DE4213229A1 - Drahtloses eingabesystem fuer computer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein drahtloses Eingabesystem für einen Computer. Insbesondere betrifft sie Verbesserungen gegenüber der früheren Erfindung, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 1 31 555/1990 beschrieben ist, die am 22. Mai 1990 eingereicht und derselben Anmelderin übertragen wurde.

Die vorliegende Erfindung und die frühere Erfindung unterschei­ den sich darin, daß bei der früheren Erfindung zwei Einfalls­ winkeldetektoren verwendet werden, wogegen bei der vorliegenden Erfindung nur ein Einfallswinkeldetektor verwendet wird, um das System kompakter zu gestalten. Da der Aufbau und der Betrieb des Einfallswinkeldetektors derselbe ist, wird auf dessen ins einzelne gehende Beschreibung verzichtet.

Es sind eine Maus, ein Betätigungsknüppel (joy stick), ein Licht­ griffel und weitere Geräte vorgesehen. Allerdings sind diese sämtlich mechanisch über Drähte mit den Gehäusen von Computern verbunden.

Die Computereingabegeräte, die Drähte oder Leitungen verwenden, sind insoweit nachteilig, daß eine glatte Oberfläche bei der Be­ nutzung einer Maus erforderlich ist, daß sich Drähte verwickeln können, und daß ein Eingabevorgang so ausgeführt werden muß, daß die Hände von der Tastatur entfernt sind.

Ein Vorteil der Erfindung liegt daher in der Bereitstellung ei­ nes drahtlosen Eingabesystems für einen Computer, welches die voranstehend erwähnten Nachteile eliminiert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines drahtlosen Eingabesystems für einen Computer, welches ge­ genüber der früheren Erfindung verbessert ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Perspektivansicht mit einer Darstellung der Haupt­ bauteile eines drahtlosen Eingabesystems für einen Com­ puter gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht mit einer Darstel­ lung eines Hauptbestandteils eines Brennpunkterfassungs­ abschnitts;

Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht mit einer Darstel­ lung einer weiteren Ausführungsform eines Hauptbestand­ teils eines Brennpunkterfassungsabschnitts;

Fig. 4 eine schematische Perspektivansicht mit einer Darstel­ lung einer Einrichtung zur Erfassung der Position einer bewegbaren Linse;

Fig. 5 eine Seitenansicht mit einer Darstellung einer Ausfüh­ rungsform einer Fokussiereinrichtung;

Fig. 6a bis 6c Vorderansichten mit einer Darstellung eines Licht­ empfangszustands eines Lichtempfangselements von Fig. 5;

Fig. 7a und 7b Seitenansichten mit einer Darstellung weiterer Ausführungsformen einer Fokussiereinrichtung;

Fig. 8a und 8b Vorderansichten mit einer Darstellung eines Licht­ empfangszustands eines Lichtempfangselements, welches bei der Fokussiereinrichtung von Fig. 7a bzw. 7b verwen­ det wird; und

Fig. 9 einen Graphen mit der Darstellung einer Beziehung zwi­ schen der Position einer bewegbaren Linse und einer Lichtquelle.

In Fig. 1 ist ein Einfallswinkelerfassungsabschnitt sowie ein Brennpunkterfassungsabschnitt eines drahtlosen Eingabesystems für einen Computer gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein drahtloses Eingabesystem für einen Computer 10 weist ein zylin­ drisches Gehäuse 12 auf, welches in einem Gehäuse eines (nicht gezeigten) drahtlosen Eingabegeräts angeordnet ist. Eine beweg­ bare Linse ist auf dem zylindrischen Gehäuse 12 an dessen Außen­ wand angebracht. Weiterhin wird eine Einrichtung zur Bewegung der Linse 14 nachstehend unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 be­ schrieben. In dem zylindrischen Gehäuse 12 ist ein Strahlteiler 16 angeordnet. Der Strahlteiler 16 spaltet Licht auf, welches von einer griffelartigen Eingabeeinheit ausgesandt wird, die eine Lichtquelle aufweist, die Impulse emittieren kann, und ge­ langt durch die bewegliche Linse 14 in zwei Lichtstrahlen; ein Lichtstrahl trifft auf ein Lichtempfangselement (beispielsweise einen Photodetektor mit zwei Abteilungen) 18 eines Einfallswin­ kelerfassungsabschnitts auf, und der andere Lichtstrahl trifft auf eine Lichterfassungseinrichtung 22 auf, beispielsweise ein Lichtempfangselement (etwa einen CCD-Zeilensensor oder einen Photodetektor mit zwei Unterteilungen). Darüber hinaus sind die Lichtempfangselemente 18 und 22 an der Innenwand des zylindri­ schen Gehäuses 12 angebracht.

Eine Linearmotorspule 20 ist an dem zylindrischen Gehäuse 12 an dessen hinterem, unterem Abschnitt angebracht. Die Linearmotor­ spule 20 bildet zusammen mit einem Joch und einem Magnet, die an dem Gehäuse angebracht sind (nicht dargestellt), der Vorrich­ tung einen Linearmotor aus. Der Linearmotor bildet einen Ein­ fallswinkelerfassungsabschnitt, zusammen mit der bewegbaren Lin­ se 14, dem Lichtempfangselement 18, und einer (nicht gezeigten) Rückkopplungsschaltung. Der Einfallswinkelerfassungsabschnitt veranlaßt das zylindrische Gehäuse 12 zu einer Drehung, so daß die bewegbare Linse 14 auf die griffelartige Eingabeeinheit ge­ richtet wird.

Da das Gehäuse der drahtlosen Eingabevorrichtung, die griffel­ artige Eingabeeinheit, der Linearmotor und der Einfallswinkel­ erfassungsabschnitt im einzelnen in der voranstehend erwähnten früheren Patentanmeldung erläutert sind, wird hier auf deren ins einzelne gehende Beschreibung verzichtet.

Die Fig. 2 und 3 zeigen schematisch zwei Ausführungsformen, in welchen das auf das Lichtempfangselement 22 über die bewegliche Linse 14 und den Strahlteiler 16 einfallende Licht die bewegli­ che Linse 14 zu einer Bewegung veranlassen kann. Bei der Ausführungsform von Fig. 2 ist die bewegliche Linse 14 so aus­ gebildet daß sie durch einen Linearmotor bewegt wird. Hierzu ist die bewegliche Linse 14 an ihrem Ende an einer zylindrischen Halterung 24 befestigt, eine Linearmotorspule 26 ist auf der hinteren Außenwand der zylindrischen Halterung 24 angeordnet, und ein Joch 28, auf welchem ein Magnet 30 angeordnet ist, ist an dem zylindrischen Gehäuse 12 befestigt, so daß es betriebs­ mäßig der Spule 26 zugeordnet ist. Daher bilden die Spule 26, das Joch 28 und der Magnet 30 einen Linearmotor. Der auf diese Weise gebildete Linearmotor wird über eine (nicht dargestellte) Rückkopplungsschaltung mit einem elektrischen Strom versorgt, auf der Grundlage des Lichtes, welches auf das Lichtempfangs­ element 22 einfällt, um die bewegliche Linse 14 zu einer Bewe­ gung zu veranlassen.

Bei der Ausführungsform von Fig. 3 veranlaßt eine Zahnstangen­ einrichtung die bewegliche Linse 14 zu einer Bewegung. Die be­ wegliche Linse 14 ist auf einer zylindrischen Halterung 32 ge­ haltert, und eine Zahnstange ist an der zylindrischen Halterung 32 an deren Außenwand angebracht. Die Zahnstange 34 ist so an­ geordnet, daß sie mit einem Ritzel 36 in Eingriff steht, wel­ ches an der Welle eines Motors 38 befestigt ist, der an dem zy­ lindrischen Gehäuse 12 angebracht ist. Daher wird auf ähnliche Weise wie bei der Steuerung des Linearmotors der Motor 38 über eine (nicht dargestellte) Rückkopplungsschaltung mit einem elek­ trischen Strom versorgt, auf der Grundlage des auf das Licht­ empfangselements 22 einfallenden Lichtes, um die bewegliche Lin­ se 14 zu einer Bewegung zu veranlassen.

In Fig. 4 ist nunmehr eine Konstruktion zur Erfassung der Posi­ tion der beweglichen Linse 14 gezeigt, und hierzu ist ein Licht emittierendes Element 40, beispielsweise eine LED, auf der Außen­ wand der zylindrischen Halterung 26/32 von Fig. 2 oder 3 ange­ bracht, und ein Lichtempfangselement 42, beispielsweise ein CCD-Zeilensensor ist in dem zylindrischen Gehäuse angeordnet, so daß es von dem Licht emittierenden Element 40 Licht empfängt. Aus der Position des Lichtes, die von dem Lichtempfangselement 42 ermittelt wird, kann die Position der bewegbaren Linse fest­ gestellt werden.

Darüber hinaus kann die Erfassung der Position der beweglichen Linse durch eine PSD (Positionsermittlungsvorrichtung) oder ei­ nen linearen Kodierer erfolgen, anstatt durch den CCD-Zeilen­ sensor. Weiterhin kann bei der Ausführungsform von Fig. 3 das Ausmaß der Drehung des Motors durch einen Drehkodierer festge­ stellt werden.

Nunmehr wird unter Bezug auf die Fig. 5 sowie 6a bis 6c eine Ausführungsform des Aufbaus einer Fokussiereinrichtung beschrie­ ben. Bei dieser Ausführungsform wird ein CCD-Zeilensensor als ein Lichtempfangselement verwendet, und eine Lichtunterbrechungs­ platte 44 ist zwischen dem CCD-Zeilensensor und der bewegbaren Linse 14 angeordnet. Die Fig. 6a bis 6c zeigen den Lichtzustand, in welchem der CCD-Zeilensensor näher ist als die Brennpunkt­ position, bzw. den Lichtzustand, in welchem sich der CCD-Zeilen­ sensor auf der Brennpunktposition befindet, bzw. den Lichtzu­ stand, in welchem der CCD-Zeilensensor weiter entfernt ist als die Brennpunktposition. Die bewegbare Linse 14 wird so gesteuert, daß sie sich zur Einnahme einer in Fig. 6b gezeigten Position bewegt, und zwar von anderen Positionen aus, die in den Fig. 6a und 6c gezeigt sind, mit Hilfe der Einrichtung, die unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrieben wurde.

Nunmehr werden unter Bezug auf die Fig. 7a, 7b, 8a und 8b weite­ re Ausführungsformen des Aufbaus von Fokussiereinrichtungen be­ schrieben; bei diesen Ausführungsformen wird ein Photodetektor mit zwei Abteilungen verwendet anstelle des Lichtempfangselemen­ tes, und es wird anstelle der Lichtunterbrechungsplatte eine Schneidenkante 46 verwendet. Wie in den Fig. 7a und 8a gezeigt ist, empfangen zwei Lichtempfangsabschnitte des Photodetektors mit zwei Abteilungen äquivalente Lichtmengen, wenn sich die Schneidenkante auf der Brennpunktposition befindet. Liegt aller­ dings die Schneidenkante näher als die Brennpunktposition, so empfängt ein Lichtempfangsabschnitt eine größere Lichtmenge als der andere, wie in Fig. 7b und 8b gezeigt. Die bewegbare Linse wird zu einer Bewegung veranlaßt auf der Grundlage der Lichtmen­ gendifferenz.

In dem Graphen von Fig. 9 ist die Beziehung zwischen der Posi­ tion der bewegbaren Linse und einer Lichtquelle gezeigt, wie deutlich aus Fig. 9 hervorgeht. Die Position der bewegbaren Lin­ se ist linear proportional zur Entfernung von der bewegbaren Linse zu einer Lichtquelle, und daher kann die Entfernung von der Position der bewegbaren Linse zu der Lichtquelle einfach berechnet werden.

Nachstehend erfolgt eine kurze Erläuterung des Betriebsablaufes des drahtlosen Eingabesystems für einen Computer. Zunächst wird das zylindrische Gehäuse 12 von dem Einfallswinkelerfassungsab­ schnitt zu einer Drehung veranlaßt, so daß die bewegbare Linse 14 auf die Lichtquelle (oder die griffelartige Eingabeeinheit) ausgerichtet ist. Dann wird die zylindrische Halterung 24/32 durch den Brennpunkterfassungsabschnitt bewegt, so daß sich der Brennpunkt auf dem Lichtempfangselement oder in irgendeiner an­ deren geeigneten Position befindet. Daraufhin wird die Position der zylindrischen Halterung und daher die der bewegbaren Linse von dem CCD-Zeilensensor 42 oder dergleichen ermittelt. Schließ­ lich wird die Entfernung zwischen der bewegbaren Linse und der Lichtquelle auf der Grundlage der auf diese Weise erhaltenen Position berechnet.

Claims (11)

1. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer mit einer griffel­ artigen Eingabeeinheit, die eine Lichtquelle aufweist, welche Impulse aussenden kann, gekennzeichnet durch einen Einfalls­ winkelerfassungsabschnitt, der zur Erfassung auftreffenden Lichtes von der Lichtquelle ausgebildet ist und auf die Rich­ tung des einfallenden Lichtes ausrichtbar ist, einen Brenn­ punkterfassungsabschnitt, der eine bewegbare Linse aufweist, die zur Erfassung des einfallenden Lichtes von der Lichtquel­ le ausgebildet ist, um ihre Brennpunktposition zu steuern, und einen Berechnungsabschnitt zur Berechnung einer Entfer­ nung von der Position der Linse zu der der Lichtquelle auf der Grundlage der Position der bewegbaren Linse.

2. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkelerfassungsabschnitt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse aufweist, welches drehbar gehaltert ist, eine auf dem Gehäuse angebrachte Linse zum Fokussieren auftreffenden Lichtes von der Lichtquelle, ei­ nen Photodetektor mit zwei Abschnitten, der auf dem zylindri­ schen Gehäuse in der Position angebracht ist, in welcher das durch die bewegbare Linse gelangende Licht fokussiert wird, eine Einrichtung zum Drehen des Gehäuses, so daß eine Diffe­ renz der Lichtmenge zwischen zwei Abschnitten des Photodetek­ tors mit zwei Abschnitten auf der Grundlage der Differenz zweier Lichtmengen eliminiert wird, die auf dem Photodetektor mit zwei Abschnitten ermittelt werden, und eine Einrichtung zur Erfassung der Drehposition des Gehäuses.

3. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Brennpunkterfassungsabschnitt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse aufweist, welches drehbar gehaltert ist, eine auf dem Gehäuse angebrachte Lin­ se zur Fokussierung einfallenden Lichtes von der Lichtquelle, eine auf dem zylindrischen Gehäuse in der Position angeordne­ te Lichterfassungseinrichtung, in welcher das durch die beweg­ bare Linse gelangende Licht fokussiert wird, eine Einrichtung zur Bewegung der bewegbaren Linse, so daß das Licht durch die Lichterfassungseinrichtung auf der Grundlage des Zustandes des Lichtes fokussiert wird, der von der Lichterfassungseinrich­ tung ermittelt wird, und eine Einrichtung zur Erfassung der Position der bewegbaren Linse.

4. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtung eine zylin­ drische Halterung zum Haltern einer Linse aufweist, eine auf der zylindrischen Halterung angebrachte Spule, ein Joch zur gleitbeweglichen Halterung der zylindrischen Halterung, und einen durch das Joch gehalterten Magneten.

5. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtung eine zylin­ drische Halterung zum Haltern einer Linse aufweist, eine auf der zylindrischen Halterung angebrachte Zahnstange, und einen Motor, der mit einem Ritzel versehen ist, welches so angeord­ net ist, daß es mit der Zahnstange in Eingriff steht.

6. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lichterfassungseinrichtung einen CCD-Zeilensensor aufweist, und daß eine Lichtunterbrechungs­ platte zwischen dem CCD-Zeilensensor und der Linse angeordnet ist.

7. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichterfassungseinrichtung einen Photodetektor mit zwei Abteilungen aufweist, und daß eine Schneidenkante zwischen dem Photodetektor mit zwei Ab­ teilungen und der Linse angeordnet ist.

8. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionserfassungseinrich­ tung ein Licht emittierendes Element aufweist, welches auf der zylindrischen Halterung zum Haltern einer Linse ange­ bracht ist, und eine Einrichtung zur Erfassung des Lichtes von dem Licht emittierenden Element.

9. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht emittierende Element eine LED aufweist, und daß die Lichterfassungseinrichtung einen CCD-Zeilensensor aufweist.

10. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Einrichtung vor­ gesehen ist, um das Licht von der bewegbaren Linse in zwei Lichtstrahlen aufzuteilen, von denen einer auf den Einfalls­ winkelerfassungsabschnitt auftrifft, und der andere auf den Brennpunkterfassungsabschnitt auftrifft.

11. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilungseinrichtung ei­ nen Strahlteiler aufweist.