DE3045133A1

DE3045133A1 - Eingabeeinrichtung fuer eine zweidimensionale lagesteuerung

Info

Publication number: DE3045133A1
Application number: DE19803045133
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fischer; Guenter Kiesewetter; Eilt-Heyo Dipl Ing Rittberg
Original assignee: Olympia Werke AG
Current assignee: AEG Olympia Office GmbH
Priority date: 1980-11-29
Filing date: 1980-11-29
Publication date: 1982-07-01
Also published as: DE3045133C2

Description

Eingabeeirrichtung für eine zweidimensionale Lagesteuerung
Die Erfirdung betrifft eine Eingabeeinrichtung der im Oberbegriff ces Patentanspruchs 1 angebenen Art.
Bei Bildchir@geräten ist es bekannt, zur manuellen Lageste@@rung von Darstellungen oder Symbolen in zwei Koordinater'r i c i\f ungen zwei Ein stell räder in der Tastatur vorzusehe, d-ren eines einer Lageveränderung in horizontaler und rierc. zweites einer Lageveränderung in vertikaler RicntLn? Jf dem Bildschirm zugeordnet ist. Zum Beispiel kann eine unter der Bezeichnung Cursor bekannte Positionsmarke auf gem Bildschirm eines Textbearbeitungsgerätes durch Verdrehen des einen Einstellrades in Spaltenrichtung und durch Verdrehen des zweiten Einstellrades in Zeilenrichtung verschoben werden, um an der nach der Verschiebung markierten Position eine Textbearbeitungsoperation vorzunehmen, oder durch eine in dieser Art durchgeführte manuelle Lagesteuerurg eine grafische Darstellung auf einem Bildschirm zu verschieben.
Ein Nachteil dieser bekannten Ausführungsform ist das Erfordernis der voneinander abhängigen Betätigung zweier Eingabeelemente, die entweder nur nacheinander betätigt werden können oder beice Hände des Bedieners beanspruchen.
m diesen Nachteil zu vermeiden, ist in der DE-OS 25 49 639 vorgeschlagen worden, in einem über die Oberfläche einer Anzeige manuell bewegharen Eingabegerät eine frei drehbare Kugel vorzusehen, die entsprechend der Bewegungsrichtung gedreht wird und bewegungsabhängige Signale an die Gerätesteuerung abgibt. Um die Kugeldrehung in Richtungssignale umzuwandeln, stehen zwei drehbar gelagerte, in einem Winkel von 900 zueinander angeordnete Wellen mit der Kugel in Berührung, die mit Codierscheiben versehen sind und deren der Kugel bewegung entsprechende Drehbewegung somit eine Abnahme von Signalen erlaubt.
Eine solche Einrichtung ermöglicht zwar eine einhändige, richtungsungebundene Eingabe, ist aber mit beträchtlichem machanischen Aufwand verbunden, der darüber hinaus einen in einer Tastatur nur schwer zu erübrigenden Raun erfordert.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß bei parallel zu eimer elle erfolgender Kugeldrehung statt eines Abrollens eine verschleißbringende Reibbewegung zwischen Kugel und Welle auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Eingabeeinrictc der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach i :+',ee¢, einhändig und freizügig zu bedienen und zuverlässig in aer Wirkungsweise ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß zur Erzeugung der der Kugeldrehung entsprechenden Lagesteuersignale -ine mechanischen Mittel erforderlich sind, so daß Lager-, Fuhrungs- und Verschleißprobleme sowie erforderlicherer Raumbedarf für die Unterbringung der Mechanik entfallen. Durch die freizügige Drehbarkeit der Kugel kann mit nur einer Hand durch sinnfällige Drehbewegung eine gewünschte Position auf z. B. einem Bildschirm oder einem Zeichengerät auf kürzestem Wege angefahren werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild, Figur 2 eine Anordnung mit einer Eingabekugel, Figur 3 eine Einzelheit einer Eingabekugel, Figur 4 ein Ausschnitt aus der Oberfläche einer Eingahekugel, Figur 5 ein Signaldiagramm und Figur 6 eine Einzelheit einer anderen Eingabekugel.
In Figur 1 ist das Blockschaltbild eines Textbearbeitungsgerätes mit Bildschirm durch die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Blöcke dargestellt. Eine alpha-numerische und Funktionstasten aufweisende Tastatur 1 ist über eine Leitungsverbindung mit einer Steuerung 2 verbunden, die von einem Mikrocomputer gebildet sein kann und in bekannter Weise eine zentrale Verarbeitungseinheit, Programm- und Datenspeicher, Interface-Schaltungen usw. enthält. Ein z. B. aus einer Kathodenstrahlröhre bestehender Bildschirm 3 ist mit der Steuerung 2 verbunden und dient der Darstellung von mittels der Tastatur 1 eingegebenen Zeichen. Über eine Schnittstelle 4 können die eingegebenen und auf dem Bildschirm 3 dargestellten Daten an einen externen Speicher, einen Drucker, eine Fern leitung o. ä. übertragen werden.
Auf dem Bildschirm 3 ist ein unter der Bezeichnung Cursor bekanntes Symbol 5 dargestellt, das die jeweilige Eingabe-oder Bearbeitungsposition markiert. Dieser Cursor 5 steht üblicherweise hinter dem jeweils zuletzt eingegebenen und dargestellten Zeichen und zeigt diejenige Position an, in der das nächste Zeichen abgebildet werden wird. Soll innerhalb des bereits dargestellten Textes eine Bearbeitungsfunktion, etwa eine Zeichenkorrektur, vorgenommen werden, so muß zunächst der Cursor 5 an diese Stelle gebracht werden.
Dazu ist in der Tastatur 1 eine frei drehbar gelagerte Kugel 6 angeordnet, die vom Bediener mit der Handfläche gerollt werden kann. Entsprechend der Rollrichtung und -strecke wird der Cursor 5 in senkrechter, waagerechter oder einer diagonalen Richtung über den Bildschirm bewegt.
Diese Kugel ist gemäß Figur 2 in einem Lagergehäuse 7 untergebracht, das bei Auflegen der Handfläche entgegen der Wirkung zweier Federn 8 in der Tastatur 1 nach unten gedrückt wird und dabei einen Schaltkontakt 9 betätigt. Das Schaltsignal des geschlossenen Schaltkontaktes 9 gelangt zur Steuerung 2 und bewirkt, daß die augenblickliche Position des Cursors 5 als Ausgangsposition für eine eventuelle Drehung der Kugel 6 definiert und die Folgesteuerung, die eine Verschiebung des Cursors 5 entsprechend der Kugeldrehung veranlaßt, aktiviert wird. Entsprechend wird das Lagergehäuse 7 beim Loslassen von den Federn 8 angehohen, der Schaltkontakt 9 öffnet sich und die genannten Steuerungsfunktionen werden deaktiviert.
Die Kugel ist aus Metall hergestellt und an ihrer Oberfläche mit Erhebungen 10 (Figur 3) als abtastbare Markierungen versehen, wobei die Zwischenräume zwischen den Erhebungen 10 mit einem Kunststoff 11 ausgefüllt sind, so daß eine glatte Oberfläche entsteht. Sie könnte gleichermaßen aus Kunststoff gefertigt sein, wobei Metallflächen als abtastbare Markierungen eingelegt oder Erhebungen aus Kunststoff metallbeschichtet werden. Entlang einer Umfangslinie der Kugel 6 sind ein erster Feldplattenfühler 12 und ein zweiter Feldplattenfühler 13 in einem Winkelabstand von ungefähr 900 als Abtaster angeordnet, ein dritter Feldplattenfühler 14 ist auf einer anderen, die erste Umfangsfangslinie rechtwinklig kreuzenden Umfangslinie in einem Winkelabstand von ungefähr 900 zum ersten und zum zweiten Feldplattenfühler 12, 13 angeordnet. Ausgangssignale der Feldplattenfühler 12, 13, 14 werden der Steuerung 2 zugeführt.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise anhand der in einer Ebene dargestellten Kugeloberfläche (Figur 4) erläutert.
Die Feldplattenfühler 13 und 14 sind jeweils in einem solchen Abstand vom Feldplattenfühler 12 angeordnet, daß sie eine Erhebung 10 zur Hälfte überdecken, wenn der Feldplattenfühler 12 eine Erhebung 10 voll überdeckt. Die von den Feldplattenfühlern 12 und 13 bzw. 12 und 14 bei entsprechender Bewegung der Kugel 6 durch die Verschiebung der Erhebungen 10 abgegebenen Signale sind dadurch um 900 phasenver-setzt, so daß sich nicht nur Verschiebungsstrecke und -winkel aus der Anzahl der abgetasteten Erhebungen 10 sondern auch die Verschiebungsrichtung aus der Lage des Phasenversatzes ergibt.
In Figur 5 sind die von den Feldplattenfühlern 12 und 14 bei einer beispielsweisen Drehung der Kugel 6 in Richtung der durch diese Feldplattenfühler 12, 14 laufenden Umfangslinie erzeugten Signalverläufe aufgezeichnet, wobei mit 12' die vom Feldplattenfühler 12 und mit 14' die vom Feldplattenfühler 14 erzeugten Signalverläufe und mit 12'' bzw.
14" die daraus in der Steuerung zur Verarbeitung umgeformten Rechtecksignale bezeichnet sind. Der Phasenversatz von 9CO ist erkennbar.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann z. B. eine andere Ausführungsform in der in Figur 6 gezeigten Art ausgeführt sein. Hier bestehen die abtastbaren Markierungen aus reflektierenden Flächen 15 auf der Kugeloberfläche, die von optischen Reflexionsabtastern 16 (Lichtquelle 17 und lichtempfindliches Element 18) abtastbar sind. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie bereits beschrieben.
Anstelle des Schaltkontaktes 9 kann eine separate Funktionstaste auf der Tastatur 1 vorgesehen sein, oder die Kugel 6 kann mit einer von Berührungsschaltern bekannten Schaltungsanordnung in Verbindung stehen, so daß die bloße Handberührung die Schaltfunktion auslöst. Auch ist die Anwendung nicht auf die Symbol steuerung in Bildschirmgeräten beschränkt. Sie ist für alle zweidimensionalen Lagesteuerungen anwendbar, wie z. B.
die Verschiebung grafischer Darstellungen auf Bildschirmen, die Verschiebung von Zeichenköpfen auf automatischen Zeichenmaschinen usw.
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Claims

Patentansprüche: Eingabeeinrichtung für eine zweidimensionale manuelle Lacesteuerung, inshesondere von Darstellungen oder Symbolen auf einem Bildschirm, unter Verwendung einer frei drehbar gelagerten Kugel als Eingabeelement, deren Drehbewegung von Wandlern in von einer Gerätesteuerung auswertbare, rechtwinkligen Koordinaten zugeordnete Signale umsetzbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Oberfläche der drehbar gelagerten Kugel (6) mit abtastbaren Markierungen (10, 15) versehen ist und mindestens drei Markierungs-Abtaster (12, 13, 14; 16) entlang zweier sich im rechten Winkel kreuzender Umfangslinien der Kugel (6) derart angeordnet sind, daß zwischen zwei (12, 13) entlang der einen Umfangslinie und zwischen zwei (12, 14) entlang der anderen Umfangslinie angeordneten Ahtastern jeweils ein von der Markierungsteilung oder einem Mehrfachem der Markierungsteilung abweichender Abstand besteht.
2. Eingabeeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Abtaster (12) im Kreuzungspunkt der beiden Umfangslinien und in einem von der Markierungsteilung oder einem Mehrfachem der Markierungsteilung abweichenden Abstand vom ersten Abtaster (12) ein zweiter (13) auf der einen Umfangslinie und ein dritter (14) auf der anderen Umfangslinie angeordnet ist.
3. Eingabeeinrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem auf der einen Umfangslinie angeordneten zweiten Abtaster (13) und dem ersten Abtaster (12) und zwischen dem auf der anderen Umfangslinie angeordneten dritten Abtaster (14) und dem ersten Abtaster (12) jeweils ein Winkel von ungefähr 90" vorgesehen ist.
4. Eingabeeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abtaster (12, 13, 14) in Bezug auf die Markierungsteilung in einem derartigen Abstand angeordnet sind, daß die Abtastsignale zwischen erstem (12) und zweitem (13) bzw. erstem (12) und drittem (14) Abtaster um jeweils 900 phasenversetzt sind.
5. Eingabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die drehbar gelagerte Kugel (6) Erhebungen (10) mit zumindest metallischer Oberfläche als abtastbare Markierungen aufweist.
6. Eingabeeinrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die drehbar gelagerte Kugel (6) aus Metall besteht.
7. Eingabeeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, d a -d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß die Kugel (6) mit einer die Erhebungen (10) ausgleichenden Kunststoffbeschichtung (11) versehen ist.
8. Eingabeeinrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Abtaster (12, 13, 14) Feldplatten vorgesehen sind.
9. Eingabeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß die drehbar gelagerte Kugel (6) mit reflektierenden Markierungen (15) versehen ist und optische Reflexionsabtaster (16) entlang der sich rechtwinklig kreuzenden Umfangslinien angeordnet sind.
10. Eingabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein Schalter (9) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal der Gerätesteuerung (2) zuführbar ist und eine Zuordnung der Ist-Position des in seiner Lage zu steuernden Symbols bzw. der Darstellung zur augenblicklichen Stellung der drehbar gelagerten Kugel (6) bewirkt.
11. Eingabeeinrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein durch Druck auf die Kugel (6) betätigbarer Schalter (9) vorgesehen ist.
12. Eingabeeinrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine die Schaltfunkt ion durch Handberührung der Kugel (6) auslösende Schaltungsanordnung vorgesehen ist.