DE69508923T2

DE69508923T2 - Datenverarbeitungssystem mit einem graphischen tablett und einem griffel und griffel zur verwendung in einem solchen system

Info

Publication number: DE69508923T2
Application number: DE69508923T
Authority: DE
Inventors: Kofi Makinwa
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1995-10-16
Publication date: 1999-10-07
Anticipated expiration: 2015-10-17
Also published as: DE69508923D1; EP0741882A1; JPH09509514A; EP0741882B1; WO1996016368A1; US5889237A

Description

Datenverarbeitungssystem mit einem graphischen Tablett und einem Griffel und Griffel zur Verwendung in einem solchen System.
Die Erfindung betrifft ein Datenverarbeitungssystem mit einem graphischen Tablett, einem Stift, der ein Stiftsignal aussenden kann, das zur Detektion einer Position des Stiftes relativ zu dem Tablett dient, und Aktivierungsmitteln zum Aktivieren des Stiftes unter Einfluß eines drahtlosen Aktivierungssignals.
Die Erfindung betrifft auch einen Stift zur Verwendung in einem derartigen System.
Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit sind wichtige Aspekte der Benutzerschnittstelle in einem Datenverarbeitungssystem. Daher verwenden heutige Benutzerschnittstellen zunehmend ein graphisches Tablett und einen mit dem Tablett zusammenwirkenden Stift, um Kommandos, Selektionen oder Text einzugeben. Bei einer solchen Anwendung sendet der Stift ein bestimmtes Stiftsignal aus, das von Schleifen in dem Tablett empfangen wird. Das empfangene Signal wird verwendet, um die Position des Stiftes relativ zu dem Tablett zu bestimmen, und diese Position wird als Eingabe für das System verwendet. Eine Kombination aus einem graphischen Tablett mit einem Bildschirm wird in der europäischen Patentanmeldung EP-A 0 421 025 (US-Patent 5.231.381; PHN 13.100) beschrieben. Diese Kombination liefert eine vielseitige Benutzerschnittstelle mit einer Vielfalt an Möglichkeiten der Interaktion. Beispielsweise kann der Bildschirm ein dynamisch anpaßbares Menu darstellen, in dem der Benutzer eine bestimmte Option mit Hilfe des Stiftes andeuten kann. Eine andere Möglichkeit ist die Bestätigung auf dem Bildschirm von mit Hilfe des Stiftes eingegebener Information; wenn beispielsweise handgeschriebener Text mit dem Stift eingegeben wird, kann das Ergebnis direkt auf dem Bildschirm in gleicher Weise wiedergegeben werden, als wenn in traditioneller Weise auf Papier mit einem Stift geschrieben wird.
Die US-Patentanmeldung US Serial Number 08/278209 (PHN 14.792) der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung beschreibt einen Stift, bei dem das Stiftsignal vom Druck abhängt, mit dem der Stift auf das Tablett gedrückt wird. Der Stift umfaßt eine Anordnung, mit der das ausgesendete Stiftsignal in geeignet detektierbarer Weise verstimmt wird, während sich die Spitze des Stiftes nur über eine sehr kurze Strecke in den Stift hineinschiebt.
Ein System der eingangs erwähnten Art ist aus dem japanischen Abstract 4-140818 bekannt. Dieses System umfaßt einen Stift mit einer Batterie zur Lieferung des Stroms für die Aussendung des Stiftsignals. Die Energie in der Batterie ist begrenzt, und das Auswechseln ist umständlich und teuer. In dem bekannten System wird der Stift durch Detektion eines Codesignals eingeschaltet, das speziell für diesen Zweck durch eine in dem Tablett angebrachte Einrichtung ausgesendet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs erwähnten Art zu verschaffen, in dem die Betriebslebensdauer der Batterie in dem Stift verlängert ist und das keine zusätzliche Einrichtung benötigt, um ein Signal zum Aktivieren des Stiftes auszusenden. Hierzu ist das erfindungsgemäße System dadurch gekennzeichnet, daß das Tablett geeignet ist, mit Hilfe eines darin enthaltenden Bildschirms das drahtlose Aktivierungssignal infolge eines Arbeitsvorgangs des Bildschirms auszusenden, und dadurch, daß der Stift Aktivierungsmittel umfaßt und ausgebildet ist, um das von dem Bildschirm ausgesendete Aktivierungssignal zu empfangen. Der Stift wird jetzt bei Vorhandensein eines Signals eingeschaltet, das sowieso als Störsignal von dem Bildschirm ausgesendet wird. Folglich braucht keine zusätzliche Einrichtung entworfen und konstruiert zu werden, was zu niedrigeren Kosten führt und zu höherer Zuverlässigkeit im Vergleich zu dem bekannten System.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungsmittel einen Detektor zum Detektieren des Aktivierungssignals umfassen und eine Schalter zum Aktivieren des Stiftes, wobei der Detektor zum Bedienen des Schalters ausgebildet ist. Der Detektor und der Schalter können in einfacher und preiswerter Weise als Teil der bereits in dem Stift vorhandenen Schaltungselektronik ausgeführt werden.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Antenne zum Empfangen des Aktivierungssignals umfaßt. Das Versehen des Detektors mit einer Antenne verbessert den Empfang des von dem Bildschirm ausgesendeten Aktivierungssignals.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor zum Vergleichen des Pegels des Aktivierungssignals am Ort des Stiftes mit einem zuvor bestimmten Schwellenpegel und zum Bedienen des Schalters auf Basis des Ergebnisses des Vergleichs ausgebildet ist. Dieses verhindert eine Aktivierung des Stiftes unter Einfluß anderer, weiter entfernter Bildschirme oder anderer Geräte, die ähnliche Signale aussenden.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungsmittel ausgebildet sind, um zu bestimmen, ob das Aktivierungssignal während einer zuvor bestimmten Zeitdauer unterhalb eines zweiten zuvor bestimmten Schwellenpegels liegt, und um den Stift anhand der genannten Bestimmung in einen Standby-Betrieb zu schalten. Übermäßig schnelles oder plötzliches Schalten des Stiftes in den batteriesparenden Standby-Betrieb, beispielsweise wenn der Stift kurzzeitig die Nähe des Bildschirms verläßt, ist unerwünscht. Die oben genannten Schritte sorgen dafür, daß der Stift immer dann in den Standby-Betrieb geschaltet wird, wenn es sinnvoll ist.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stift im Standby-Betrieb vollständig ausgeschaltet ist. Dies bietet den Vorteil, daß ein Stift, der nicht im Betrieb ist, der Batterie keine Energie entzieht. Der Detektor ist dann ausgebildet, dem Aktivierungssignal genügend Leistung zu entnehmen, um den Stift zu aktivieren.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor für eine Frequenz des Aktivierungssignals empfindlich ist, die zwischen einer zuvor bestimmten ersten Frequenz und einer zuvor bestimmten zweiten Frequenz liegt. Dies bietet den Vorteil, daß der Stift nicht versehentlich eingeschaltet wird, wenn er sich in der Nähe anderer Quellen von Störsignalen befindet. Indem der Detektor selektiv empfindlich für das geeignete Signal aus dem Bildschirm gemacht wird, wird verhindert, daß andere Quellen den Stift einschalten.
Der Erfindung liegt als weitere Aufgabe zugrunde, einen Stift zu verschaffen, der zur Verwendung in einem oben beschriebenen System geeignet ist und in dem die Betriebslebensdauer der Batterie verlängert ist. Hierzu umfaßt der erfindungsgemäßen Stift Aktivierungsmittel zum Einschalten des Stiftes bei Vorhandensein eines vom Bildschirm ausgesendeten Aktivierungssignals. Verschiedene Ausführungsformen der Aktivierungsmittel sind bereits oben beschrieben und besprochen worden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Teil eines Datenverarbeitungssystems,
Fig. 2 schematisch einen Stift zur Verwendung in dem System,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 eine alternative Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 eine Anwendung des M-Signals einer LCD als Aktivierungssignal gemäß der Erfindung und
Fig. 6 eine Anwendung des Ansteuerungssignals für die Lichtquelle einer LCD als Aktivierungssignal gemäß der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Teil eines Datenverarbeitungssystems, in dem die Erfindung verwendet wird. Dieser Teil umfaßt einen Bildschirm 100, ein graphisches Tablett 102 und einen Stift 104. Der Bildschirm und das Tablett werden mit einem bestimmten gegenseitigen Abstand integriert, um eine Einheit zu bilden. Der Bildschirm gibt beispielsweise ein Menu, eine Bestätigung von Stiftbewegungen oder eine andere Systemausgabe wieder. Das Tablett 102 umfaßt eine Anzahl elektrisch leitender Schleifen, beispielsweise Schleifen 106, 108 und 110, die dazu dienen, die Position des aussendenden Stiftes 104 relativ zu dem Tablett 102 zu bestimmen. Die Funktionsweise des Systems wird ausführlich in der europäischen Patentanmeldung EP-A 0 421 025 (US- Patent 5.231.381; PHN 13.100) beschrieben.
Fig. 2 zeigt schematisch einige Komponenten des Stiftes 104. Der Stift umfaßt eine Spule 202, die um einen Kern 204 gewickelt ist. Die Spule 202 ist mit einer Oszillatorschaltung 206 verbunden, die auf einem Träger 208 untergebracht ist, zusammen mit anderer Elektronik, und ein Stiftsignal aussendet, wenn der Stift sich in einem Arbeitszustand befindet. Der Stift umfaßt auch eine Batterie 210, die unter anderem dazu dient, den Strom für die Aussendung des Stiftsignals zu liefern.
Fig. 3 zeigt einen Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung. Der Bildschirm sendet im Laufe des Normalbetriebs eine Anzahl von Störsignalen aus. Eines der Störsignale wird als Aktivierungssignal für den Stift verwendet. Bei nicht vorhandenem Aktivierungssignal befindet sich der Stift in einem batteriesparenden Standby-Betrieb. In diesem Betrieb kann der Stift das Aktivierungssignal empfangen, und sobald dieses Signal tatsächlich empfangen worden ist, geht der Stift in einen Arbeitszustand für die Aussendung des Stiftsignals über. Inder in Fig. 3 gezeigten Aus führungsform wird das von dem Bildschirm ausgesendete Aktivierungssignal von der Spule 202 über kapazitive Kopplung empfangen. Weil eine Seite 302 der Spule kapazitiv mit Masse gekoppelt ist, beispielsweise über eine Hand des Benutzers, tritt an der Seite 304 der Spule ein elektrisches Signal auf. Im Standby-Betrieb befindet sich ein Schalter 306 in seiner unteren Stellung, so daß das genannte elektrische Signal einem Detektor 308 zugeführt wird, der demzufolge den Schalter 310 schließt, so daß der Oszillatorschaltung 206 eine Versorgungsspannung zugeführt wird. Außerdem wird der Schalter 306 dann in seine obere Stellung gesetzt, woraufhin der Stift beginnt, das Stiftsignal auszusenden. Bei einer bestimmten Ausführungsform ist der Detektor so ausgebildet, daß er den Schalter 306 in regelmäßigen Abständen in seine untere Stellung schaltet, beispielsweise alle 10 Sekunden, um zu überprüfen, ob das Aktivierungssignal vom Bildschirm noch vorhanden ist. Wenn dies nicht der Fall ist, kann der Schalter 310 geöffnet werden, so daß die Spannung zur Oszillatorschaltung unterbrochen wird und der Stift in den Standby-Betrieb übergeht.
Der Detektor 308 schaltet in einer bestimmten Ausführungsform den Schalter 310 nur dann ein, wenn der Pegel des Signals am Punkt 304 einen bestimmten Quellenpegel überschreitet. Die Empfindlichkeit der Detektorschaltung wird somit an die Systembedingungen angepaßt, und es wird verhindert, daß der Stift unter dem Einfluß anderer, weiter entfernter Bildschirme oder anderer Apparatur in den Arbeitszustand gebracht wird. Beim regelmäßigen Überprüfen des Vorhandenseins des Aktivierungssignals im Arbeitszustand kann der Detektor 308 das Signal mit einem zweiten Schwellenpegel vergleichen und den Schalter 310 nur dann ausschalten, wenn das Signal unterhalb dieses zweiten Schwellenpegels liegt.
Die Erfindung bietet eine längere Betriebsdauer der Batterie, indem der Stromverbrauch des Stiftes im Standby-Betrieb viel geringer ist als der im Arbeitszustand, das heißt ungefähr 5 uA im Standby-Betrieb gegenüber ungefähr 50 uA im Arbeitszustand. Ein- und Ausschalten des Stiftes in der beschriebenen Weise bietet wesentliche Vorteile im Vergleich zu einem mechanischen Schalter. Die Detektorschaltung 308 und die Schalter 306 und 310 können in sehr einfacher und preiswerter Weise in die übrige Schaltungselektronik aufgenommen werden, die für den normalen Betrieb des Stiftes erforderlich ist. Ein mechanischer Schalter ist viel teurer und benötigt verschiedene mechanische Anpassungen bei der Fertigung eines Stiftes.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Darin wird das Aktivierungssignal über eine gesonderte Antenne 402 empfangen, um dann einem Detektor 404 zugeführt zu werden. Der Detektor 404 schaltet den Schalter 301 bei Vorhandensein des Aktivierungssignals ein und legt somit eine Versorgungsspannung an die Oszillatorschaltung. Infolgedessen geht der Stift in den Arbeitszustand über und beginnt, das Stiftsignal über die Spule 202 auszusenden. Der Detektor 404 fährt fort, den Empfang des Aktivierungssignals über die Antenne 402 im Arbeitszustand des Stiftes zu überprüfen. Sobald das Signal verschwindet, schaltet der Detektor 404 den Schalter 310 um, so daß die Oszillatorschaltung keine Versorgungsspannung mehr empfängt und der Stift den Arbeitszustand verläßt. Auch diese Ausführungsform kann vorteilhafterweise zuvor bestimmte Schwellenpegel verwenden. Im Standby-Betrieb vergleicht der Detektor 404 den Pegel des empfangenen Aktivierungssignals mit einem ersten Schwellenpegel und schaltet den Schalter 310 nur ein, wenn der Pegel den ersten Schwellenpegel überschreitet. Im Arbeitszustand vergleicht der Detektor 404 den Pegel des empfangenen Aktivierungssignals mit einem zweiten Schwellenpegel und schaltet den Schalter 310 nur aus, wenn der Pegel unterhalb des zweiten Schwellenpegels liegt. Weiterhin kann der Detektor so ausgebildet sein, daß Einschalten nur erfolgt, nachdem der Pegel eine bestimmte Zeit lang unterhalb des zweiten Schwellenpegels gelegen hat.
Fig. 5 zeigt ein Schaltbild einer Anwendung der Erfindung im Fall einer LCD, wobei dann das M-Signal als Aktivierungssignal verwendet wird. In einem Bildschirm, der als Flüssigkristallanzeige (LCD) ausgeführt ist, wird die Polarisierung von Platten, in denen die Kristalle liegen, ständig umgekehrt, um einen Güteverlust zu verhindern. Diese Umkehr erfolgt mit Hilfe eines bestimmten Signals, des sogenannten M- Signals, bei einer bestimmten Frequenz. In der LCD eines die Erfindung erhaltenden Systems hat das M-Signal eine Frequenz von 1 kHz. Das M-Signal erzeugt ein Streufeld 502, das stark genug ist, um in beschriebener Weise detektiert zu werden und den Stift zu aktivieren. Der genannte Detektor in dem Stift 104 ist dann zum Detektieren des M- Signals entworfen worden.
Fig. 6 zeigt ein Schaltbild mit einer LCD, bei der die Ansteuerung der Lichtquelle als Aktivierungssignal verwendet wird. Eine LCD verwendet im Betrieb eine Lichtquelle, um ein Bild auf dem Bildschirm zu bilden. Diese Quelle kann direkt hinter dem Schirm liegen, das sogenannte Hintergrundlicht, oder in der Nähe des Schirms, das sogenannte Randlicht 602, welches den Schirm über einen Diffusor beleuchtet. Lichtquellen dieser Art werden von einer Wechselspannung einer bestimmten Frequenz angesteuert, die zwischen 20 kHz und 100 kHz liegt. Das Ansteuerungssignal erzeugt ein Streufeld 604, das auch zum Aktivieren des Stiftes verwendet werden kann, wenn dieser sich dem Bildschirm nähert. In diesem Fall ist der Detektor in dem Stift 104 für den Empfang des Ansteuerungssignals für die Lichtquelle empfindlich.
Der Bildschirm kann als Monitor ausgeführt sein, der eine Kathodenstrahlröhre umfaßt. Das Signal, das den Elektronenstrahl in der Röhre zum Anfang der nächsten Zeile steuert, das sogenannte Rücklaufsignal, bildet dann ein charakteristisches Signal, das den Betriebszustand des Monitors andeutet. Dieses Signal hat eine Frequenz von ungefähr 15 kHz und ist stark genug, um am Ort des Stiftes empfangen zu werden. Der Detektor in dem Stift ist dann so entworfen, daß er für den Empfang dieses Signals empfindlich ist.

Claims

1. Datenverarbeitungssystem mit einem graphischen Tablett, einem Stift, der ein Stiftsignal aussenden kann, das zur Detektion einer Position des Stiftes relativ zu dem Tablett dient, und Aktivierungsmitteln zum Aktivieren des Stiftes unter Einfluß eines drahtlosen Aktivierungssignals, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Gesamtheit aus einem Bildschirm und dem Tablett umfaßt, wobei die Gesamtheit geeignet ist, das drahtlose Aktivierungssignal infolge eines Arbeitsvorgangs des Bildschirms auszusenden, und daß der Stift die Aktivierungsmittel umfaßt und zum Empfangen des von dem Bildschirm ausgesendeten Aktivierungssignals ausgebildet ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungsmittel einen Detektor zum Detektieren des Aktivierungssignals umfassen und eine Schalter zum Aktivieren des Stiftes, wobei der Detektor zum Bedienen des Schalters ausgebildet ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Antenne zum Empfangen des Aktivierungssignals umfaßt.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor zum Vergleichen eines Pegels des Aktivierungssignals am Ort des Stiftes mit einem zuvor bestimmten Schwellenpegel und zum Bedienen des Schalters auf Basis des Ergebnisses des Vergleichs ausgebildet ist.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungsmittel ausgebildet sind, um zu bestimmen, ob das Aktivierungssignal während einer zuvor bestimmten Zeitdauer unterhalb eines zweiten zuvor bestimmten Schwellenpegels liegt, und um den Stift anhand der genannten Bestimmung in einen Standby-Betrieb zu schalten.

6. System nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungsmittel im Standby-Betrieb des Stiftes ausgeschaltet sind.

7. System nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor für eine zuvor bestimmte Frequenz des Aktivierungssignals empfindlich ist.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungssignal eines der folgenden Signale betrifft: ein M-Signal, eine LCD- Schirmbeleuchtung (Hintergrundlicht oder Randlicht) oder ein Rücklaufsignal.

9. Stift zur Verwendung in einem System nach einem der Ansprüche 1 bis 8.