DE19858283C1

DE19858283C1 - Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Cursors auf einem Bildschirm und zur Übertragung von Signalen

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Publication number: DE19858283C1
Application number: DE1998158283
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2018-12-18

Abstract

Eine Vorrichtung (10) zur Steuerung der Position eines Cursors auf einem Bildschirm eines Computers und zur Übertragung von Signalen an den Computer mit einer an der Vorrichtung (10) ortsfest, jedoch frei rotierbar angeordneten Rollkugel (12), die auf einer Rollfläche (14) abrollbar ist, einer Steuereinrichtung, die die Rotation der Rollkugel (12) in Signale umsetzt, die die Position des Cursors auf dem Bildschirm bestimmen, und zumindest einer Tasteinheit (44, 45, 46), die bei manueller Betätigung Signale an den Computer sendet, ist gekennzeichnet durch eine Lagereinrichtung (20) mit einer ersten Lagerplatte (22), die im wesentlichen horizontal angeordnet ist, und einer im wesentlichen senkrecht zur ersten Lagerplatte (22) angeordneten zweiten Lagerplatte (24), die die Rollfläche (14) aufweist, und eine Betätigungseinrichtung (30), die bereichsweise kugelförmig oder ellipsoidförmig ausgebildet ist, derart, daß sie von einer menschlichen Hand mit sämtlichen Fingern bereichsweise umfaßt werden kann und die in dem von der menschlichen Hand nicht umfaßten Bereich eine Außenkontureinheit (32) aufweist, innerhalb derer die Rollkugel (14) angeordnet ist und deren Außenkontur krümmungsmäßig an die Oberflächenkontur der Rollfläche (14) der zweiten Lagerplatte (24) angepaßt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Cursors auf einem Bildschirm eines Computers und zur Übertragung von Signalen an den Computer mit einer an der Vorrichtung ortsfest, jedoch frei rotierbar angeordneter Rollkugel, die auf einer Rollfläche abrollbar ist, einer Steuereinrichtung, die die Rotation der Rollkugel in Signale umsetzt, die die Position des Cursors auf dem Bildschirm bestimmen, und zumindest einer Tasteinheit, die bei manueller Betätigung Signale an den Computer sendet.

In der Computersprache wird eine derartige Vorrichtung häufig "Maus" genannt.

STAND DER TECHNIK

Bekannte Vorrichtungen sind in vielen verschiedenen Ausführungsformen im Einsatz. Allen Geräten ist die Gestaltung der Bedieneroberfläche gemeinsam. Die Tasten oder die Rollkugel befindet sich parallel zur Unterseite der Vorrichtung beziehungsweise zur Rollfläche ("Maus-Matte"). Die Bedienerhand ist ebenfalls gezwungen, diese parallele Position einzunehmen und sie während der Bedienung beizubehalten. Beim Hantieren mit einer derartigen Computermaus wird der Arm über lange Zeit konzentriert in einer Stellung gehalten und zur Steuerung des Bildschirm- Cursors nur minimal, aber dafür äußerst präzise bewegt. Die intensive und häufige Arbeit mit der Computer-Maus kann nach neuesten Erkenntnissen von Arbeitswissenschaftlern langfristig zu Arm-Erkrankungen führen. Ein Grund ist die Drehung der Hand mit der Handinnenseite parallel zur Oberfläche der Maus.

In dem deutschen Gebrauchsmuster DE 297 05 812 U1 ist eine PC-Maus beschrieben, die an der "Daumenseite" eine Erhöhung aufweist, die zur Mitte wieder abflacht. Dieser schräge Oberflächenbereich ist ebenfalls bis zur Mitte ballig geformt und dient als Auflage für die Handinnenseite. Der untere Bereich dient der Auflage für die Handwurzel und ist flach geformt.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 93 17 902.2 ist eine Maus bekannt, bei der auf einer Platte, die unterseitig die Rollkugel trägt, eine nach oben weisende, als Gestalt ausgebildete Vorsprungseinheit vorhanden, die von der Hand umfaßt wird und mehrere Tasteinheiten zum manuellen Betätigen aufweist.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe beziehungsweise das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Cursors auf einem Bildschirm eines Computers und zur Übertragung von Signalen an den Computer der eingangs genannten Art anzugeben, die ein ergonomisches Arbeiten mit der Vorrichtung ermöglicht und Ermüdungser scheinungen entgegenwirkt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist demgemäß gekennzeichnet durch eine Lagereinrichtung mit einer ersten Lagerplatte, die im wesentlichen horizontal angeordnet ist, und einer im wesentlichen senkrecht zur ersten Lagerplatte angeordneten zweiten Lagerplatte, die die Rollfläche aufweist, und eine Betätigungseinrichtung, die bereichsweise kugelförmig oder ellipsoidförmig ausgebildet ist, derart, daß sie von einer menschlichen Hand mit sämtlichen Fingern bereichsweise umfaßt werden kann und die in dem von der menschlichen Hand nicht umfaßten Bereich eine Außenkontureinheit aufweist, innerhalb derer die Rollkugel angeordnet ist und deren Außenkontur krümmungsmäßig an die Oberflächenkontur der Rollfläche der zweiten Lagerplatte angepaßt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung entfällt die verkrampfte Haltung (um 90° verdreht) der Hand gänzlich. Die Hand bleibt in natürlicher Haltung, nämlich mit nach oben weisendem Daumen. Dadurch wird den im Stand der Technik beschriebenen Problemen entgegengewirkt.

Eine ergonomisch besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Oberflächenkontur der Rollfläche als konkave Kugelabschnittkontur mit konstanter Krümmung und die Oberfläche der Außenkontureinheit der Betätigungseinrichtung als entsprechende konvexe Kugelabschnittskontur mit konstanter Krümmung ausgebildet ist.

Um Ermüdungserscheinungen vorzubeugen, wobei gleichzeitig die Hand beim Bedienen der Vorrichtung eine natürliche Haltung mit Daumen nach oben einnimmt, zeichnet sich eine besonders bevorzugte Ausgestaltung dadurch aus, daß an die erste Lagerplatte eine Auflagerformeinheit mit nach oben offener konkaver Kontur angeordnet ist zum ellenseitigen Auflegen eines menschlichen Arms auf einem relativ kurzen Bereich hinter dem Handgelenk des Arms, derart, daß bei aufgelegtem Arm der Daumen einer die Betätigungseinrichtung umgreifenden Hand oberseitig angeordnet ist und die Außenkontureinheit der Betätigungseinrichtung gegenüber der Rollfläche der zweiten Lagerplatte vorhanden ist.

Die Bedienhand wird gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung noch weiter entlastet, indem nämlich die Rollfläche metallisch und die Außenkontureinheit magnetisch oder umgekehrt ausgebildet ist, dadurch wirkt das Eigengewicht der Vorrichtung nicht auf die Bedienhand ein.

Eine hinsichtlich der Handhabung besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Betätigungseinrichtung zumindest eine Vertiefung aufweist, die zumindest bereichsweise der Innenkontur eines Daumens einer menschlichen Hand konturmäßig entspricht und in der die Tasteinheit angeordnet ist.

Bevorzugt sind weitere Vertiefungen für den Zeigefinger und/oder Mittelfinger und/oder Ringfinger und/oder kleinen Finger der menschlichen Hand vorhanden.

Um das Signalspektrum der an den Computer übersandten Signale zu erweitern, kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung in den Vertiefungen jeweils eine Tasteinheit angeordnet sein.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkma le sowie durch das nachstehend angegebene Ausführungs beispiel. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Wei terbildungen derselben werden im folgenden anhand dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel näher beschrieben und erläu tert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebi ger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematische Perspektivdarstellung einer Cursorsteue rungsvorrichtung und Signalübertragungsvorrichtung mit einer Lagereinrichtung und einer Betätigungsein richtung in auseinandergezogener Art bezüglich des Betätigungselementes und strichpunktiert mit eingesetztem Arm in Bedienposition,

Fig. 2 schematische Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 schematische Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ohne eingesetztem Arm,

Fig. 4 schematische Perspektiv-Draufsicht auf einen Arm mit Hand und obenliegendem Daumen und einer Betätigungs einrichtung in auseinandergezogener Art und

Fig. 5 schematische Perspektivdarstellung auf einen Arm mit Hand in Richtung der Handinnenseite und eine Betätigungseinrichtung in auseinandergezogener Art.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Cursors auf einem Bildschirm eines Computers und zur Übertragung von Signalen an den Computer besteht aus einer Lagereinrichtung 20 und einer Betätigungseinrichtung 30. Die Betätigungseinrichtung 30 wird üblicherweise "Maus" 30 genannt.

Die Lagereinrichtung 20 besitzt eine erste Lagerplatte 22, die auf einer Unterlage in der Regel horizontal angeordnet ist. An die erste Lagerplatte 22 ist im in Fig. 1 linken hinteren Randbereich eine zweite nach oben weisende Lagerplatte 24 angeformt, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Lagerplatte 22 angeordnet ist. Die zweite Lagerplatte 24 trägt auf der dem Betrachter zugewandten Seite eine Rollfläche 14, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als konkave kugelabschnittsförmige Fläche ausgebildet ist.

Im in Fig. 1 vorderen dem Betrachter zugewandten Eckbereich der ersten Lagerplatte 22 ist eine nach oben weisende Auflagerformeinheit 28 angeformt, die eine durchgehende, nach oben offene konkave Kontur aufweist. Die Kontur der Auflagerformeinheit 28 ist dabei so ausgebildet, daß in bequemer Art und Weise ein Arm 60 im Bereich knapp hinter dem Handgelenk 58 ellenseitig auf einen relativ kurzen Bereich eingelegt werden kann.

Die in Fig. 1 beabstandet zur Lagereinrichtung 20 dargestellte Betätigungseinrichtung 30 ist zumindest bereichsweise als im weitesten Sinne ellipsoidförmiger Körper ausgebildet, derart, daß ihn eine menschliche Hand 50 mit sämtlichen Fingern sicher bereichsweise umfassen kann. Hierzu besitzt die Betätigungseinrichtung 30 eine Vertiefung 34 für den Daumen 51, eine daneben angeordnete Vertiefung 35 für den Zeigefinger 52, eine daneben für den Mittelfinger 54 vorhandene Vertiefung 36, eine für den Ringfinger 56 vorhandene Vertiefung 37 und eine für den kleinen Finger 57 vorhandene Vertiefung 38 einer menschlichen Hand 50. Die konkave Kontur der Vertiefungen 34 bis 38 entspricht in etwa der Innenkontur des Daumens 51, des Zeigefingers 52, des Mittelfingers 54, den Ringfingers 56 und des kleinen Fingers 57 der menschlichen Hand 50. Im vorderen Bereich, das heißt in dem den Fingergliederspitzen gegenüberliegenden Bereich, weist die Vertiefung 34 für den Daumen 51, die Vertiefung 35 für den Zeigefinger 52 und die Vertiefung 36 für den Mittelfinger 54 eine Tasteinheit 44, 45, 46 auf, die bei Betätigung die Übertragung eines Signals an einen Computer veranlaßt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Abgabe des Signals drahtlos.

Die Lage der Betätigungseinrichtung 30 innerhalb der Hand 50 ist in den Fig. 4 und 5 schematisch dargestellt, wobei aus Übersichtlichkeitszwecken die Betätigungseinrichtung 30 als aus dem Innern der Hand 50 herausgezogen dargestellt ist.

Die Fingerglieder befinden sich beim Umfassen der Betätigungseinrichtung 30 in einem halb geschlossenen Zustand, so daß mit Unterstützung der Vertiefungen 34 bis 38 ein sicheres Erfassen der Betätigungseinrichtung 30 gewährleistet ist.

In dem von den Fingergliedern nicht umfaßten vorderen Bereich der Betätigungseinrichtung 30 ist eine Außenkontur einheit 32 angeformt, innerhalb derer eine Rollkugel 12 ortsfest, jedoch frei rotierbar angeordnet ist. Im Innern der Betätigungseinrichtung 30 befindet sich eine Auswertein richtung, die die Rotation der Rollkugel als Bewegungskom ponenten des Cursors in einem ebenen Koordinatensystem umrechnet. Die Außenkontureinheit 32 ist als Kugelabschnittseinheit ausgebildet, wobei die Krümmung des konvexen Kugelabschnittes der Krümmung der konkaven Rollfläche 14 im wesentlichen entspricht.

Die Halterung der Rollkugel 12 und die Auswertung ihrer Rotation ist bekannt und wird daher an dieser Stelle nicht ausführlich dargestellt. Bevorzugt ist ein unter der Wirkung einer Feder 72 stehendes Andruckelement 70 vorhanden, das auf den der Öffnung für die Rollkugel 12 in der Außenkon tureinheit 32 gegenüberliegenden Bereich der Rollkugel 12 einwirkt.

Die Rollfläche 14 besteht aus Metall oder ist mit einem metallischen Überzug versehen. Gleichzeitig ist die Außenkontureinheit 32 der Betätigungseinrichtung 30 magnetisch ausgebildet, wobei die Magnetkräfte so ausgebildet sind, daß die Betätigungseinrichtung 30 an der Rollfläche 14 unter Wirkung ihres Eigengewichts anhaftbar ist.

Die Auflagerformeinheit 28 und die zweite Lagerplatte 24 sind hinsichtlich ihrer geometrischen Zuordnung so angeformt, daß bei in die Auflagerformeinheit 28 ellenseitig eingelegtem Arm 60 die Hand 50 mit der umfaßten Betätigungs einrichtung 30 im Bereich vor der Rollfläche 14 zu liegen kommt, so daß die Rollkugel 12 auf der Rollfläche 14 durch Bewegen der Hand infolge der Rotation über das Handgelenk 58 umgesetzt werden kann. In den Fig. 1, 2, 4 und 5 ist die Position des Handgelenks 58 schematisch durch ein Kreuz dargestellt. Bei eingelegtem Arm 60 nimmt die Hand 50 somit eine Position ein, bei der der Daumen 51 nach oben weist und somit die Hand 50 beim Arbeiten mit der Vorrichtung in natürlicher Haltung bleibt.

Claims

1. Vorrichtung (10) zur Steuerung der Position eines Cursors auf einem Bildschirm eines Computers und zur Übertragung von Signalen an den Computer mit

1. einer an der Vorrichtung (10) ortsfest, jedoch frei rotierbar angeordneter Rollkugel (12), die auf einer Rollfläche (14) abrollbar ist,
2. einer Steuereinrichtung, die die Rotation der Rollkugel (12) in Signale umsetzt, die die Position des Cursors auf dem Bildschirm bestimmen, und
3. zumindest einer Tasteinheit (44, 45, 46), die bei manueller Betätigung Signale an den Computer sendet,

gekennzeichnet durch

1. eine Lagereinrichtung (20) mit einer ersten Lagerplatte (22), die im wesentlichen horizontal angeordnet ist, und einer im wesentlichen senkrecht zur ersten Lagerplatte (22) angeordneten zweiten Lagerplatte (24), die die Rollfläche (14) aufweist, und
2. eine Betätigungseinrichtung (30), die bereichsweise kugelförmig oder ellipsoidförmig ausgebildet ist, derart, daß sie von einer menschlichen Hand mit sämtlichen Fingern bereichsweise umfaßt werden kann und die in dem von der menschlichen Hand nicht umfaßten Bereich eine Außenkontureinheit (32) aufweist, innerhalb derer die Rollkugel (14) angeordnet ist und deren Außenkontur krümmungsmäßig an die Oberflächenkontur der Rollfläche (14) der zweiten Lagerplatte (24) angepaßt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenkontur der Rollfläche (14) als konkave Kugelabschnittkontur mit kontinuierlicher Krümmung und die Oberfläche der Außenkontureinheit (32) der Betätigungseinrichtung (30) als entsprechende konvexe Kugelabschnittskontur mit konstanter Krümmung ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die erste Lagerplatte (22) eine Auflagerformeinheit (28) mit nach oben offener konkaver Kontur angeordnet ist zum ellenseitigen Auflegen eines menschlichen Arms auf einem relativ kurzen Bereich hinter dem Handgelenk (58) des Arms (60), derart, daß bei aufgelegtem Arm (60) der Daumen (51) einer die Betätigungseinheit (30) umgreifenden Hand oberseitig angeordnet ist und die Außenkontureinheit (32) der Betätigungseinrichtung gegenüber der Rollfläche (14) der zweiten Lagerplatte (24) vorhanden ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollfläche (14) metallisch und die Außenkontureinheit (32) magnetisch oder umgekehrt ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinheit (30) zumindest eine Vertiefung (34) aufweist, die zumindest bereichsweise der Innenkontur eines Daumens (51) einer menschlichen Hand (50) konturmäßig entspricht und in der eine Tasteinheit (44) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (30) weitere Vertiefungen (35, 36, 37, 38) für den Zeigefinger und/oder Mittelfinger und/oder Ringfinger und/oder kleinen Finger einer menschlichen Hand (50) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vertiefungen (35, 36) weitere Tasteinheiten (45, 46) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Signale drahtlos oder mit Draht erfolgt.