DE4316731A1 - Interaktives Anzeigesystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Interaktives Anzeigesystem mit einem Anzeigeschirm und mit am Anzeigeschirm befindlichen, berührungsempfindlich ansprechenden Sensoren zur Detektierung einer Position auf dem Anzeigeschirm.

Aus der EP-B 0118 991 ist ein Anzeigeschirm mit abtastbaren, parallel zueinander verlaufenden Widerstandsbahnen als Sensoren bekanntgeworden, welche als folienartig transparente Schicht auf der Oberfläche des Anzeigeschirms angeordnet sind. Beim Berühren einer der Widerstandsbahnen mit einer Sonde wird ein sich aus der Lage der Sonde auf der entsprechenden Widerstandsbahn ergebender Signalpegel abgetastet, mit dem die Berührungsposition der Sonde bestimmbar ist.

Bei dem bekannten Anzeigeschirm ist die Genauigkeit der Positionsbestimmung der Sonde abhängig von der Anzahl und der Breite der Widerstandsbahnen. Wird eine hohe Auflösung bei der Positionserkennung gefordert, z. B. bei einer Parameteränderung auf dem Anzeigeschirm, wenn ein Symbol auf einen bestimmten Zielpunkt verschoben werden soll, ist eine entsprechend große Anzahl von Widerstandsbahnen erforderlich, wodurch die Transmissionsstrahlung des Anzeigeschirms beeinträchtigt ist. Außerdem ist eine entsprechend aufwendige Auswerteschaltung erforderlich.

Bei anderen bekannten Anzeigesystemen werden Parameterveränderungen auf dem Anzeigeschirm mit einer sog. "Maus" durchgeführt, wobei das Erreichen der Zielposition durch sog. "clicken" oder "doppelclicken" an der Maus quittiert wird. Derartige Interfaces gestatten zwar eine genaue Positionsbestimmung der Zielposition, sie sind aber dann nicht einsetzbar, wenn Schmutzunempfindlichkeit und keine verlierbaren Teile gefordert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anzeigeschirm mit einem Sensor zur Detektierung einer Berührposition auf dem Anzeigeschirm derart zu verbessern, daß eine hohe Auflösung der Tastposition realisierbar ist, ohne daß die Transmissionsstrahlung des Anzeigeschirms beeinträchtigt ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß die Sensoren als eine Sensorfläche auf einem gegenüber dem Anzeigeschirm verschiebbaren Zwischenträger angebracht sind, welcher bei einer die Verschiebung aus lösenden Tastung der Sensorfläche einem Schaltkontakt betätigt.

Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß jetzt für einen Anzeigeschirm mit einer Sensorfläche die von der Maus bekannte Funktion des "clickens" bzw. "doppelclickens" durch eine bei Drucktastung verschiebbare Aufnahme der Sensorfläche realisiert ist, welche bei der Verschiebung einen Schaltkontakt betätigt. Wird z. B. mit der Sensorfläche die gewünschte Position grob angewählt wird und dann ein die Position kennzeichnendes Markierungssymbol durch "Ziehen" auf einen Zielpunkt geführt, wird das Erreichen des Zielpunktes durch Druck auf die Sensorfläche bzw. den Zwischenträger quittiert, wodurch ein Schaltkontakt, der einen definierten Schaltimpuls an eine Auswerteeinheit gibt, geöffnet oder geschlossen wird. Da die Sensorfläche hier nur dazu benötigt wird, ein angewähltes Markierungssymbol auf einen Zielpunkt zu "ziehen", kann diese entsprechend einfach gestaltet werden, denn das Erreichen des Zielpunktes wird durch Druck auf die Sensorfläche und Schließen des Schaltkontaktes quittiert. Die Verschiebung des Zwischenträgers gegenüber dem Anzeigeschirm kann sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung erfolgen, wobei eine Parallelführung des Zwischenträgers gegenüber der Fläche des Anzeigeschirms die Bedienung vereinfacht. Der durch den Zwischenträger betätigte Schaltkontakt kann rein mechanisch oder berührungslos in Form einer Lichtschranke oder eines kapazitiven oder induktiven Gebers ausgeführt sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In zweckmäßiger Weise ist der Schaltkontakt in einem Schalter mit fühlbarer Druckpunkt-Charakteristik aufgenommen. Hierdurch soll erreicht werden, daß der Benutzer eine taktile Rückmeldung erhält, wenn der Schaltkontakt betätigt ist. Eine Schalter mit einer derartigen Charakteristik ist beispielsweise ein Sprungkontaktschalter. Ist der Schaltkontakt berührungslos ausgeführt, muß bei der mechanischen Befestigung des Zwischenträgers in einem Gehäuse durch eine entsprechende Vorrichtung die Druckpunkt-Charakteristik realisiert werden.

In zweckmäßiger Weise ist der Zwischenträger als eine transparente Trägerplatte ausgeführt, welche in einer eine Hubbewegung gegenüber dem Anzeigeschirm ermöglichenden Befestigungsvorrichtung aufgenommen ist.

In vorteilhafter Weise besteht die Befestigungsvorrichtung aus zwei schwenkbar gelagerten, gegenüberliegend angeordneten, die Trägerplatte aufnehmenden Wippen, welche federelastisch durch einen ebenfalls gelenkig gelagerten Rahmen abgestützt werden. Der Schaltkontakt wird bei Drucktastung auf die Trägerplatte durch den Rahmen betätigt. Die Schwenkebenen der Wippen einerseits und des Rahmens andererseits sind so ausgerichtet, daß sie senkrecht zueinander stehen. Der Vorteil dieser Lagerung besteht im wesentlichen darin, daß durch die Wippen eine gewisse Parallelführung der Trägerplatte gegenüber dem Anzeigeschirm erreicht wird und daß bei der Durchtastung auf die Sensorfläche bzw. die Trägerplatte, die maximale Auslenkung einer der Wippen auf den Rahmen übertragen wird und damit eine von der Lage der Drucktastung auf der Sensorfläche unabhängige eindeutige Betätigung des Schaltkontaktes realisiert ist.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung besteht die Betätigungsvorrichtung aus vier an den Ecken der Trägerplatte befestigten Hydraulikbälgen, welche über Hydraulikleitungen mit Hydraulikkissen in Form von kommunizierenden Gefäßen verbunden sind. Vor den Hydraulikkissen befindet sich als Fühler eine verschiebbare Platte, welche die jeweils maximalste Auslenkung eines der Hydraulikkissen aufnimmt und über einen Stößel den Schaltkontakt betätigt.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung der Befestigungsvorrichtung ist vorgesehen, an den vier Ecken der Trägerplatte Zapfen anzubringen, welche in Gleitlagern im Gehäuse parallel geführt sind. An den Zapfen sind Zapfenvorsprünge angebracht, durch welche der Hub der Trägerplatte begrenzt wird und der Schaltkontakt wird beim Erreichen eines oberen oder unteren Anschlagpunktes betätigt. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Anzeigesystem im Längsschnitt,

Fig. 2 die Aufsicht auf das erste Anzeigesystem nach der Fig. 1 im Schnitt B-B,

Fig. 3 die Aufsicht auf ein zweites Anzeigesystem,

Fig. 4 das zweite Anzeigesystem in der Schnittdarstellung A-A nach der Fig. 3,

Fig. 5 ein drittes Anzeigesystem im Längsschnitt,

Fig. 6 ein Beispiel für einen Menübildschirm.

Fig. 1 zeigt ein erstes Anzeigesystem (1) mit einer hubbeweglich in einem ersten Gehäuse (6) befestigten Trägerplatte (2), welche mit einer Sensorfläche (3) versehen ist. Die Trägerplatte (2) wird gelenkig durch zwei Wippen (4) abgestützt, wobei die Wippen (4) wiederum auf einem Rahmen (5) aufliegen. Die Wippen (4) sind im ersten Gehäuse (6) mittels erster Lager (7) schwenkbar befestigt und der Rahmen (5) ist in einem zweiten Lager (8), welches ebenfalls am ersten Gehäuse (6) angebracht ist, drehbar aufgenommen. Der Rahmen (5) ist mittels zweier Federn (9) gegenüber den Wippen (4) verspannt. Unterhalb des Rahmens (5), fluchtend mit den Federn (9), befindet sich ein Sprungkontaktschalter (11) mit einem fühlbaren Druckpunkt, dessen Schaltknopf (10) einerseits den Rahmen (5) berührt und andererseits einen Schaltkontakt (12) des Sprungkontaktschalters (11) bei Drucktastung betätigt. In der Mitte des Rahmens (5) befindet sich ein Durchbruch (14), hinter welchem ein in der Fig. 1 nicht dargestellter Anzeigeschirm angebracht werden kann. Die Trägerplatte (2) und die Sensorfläche (3) liegen somit parallel vor dem Anzeigeschirm.

Fig. 2 zeigt die Aufsicht auf das erste Anzeigesystem (1) in der Schnittdarstellung B-B nach der Fig. 1. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der Fig. 1 bezeichnet. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, liegt die Schwenkebene der Wippen (4) senkrecht zu der des Rahmens (5)1 und die Federn (9) stützen wippenartig den Rahmen (5) ab.

Die Funktion des ersten Anzeigesystems (1) ist folgendermaßen: Bei Druck auf die Sensorfläche (3) in Richtung des ersten Pfeils (15), Fig. 1, wird je nach Lage des Druckpunkts mindestens eine der Wippen (4) längs der zweiten Pfeile (16) um die ersten Lager (7) geschwenkt. Aufgrund der gelenkigen Verbindung der Wippen (4) mit dem Rahmen (5) wird die Schwenkbewegung auf den Rahmen (5) übertragen, so daß sich dieser längs der dritten Pfeile (17) um das zweite Lager (8) dreht, Fig. 2. Die Auslenkung des Rahmens (5) erfolgt gegen die Federn (9) und bei einem entsprechenden Hub der Trägerplatte (2) wird über den Schaltknopf (10) der Schaltkontakt (12) des Sprungkontaktschalters (11) betätigt. Über Signalleitungen (13), wird eine entsprechende Information an eine in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Auswerteeinheit weitergegeben. Durch das Zusammenspiel der Wippen (4) mit dem Rahmen (5), Fig. 1, wird erreicht, daß die jeweils größte Auslenkung einer der Wippen (4) maßgeblich ist für die Betätigung des Schaltkontaktes (12).

Fig. 3 zeigt die Aufsicht in Richtung des Pfeils (15), Fig. 4, auf ein zweites Anzeigesystem (20), bei welchem die Trägerplatte (2) mit der Sensorfläche (3) in einem zweiten Gehäuse (21) mittels vier Hydraulikbälgen (22) hubbeweglich befestigt ist. Die Hydraulikbälge (22) sind an den vier Eckpunkten der Trägerplatte angebracht. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der Fig. 1 und 2 bezeichnet. Die vier Hydraulikbälge (22) sind mittels zugehöriger Hydraulikleitungen mit je einem Hydraulikkissen (24) in Form von kommunizierenden Behältern verbunden. Eine Wegänderung, d. h. Deformation, eines der Hydraulikbälge (22) wird als äquivalente Wegänderung auf das zugehörige Hydraulikkissen (24) übertragen.

Fig. 4 zeigt das zweite Anzeigesystem (20) in der Schnittdarstellung A-A nach der Fig. 3. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der Fig. 1 bis 3 bezeichnet. Innerhalb des zweiten Gehäuses (21) befindet sich eine Anzeigeröhre (25), deren Anzeigeschirm (26) hinter der Trägerplatte (2) angeordnet ist. Die Hydraulikkissen (24) sind matrixförmig auf einem Lagerbock (27) befestigt und stoßen gegen eine axial verschiebbar gelagerte Platte (28), welche die Verschiebung der Hydraulikkissen (24) mittels eines Stößels (29) auf den Schaltknopf (10) des Sprungkontaktschalters (11) überträgt. Wird nun die Sensorfläche (3) durch Druck längs des ersten Pfeils (15) betätigt, werden die einzelnen Hydraulikbälge (22) je nach Lage des Druckpunktes mehr oder weniger zusammengedrückt, was zu einer entsprechenden Auslenkung der Hydraulikkissen (24) führt. Maßgeblich für die Betätigung des Schaltkontaktes (12) über den Schaltknopf (10) ist die maximale Auslenkung eines der Hydraulikkissen (24).

Fig. 5 zeigt ein drittes Anzeigesystem (30) im Längsschnitt mit dem Anzeigeschirm (26), der vor dem Anzeigeschirm (26) befindlichen Trägerplatte (2) und der Sensorfläche (3) auf der Trägerplatte (2). Die Trägerplatte (2) ist hubbeweglich in einer Halterung (31) mittels Zapfen (32) in zugehörigen Gleitlagern (33) befestigt und mittels Federn (34) derart vorgespannt, daß die Zapfen (32) mit ihren Zapfenvorsprüngen (35, 36) an einem oberen Anschlagpunkt (37) an den Gleitlagern (33) anstoßen.

Insgesamt sind vier Zapfen (32) und vier Gleitlager (33) zur Befestigung der Trägerplatte (2) vorgesehen, von denen in der Fig. 5 nur zwei gezeichnet sind. Durch die axiale Führung der Zapfen (32) in den Gleitlagern (33) wird bei Drucktastung längs des ersten Pfeils (15) auf die Sensorfläche (3) die Trägerplatte (2) parallel in Richtung des Anzeigeschirms (26) verschoben. Hierbei wird der Hub der Trägerplatte (2) durch einen unteren Anschlagpunkt (38) bzw. den parallel zum unteren Anschlagpunkt (38) angeordneten Sprungkontaktschalter (11) begrenzt, welcher den Schaltkontakt (12) und den den Schaltkontakt betätigenden Schaltknopf (10) besitzt. Beim Anstoßen des Zapfenvorsprungs (35) an den Schaltknopf (10) wird der Schaltkontakt (12) geschlossen und über Signalleitungen (13) eine entsprechende Information an die in der Fig. 5 nicht dargestellte Auswerteeinheit gegeben.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Anzeigesysteme (1, 20, 30) soll beispielhaft an einem in der Fig. 6 dargestellten Menübildschirm (40) erläutert werden, der sich für einen Benutzer mit Blick auf den Anzeigeschirm (26) in Richtung des ersten Pfeils (15), Fig. 5, ergibt. Der Menübildschirm (40) bezieht sich auf ein medizinisches Überwachungsgerät zur Registrierung von ausgewählten Patienten- und Maschinendaten eines Respirators.

In einem ersten Bargraphfeld (41) ist die endexspiratorische CO₂-Konzentration veranschaulicht mit einem ersten Istwertanzeigefeld (42) und einem ersten Feld (43) zur Anwahl des ersten Bargraphfeldes (41). Innerhalb des ersten Bargraphfeldes (41) wird ein Grenzwert durch eine erste Warngrenze (44) angegeben. Ein zweites Bargraphfeld (45) zeigt die inspiratorische Sauerstoffkonzentration an, mit einem zweiten Istwertanzeigefeld (46) und einem zweiten Feld (47) zur Anwahl des zweiten Bargraphfeldes (45). Eine zweite Warngrenze (48) gibt einen Mindest- Sauerstoffkonzentrationswert an, der nicht unterschritten werden darf.

Ein drittes Bargraphfeld (49) für die Pulsfrequenz und ein viertes Bargraphfeld (50) sind äquivalent zu den Bargraphfeldern (41, 45) aufgebaut, so daß hierauf im folgenden nicht näher eingegangen wird.

Soll z. B. die zweite Warngrenze (48) des zweiten Bargraphfeldes (45) verändert werden, wird durch Berührung der Sensorfläche (3) im Bereich des zweiten Feldes (47) das zweite Bargraphfeld (45) angewählt. Der Berührpunkt ist im zweiten Feld (47) durch einen ersten Kreis (51) veranschaulicht. Zur Verschiebung der zweiten Warngrenze (48) wird diese zunächst angewählt, was mit einem zweiten Kreis (52) als Berührpunkt veranschaulicht ist und dann längs des Strichpfeils (52) an die gewünschte Stelle "gezogen". Das Erreichen des Zielpunktes (54) wird durch Druck auf die Sensorfläche (3) längs des ersten Pfeils (15) quittiert. Durch den Druck auf die Sensorfläche (3) wird die Trägerplatte (2) parallel in Richtung des Anzeigeschirms (26) verschoben und beim Zusammenkommen des Zapfenvorsprungs (35) mit dem Schaltknopf (10) der Schaltkontakt (12) geschlossen, Fig. 5. Das Schließen des Schaltkontaktes (12) wird von der in der Fig. 5 nicht dargestellten Auswerteeinheit als Quittierung der neuen Position der zweiten Warngrenze (48) interpretiert. Für die Warngrenzen (44, 48) können auch entsprechende Istwertanzeigefelder auf dem Menübildschirm vorhanden sein, die in der Fig. 6 nicht dargestellt sind, auf denen der aktuelle Wert der Warngrenze als Digitalgröße ablesbar ist. Bei Verschiebung der Warngrenzen längs des Strichpfeils (53) wird bei Erreichen des gewünschten digital angezeigten Warngrenzwertes dieser durch Druck auf die Sensorfläche (3) quittiert und damit gespeichert.

Claims (7)

1. Interaktives Anzeigesystem mit einem Anzeigeschirm und mit am Anzeigeschirm befindlichen, berührungsempfindlich ansprechenden Sensoren zur Detektierung einer Position auf dem Anzeigeschirm, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren als eine Sensorfläche (3) auf einem gegenüber dem Anzeigeschirm (26) verschiebbaren Zwischenträger (2) angebracht sind, welcher bei einer die Verschiebung aus lösenden Tastung der Sensorfläche (3) einen Schaltkontakt (12) betätigt.

2. Interaktives Anzeigesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkontakt (12) Teil eines Schalters (11) mit fühlbarer Druckpunkt-Charakteristik ist.

3. Interaktives Anzeigesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger als eine transparente Trägerplatte (2) ausgeführt ist, welche in einer eine Hubbewegung gegenüber dem Anzeigeschirm (26) ermöglichenden Befestigungsvorrichtung (4, 5, 22, 23, 24, 28, 29, 32, 33, 35, 36) aufgenommen ist.

4. Interaktives Anzeigesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung aus zwei schwenkbar gelagerten, gegenüberliegend angeordneten, die Trägerplatte (2) aufnehmenden Wippen (4) und einem die Wippen (4) abstützenden, ebenfalls schwenkbar gelagerten Rahmen (5) besteht, welcher den Schaltkontakt (12) betätigt, und daß die Schwenkebenen der Wippen (4) und des Rahmens (5) senkrecht zueinander ausgerichtet sind.

5. Interaktives Anzeigesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung aus vier an den Ecken der Trägerplatte (2) befestigten Hydraulikbälgen (22) besteht, welche über Hydraulikleitungen (23) mit den den Schaltkontakt (12) betätigenden Hydraulikkissen (24) verbunden sind.

6. Interaktives Anzeigesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Hydraulikkissen (24) eine die maximale Auslenkung eines der Hydraulikkissen (24) aufnehmende Platte (28) als Fühler mit einem den Schaltkontakt (12) betätigenden Stößel (29) vorgesehen ist.

7. Interaktives Anzeigesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung aus vier an den Ecken der Trägerplatte (2) befestigten, in Gleitlagern (33) parallel geführten Zapfen (32) besteht, und daß mittels Zapfenvorsprüngen (35, 36) an den Zapfen (32) der Hub der Trägerplatte (2) durch einen oberen Anschlagpunkt (37) und unteren Anschlagpunkt (38) begrenzt ist, und daß der Schaltkontakt (12) am oberen und/oder unteren Anschlagpunkt betätigt ist.