DE4316888A1 - Eingabegerät zum Verschieben einer Marke auf einem Monitor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Eingabegerät zum Verschieben einer Marke auf einem Monitor mit Bedienmitteln, die einen ersten und einem zweiten Teil umfassen, welche beiden Teile gegeneinander beweglich angeordnet sind, mit einem mit den Bedienmitteln verbundenen optischen Abtastsystem, das bei einer Relativbewegung der beiden Teile gegeneinander opti­ sche Signale entsprechend der Relativbewegung abgibt, und mit einer mit dem optischen Abtastsystem verbundenen Aus­ werteeinheit, die die vom optischen Abtastsystem erzeugten optischen Signalen mit Hilfe von optisch elektrischen Wand­ lern entsprechend in elektrische Signale umsetzt, wobei auf der Grundlage der elektrischen Signale die Marke auf dem Monitor verschoben wird.

Eingabegeräte zum Verschieben einer Marke oder eines Cursors auf einem Monitor werden benutzt zur Programm­ steuerung oder auch zur Anlagensteuerung über graphische Benutzeroberflächen.

Ein Eingabegerät der eingangs genannten Art ist unter der Bezeichnung optische Maus bekannt. Die optische Maus hat die Form eines kleinen Kästchens, worin ein optisches Ab­ tastsystem angeordnet ist. Das optische Abtastsystem erfaßt Bewegungen in zwei aufeinander senkrecht stehenden Koordi­ natenrichtungen, die die Maus auf einer mit einem Raster von Punkten oder von Linien überzogenen Unterlage ausführt. Jeder überlaufene Punkt bzw. jede überlaufene Linie erzeugt ein optisches Signal, das nach Umwandlung als elektrisches Signal ausgegeben wird. Auf dem Kästchen der Maus befinden sich häufig eine oder mehrere elektrische Taster für die Eingabe von Befehlen, die in der Regel der Auslösung von Funktionen dienen, welche mit der Stellung oder dem Weg des Cursors auf dem Monitor in Verbindung stehen.

Ein der Maus ähnliches Eingabegerät zum Verschieben einer Marke auf dem Monitor ist der Trackball, bei dem durch Rotation einer Kugel zwei unabhängige Koordinaten gleich­ zeitig beeinflußt werden können. Im Vergleich zur Maus steht hierbei die Kugel mit ihrem Gehäuse fest auf einer Unterlage und wird direkt mit der Hand bewegt. Der Maus und dem Trackball sind gemeinsam, daß Relativbewegungen zweier Teile gegeneinander in Impulse umgewandelt werden, die über z. B. einen Mausport an einen Rechner gegeben werden zur weiteren Auswertung.

Die heute auf dem Markt erhältlichen Eingabegeräte können jedoch in Hochfrequenzkabinen nicht als Bedieneinheit für Rechner oder rechnergesteuerte Systeme benutzt werden, wo­ bei ein Teil des Systems in der Hochfrequenzkabine, der das System steuernde Rechner jedoch außerhalb der Hochfrequenz­ kabine angeordnet ist. Die von derartigen Eingabegeräten erzeugten elektromagnetischen Felder können zu Störungen in der Hochfrequenzkabine führen. So ist es nicht möglich, eine z. B. mausunterstützte Bedienung und Steuerung des rechnerunterstützten Systems aus der Hochfrequenzkabine selbst heraus durchzuführen. Ein Operator außerhalb der Hochfrequenzkabine muß die Steuerung und Bedienung vor­ nehmen.

Insbesondere bei medizinischen Magnetresonanzgeräten und Biosignalmeßsystemen wird eine komfortable Bedienmöglich­ keit aus der Hochfrequenz- oder Meßkabine heraus gefordert.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Eingabe­ gerät der eingangs genannt Art so weiterzubilden, daß von seinen Bedienmitteln keine elektrischen oder magnetischen Störfelder erzeugt werden oder daß die Bedienmittel stör­ fest sind.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Auswerteeinheit getrennt von den Bedienmitteln angeordnet ist, und daß die Auswerteeinheit ausschließlich über optisch leitende Fasern mit den Bedienmitteln verbunden ist, wobei die optisch lei­ tenden Fasern die optischen Signale vom optischen Abtast­ system zur Auswerteeinheit leiten. Da die Erfassung der Relativbewegung der beiden Teile gegeneinander rein optisch erfolgt und als optisches Signal über optisch leitende Fasern abgegeben wird, sind von den Bedienmitteln ausge­ hende elektrische oder magnetische Störbeeinflussungen aus­ geschlossen. Ebensowenig können elektrische oder magneti­ sche Störsignale aufgenommen werden, die unter Umständen den Betrieb des angeschlossenen Rechners stören. Damit ist eine komfortable rechnergestützte Steuerung über graphische Benutzeroberflächen auch aus einer Hochfrequenzkabine heraus möglich.

Weitere Vorteile ergeben sich im folgenden aus der Be­ schreibung von zwei Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 ein als Maus und Mausunterlage ausgebildetes Eingabe­ gerät und

Fig. 2 ein als Trackball ausgebildetes Eingabegerät.

In Fig. 1 ist ein als Kästchen ausgebildetes erstes Teil 2 oder auch eine Maus dargestellt, welches auf Kugeln oder auf Gleitfüßen auf einen als ebene Mausunterlage ausge­ bildeten zweiten Teil 4 frei beweglich ist. Die Relativ­ bewegungen der beiden Teile 2 und 4 werden z. B. in einem x-y-Koordinatensytem 5 erfaßt. Die beide Teile 2 und 4 ge­ hören zu Bedienmitteln, über die ein Benutzer eine Marke oder einen Cursor auf einem Monitor verschieben kann. Die Ebene, in der der erste Teil 2 beweglich ist, steht in Fig. 1 senkrecht auf der Zeichnungsebene. Auf dem zweiten Teil 4 ist ein periodisches Muster 6, z. B. in Form eines recht­ eckigen Gitters, angeordnet, welches abwechselnd optische Energie reflektierende Bereiche 8 und optische Energie ab­ sorbierende Bereiche 10 aufweist.

Im beweglichen Teil 2 ist ein optisches Abtastsystem 12 angeordnet, welches drei optische Energie leitende Fasern 14, 16, 18 umfaßt. Die optisch leitenden Fasern 14, 16, 18 münden in eine Unterseite 20 des ersten Teils 2, wobei die Endflächen 21 der Fasern 14, 16, 18 auf den Teil 4 oder die Mausunterlage 4 ausgerichtet sind.

Über die Fasern 14 wird die Mausunterlage 4 mit optischer Energie angestrahlt, während mit den Fasern 16 und 18, die von der Mausunterlage 4 bei Bewegung in x- bzw. y-Richtung aufgenommenen Reflexionssignale weitergeleitet werden.

Zwei weitere optische Fasern 22, 23 sind mit einem im ersten Teil 2 angeordneten optischen Dämpfungstaster 24 verbunden. Der optische Dampfungstaster 24 weist zwei Be­ tätigungsstellungen mit jeweils verschiedenem optischen Verhalten auf. In der hier gezeichneten Tasterstellung kann optische Energie vom ersten Tasterteil 26 zum zweiten Tasterteil 28 weitergeleitet werden. In der zweiten Taster­ stellung ist die optische Leitung unterbrochen, was durch eine Verschiebung des ersten Tasterteils 26 in Pfeilrich­ tung 30 bewirkt wird. Zu Bemerken ist, daß die optischen Koppelflächen der Tasterteile 26, 28 bezüglich der Bewe­ gungsrichtung schräg ausgerichtet sind, so daß bei Be­ tätigung keine Reibungswiderstände zu überwinden sind.

Die optischen Fasern 14, 16, 18, 22, 23 sind an ihren anderen Enden mit einer Auswerteeinheit 32 verbunden. Die Länge der optischen Fasern 14, 16, 18, 22, 23 kann so ge­ wählt werden, daß die Auswerteeinheit 32 außerhalb einer hier nicht dargestellten Hochfrequenzmeßkabine angeordnet werden kann. Die Auswerteeinheit 32 enthält eine erste optische Energiequelle 34 in Form einer Leuchtdiode, die mit den optisch leitenden Fasern 14 optisch gekoppelt ist.

Die optisch leitenden Fasern 16, 18 sind mit jeweils einem optisch-elektrischen Wandler 36 bzw. 38 in Form eines Fototransistors optisch gekoppelt. Die optisch-elektrischen Wandler 36, 38 wandeln die bei Bewegungen in x- bzw. y- Richtung übertragenen optischen Impulse in elektrische Impulse um.

Eine zweite optische Energiequelle 40, die ebenfalls als Leuchtdiode ausgebildet ist, ist mit den Fasern 22 optisch gekoppelt. Ein dritter optisch-elektrischer Wandler 42 ist als Fotodiode realisiert und mit den Fasern 23 optisch ge­ koppelt.

Damit können mit Hilfe des Eingabegeräts Befehlssignale er­ zeugt werden, die zunächst als optische Befehlssignale vor­ liegen, und dann in der Auswerteeinheit 32 in elektrische Befehlssignale umgewandelt werden. Die Umwandlung in elek­ trische Signale erfolgt so, daß die elektrischen Signale über einen herkömmlichen Mausport 44 einem Rechner 46 zuge­ führt werden können. Ein spezielles Rechnerprogramm sorgt dann dafür, daß auf der Basis der über den Mausport 44 zu­ geführten Impulse auf einem Monitor 48 die Marke analog zu den Bewegungen der Maus bzw. des Teils 2 auf der Mausunter­ lage 4 bewegt wird. In Abhängigkeit der Stellung der Marke auf dem Monitor 48 können über den optischen Dämpfungsta­ ster ebenfalls Befehle eingegeben werden. Weitere Dämp­ fungstaster mit dazugehörigen optisch-elektrischen Wandlern können die Befehlseingabe erleichtern.

Fig. 2 zeigt einen Trackball als zweite Ausführungsform des Eingabegeräts. Das Arbeitsprinzip des Trackballs ist das gleiche wie bei der Maus nach Fig. 1. So sind gleichwirkende Einzelheiten hier entsprechend mit denselben Bezugszeichen versehen wie im ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1. Der Vorteil des Trackballs ist hier vorwiegend darin zu sehen, daß der mit dem optisch leitenden Fasern 14, 16, 18, 22, 23 verbundene Teil 2 feststehend ist. Damit ist eine Bruchge­ fahr für diese Fasern 14, 16, 18, 22, 23 weitgehend ver­ mieden. Der zweite Teil 4 ist hier als allseits im fest­ stehenden ersten Teil 2 drehbare Kugel 4 ausgebildet, auf deren Oberfläche das optische Muster 6 oder Raster aufge­ bracht ist. Die Endflächen 21 der Fasern 14, 16, 18 sind hier auf die Kugel 4 ausgerichtet. Beliebige Drehungen der Kugel oder des Teils 4 werden in zwei senkrecht aufeinander stehende Drehungen um die x- und y-Achse zerlegt durch Mes­ sen der über die Drehung vom Muster 6 erzeugten optischen Impulse. Die weitere Ausführung des als Trackball ausge­ bildeten Eingabegeräts entspricht der schon anhand von Fig. 1 erläuterten Ausführungsform. Zur Vermeidung von Wieder­ holungen wird darauf verwiesen.

Claims (7)

1. Eingabegerät zum Verschieben einer Marke auf einem Monitor (48) mit Bedienmitteln, die einen ersten und einen zweiten Teil (2 bzw. 4) umfassen, welche beiden Teile (2, 4) gegeneinander beweglich angeordnet sind, mit einem mit den Bedienmitteln (2, 4) verbundenen optischen Abtastsystem (12), das bei einer Relativbewegung der beiden Teile (2, 4) gegeneinander optische Signale entsprechend der Relativbe­ wegung abgibt, und mit einer mit dem optischen Abtastsystem (12) verbundenen Auswerteeinheit (32), die die vom optischen Abtastsystem (12) erzeugten optischen Signale mit Hilfe von optisch-elektrischen Wandlern (36, 38) entspre­ chend in elektrische Signale umsetzt, wobei auf der Grund­ lage der elektrischen Signale die Marke auf dem Monitor (48) verschoben wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteeinheit (32) getrennt von den Bedienmitteln (2, 4) angeordnet ist und daß die Auswerteeinheit (32) ausschließlich über optisch leitende Fasern (14, 16, 18) mit den Bedienmitteln (2) verbunden ist, wobei die optisch leitenden Fasern (14, 16, 18) die optischen Signale vom optischen Abtastsystem (12) zur Auswerteeinheit (32) leiten.

2. Eingabegerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (32) mindestens eine optische Energiequelle (34), die optisch mit einem Ende von ersten optisch leitenden Fasern (14) gekoppelt ist, und mindestens zwei optisch-elektrische Wandler (36,38), die jeweils mit einem Ende von zweiten bzw. dritten optischen Fasern (16 bzw. 18) gekoppelt sind, umfaßt und daß die anderen Enden der optischen Fasern (14, 16, 18) mit den Bedienmitteln verbunden sind.

3. Eingabegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Bedienmitteln mindestens ein Taster (24) zur Eingabe von Befehlen ange­ ordnet ist, der in seinen Betätigungsstellungen jeweils ein verschiedenes optisches Verhalten aufweist und entspre­ chende optische Befehlssignale abgibt, die über die optische Fasern (23) der Auswerteeinheit (32) zuführbar sind, und daß die Auswerteeinheit (32) mit Hilfe von mindestens einem optisch-elektrischen Wandler (42) die optischen Befehlssignale entsprechend in elektrische Be­ fehlssignale umwandelt.

4. Eingabegerät nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (32) eine zweite optische Energiequelle (40) umfaßt, die mit einem Ende vom vierten optischen Fasern (22) optisch ge­ koppelt ist und daß das andere Ende der vierten optischen Fasern (22) mit dem mindestens einem Taster (24) verbunden ist, der einen von der optischen Energiequelle (40) erzeug­ ten Energiefluß in einer ersten Betätigungsstellung weiter­ leitet und in einer zweiten Betätigungsstellung dämpft.

5. Eingabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß eines der Teile (4) ein periodisches Muster (6 ) von abwechselnd optische Energie reflektierenden und optische Energie absorbierenden Bereichen (8 bzw. 10) aufweist.

6. Eingabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eines der Teile (2) als Maus und der andere Teil (4) Mausunterlage ausgebildet sind.

7. Eingabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (2, 4) als Trackball ausgebildet sind.