DE69525325T2 - Virtueller arbeitsraum mit anwenderprogrammierbarer taktiler rückkopplung - Google Patents

Virtueller arbeitsraum mit anwenderprogrammierbarer taktiler rückkopplung

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Description

    BEREICH DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Informationsverarbeitungssystem um mit einem virtuellen Arbeitsraum interaktiv tätig sein zu können. Das System umfasst eine Wiedergabeanordnung zur visuellen Darstellung des virtuellen Arbeitsraums, und eine Schnittstellenanordnung zum Liefern einer taktilen Reaktion zu einem Benutzer, der mit dem virtuellen Arbeitsraum interaktiv tätig ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zum Ermöglichen einer taktilen interaktiven Tätigkeit mit dem virtuellen Arbeitsraum.
    • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In der Europäischen Veröffentlichung 489 469 (PHN 13.522) wird eine Benutzerschnittstellenanordnung beschrieben, die taktile Rückkopplung schafft zur Anwendung in einem System der oben genannten Art. Die Anordnung umfasst eine Maus oder eine Rollkugel und ist mit einem Servomechanismus versehen zum Erzeugen negativer und positiver Beschleunigungen der Kugel oder des Zylinders der Anordnung. Die künstlich erzeugten Beschleunigungen liefern dem Benutzer, der sich der Anordnung bedient, taktile Tips, beispielsweise zur Hilfe bei der Steuerung eines Cursors an einem Wiedergabeschirm, der sichtbaren Zugriff auf den typischerweise zweidimensionalen virtuellen Arbeitsraum schafft. Hinzukommende Berührung der visuellen und/oder auditiven Sinnen steigert die Bandbreite der für den Benutzer verfügbaren Information. Die positiven und negativen Beschleunigungen rühren von beispielsweise einem am Wiedergabeschirm vorbestimmten taktilen Bereich her zur Verwirklichung bevorzugter Positionen und zur Führung des Benutzers, der den Cursor über den Wiedergabeschirm verlagert.
    • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Informationsverarbeitungssystem der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das den Bereich der Benutzerinteraktivität mit dem virtuellen Arbeitsraum in Bezug auf die taktile Rückkopplung wesentlich verbreitert.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Dazu schafft die vorliegende Erfindung ein System der eingangs beschriebenen Art, mit dem Kennzeichen, dass das System Programmierungsmittel umfasst um eine Programmierung eines Attributs der taktilen Rückkopplung zu ermöglichen. Der virtuelle Arbeitsraum wird auf diese Weise mit programmierbarer taktiler Rückkopplung versehen. Die taktile Rückkopplung kann programmierbar sein, beispielsweise durch den Benutzer oder durch den Inhalt(Software)-Provider.
  • Bei dem System nach der vorliegenden Erfindung ist die Interaktion mit dem Arbeitsraum benutzerprogrammiert, und zwar durch (Vor)Programmierung oder Neuprogrammierung der interaktiven Merkmale des Systems, in Bezug auf die taktile Rückkopplung zu dem Benutzer. Ein Beispiel eines derartigen Merkmals oder Attributs ist die Beziehung zwischen der Stelle in dem virtuellen Arbeitsraum und der taktilen Rückkopplung. Das Programmierbarkeitsmerkmal erlaubt gleichsam die taktile Reaktion als einen Gegenstand in dem virtuellen Arbeitsraum zu behandeln, auf dieselbe Art und Weise wie ein Ikon. Der Ausdruck "taktiler Bereich" wird hier benutzt um diese taktil wahrnehmbar Entität innerhalb des Kontextes des virtuellen Arbeitsraums zu bezeichnen. Das heißt, die taktile Reaktion, wie diese von dem Benutzer wahrgenommen wird, entspricht einem taktilen Bereich in dem virtuellen Arbeitsraum.
  • Ikone sind im Bereich der Benutzerschnittstellen durchaus bekannt. Ein Ikon ist eine kleine Bilddarstellung eines größeren Satzes an Information, auf die durch Betätigung des Ikons zugegriffen werden kann bzw. mit der gearbeitet werden kann. Ikone haben sich als nützliche Werkzeuge erwiesen, entworfen zum Triggern innerhalb der menschlichen Gedanken, durch visuelle Perzeption, Konzepte, die schnell den Inhalt oder die Wirkung des Systems mitteilen. Andererseits schafft bei der vorliegenden Erfindung ein taktiler Bereich den Tastsinn betreffende Information durch eine kinesthetische Benutzerschnittstelle und dient zum Liefern einer Hilfe für beispielsweise taktile Navigation durch den virtuellen Arbeitsraum. Taktile Tips werden dann angewandt zur Verbesserung der Möglichkeiten des Benutzers bei der Suche nach Information und zum Lokalisieren derselben über vorgeschlagene Informationsstrecken. In der vorliegenden Erfindung können diese taktilen Tips spezifiziert und (neu)programmiert werden, beispielsweise durch den Benutzer selber und sie können als taktile Ikonen behandelt werden.
  • Die Programmierungsmittel können versehen werden mit den Optionen zum im Voraus Selektieren oder Programmieren wenigstens eines der nachfolgenden Attribute eines taktilen Bereichs: einer Stelle, in dem virtuellen Arbeitsraum, des taktilen Bereichs; einer Stärke des taktilen Bereichs; einer Variation des taktilen Bereichs mit einer Position in dem virtuellen Arbeitsraum; einem räumlichen Maß, in dem virtuellen Arbeitsraum, des taktilen Bereichs; oder einer Richtungseigenschaft, in Bezug auf den virtuellen Arbeitsraum, des taktilen Bereichs. So kann beispielsweise ein taktiler Bereich spezifiziert werden, der, wenn der Benutzer mit dem System interaktiv tätig ist, den Eindruck gibt, als verlagere sich ein materieller Gegenstand in einem Kraftfeld, wenn der Cursor verlagert wird. Beispiele eines derartigen Kraftfeldes sind die Schwerkraft, die eine feste bestimmte Richtung hat, oder Reibung, die abhängig ist von der Geschwindigkeit des Cursors gegenüber dem virtuellen Arbeitsraum. Es sei bemerkt, dass der taktile Bereich typischerweise räumlich beschränkte Abmessungen hat, wodurch es erforderlich ist, dass die Benutzerschnittstellenanordnung positive sowie negative Reaktionskräfte erzeugt, wenn der Cursor durch einen taktilen Bereich geführt wird.
  • Auf diese Weise ermöglicht es die vorliegende Erfindung den virtuellen Arbeitsraum kundenspezifisch anzupassen. Es wird ein bestimmter taktiler Bereich aus einer Vielzahl taktiler Bereiche selektiert, beispielsweise durch den Benutzer, und es werden ein oder mehrere kennzeichnende Parameter des bestimmten taktilen Bereichs eingestellt. Daraufhin bildet der Benutzer den eingestellten taktilen Bereich auf dem virtuellen Arbeitsraum ab.
  • Auf alternative oder supplementäre Weise können die Umstände, unter denen eine bestimmte taktile Reaktion auftreten sollte, im Voraus spezifiziert werden. Das heißt, die Abhängigkeit der taktilen Reaktion von dem durch das System oder insbesondere durch den virtuellen Arbeitsraum vorausgesetzten Zustand kann vorgeschrieben sein. Die Bedingungen können sich auf beispielsweise eine bestimmte Zeitspanne beziehen, die vergangen ist seit ein bestimmtes Ereignis in dem Arbeitsraum aufgetreten ist, oder auf eine Route, welcher der Benutzer durch den virtuellen Arbeitsraum hindurch folgte. Die vorliegende Erfindung macht auf diese Art und Weise das bedingte Auftreten der taktilen Rückkopplung individualisierbar.
  • Weiterhin kann ein dynamisches Verhalten des taktilen Bereichs programmiert werden. Der taktile Bereich kann ein dynamisches Verhalten zeigen, indem der Benutzer eine zeitabhängige, beispielsweise vibrationsmäßige oder rückläufige Kraft durch die Benutzerschnittstelle erfährt, wenn der Cursor sich innerhalb des örtlichen Bereichs des Raumes befindet. In einem anderen Beispiel eines dynamischen Verhaltens kann die Intensität des taktilen Bereichs abnehmen, wenn der Bereich wiederholt betätigt wird, d. h. abhängig von der Cursor-Bewegung, oder der Bereich kann im laufe der Zeit einfach wegfließen, beispielsweise unabhängig von der Cursorbewegung oder nachdem eine bestimmte Zeit vergangen ist seitdem der Benutzer eine Aktion in dem virtuellen Arbeitsraum durchgeführt hat.
  • Die Programmierungsmittel können eine bildhafte Darstellung des taktilen Bereichs schaffen, wodurch der Informationsinhalt des Arbeitsraums vergrößert wird. Hinzufügung von Berührung zu visuellen, und möglicherweise auditiven Perzeption vergrößert die Bandbreite der verfügbaren Information. Der taktile Bereich kann in Kombination mit einem Ikon auftreten, das einen taktilen Gegenstand symbolisiert. Auf alternative Art und Weise kann der taktile Bereich als ein separates Information tragendes Item vorhanden sein, nicht spezifisch gekoppelt mit einer bildhaften Repräsentation.
  • Weiterhin erlaubt das Verkoppeln von bildhafter mit taktiler Repräsentation eine Selektion oder eine Modifikation des taktilen Bereichs durch Manipulation der bildhaften Repräsentation. Die bildhafte Repräsentation des taktilen Bereichs können dann rückgängig gemacht oder versteckt werden, beispielsweise durch eine Menü- Option, nachdem der taktile Bereich die gewünschte Manifestation geschaffen hat. In einem Sinne schafft dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Benutzerschnittstelle zur Programmierung einer weiteren Benutzerschnittstelle.
  • Vorzugsweise haben die Programmierungsmittel, als Bibliothek, eine Anzahl Prototypen taktiler Bereiche verfügbar. Ein oder mehrere bestimmte Bereiche der taktilen Bereiche werden zur Zuordnung zu einer oder mehreren spezifischen Stellen oder Gebiete in dem virtuellen Arbeitsraum selektiert. Jeder solche Prototyp ist vorzugsweise einzeln einstellbar in Bezug auf beispielsweise Stärke, Form oder Größe. Auch zwei oder mehr taktile Bereiche können zusammengetan werden zum Schaffen eines gedrängten taktilen Bereichs. So kann beispielsweise die Bibliothek einen Prototypenbereich enthalten, der dem Benutzer den Eindruck eines Loches gibt beim Manipulieren der Benutzerschnittstelle innerhalb des Bereichs, und einen anderen Bereich, der die taktile Textur einer welligen Oberfläche hat. Der Lochbereich kann zu einem Graben modifiziert werden, indem das Loch in einer bestimmten Richtung erweitert wird. Die wellige Oberfläche kann hinzu und längs des Grabens abgebildet werden, was zu einem taktilen Bereich mit ausgeprägten Richtungseigenschaften führen kann.
  • Der Typ der Benutzerschnittstelle braucht nicht auf die oben genannte Maus oder Rollkugel, oder aber auf einen Joystick beschränkt zu sein, er kann jede beliebige andere Einrichtung sein, womit der Benutzer mit dem am Wiedergabeschirm dargestellten virtuellen Arbeitsraum interaktiv taktil dadurch tätig sein kann, dass der Benutzer eine Widerstandskraft erfährt, d. h. gegenüber der Cursorbewegung, und eine Antriebskraft, d. h. als Hilfe der Cursorbewegung. Die Benutzerschnittstellenanordnung schafft die Reaktionskräfte in Reaktion auf die Position oder die Bewegung des Cursors gegenüber den taktilen Bereichen.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Systems nach der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 2 Beispiele taktiler Bereiche,
  • Fig. 3 ein Beispiel der Einstellung eines taktilen Bereichs über dessen bildliche Darstellung.
    • DETAILLIERTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems 100 nach der vorliegenden Erfindung. Das System 100 umfasst funktionell eine Informationsverarbeitungsanordnung 102, eine Benutzerschnittstellenanordnung 104 und eine Wiedergabeanordnung 106, die beide mit der Anordnung 102 gekoppelt sind. Wenn der Benutzer mit der Anordnung 102 kommuniziert, ist die Benutzerschnittstellenanordnung 104 wirksam zum Schaffen taktiler Rückkopplung zu dem Benutzer unter Ansteuerung der Anordnung 102, d. h., wenn der Benutzer einen Cursor 108 über einen virtuellen, typischerweise zweidimensionalen Arbeitsraum führt, wie dieser am Wiedergabeschirm 106 dargestellt ist, durch Manipulation der Anordnung 104. Die Benutzerschnittstellenanordnung 104 ist beispielsweise von dem in der oben genannten Europäischen Patentveröffentlichung 489 469 genannten Typ. Das System 100 umfasst weiterhin Programmierungsmittel 110 zur Ermöglichung einer Programmierung der gewünschten taktilen Reaktion. Das System 100 kann ein tragbares oder ein Einplatzsystem sein, wie ein PC, ein Spielcomputer oder ein Bordcomputer beispielsweise in einem Kraftwagen, beispielsweise für Navigationszwecke. Auf alternative Weise kann das System 100 funktionelle Teile haben, wie diejenigen, die in der Zeichnung geographisch verteilt sind. So kann beispielsweise das System 100 ein Kundenservernetzwerk sein, wobei die Verarbeitungsanordnung 102 einer Vielzahl von Benutzern dient, die je mit einer betreffenden Benutzerschnittstellenanordnung 104, einer betreffenden Wiedergabeeinheit 106 und mit betreffenden Programmierungsmitteln 110 versehen sind. Applikationen, die auf der Verarbeitungsanordnung 102 laufen, können dann in Bezug auf die taktile Reaktion in Bezug auf jeden Benutzer einzeln zugeschnitten sein, beispielsweise in einer Multimediaumgebung.
  • Fig. 2 zeigt mehrere Beispiele von taktilen Bereichen, wie diese von dem Benutzer beim Untersuchen des virtuellen Arbeitsraums am Wiedergabeschirm 106 mit der Anordnung 104 kinesthetisch erfahren werden. Der Bereich 202 stellt einen Buckel dar und der Bereich 204 ein Sackloch. Der Bereich 206 gibt den Eindruck eines festen Pfahls. Der Bereich 208 gibt dem Benutzer die Erfahrung einer Buckelbahn.
  • Fig. 3 zeigt das Programmierbarkeitsmerkmal zum Zuschneiden der taktilen Bereiche. Ein Prototyp eines taktilen Bereichs wird beispielsweise mit Hilfe eines Menüs am Wiedergabeschirm 106 gesucht. Die Darstellung 302 des Bereichs wird am Wiedergabeschirm 106 dargestellt, damit man in diesem Beispiel einen ellipsenförmigen Umfang in der Ebene der Cursorbewegung hat. Der Einfachheit der Visualisierung kann man die Repräsentation 302 derart darstellen, dass sie der Umfang des Bereichs 202 oder 204 in Fig. 2 ist. Bei der Suche ist man imstande, die Intensität des taktilen Bereichs, beispielsweise dadurch, dass man einen Indikator 304 längs einer Intensitätseinteilung 306 schiebt und auf diese Art und Weise einen geeigneten Wert selektiert. Die Maßeinteilung ist am Wiedergabeschirm 106 von -100 (Sackloch) bis +100 (Buckel) dargestellt. Auf gleiche Weise kann man die Form des Ellipsoiden dadurch ändern, dass die Achsen "a" und "b" durch Einstellindikatoren 308 und 310 auf den gewünschten Werten eingestellt werden. Auch die Orientierung des Ellipsoiden kann durch Variation des Winkels φ modifiziert werden, auch hier wieder durch Einstellung des Indikators 312 auf dem gewünschten Wert.
  • Man kann sich auch andere Einstellprozeduren vorstellen, wie solche, die mit Hilfe von sichtbaren Darstellungen über eine Maus arbeiten um einen selektierten Punkt in eine gewünschte Position zu schleppen, wobei ständig die visuelle Darstellung geändert wird. Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Abbildung eines Prototyps auf dem virtuellen Arbeitsraum dadurch erzielt, dass Parameterwerte selektiert werden, die Format, Größe, Intensität, Form, usw. spezifizieren. Außerdem kann dynamisches Verhalten, taktile Textur oder jeder weitere charakteristische Parameter, der zur weiteren Bestimmung eines taktilen Bereichs geeignet ist, programmierbar gemacht werden. Das Abbilden mit beliebigen Merkmalen kann angewandt werden zu Erzeugen überraschender Effekte.
    • Text in der Zeichnung:
  • 102 Informationsverarbeitungsanordnung,
  • 104 Benutzerschnittstellenanordnung
  • 106 Wiedergabeanordnung
  • 110 Programmierungsmittel

Claims (8)

1. Informationsverarbeitungssystem um mit einem virtuellen Arbeitsraum interaktiv tätig sein zu können, wobei dieses System eine Wiedergabeanordnung (106) zur visuellen Darstellung des virtuellen Arbeitsraums, und eine Schnittstellenanordnung (104) umfasst zum Liefern einer taktilen Reaktion zu einem Benutzer, der mit dem virtuellen Arbeitsraum interaktiv tätig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System Programmierungsmittel (110) umfasst um eine Programmierung eines Attributs der taktilen Rückkopplung zu ermöglichen, wobei dieses Programmieren die nachfolgenden Schritte umfasst:
- das Selektieren eines taktilen Bereichs (202, 204, 206, 208);
- das Einstellen eines Attributs (306, 308, 310, 312);
- das Abbilden des taktilen Bereichs auf dem virtuellen Arbeitsraum;
- das Programmieren der genannten taktilen Reaktion entsprechend dem genannten taktilen Bereich.
2. System nach Anspruch 1, wobei die Programmierungsmittel (110) wirksam sind zum Ermöglichen einer Programmierung wenigstens eines der nachfolgenden Attribute des genannten taktilen Bereichs:
- einer Stelle, in dem virtuellen Arbeitsraum, des taktilen Bereichs (202, 204, 206, 208);
- einer Stärke (304) des taktilen Bereichs;
- einer Variation des taktilen Bereichs mit einer Position in dem virtuellen Arbeitsraum;
- eines räumlichen Umfangs (308, 310), in dem virtuellen Arbeitsraum, des taktilen Bereichs;
- einer Richtungseigenschaft (310), gegenüber dem virtuellen Arbeitsraum, des taktilen Bereichs;
- eines dynamischen Verhaltens des taktilen Bereichs.
3. System nach Anspruch 2, wobei die Programmierungsmittel wirksam sind zum Schaffen einer bildmäßigen Darstellung (302) des taktilen Bereichs (202, 204, 206, 208) an der Wiedergabeanordnung.
4. System nach Anspruch 3, wobei die Programmierungsmittel (110) es ermöglichen, ein bestimmtes Attribut der Attribute dadurch zu bearbeiten, dass es ermöglicht wird an der bildmäßigen Darstellung (302) zu arbeiten.
5. System nach Anspruch 2 mit einer Bibliothek taktiler Bereiche, wobei jeder betreffende Bereich derselben unter Ansteuerung der Programmierungsmittel (110) einzeln auf dem virtuellen Arbeitsraum abgebildet wird.
6. System nach Anspruch 1, wobei die Programmierungsmittel (110) wirksam sind zur Ermöglichung einer Programmierung der taktilen Reaktion, die bedingt abhängig ist von dem spezifischen Zustand des virtuellen Arbeitsraums.
7. Verfahren zum Ermöglichen einer taktil interaktiven Tätigkeit mit einem virtuellen Arbeitsraum in einem Informationsverarbeitungssystem (100), dadurch gekennzeichnet, dass es einem Benutzer ermöglicht wird, den virtuellen Arbeitsraum an seine eigenen Wünsche anzupassen in Bezug auf ein Attribut der taktilen Reaktion, geschaffen, wenn er mit dem virtuellen Arbeitsraum interaktiv tätig ist, wobei diese kundenmäßige Anpassung Folgendes umfasst:
- das Selektieren eines taktilen Bereichs (202, 204, 206, 208);
- das Einstellen eines Attributs (306, 308, 310, 312) des genannten taktilen Bereichs;
- das Abbilden des taktilen Bereichs auf dem virtuellen Arbeitsraum;
- das kundenmäßige Anpassen der genannten taktilen Reaktion entsprechend dem genannten taktilen Bereich.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung wenigstens eines der nachfolgenden Attribute des genannten taktilen Bereichs ermöglicht wird:
- einer Stelle, in dem virtuellen Arbeitsraum, des taktilen Bereichs (202, 204, 206, 208);
- einer Stärke (304) des taktilen Bereichs;
- einer Variation des taktilen Bereichs mit einer Position in dem virtuellen Arbeitsraum;
- eines räumlichen Umfangs (308, 310), in dem virtuellen Arbeitsraum, des taktilen Bereichs;
- einer Richtungseigenschaft (310), gegenüber dem virtuellen Arbeitsraum, des taktilen Bereichs;
- eines dynamischen Verhaltens des taktilen Bereichs.
DE69525325T 1994-09-07 1995-08-28 Virtueller arbeitsraum mit anwenderprogrammierbarer taktiler rückkopplung Expired - Lifetime DE69525325T2 (de)

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DE69525325D1 DE69525325D1 (de) 2002-03-21
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