiten des Datenträgers können als Eingabefläche verwendet werden, welche jeweils unterschiedlich ausgebildet sein können. Dazu kann die Steuereinrichtung 70 eingerichtet sein zu erkennen, mit welcher Seite der Datenträgerkörper 10 auf den Auflagepunkten 30 aufliegt. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass die entsprechenden Dehnungsmessstreifen 20 derart ausgebildet sind, dass sie einmal gestaucht und einmal gedehnt werden – mit entsprechend unterschiedlichen Änderungen des elektrischen Widerstands. Auf diese Weise kann die Funktionalität des Datenträgers 5, 5' noch erweitert werden, dass beispielsweise eine Seite des Datenträgers 5, 5' als Tastatur verwendet werden kann, während die andere ein Touchpad bildet oder der Schrifteingabe dient. Bei einem Datenträger mit Hervorstehungen 40 im Bereich der Auflagepunkte 30 müssen diese Hervorstehungen dann entsprechend auf beiden Seiten des Datenträgers angeordnet sein. Bei vollständig flachen Datenträgern, die ohnehin einen Träger 100, 200 benötigen, ist keine weitere Anpassung des Datenträgers notwendig.

Claims

Portabler Datenträger (5; 5'; 5''), umfassend einen flächigen Datenträgerkörper (10, 10') mit zumindest einem Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20'''), dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20''') in oder auf dem Datenträgerkörper (10; 10') in räumlicher Relation zu einem zugeordneten, vorgegebenen Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') des Datenträgerkörpers (10; 10') derart angeordnet ist, dass, wenn der Datenträgerkörper (10; 10') an dem zumindest einen Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') des Datenträgerkörpers (10; 10') gelagert ist und eine Kraft auf den Datenträgerkörper (10; 10') ausgeübt wird, mittels des zumindest einen Dehnungsmessstreifens (20; 20'; 20''; 20''') ein Maß (F₁; F₂; F₃; F₄) für eine durch die Kraftausübung auf den Datenträgerkörper (10; 10') an dem Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') einwirkende Auflagekraft detektierbar ist.
Datenträger (5; 5'; 5'') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20''') als gedruckte oder geätzte elektrisch leitfähige Struktur ausgebildet ist.
Datenträger (5; 5'; 5'') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20''') derart angeordnet ist, dass er sich ausgehend von dem zugeordneten Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') in eine oder mehrere vorgegebene Richtungen in dem flächigen Datenträgerkörper (10; 10') radial erstreckt, oder dass er räumlich überschneidend mit dem Auflagepunkt (30; 30', 30''; 30''') in dem Datenträgerkörper (10; 10') angeordnet ist.
Datenträger (5; 5'; 5'') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zumindest drei Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20'''), welche jeweils in räumlicher Relation zu einem zugeordneten, vorgegebenen Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') des Datenträgerkörpers (10; 10') derart angeordnet sind, dass, wenn der Datenträgerkörper (10; 10') an den zumindest drei Auflagepunkten (30; 30'; 30''; 30''') gelagert ist und eine Kraft auf den Datenträgerkörper (10; 10') ausgeübt wird, mittels der Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20''') Maße (F₁; F₂; F₃; F₄) der jeweiligen, durch die Kraftausübung auf den Datenträgerkörper (10; 10') an den zugeordneten, vorgegebenen Auflagepunkten (30; 30'; 30''; 30''') einwirkenden Auflagekräfte detektierbar sind.
Datenträger (5; 5'') nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträgerkörper (10; 10') im Wesentlichen rechteckig ausgebildet ist und an jeder der vier Ecken oder mittig an jeder der vier Seiten des Datenträgerkörpers (10; 10') jeweils ein Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') vorgesehen ist.
Datenträger (5; 5'; 5'') nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträgerkörper (10; 10') mehrschichtig ausgebildet ist und zumindest eine Schicht des Datenträgerkörpers (10; 10') seitlich und/oder oberhalb und/oder unterhalb des zumindest einen der Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20''') eine Aussparung (60) ausweist.
Datenträger (5; 5'; 5'') nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträgerkörper (10; 10') mehrschichtig ausgebildet ist und zumindest eine Schicht des Datenträgerkörpers (10; 10') seitlich und/oder oberhalb und/oder unterhalb des zumindest einen der Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20''') eine geringere Schichtdicke aufweist.
Datenträger (5; 5'; 5'') nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (70), welche eingerichtet ist, anhand des elektrischen Widerstandes des zumindest einen Dehnungsmessstreifens (20; 20'; 20''; 20''') ein Maß (F₁; F₂; F₃; F₄) für die durch die Kraftausübung auf den Datenträgerkörper (10; 10') an dem zugeordneten, vorgegebenen Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') einwirkende Auflagekraft zu bestimmen.
Datenträger (5; 5') nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20''') in oder auf dem Datenträgerkörper (10; 10') in räumlicher Relation zu dem vorgegebenen, zugeordneten Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') des Datenträgerkörpers (10; 10') derart angeordnet ist, dass sich der elektrische Widerstand des Dehnungsmessstreifens (20; 20'; 20''; 20''') verändert, wenn der Datenträger (5; 5') an dem Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') von einer Vorderseite des flächigen Datenträgerkörpers (10; 10') her gelagert ist, und dass sich der elektrische Widerstand des Dehnungsmessstreifens (20; 20'; 20''; 20''') vorzugsweise gegenläufig verändert, wenn der Datenträger (5; 5') an dem Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') von einer Rückseite des flächigen Datenträgerkörpers (10; 10') her gelagert ist.
Datenträger (5; 5'; 5'') nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger (5; 5'; 5'') an dem zumindest einen Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') jeweils eine Hervorstehung (40; 41), insbesondere eine Hochprägungen oder eine Verdickung, aufweist, welche ein Lagern des Datenträgers (5; 5'; 5'') an dem zumindest einen Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') durch Anordnen des Datenträgers (5; 5'; 5'') auf einer ebene Fläche erlaubt.
Datenträger (5; 5'; 5'') nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträgerkörper (10; 10') derart gekrümmt vorgeformt ist, dass er, wenn er auf einer ebenen Fläche angeordnet wird, im Bereich des zumindest einen Auflagepunktes (30; 30'; 30''; 30''') auf der ebenen Fläche lagert.
Träger (100; 200), geeignet zum Aufnehmen eines Datenträgers nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (100; 200) eingerichtet ist, den Datenträgerkörper (10; 10') derart aufzunehmen, dass der Datenträgerkörper (10; 10'') an dem zumindest einen Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') des Datenträgerkörpers (10; 10') auf einer Auflage (110: 220) des Trägers (100; 200) lagert.
Träger (100; 200) nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Aufnahmeeinrichtung (130; 210), welche derart eingerichtet ist, dass der Datenträger von dem Träger (100; 200) nur in einer solchen Weise aufgenommen werden kann, dass der Datenträgerkörper (10; 10') an dem zumindest einen Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') auf der Auflage (110; 220) des Trägers (100; 200) lagert.
System, umfassend einen Träger (100; 200) nach Anspruch 12 oder 13 sowie einen Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren zur Herstellung eines Datenträgers (5; 5'; 5'') nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend den Schritt des Aufdruckens oder Ätzens einer elektrisch leitfähigen Struktur zum Bilden des zumindest einen Dehnungsmessstreifens (20; 20'; 20''; 20''').
Verfahren zum Erkennen einer Kraftausübung auf einen portablen Datenträger (5; 5'; 5'') nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend die Schritte: – Positionieren des Datenträgers (5; 5'; 5'') derart, dass der Datenträger (5; 5'; 5'') an dem zumindest einen vorgegebenen Auflagepunkt (30; 30', 30''; 30''') des Datenträgerkörpers (10; 10') gelagert ist; – Ausüben einer Kraft auf den Datenträgerkörper (10; 10'); – Detektieren eines Maßes (F₁; F₂; F₃; F₄) für die durch die Kraftausübung auf den Datenträgerkörper (10; 10') an einem vorgegebenen Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') einwirkende Auflagekraft durch eine Steuereinrichtung (70) des Datenträgers (5; 5'; 5'') anhand des elektrischen Widerstandes des zumindest einen Dehnungsmessstreifens (20; 20'; 20''; 20''') in dem Datenträgerkörper (10; 10'), dem der Auflagepunkt zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die Schritte: – Positionieren des Datenträgers (5; 5'; 5'') derart, dass der Datenträger (5; 5'; 5'') an zumindest drei vorgegebenen Auflagepunkten (30; 30'; 30''; 30''') des Datenträgerkörpers (10; 10') gelagert ist; – Ausüben einer Kraft auf eine Eingabefläche (50) des Datenträgerkörpers (10; 10'); – Detektieren jeweils eines Maßes (F₁; F₂; F₃; F₄) für die durch die Kraftausübung auf den Datenträgerkörper (10; 10') an dem jeweiligen zugeordneten, vorgegebenen Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') einwirkende Auflagekraft durch eine Steuereinrichtung (70) des Datenträgers (5; 5'; 5'') anhand des jeweiligen elektrischen Widerstandes der zumindest drei Dehnungsmessstreifen (20; 20'; 20''; 20''') in dem Datenträgerkörper (10; 10'); – Bestimmen einer Position (P) der Kraftausübung auf der Eingabefläche abhängig von den zumindest drei Maßen (F₁; F₂; F₃; F₄) der Auflagekräfte.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Position (P) der Kraftausübung aus den Maßen (F₁, F₂; F₃; F₄) für die Auflagekräfte mittels des Hebelgesetzes bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabefläche (50) als die konvexe Hülle der zumindest drei Auflagepunkte (30; 30'; 30''; 30''') des Datenträgerkörpers (10; 10') vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger (5; 5'; 5'') zum Positionieren auf eine ebene Fläche gelegt wird, wobei der zumindest eine Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') des Datenträgerkörpers (10; 10') auf einer in dem Datenträgerkörper (10; 10') gebildeten Hervorstehungen (40; 41) lagert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger (5; 5'; 5'') zum Positionieren von einem Träger (100; 200) nach einem der Ansprüche 11 oder 12 aufgenommen wird, wobei der zumindest eine Auflagepunkt (30; 30'; 30''; 30''') des Datenträgerkörpers (10; 10') auf einer Auflage (110; 220) des Trägers (100; 200) lagert.