DE19636835A1

DE19636835A1 - Zeichenstift für Datenverarbeitungsgeräte

Info

Publication number: DE19636835A1
Application number: DE1996136835
Authority: DE
Inventors: Georg Fleischmann; Frank Benzinger
Original assignee: VHF Computer GmbH
Current assignee: VHF Computer GmbH
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 1998-03-12

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft Eingabegeräte für elektronische Geräte, insbesondere Datenverarbeitungsgeräte. Die Erfindung betrifft vor allem Eingabegeräte, die wie ein Stift bedient werden.

Hintergrund der Technik

Bisher werden Eingabestifte vor allem im Datenverarbeitungsbereich eingesetzt, insbesondere für CAD-Anwendungen. Sie dienen in der Regel dazu, Bereiche am Datensichtgerät anzuwählen. Dazu wird die Position des Stiftes am Datensichtgerät erfaßt und zusammen mit einem Tastenstatus an den Computer übergeben.

Weit verbreitet sind Grafiktabletts. Dieses Eingabemedium verwendet auch einen Stift. Dieser Stift wird allerdings nicht direkt auf einem Datensichtgerät, sondern auf einem extra Gerät angewendet. Ein Grafiktablett erfaßt die Position des Stiftes auf der Tablettfläche und gibt diese zusammen mit einem Tastenstatus an den Computer weiter.

Auf dem Markt befinden sich auch sogenannte Note-Pads. Das sind elektronische Geräte, die aus einem Display und einem elektronischen Stift bestehen. Mit dem Stift kann auf dem Display geschrieben werden. Geräte, die das Schreiben auf dem Display erlauben werden beispielsweise unter der Patentnummer EP 01 62 300 und auch DE 42 23 397 vorgestellt.

Problem

Das Problem aller bisherigen Lösungen ist, daß sie nur einen Tastenstatus gedrückt und nicht gedrückt auswerten und somit nicht ideal zum Zeichnen verwendet werden können.

Beim Zeichnen mit einem Stift, beispielsweise einem Bleistift, bestimmt der Andruck und die Neigung oder Drehung den Farbauftrag und die Strichstärke. Mit den bekannten Eingabegeräten ist daher das Zeichnen nur sehr eingeschränkt möglich.

Lösung

Der neue Zeichenstift (10) ist druckempfindlich. Der Andruck der Zeichenspitze auf die Zeichenfläche (21) und die Neigung oder Drehung des Stiftes (10) zur Zeichenfläche (21) werden erfaßt und an das datenverarbeitende Gerät übergeben. Die Andruckkraft bestimmt den Farbauftrag und beeinflußt in geringem Maße auch die Strichstärke. Die Neigung oder Drehung des Stiftes (10) bestimmt primär die Strichstärke.

Erreichte Vorteile

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß ein Zeichnen am Datensichtgerät (Display) oder auf dem Grafiktablett möglich ist, wie es mit Bleistift und Papier möglich ist. Außerdem wird auch das Schreiben und Bedienen von grafischen Oberflächen verbessert.

Datenverarbeitungsgeräte können mit dem neuen Eingabemedium (10) in Bereichen eingesetzt werden, die bisher nicht oder nur teilweise mit der Computertechnik erschlossen werden konnten.

Ausführung

Eine mögliche Ausführung des Stiftes (10) wird im folgenden näher beschrieben.

Die beigefügten Zeichnungen zeigen,

Fig. 1 den Zeichenstift (10) mit Zeichenspitze (11) Lagerung (12) und axialem (13) sowie radialen (14) Kraftsensoren.

Fig. 2 den Zeichenstift (10) mit Zeichenunterlage (20) und Bereich zum Zeichen und Darstellen des Bildes (21).

Fig. 3 die Prinzipschaltung zum Aufnehmen der Kraft, mit axialem Kraftsensor (13), radialen Kraftsensoren (14), Analog/Digital-Wandlung (30) und Sender (31).

Erläuterung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt den Zeichenstift (10). Die Zeichenspitze (11) ist so gelagert (12), daß sowohl axiale als auch radiale Kräfte aufgenommen werden können, beispielsweise durch eine Gummilagerung. Ein axialer Kraftsensor (13) nimmt die axialen Kräfte auf. Mindestens drei radiale Kraftsensoren (14) nehmen die radialen Kräfte auf und dienen gleichzeitig zum Erkennen der Drehung des Stiftes (10).

Fig. 2 zeigt den Zeichenstift (10) mit der Zeichenunterlage (20). Gezeichnet wird im Zeichenbereich (21).

Fig. 3 zeigt die Prinzipschaltung zur Erfassung der Andruckkraft. Der axiale (13) und die radialen (14) Kraftsensoren erzeugen eine Spannung in Abhängigkeit der Kraft. Diese Spannungen werden mit einem Analog/Digi tal-Wandler (30) in digitale Werte umgewandelt. Die Werte werden mit einen Sender (31) drahtlos an das verarbeitende Gerät gesendet. Das von dem verarbeitenden Gerät empfangene Signal enthält somit die Werte aller Kraftsensoren.

Die Ausführung zeigt einen drucksensitiven Zeichenstift (10), der auf eine Zeichenunterlage (20) angewendet wird, die gleichzeitig zur Darstellung der Zeichnung verwendet wird. Der Aufbau einer solchen Zeichenunterlage (20) ist bekannt. Sie besteht in der Regel aus einem Flachdisplay mit aufgebrachter berührungsempfindlicher Fläche zur Bestimmung der Berührung und Position des Stiftes (10).

Der Zeichenstift (10) hat die Form eines normalen Stiftes. Beim Zeichnen wird die Zeichenspitze (11) über die Zeichenunterlage (20) bewegt. Dabei steuert der Andruck den Farbauftrag, kann aber auch die Strichstärke beeinflussen. Die Zeichenspitze (11) und die Zeichenoberfläche (21) müssen so aufeinander abgestimmt sein, daß eine gewisse Reibung zwischen ihnen auftritt. Die Reibung ist notwendig, um ein Gefühl für das Zeichnen entwickeln zu können. Eventuell kann die Zeichenspitze (11) mit einer Kugel ähnlich einem Kugelschreiber ausgestattet sein.

Die Andruckkraft wird über die Zeichenspitze (11) aufgenommen. Über eine flexible Lagerung (12) wird die Andruckkraft an mehrere Kraftsensoren übergeben. Diese Lagerung besteht beispielsweise aus Gummi, so daß die Kräfte in alle Richtungen übergeben werden können. Axiale Kräfte werden von dem axialen Sensor (13) erfaßt, während radiale Kräfte, je nach Drehung des Stiftes (10), von ein oder mehreren radialen Sensoren (14) erfaßt werden. In der Ausführung sind die Sensoren (13, 14) nicht mit der Zeichenspitze (11) verbunden, so daß keine Zugkräfte auf die Sensoren (13, 14) wirken.

Die Kraftsensoren (13, 14) wandeln die Andruckkraft in eine kraftabhängige Spannung um. Dazu kann beispielsweise die Kraft mit Hilfe einer Feder in einen Weg umgewandelt werden, der beispielsweise über einen wegabhängigen Widerstandswert ausgewertet wird. Außerdem können Kraftsensoren auf Halbleiterbasis eingesetzt werden. Die Spannungen werden in einem Analog/Digital-Wandler (30) in digitale Werte umgewandelt und über einen Sender (31) drahtlos an das verarbeitende Gerät gesendet. Das dort empfangene Signal kann dann ausgewertet werden.

Das datenverarbeitende Gerät empfängt das Signal mit den Kraftwerten und kann die Andruckkraft und die Drehung jetzt je nach Anwendung verarbeiten.

Der Andruck, die Neigung und die Drehung können folgendermaßen aus den Kraftwerten ermittelt werden:

- Der Andruck des Stiftes (10) wird im einfachsten Fall als Mittelwert aller Werte der Sensoren (13, 14) gebildet.
- Die Drehung des Stiftes (10) kann aus der Kräfteverteilung der radialen Werte ermittelt werden.
- Die Neigung des Stiftes (10) kann aus dem Verhältnis des axialen Wertes zu den radialen Werte gebildet werden.

Beim Zeichnen am Computer wird der Andruck verwendet, um die Sättigung der Farbe zu steuern. Im einfachsten Falle wird beim Zeichnen bei geringem Andruck ein helles Grau verwendet. Je stärker der Andruck, desto dunkler wird das Grau dargestellt, bis hin zu schwarz. Bei Farbdarstellung kann die Bedienoberfläche des Gerätes (Computers) eine Farbauswahl bieten. Bei stärkerem Andruck wird die Sättigung der ausgewählten Farbe erhöht.

Neben der Sättigung der Farbe kann bei steigendem Andruck auch die Strichstärke in gewissem Rahmen vergrößert werden.

Die Auswahl der Grund-Strichstärke, mit der gezeichnet wird, kann entweder in der Bedienoberfläche des Gerätes (Computers) stattfinden, oder im Stift (10) integriert sein. Es gibt mehrere sinnvolle Möglichkeiten, die Strichstärke mit dem Stift (10) zu wählen.

Zum einen kann die Neigung des Stiftes (10) zur Zeichenfläche (21) als Maßstab für die Grund-Strichstärke verwendet werden. Je stärker die Neigung, desto dicker der Strich. Der Nachteil ist, daß der Anwender für starke Neigungen umgreifen muß.

Einfacher ist es, die Drehung des Stiftes (10) zur Angabe der Grund-Strichstärke zu nutzen.

Damit der Anwender die eingestellte Strichstärke noch vor dem Aufsetzen des Stiftes (10) wahrnehmen kann, wird einfach eine Skala auf den Griff des Stiftes (10) gedruckt.

Gut geeignet zum feststellen der Strichstärke ist auch eine Zeichenspitze (11), die wie eine unterschiedlich abgenutzte Bleistiftspitze mehrere Auflageflächen bietet. Dazu wird die Zeichenspitze (11) rundherum in unterschiedlichen Steigungen abgeschrägt.

Durch unterschiedliche Auswertung des Andrucks, der Drehung oder Neigung und auch der Schreibrichtung des Stiftes (10) können verschiedene Schreib- oder Zeichengeräte simuliert werden.

Ein Kugelschreiber ist beispielsweise relativ unempfindlich gegenüber Neigung und Drehung.

Ein Bleistift reagiert hingegen sehr empfindlich auf unterschiedlichen Andruck. Mit steigendem Andruck erhöht sich der Schwärzungsgrad. In geringem Maße steigt mit dem Andruck auch die Strichstärke.

Ein Füller verhält sich gerade andersherum. Er besitzt einen weitgehend konstanten Farbauftrag, verändert allerdings mit steigendem Andruck und sogar mit veränderter Schreibrichtung die Strichstärke. Die veränderte Schreibrichtung des Stiftes (10) kann sehr einfach durch vergleichen der Positionen des Stiftes (10) ermittelt werden.

Da bei einem drahtlosen Stift (10) die Gefahr des Verlierens besteht, kann bei zu großer Entfernung zur Zeichenunterlage (20) oder bei fehlendem Übertragungssignal ein Warnsignal ausgelöst werden.

Claims

1. Stift (10) als Eingabegerät für Datenverarbeitungsgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckkraft der Zeichenspitze (11) des Stiftes (10) auf eine Zeichenfläche (21) in mehreren Stufen bzw. stufenlos erfaßt wird.

2. Stift (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung oder Neigung des Stiftes (10) zur Zeichenfläche (21) erfaßt wird.

3. Stift (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (10) drahtlos mit einem Gerät verbunden ist.

4. Stift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Aktionen in Schaltbereichen des auf dem Datensichtgerät (Display) dargestellten Bildes, durch Änderung des Andrucks des Stiftes (10) ausgelöst werden.

5. Stift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Andruck (bzw. die Neigung oder Drehung) des Stiftes (10) auf die Zeichenfläche (20) entweder in der Zeichenunterlage (20) oder im Stift (10) selbst erfaßt werden.

6. Stift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibrichtung ausgewertet wird.

7. Stift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift auf einer Zeichenunterlage (20) angewendet wird, die gleichzeitig als Datensichtgerät dient.

8. Stift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichenspitze (11) des Stiftes (10) ausgetauscht werden kann.

9. Stift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichenspitze (11) des Stiftes (10) so geformt ist, daß sie je nach Drehung des Stiftes (10) unterschiedliche Auflageflächen bietet.

10. Stift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckkraft, Drehung oder Neigung des Stiftes (10) in Farbsättigung und/oder Strichstärke umgesetzt werden.