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Die Erfindung betrifft Geräte, welche
ein taktiles Lesen von Informationen ermöglichen, die von einem elektronischen
Rechner geliefert werden, und die im allgemeinen für blinde
Personen bestimmt sind. Sie betrifft besonders ein taktiles Lesesystem nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (siehe beispielsweise WO-A-98
32 112).
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Gegenwärtig gibt es Braille-Anzeigegeräte, die
je nach dem Modell zwanzig bis vierundzwanzig Buchstaben aufweisen,
wobei jeder dieser Buchstaben aus sechs bis acht Spitzen besteht,
die von ebenso vielen piezo-elektrischen Zellen aktiviert werden,
die vom Rechner gesteuert werden und auf dem entsprechenden Buchstaben
die Erzeugung eines Reliefs ermöglichen.
Diese Lesevorrichtungen sind aufgrund ihrer Technologie sperrig
und teuer. Außerdem
sind diese Vorrichtungen nur zum Lesen bestimmt, und der Benutzer
muß sich
einer anderen Einrichtung vom Typ Braille-Tastatur oder einem anderem
Typ bedienen, um die Eingabe von Informationen zum elektronischen
Rechner durchzuführen.
Es sei bemerkt, daß diese
Anzeigegeräte
bei ihrer Benutzung auf einer ebenen Unterlage aufgestellt sein müssen und
sich schlecht zur Integration in einem tragbaren Taschengerät, wie elektronische
Agenda (palm top), Nachrichtenübermittler
(Pager) oder andere eignet.
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Aus den Dokumenten WO 98 32 112 (NISSEN,
DOUGHTY) und
US 49 05 001 (PENNER)
sind auch Systeme zur taktilen Kommunikation zwischen einem blinden
Benutzer und einem elektronischen Rechner bekannt, um dem Benutzer
das Lesen oder die Eingabe von Daten vom bzw. in den elektronischen
Rechner zu ermöglichen.
Diese Systeme weisen sensitive Mittel auf, um einem Benutzer unter
der Steuerung des Rechners eine Sensation zu liefern, und Mittel
zur Eingabe von Daten in den Rechner.
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Speziell bei dem in WO 98 32 112
beschriebenen System, das als nächstliegender
Stand der Technik angesehen wird, arbeiten die sensitiven Mittel
auf der Basis einer Gruppe von taktilen Elementen, die auf jeden
der Finger des Benutzers einwirken. Diese Elemente vibrieren bei
jedem der Finger mit verschiedenen Frequenzen, um eine spezifische Information
zu übertragen.
Eine Kombination zwischen diesen verschiedenen Vibrationszuständen liefert
dem Benutzer eine wichtige Kombination von taktilen Informationen.
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Weiter im besonderen schafft das
in
US 49 05 001 beschriebene
System einen Handgriff, der mit taktilen Elementen versehen ist,
die in einer Gruppe von vier Elementen auf der einen und anderen
Seite des Handgriffs verteilt sind.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die
Behebung dieser Nachteile des Standes der Technik indem eine Vorrichtung
vorgeschlagen wird, die auf einer einfachen und billigen Technologie
beruht und sowohl die Eingabe von Daten in einen elektronischen Rechner
wie das Lesen von Daten, die vom gleichen Rechner kommen, ermöglicht.
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Das System der vorliegenden Erfindung
ist von der Art wie in WO 98 32 112 und
US 49 05 001 beschrieben um einem
blinden Benutzer zu ermöglichen,
Daten von einem elektronischen Rechner zu lesen oder diesem einzugeben.
Dieses System weist die oben angesprochenen sensitiven Mittel und
Eingabemittel auf.
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Das taktile Lesesystem gemäß der Erfindung ist
im Anspruch 1 definiert.
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Die Eingabemittel können beispielsweise und
entsprechend dem gewählten
Betriebssystem wie eine Braille-Tastatur benutzt werden, indem gleichzeitig
die Gesamtheit der Haupttasten aktiviert werden, welche Punkten
des zu übertragenden Braille-Buchstabens
(Zeichens) entspricht.
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Im Lesemodus übermittelt der Rechner einen
Buchstaben, indem er die zu den gleichen Tasten gehörenden sensitiven
Mittel aktiviert, die wenn sie im Eingabemodus aktiviert werden,
dem Rechner den gleichen Buchstaben übermitteln.
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Die sensitiven Mittel übermitteln
den Fingern des Benutzers eine Kombination gleichzeitiger Sensationen
und der Benutzer kann die Entsprechung zwischen dieser Kombination
und dem zu lesenden Buchstaben herstellen und dann den erfolgten
Leseschritt bestätigen,
indem er eine Taste aktiviert, um vom Rechner die Übertragung
des folgenden Buchstabens anzufordern. Gemäß einer anderen Ausführungsform
kann die Übertragung
der Buchstaben in auf einander folgender Weise gemäß einer
vom Benutzer festgelegten Frequenz erfolgen. Um vom Lesemodus zum
Eingabemodus zu gelangen, kann der Benutzer eine Zusatztaste aktivieren.
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Gemäß mehreren Varianten der Erfindung können die
sensitiven Mittel dem Benutzer eine binäre Sensation in Form eines
Reliefs, der Blockierung eines beweglichen Elements, einer Vibration,
eines Wärmeimpulses,
eines leichten elektrischen Impulses oder jeder anderen Art von
Sensation übermitteln.
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Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung kann jedes sensitive Mittel mit einem bekannten Mittel
ausgerüstet
sein, wie einem Elektromagneten, einer piezo-elektrischen Zelle
oder einem Teil aus einem Material mit sogenanntem "Formgedächtnis", das
ein Element verschiebt, das ein Relief erzeugen kann. Dieses Relief
kann an der für
die Finger des Benutzers zugänglichen
Seite des Gehäuses
des Geräts
oder auf dem Knopf der Eingabetaste selbst erscheinen, wenn gemäß einer
Variante dieser die sensitiven Mittel integriert.
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Gemäß einer anderen Art des Aufbaus
und wenn die Eingabemittel die sensitiven Mittel integrieren besteht
die Sensation, die an der Übertragung
eines zu lesenden Buchstabens mitwirkt, darin, die Taste gegen Eindrücken zu
blockieren. Um zu lesen drückt
der Benutzer gleichzeitig auf alle Tasten und stellt die dem übermittelten
Code entsprechende Kombination fest, indem er die Gesamtheit der
nicht verriegelten Tasten erfaßt.
Wenn der Benutzer vom Buchstaben Kenntnis genommen hat, gibt er
die aktivierten Tasten frei und informiert so den Rechner, daß dieser
den folgenden Buchstaben übermitteln kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht
der Mechanismus zum Blockieren des Eindrückens aus einem Elektromagneten,
der wenn er unter Spannung gesetzt wird, zu seinem Kontakt ein Element
anzieht, das der Bewegung der Eingabetaste entgegenwirkt.
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Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem kann
wie eine klassische Braille-Tastatur aufgebaut sein, welche die
gemäß der Erfindung
angeordneten sensitiven Mittel integriert. In diesem Fall muß die Vorrichtung
zum Gebrauch auf eine Auflage gestellt werden.
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Gemäß einer Variante kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
ein Gehäuse
aufweisen und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe- und sensitiven
Mittel im wesentlichen an der Seite des Gehäuses angeordnet sind, welche.
gegenüber
derjenigen liegt, auf welche der Benutzer schaut. So kann dieses
Lese- und Eingabegerät
ohne eine Auflage verwendet werden, indem es zwischen den Flächen der
Hände des
Benutzers gehalten wird, der mit seinem Daumen die Tasten und sensitiven
Mittel aktiviert oder liest, die gegebenenfalls an der Vorderseite oder
den Rändern
des Gehäuses
angeordnet sind, während
die anderen Finger jeder Hand die Eingabetasten und die sensitiven
Mittel aktivieren oder lesen können,
die an der entgegengesetzten Seite angeordnet sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann durch eine
Logik gesteuert werden, die auf der Braille-Methode beruht und kann
dadurch nur sechs bis acht sensitive Mittel aufweisen. Die zwei
Hände sind
dann erforderlich, um das Lesen eines einzigen Braille-Buchstabens
durchzuführen.
Gemäß einer Variante
sind andere sensitive Mittel in überlegter Weise
und genügender
Anzahl so angeordnet, daß jede
Hand einen üblichen
Braille-Buchstaben eingeben oder lesen kann.
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Gemäß einer Variante weist das
erfindungsgemäße Gerät keine
Anzeigeelemente außer
zehn sensitiven Mitteln auf, die in zwei Gruppen von je fünf sensitiven
Mitteln jeweils den fünf
Fingern der linken Hand und den fünf Fingern der rechten Handzugeordnet
sind. Eine solche Vorrichtung, die von einer Logik gesteuert wird,
die auf einer von Braille verschiedenen Methode beruht und die einunddreißig mit
fünf Elementen
realisierbare Kombinationen benutzt, ermöglicht das Lesen oder Eingeben
der meisten üblichen
Buchstaben mit einer einzigen Hand.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform
können
mehrere sensitive Mittel auf jeden Finger verteilt sein oder auch
auf die Handfläche
des Benutzers einwirken.
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Unabhängig von der Art der Ausführung können das
taktile Lesesystem oder die Kommunikationsvorrichtung gemäß der Erfindung
mit einem Standard-Port eines PC verbunden sein oder in seinem Gehäuse selbst
den Rechner sowie eventuell ein Kommunikationsmodul integrieren,
wodurch sie mit einem Netz, wie dem Internet und einem elektronischen Übermittlungsdienst
verbunden werden kann.
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Die Vorteile und Eigenschaften der
Erfindung werden weiter erläutert
durch die folgende Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen
bezieht, welche mehrere Ausführungsformen
ohne Begrenzung darauf zeigen.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
einer Kommunikationsvorrichtung gemäß der Erfindung.
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2 zeigt
eine andere Ausführungsform
einer Kommunikationsvorrichtung gemäß der Erfindung.
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3a zeigt
eine Vorderansicht einer Kommunikationsvorrichtung gemäß der Erfindung,
welche keine Unterlage zur Benutzung erfordert.
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3b zeigt
eine Ansicht der Rückseite
der gleichen Kommunikationsvorrichtung.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
eines Eingabemittels, welches ein sensitives Mittel integriert und
die Kommunikation einer taktilen binären Information an einen Benutzer
ermöglicht.
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5a und 5b zeigen einen elektronischen Kreis,
der die Verbindung einer Tastatur gemäß der Erfindung mit dem Parallelport
eines PC ermöglicht.
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6 zeigt
eine andere Ausführungsform der
Kommunikationsvorrichtung.
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In 1 sieht
man ein Gehäuse 1,
welches die erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung in
einer Variante darstellt, bei der die sensitiven Mittel in der Nähe der Eingabemittel
angeordnet sind. Dieses Gehäuse
weist zwei Gruppen 10, 10' von sekundären Eingabemitteln
auf, welche die Ausführung von
Funktionen ermöglichen,
wie Übergang
von Eingabe zum Lesemodus, Verschieben eines Cursors oder andere.
Dieses Gehäuse 1 weist
auch einen Anschluß 11 auf,
der den Anschluß der
Tastatur an einen nicht gezeigten Rechner ermöglicht, sowie zwei Gruppen 12, 12' von
Eingabemitteln, die aus fünf Haupteingabetasten
bestehen, wobei die erste Gruppe zur Aktivierung durch die linke
Hand und die zweite Gruppe 12' zur Aktivierung durch die
rechte Hand vorgesehen ist. Die Anordnung der Tasten 12 oder 12' ist
so, daß die
Tasten 120 und 120' durch einen kleinen Finger, 121 und 121' durch
einen Ringfinger, 122 und 122' durch einen Mittelfinger 123 und 123' durch
einen Zeigefinger und 124 und 124' durch einen
Daumen aktiviert werden können.
Jede Hand kann so gleichzeitig auf fünf Tasten drücken und
so gleichzeitig zwei Codes von 5 Bits eingeben. Oberhalb jeder der
Tasten der Gruppen 12 und 12' ist ein sensitives
Mittel einer Gruppe 13 oder 13' angeordnet, das
eine bekannte und nicht dargestellte Vorrichtung, wie eine piezo-elektrische
Zelle oder eine elektromagnetische Vorrichtung aufweist und einen
der Punkte 130 bis 134, 130' bis 134' aktiviert
und ermöglicht,
auf der Vorderseite 15 des Gehäuses 1 ein Relief
zu erzeugen und so dem Benutzer eine binäre Sensation zu übermitteln.
Gemäß einer
anderen Ausführungsform
kann man dem Benutzer eine binäre
Sensation in Form der Blockierung eines bewegliche Elements, einer
Vibrationssensation, thermischen Sensation oder eines leichten elektrischen
Impulses übermitteln.
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Um die Eingabe vorzunehmen legt der
Benutzer seine Finger auf die Tasten der Gruppen 12 und 12',
und zum Lesen legt er seine Finger auf die gegenüberliegenden Punkte der Gruppen 13 und 13'. Ein
solches Gehäuse 1 muß auf einer
Unterlage ruhen und kann mit einem Standard-Port eines PC verbunden
werden, beispielsweise mit dem Parallelport durch einen in den 5a und 5b dargestellten Kreis.
Man erhält
so ein einfaches Platz sparendes und nicht kostspieliges Gerät, das einer
sehbehinderten Person ermöglicht,
Informationen mit einem Informatiksystem auszutauschen.
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Wenn man 2 betrachtet, erkennt man an der Vorderseite 25 eines
Gehäuses 2 eine
Anordnung von Eingabemitteln 210 bis 214 und 210' bis 214',
welche die sensitiven Mittel integrieren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel
weist jedes Eingabemittel eine Öffnung
wie 230 auf, die das Eindringen eines Elements wie 240 durch
den Knopf der Tasten ermöglicht,
wenn gemäß einer
Ausführungsform
eine Vorrichtung mit piezo-elektrischer Zelle oder anderem aktiviert
wird oder bei einer anderen Ausführungsform
eine nicht verriegelte Taste eingedrückt wird, um auf dem betreffenden
Knopf ein vom Benutzer erkennbares Reliefs zu erzeugen. Diese Tasten und
diese Elemente, welche auf dem Knopf der Tastatur ein Relief erzeugen
können,
sind in entsprechender Weise wie die Elemente der Gruppen 12, 12', 13 und 13' der 1 so angeordnet, daß sie die gleichen
Funktionen erfüllen
können.
Man sieht auch in 2 eine
Taste 22, die für
die Fläche
der linken Hand, freie Finger oder ausgestreckte Finger zugänglich ist,
die im übrigen
und gleichzeitig eine oder mehrere der Tasten 210 bis 213 berühren. Diese
Taste 22 enthält
auch ein Anzeigeelement 26, das ein Relief erzeugt, und
kann als sechster Punkt dienen, um mit einer einzigen Hand die gewöhnlichen Braille-Buchstaben einzugeben
oder zu lesen, wenn das Lese- und Eingabematerial durch eine entsprechende
Methode gesteuert wird, die auf dem Braille-Code basiert. Eine solche
Taste 22 kann auch unter der rechten Hand angeordnet sein.
Gemäß einer
Variante wird die Taste 22 ersetzt durch vier Tasten 220, 221, 222 und 223,
welche die gleichen Funktionen des Lesens und der Eingabe wie die
Anordnung 22, 26 erfüllen und dazu gegebenenfalls,
wenn sie allein aktiviert werden, andere Funktionen die zum gewählten Betriebssystem
gehören.
Ein solches Gerät
kann das Lesen oder die Eingabe einer großen Zahl von verschiedenen
Codes ermöglichen,
ohne daß man
die Position seiner Finger verändern
muß.
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Die 3a und 3b zeigen ein Gehäuse 3, das
einen nicht gezeigten elektronischen Rechner enthält und an
seiner Vorderseite 30 einen Lautsprecher 39 und
ein Mikrophon 39' aufweist, welche ermöglichen, sprachliche Mitteilungen
zu hören
oder aufzunehmen, sowie eine bestimmte Zahl von Tasten 35, 35' mit
Funktionen wie Tasten zur Bewegung eines Cursors oder zur Veränderung
des Lese- Eingabemodus. Die Rückseite 31 und
die Oberkante 36 des Gehäuses 3 weisen zwei
Gruppen von Haupttasten 32, 32' auf, wovon die
erste dafür
bestimmt ist, daß sie
von den Fingern der linken Hand aktiviert wird, und 32' von
den Fingern der rechten Hand. Die Anordnung der Tasten 32 oder 32' ist
so, daß die
Tasten 320 und 320' von einem kleinen Finger, 321 und 321' von
einem Ringfinger, 322 und 322' von einem Mittelfinger, 323,
und 323' von einem Zeigefinger und 324 und 324' von
einem Daumen aktiviert werden können.
Der Knopf jeder Taste weist eine Öffnung wie 334 oder 333 auf,
der den Durchtritt eines Stifts wie 344 oder 343 ermöglicht.
Gemäß einer
Ausführungsform
der Taste, die gemäß einem
Merkmal der Erfindung ein sensitives Mittel integriert, kann der Stift 344 oder 343 auf
dem Knopf der Taste unter der Steuerung eines Elements wie einer
piezoelektrischen Zelle ein Relief erzeugen. Gemäß einer anderen Ausführungsform
kann der Stift 344 oder 343 auf dem Knopf der
Taste ein Relief erzeugen, wenn die Taste gedrückt wird. In diesem letztgenannten
Fall und im Lesemodus erscheint dieses Relief nur auf den gedrückten und
damit nicht verriegelten Tasten. Das Gehäuse 3 kann mit seinen
Seitenkanten 37 und 38 zwischen den Flächen der
Hände des
Benutzers gehalten werden, und die Eingabe oder das Lesen können so
mit den zwei Händen
erfolgen, ohne daß eine
Unterlage erforderlich ist. Eine solche Vorrichtung ist besonders
geeignet für
blinde Personen, die Zugang zu den zahlreichen Leistungen eines
Mikrocomputers vom Typ palm top haben wollen, der gegebenenfalls
mit einem Nachrichtennetz oder anderem verbunden ist.
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4 zeigt
eine reversibel verriegelbare Taste 4, welche sowohl die
Eingabe wie das Lesen von Daten ermöglicht und zur Ausrüstung von
Geräten
wie den in 2 oder 3 gezeigten dient. Diese Taste 4 weist
einen Knopf 40 auf, der gemäß einer Achse 46 verschiebbar
ist, wenn man auf seine obere Seite drückt und wenn die Spule 440 eines
Elektromagneten 44 nicht gespeist ist. In der gedrückten Stellung
schließt
ein mit dem Knopf 40 fest verbundener Teil einen Kontakt 401,
der dem Rechner den Zustand der Taste 4 übermittelt.
Wenn man den Druck aufhebt, stellt eine Feder 402 den Knopf 40 und
den Kontakt 401 in die Stellung "Ru he" zurück. Wenn dann
die Spule 440 unter Spannung gesetzt wird, zieht der Kern 441 die
Metallarme 42 und 42', die am ebenfalls aus Metall
bestehenden Teil 41 angelenkt sind, an seinen Kontakt und
schließt
die Feldlinien. Die zwei Arme 42 und 42' sind
dann im Anschlag auf den Teilen 48 und 48', die
fest verbunden sind mit dem Körper 47,
von dem die Achse 46 nach oben reicht, der den Elektromagneten 44 hält und auf
einem Sockel 49 befestigt ist. Die Taste ist so in gedrücktem Zustand
blockiert. Ein über
die Achse 46 nach oben ragendes Element 46' ermöglicht die
Erzeugung eines vom Finger des Benutzers erkennbaren Reliefs wenn
die Taste eingedrückt
ist, damit der Benutzer leicht feststellen kann, welche Tasten nicht verriegelt
sind. Indem er die von jedem Finger empfangenen Sensationen kombiniert,
registriert der Benutzer die Kombination, die nach dem Betriebsprogramm
der Tastatur dem vom Rechner übermittelten Code
entspricht. Solche Tasten können
mit einem elektronischen Rechner durch einen Kreis verbunden sein,
wie er in 5 dargestellt ist. Im Lesemodus sendet
der Rechner den betreffenden Tasten 4 ein Signal und erwartet,
daß der
Benutzer die nicht verriegelten Tasten aktiviert und dann frei gibt,
bevor die folgende Information übermittelt
wird.
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5a zeigt
eine Reihe von Kontakten 50, welche die Kontakte 401 sein
können,
die von den Tasten des in 4 gezeigten
Typs oder anderen und zur Tastatur 2 oder 3 gehörenden Tasten
aktiviert werden. Diese Kontakte 50 sind einerseits mit
einem Anschluß 51 verbunden,
der selbst mit dem Parallelport für Daten eines nicht gezeigten
Rechners verbunden ist, und andererseits mit den Logikeingangsports 52 verbunden,
die hier vom Typ ODER sein können,
jedoch auch zu anderen Typen gehören
können,
deren Ausgänge
mit einem Anschluß 51' verbunden
sind, der selbst mit dem parallelen Eingangsport des gleichen Rechners
verbunden ist. Das Lesen des Zustands der Kontakte erfolgt durch
Abtasten am Anschluß 51,
und die Information wird am Anschluß 51' aufgenommen.
Der Datenport weist acht Stifte auf, man kann so Tastaturen mit
bis zu vierzig Kontakten 50 steuern.
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5b zeigt
einen Anschluß 55,
der mit dem parallelen Datenport eines nicht gezeigten Rechners verbunden
ist, und einen anderen Anschluß 55',
der mit dem parallelen Steuerport des gleichen Rechners verbunden
ist. Die Daten werden auf einen Riegel 58 oder 58' zugeführt, der
durch den Zustand des Anschlusses 55' gewählt wird,
und die Ausgänge
dieser Riegel aktivieren die Vorrichtungen 59 und 59',
wie den Elektromagneten 44 der Taste 4, piezoelektrische
Zellen oder andere Vorrichtungen, welche dem Benutzer direkt oder
indirekt eine binäre
taktile Sensation auf seine Finger übermitteln können. Diese sehr
einfachen elektroni schen Kreise ermöglichen die Realisierung einer
Peripherie Lesen/Eingabe wie in den 1 und 2 dargestellt zu günstigen
Kosten und geeignet für
sehbehinderte Personen.
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6 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, worin mehrere sensitive Mittel jedem Finger zugeordnet
sind. Eingabemittel können
ebenfalls bei jedem sensitiven Mittel vorgesehen sein. Ein sensitives
Mittel wird jedem Daumen des Benutzers zugeordnet. Zwei sensitive
Mittel sind jedem der anderen Finger zugeordnet. Jedes sensitive
Mittel dieser acht Finger, d. h. sechzehn sensitive Mittel können zwei Buchstaben
entsprechen. Das Auftreten oder nicht Auftreten einer Sensation
an dem dem Daumen entsprechenden sensitiven Mittel kann den Buchstaben definieren,
dem die Sensation entspricht. Diese Ausführungsform der Erfindung stellt
ein anderes Prinzip von kombinatorischem Lesen dar.