DE4008743A1

DE4008743A1 - Tastatur-eingabe- und anzeige-einheit mit variablen zeichensaetzen

Info

Publication number: DE4008743A1
Application number: DE19904008743
Authority: DE
Inventors: Viktor Dipl Ing Schatz
Original assignee: Individual
Current assignee: SCHATZ, VIKTOR, DIPL.-ING., 53177 BONN, DE
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1991-09-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Tasten-Eingabe-Einheit, deren Tasten-Belegung variable Zeichensätze zugeordnet werden können, mit entsprechender Anzeige-Einheit und bezieht sich auf das Problem der Handhabung der variablen Tastatur-Zeichensätze.

Die Computer-Anwender müssen oft verschiedene Zeichen-Sätze benutzen. Hierzu bieten ihnen die modernen Rechner vielfältige Möglichkeiten zur Auswahl. Dabei erweist sich die Handhabung eines von der Tastatur-Beschriftung abweichenden Zeichensatzes als eine für den Anwender umständliche Angelegenheit, ist er doch angewiesen in einem Referenz-Blatt ständig nachzusehen, welche Taste er nun anschlagen muß um den gewünschten Zeichen auf den Bildschirm, bzw. aufs Papier, zu bringen.

Es gibt die Möglichkeit die Tasten-Kappen durch einen anderen Satz, mit der entsprechenden Beschriftung, zu ersetzen, was sich nur lohnt wenn mit dem neuen Tastensatz ausschließlich oder überwiegend gearbeitet wird. Als weitere Alternative kann man eine zweite Tastatur mit entsprechender Beschriftung anschließen, wobei nachteilig die Festlegung auf diesen neuen Zeichensatz und/oder zusätzlicher Platzbedarf zum Tragen kommen.

Eine preiswerte Lösung bieten die flexiblen Tastatur-Auflagen aus Gummi oder Kunststoffen mit gewünschter Beschriftung. Als Nachteil empfindet der Anwender dabei ein verändertes "lascheres" Tastatur-Gefühl und Verlust an ästhetischer Ausstrahlung.

Ein gemeinsamer Nachteil beider geschilderter Lösungen besteht in trotzdem noch beschränkter Flexibilität bei der Handhabung der variablen Zeichensätze, sowie zusätzliches Gewicht bzw. Platzbedarf.

Es ist ein Produkt auf dem Markt bekannt, bei dem jede Taste ein elektronisches Display (z. B. LCD) enthält. So können die Tasten jeweils aktuelle Tastaturbelegung anzeigen. Der Nachteil liegt in den hohen Kosten (ca. 3500,- DM heute), die den potentiellen Markt auf relativ kleinen Käuferkreis beschränken und die Risiko-Schwelle zur Serienproduktion momentan unüberwindbar machen.

Die Erfindung sucht die Nachteile der oben beschriebenen Systeme zu vermeiden und ein, im höchsten Maße flexibles und für neue Anwendungen offenes, Tastatur-Eingabe- und Anzeige-System zur Handhabung der variablen Zeichensätze vorzuschlagen.

Erfindungsgemäß werden in den Tasten (oder in einer speziellen Tastenauflage) Berührungssensors installiert, deren Schaltzustand über ein Hard- und/oder Softwaresystem erfaßt und in einer bildichen Tastatur-Darstellung auf einem Anzeige-Gerät dargestellt werden. Für die Anzeige der Tastatur-Anordnung auf dem Bildschirm soll nur ein Teilbereich des Bildschirms benutzt werden. Ein Drittel des Bildschirms, oder weniger, wird für die Darstellung der Tastaturanordnung ausreichen und der verbleibende obere oder untere Bildschirmbereich dem Anwender zur Verfügung gestellt.

Der Benutzer sieht auf dem Bildschirm die Abbildung der aktuellen Tastaturbelegung. Sobald er seine Finger auf die Tastatur legt, werden, ausgelöst durch Berührungssensore, die berührten Tasten auf dem Bildschirm durch graphische Mitteln (z. B. Farbe, Farben-Umkehr, Grautöne, Umrandung, fett usw.) gekennzeichnet, so daß sie sich von den anderen, nichtberührten Tasten, deutlich hervorheben.

Der Anwender sieht in der Tastatur-Darstellung auf dem Bildschirm die Position seiner auf die Tastatur aufgelegten Finger und lernt schnell sich darin zu orientieren. Seine Augen brauchen nur einen kurzen Bewegungsweg zu dem bearbeitenden Text, oder Anwender-Programm im oberen bzw. unteren Bildschirmbereich, zurück zu legen. Ist die gewünschte Taste durch Blind-Antasten mit den Fingern gefunden und im Bildschirm markiert, kann sie gleich angeschlagen werden und das entsprechende Zeichen wird geschrieben.

Ähnliches gilt auch für die Schreibmaschine mit austauschbaren Zeichensätzen, z. B. Typenrad-Schreibmaschine. Dort kann ein Display zur Tastatur-Anzeige eingesetzt werden.

Schließlich ist es möglich, als eine Option zur Aufrüstung vorhandener Systeme, eine flexible Tastatur-Auflage mit darin eingeschlossenen Berührungssensoren samt Zuleitungen herzustellen und diese an einen der Standard-Eingänge des Rechners anzuschließen, von wo die Signale übernommen und von speziell dafür erstellten Treibern in die geforderte Bildinformation entsprechend umgewandelt werden.

Tastaturen von Musikinstrumenten können ebenfalls durch eine Berührungssensor-Ebene neuartige Anwendungen bieten: aus der Zeitdauer zwischen Berührung und Anschlag kann die Anschlagstärke abgeleitet werden und so natürliche Instrumente besser simuliert werden, oder, alternativ, Anwendung des Systems als individueller Musiklehrer.

Kompakte Tasten-Eingabe-Geräte für Spezial-Anwendungen können dem Benutzer mehr Komfort und Möglichkeiten bieten.

Im Vergleich zur oben erwähnten LCD-Tastatur ergeben sich eine Reihe von Vorteilen: die Kosten und die Marktpreise können um das 5- bis 10fache niedriger sein, was den potentiellen Markt durchgreifend erweitert, speziell Verbrauchermarkt; durch die günstige Anordnung wird einem Anfänger das Erlernen der Blind-Tipp-Technik wesentlich erleichtert, denn er schaut nicht auf die Tastatur und seine Finger lernen "blind"; spezielle Lernprogramme sind möglich, die den Schüler Schritt für Schritt begleiten und seine Tipptechnik prägen; die Software-Hersteller können unter Ausnutzung der implizierten zusätzlichen Berührungssensor-Ebene ihre Anwenderprogramme wesentlich benutzerfreundlicher gestalten, z. B. Tastenberührung Hilfsinfo über die zugeordnete Funktion; Tastenanschlag Ausführung der Funktion; die Menue-Steuerung per Maus kann nun ohne Abstriche in der Geschwindigkeit von der Tastatur simuliert werden, indem einfach ein anderer Software-Treiber gewählt wird, als der für die Tastatur-Anzeige, welcher die Bewegung eines über die Tastatur streichenden Fingers nach Bewegungsrichtung auswertet und den Kursor entsprechend im Menue positioniert. Das wäre vor allem für kompakte Laptops interessant, will man doch so wenig wie möglich transportieren müssen; die Beschriftung der Tastatur kann ganz oder teilweise entfallen; der Computer könnte mit Hilfe spezieller Software die "Handschrift" verschiedener Benutzer erkennen indem er die individuellen Merkmale der Anschlagtechnik, wie die Zeit zwischen "Berühren" und dem "Anschlagen" der Tasten nach bestimmten Algorithmen, z. B. statische Verfahren, auswertet: Anwendung als Schutz gegen Eindringlinge.

Es sind weitere kreative Anwendungen des vorgestellten Systems denkbar. Dadurch wird auf eine sehr preiswerte Weise das moderne Werkzeug Rechner auf eine qualitativ neue Ebene gehoben.

Bei der technischen Realisierung der Erfindung sind mehrere Lösungswege denkbar, wobei die höchste Flexibilität (offenes System) und Kompatibilität zu den bestehenden Standards erreicht werden soll. Die Abbildung Fig. 1 erläutert die möglichen Varianten der System-Konfigurierung:

Eingabe

a) zusätzliche Berührungsebene und die Standard-Ebene werden abwechselnd in einem Zeittakt von 10 bis 100 Hz auf den seriellen Tastatur-Eingabe-Bus geschaltet;
b) die Berührungsebene erhält eine eigene serielle Eingabe-Leitung zur Rechner-Platine.

Datenempfang/Rechner

a) ausgehend von dem vorgegebenen Takt von 10 bis 100 Hz wird differenziert nach den zwei Ebenen: Berührungs- und Standard-Ebene, wonach in einem Hard- oder Software-Treiber entschieden wird ob das Zeichen an den Standard-Rechner-Eingang oder zu einem für die Berührungsebene vorgesehenen Register oder Speicherplatz geleitet wird. Dieser Register oder Speicher-Platz sind mit einer vordefinierten Hard- oder Software-Schnittstelle ausgestattet, auf welche spezielle Anwender-Programme interrupt-gesteuert zugreifen. Eine Software-Schnittstelle bietet dabei größere Flexibilität und ein Anwender-Programm zur Anzeige der Tastatur markiert dann das entsprechende "berührte" Zeichen in der Tastatur-Darstellung auf dem Bildschirm, die zuvor in einem Teilbereich des Bildschirms aufgebaut wurde. Somit würde das Programm im Takt von 10 bis 100 Hz (nach Vorgabe) immer wieder aufgerufen und ausgeführt. Dies würde, wenn auch gering, die System-Zeit für andere Programme verkürzen. Für die beschriebene Anwendung wird jedoch eine sehr kurze Aktion, bestehend aus wenigen Befehlen, benötigt und zum anderen sind die heutigen Rechner so schnell, daß insgesamt, nach grober Schätzung, die Systemzeit um weit weniger als 1% beansprucht wird.
b) im Prinzip gilt alles oben aufgeführte auch für die Lösung mit der eigenen seriellen Leitung für die Berührungsebene, wobei vorteilhaft ist, daß die Interrupts zum Anstoßen des Programms nicht mehr im festgelegten Takt ausgeführt werden müssen, sondern erst durch die Berührung der Taste ausgelöst werden können, was sich günstig auf die verfügbare System-Zeit auswirken wird, wenn aufwendigere Berührungsebene-Programme zum Einsatz kommen.

a) und b): um größere Flexibilität zu gewährleisten und damit ein für Anwendungen offenes System zu schaffen, soll die Tastatur-Anzeige auf dem Bildschirm von speziellen Software-Treibern übernommen werden. Dieser Treiber kann dem Anwender durch Menues helfen, den gewünschten Zeichensatz auszuwählen und damit die Tastatur zu belegen, dann eine entsprechende Tastatur-Darstellung auf dem Bildschirm im Text- oder Graphik-Modus in einer neutralen Bildschirm-Ebene aufbauen und den Prozessor dann für den Anwender freigeben. Das Interrupt-Programm ist für sich selbstständig und braucht die genaue Bildinformation über den aktuellen Zeichen nicht zu verarbeiten, sondern greift lediglich auf die vordefinierte Tasten-Position und führt dort nur eine Markierung durch, indem z. B. Farben-Inverteierung, Fett-Umrandung, Farbenwechsel oder des gleichen durchgeführt wird.

Claims

1. Tasten-Eingabe-Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Tasten einen Berührungssensor aufweisen, deren Schaltzustand elektronisch erfaßt wird und in einer Daten-Verarbeitungs-Schnittstelle verfügbar gemacht wird, so daß dabei eine zusätzliche Tastatur-Ebene gebildet wird.

2. Flexible Tastatur-Überdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasten-Felder Berührungssensore aufweisen, deren Schaltzustand nach Anspruch 1 elektronisch erfaßt und verarbeitet wird.

3. Anzeige-Vorrichtung mit Eingabe-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigefläche zur bildlichen Darstellung der Tastatur - mit zugeordneten Funktionen der Einzeltasten - eingesetzt wird, und die berührten Tasten in dieser Darstellung besonders markiert werden, so daß sie sich deutlich von den nicht berührten hervorheben.

4. Musik-Instrumenten-Tastatur mit Berührungs-Sensoren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne zwischen Berührung und Anschlagen der Taste herangezogen wird um die Anschlagstärke zu ermitteln.

5. Bildschirm-Menü-Steuerung nach der Art Maus, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kursors auf dem Bildschirm von streichenden Bewegungen der/des Finger(s) des Benutzers über eine, mit Berührungssensoren ausgestattete, Eingabe-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, abgeleitet wird.

6. System-Zugangsberechtigungs-Schutz für EDV-Anlagen mit Eingabe-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der berechtigte Benutzer an seiner Tipp-Handschrift erkannt wird, indem die individuellen Merkmale der Benutzer-Handschrift von den erfaßten Zeitintervallen zwischen Tasten-Berührung und Tasten-Anschlag, sowie zwischen Tasten-Anschlägen, in einem Algorithmus abgeleitet, statistisch ausgewertet und festgestellt werden.