DE69618462T2 - Fernaktivierungssystem zur Steuerung eines Cursors - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fernaktivierungssystem für eine Computertastatur, das eine Tastatur, eine Maus und ein kontaktloses Aktivierungsmittel zur Aktivierung von Tasten der Tastatur aufweist.
• Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerbedienungs-Hilfsmittel für Behinderte, die weder ihre Hände, ihre Finger noch ihre Füße bewegen können, um eine Computertastatur effektiv zu bedienen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Fernaktivierungssystems sind vorgesehen und kurz beschrieben.
• Das Dokument US-A-4.713.535 beschreibt bereits ein Fernaktivierungssystem mit einer Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahls und mindestens einem Lichtempfangselement auf der Tastatur, wobei die Lichtquelle eine konstante Lichtquelle ist und das Lichtempfangselement so ausgelegt ist, dass es die Betätigung der Tastatur auslöst, wenn die Lichtempfangsanordnung mindestens eine bestimmte Zeit lang Licht empfängt.
• Dieses Computersystem hat eine Verarbeitungseinheit, eine Tastatur und einen Bildschirm und weist außerdem eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahls auf, wobei mindestens einige Tasten der Tastatur mit einer Lichtempfangsanordnung versehen sind, die dazu bestimmt ist, den Lichtstrahl der Lichtquelle zu empfangen, wobei die Lichtempfangsanordnungen mit einer elektronischen Schaltung in der Tastatur verbunden sind, die elektrische Signale für die Verarbeitungseinheit erzeugt, was der Aktivierung einer Taste entspricht. Ein ähnliches System ist aus JP-A-01.147.617 bekannt.
• Somit umgeht das Bedienungshilfsmittel für den Computer gemäß diesem Dokument die Notwendigkeit, eine Taste der Tastatur physisch zu berühren, um Befehle in den Computer einzugeben, wobei das mechanische Drücken einer Taste durch das Auftreffen eines Lichtstrahls auf einer Taste der Tastatur ersetzt wird, das von der Lichtempfangsanordnung in jeder Taste erkannt wird.
• Das Dokument WO-A-96.12248 beschreibt die Lage-Abtastung eines Fernziels und kann in Zusammenhang mit einer kontaktlosen Betätigung einer Computermaus durch Bewegen des Mauszeigers auf einem Computerbildschirm über Lichtsignale verwendet werden, die von einer Zeigevorrichtung ausgesendet werden, die am Kopf eines Nutzers angeordnet und auf ein Mauszeiger-Bewegungsmittel gerichtet ist.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Lichtquelle eine Laserquelle und der Lichtstrahl ein Laserstrahl sein, und die Lichtempfangsanordnung kann ein Ladungsspeicherbaustein sein, der eine selektive Empfindlichkeit für die Frequenz des Laserstrahls hat.
• Somit löst Umgebungslicht, das zufällig auf die Tasten der Tastatur fällt, keine falsche Eingabe aus.
• Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Laserquelle an einem Kopfbügel angebracht werden und der behinderte Bediener des Computers kann den Laserstrahl durch bloße Bewegung seines Kopfes selektiv auf die gewünschten Tasten richten.
• Die Laserquelle kann in einem stiftförmigen zylindrischen Gehäuse untergebracht sein, das optische Fokussierungsmittel zum Erzeugen eines Laserstrahls und zum Richten des Laserstrahls in eine Richtung koaxial mit der Längsachse des zylindrischen Gehäuses aufweist.
• Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Tastatur über oder unter dem Bildschirm angeordnet und so ausgerichtet werden, dass die von den Tasten der Tastatur gebildete Ebene im wesentlichen parallel zur Ebene des Bildschirms ist.
• Um die Lichtempfangsanordnungen vorteilhaft auf der Tastatur anzuordnen, kann jede Taste ein vorzugsweise mittleres Loch in ihrer zeichentragenden Oberfläche aufweisen. Diese Löcher dienen dazu, den Laserstrahl zu den Lichtempfangsanordnungen durchzulassen, die jeweils in einer Taste angeordnet sind, wobei die Lichtempfangsanordnungen so mit der elektronischen Schaltung verbunden sind, dass sie ein Aktivierungssignal erzeugen, das das Drücken einer Taste beim Auftreffen des Laserstrahls auf der Lichtempfangsanordnung simuliert.
• Bei einer weiteren Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Computersystem eine laserempfindliche Maus mit einer Vorderfläche auf, auf der mindestens vier Lichtempfangsanordnungen angeordnet sind, wobei die Vorderfläche in einer Ebene angeordnet ist, die im wesentlichen parallel zur Ebene der Tasten der Tastatur ist und dem Bediener zugekehrt ist.
• Die Maus kann außerdem zwei polaritätsempfindliche Gleichstrommotoren aufweisen, die jeweils mit einer von zwei polaritätsselektiven elektronischen Schaltungen verbunden sind, wobei jeweils zwei der Lichtempfangsanordnungen in einer der polaritätsselektiven elektronischen Schaltungen angeordnet sind und zwei der Lichtempfangsanordnungen mit jedem der zwei Gleichstrommotoren so verbunden sind, dass die Motoren in Reaktion auf das Auftreffen des Laserstrahls auf die eine oder andere Lichtempfangsanordnung in der einen oder anderen Richtung angetrieben werden, sodass elektrische Signale in Reaktion auf die Bewegung der Motoren erzeugt werden, was die Bewegung der Maus nach oben, unten, links und rechts simuliert.
• Außerdem kann die Maus eine fünfte Lichtempfangsanordnung aufweisen, die die Bestätigung einer mit der simulierten Bewegung der Maus vorgenommenen Wahl ermöglicht.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jede der vier Lichtempfangsanordnungen der Maus jeweils zwischen Kollektor und Basis eines von vier Transistoren geschaltet, wobei zwei seiner Emitter mit dem Pluspol und die beiden anderen mit dem Minuspol einer Batterie-Anordnung verbunden sind, sodass zwei polaritätsselektive Schaltungen entstehen. Eine erste Motorklemme jedes Gleichstrommotors ist mit einem Verbindungspunkt verbunden, den die Kollektoren der zwei Transistoren jeder polaritätsselektiven Schaltung gemeinsam haben, und zweite Klemmen der Gleichstrommotoren sind beide mit dem Nullpotential der Batterie-Anordnung verbunden, wobei die Bestrahlung jeder der vier Lichtempfangsanordnungen mit dem Laserstrahl den entsprechenden Transistor öffnet, sodass die jeweilige erste Klemme des Gleichstrommotors, die mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist, mit dem die bestrahlte Lichtempfangsanordnung verbunden ist, zu dem Potential entweder der positiven oder der negativen Seite der Batterie gezogen wird, je nachdem, welche der beiden Lichtempfangsanordnungen, die mit den Transistoren in der betreffenden polaritätsselektiven Schaltung verbunden sind, bestrahlt wird.
• Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben, wobei
• Fig. 1 eine Gesamtdarstellung der vorliegenden Erfindung ist,
• Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch einen Zeiger mit einer Laserquelle zeigt,
• Fig. 3 eine Maus zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung zeigt und
• Fig. 4 ein Schaltplan eines Teils der Maus von Fig. 3 ist.
• In Fig. 1 ist der Bildschirm 1 eines Computers dargestellt, dessen Verarbeitungseinheit nicht dargestellt ist, da sie für die vorliegende Erfindung nicht von besonderer Bedeutung ist. Über dem Bildschirm 1 ist eine Tastatur 2 angeordnet und so ausgerichtet, dass ihre Hauptfläche, d. h. die Fläche mit den einzelnen Tasten 7, vertikal und im wesentlichen parallel zur Ebene des Bildschirms 1 ist.
• Über der Tastatur 2 befindet sich eine Einheit 3, die, wie später beschrieben wird, die Funktionen einer Maus übernimmt.
• Der Bediener 4 des Computers trägt einen Kopfbügel 5, an dem ein Laserpointer 6 so angeordnet ist, dass seine Längsachse in der Geradeaus-Blickrichtung des Bedieners 4 ausgerichtet ist.
• Wie in einer vergrößerten Detailzeichnung der Tastatur dargestellt ist, weisen mindestens einige, vorzugsweise alle Tasten der Tastatur, mittlere Öffnungen 8 auf, hinter denen laserempfindliche Ladungsspeicherbausteine 9 angeordnet sind, die das Licht selektiv vom Laserpointer 6 empfangen, um das physische Drücken einer Taste durch den Empfang des Laserstrahls zu simulieren, der vom Bediener durch bloße Bewegung seines Kopfes auf eine der gewünschten Tasten gerichtet wird.
• Fig. 2 stellt den Laserpointer von Fig. 1 schematisch dar, wobei ein zylindrisches Gehäuse 10 eine Batterie 12 aufnimmt, deren Minuspol gegen eine Kegelfeder 11a gedrückt wird, die an der Rückwand 11 des zylindrischen Gehäuses 10 befestigt ist.
• An seinem vorderen Ende weist das zylindrische Gehäuse 10 einen topfförmigen Einsatz 13 auf, der mit einem bekannten Verfahren wie Gewinde, Presssitz usw. an der richtigen Stelle gehalten werden kann.
• Der Scheibenteil des Einsatzes 13 hat ein Längsloch, in das eine Laserdiode 14 eingepasst ist, deren Anschlüsse 15 mit einer nicht dargestellten Stromversorgungsschaltung verbunden sind, die von der Batterie 12 gespeist wird.
• Laserlicht tritt aus der vorderen Glasplatte der Laserdiode in divergierenden Richtungen zu einer ersten Zerstreuungslinse 16 aus, mit der der divergierende Laserstrahl parallel gemacht wird, und in dieser parallelen Form fällt der Laserstrahl auf eine zweite Zerstreuungslinse 17, mit der er in einen konvergenten Strahl umgewandelt wird, der auf eine Sammellinse 18 gerichtet wird, aus der er als paralleler Strahl 19 mit einem erheblich verringerten Querschnittsdurchmesser austritt.
• Dieser Laserstrahl 19 wird mit einer entsprechenden Bewegung des Kopfes des Bedieners selektiv auf eines der Löcher in den Tasten der Tastatur von Fig. 1 gerichtet. Der Laserstrahl kann vom Bediener so gerichtet werden, dass er beim Abrastern der Tastatur zwischen den Löchern der Tasten hindurchgeht, bevor er auf die entsprechende Taste gerichtet wird, und er wird eine kurze vorgegebene Mindestzeit dort gehalten, um diese bestimmte Taste zu aktivieren. Da der Fleck des Laserstrahls auf der Vorrichtung sichtbar ist, kann er durch geringfügige Bewegungen des Kopfes des Bedieners leicht auf die gewünschte Stelle gerichtet werden.
• Zusätzlich zur Aktivierung einer der gewünschten Tasten der Tastatur kann der Bediener gleichermaßen eine speziell konstruierte Maus verwenden, die in Fig. 1 mit dem Bezugssymbol 3 bezeichnet ist und nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 näher beschrieben wird.
• Fig. 3 zeigt die Maus zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung mit einer im wesentlichen rechtwinkligen Form und mit vier Lichtempfangsanordnungen 22 für die Bewegung nach oben, unten, links oder rechts an der dem Bediener zugekehrten Vorderseite 20 der Maus sowie mit einem fünften Lichtempfangselement 21, das die Klicktaste an einer herkömmlichen Maus verkörpert.
• Somit kann der Bediener durch Richten des Laserstrahls auf eine der Lichtempfangsanordnungen 21 oder 22 an der Vorderseite 20 der Maus die praktische Mausfunktion seines Computerterminals nutzen, was die Bedienung des Computers im Vergleich zur herkömmlichen Eingabe von Befehlen nur über die Tasten erheblich erleichtert.
• In Fig. 4 weist ein Teil der elektronischen Schaltung der Maus von Fig. 3 einen Batteriestapel 49 sowie zwei polaritätsselektive Schaltungen 30 und 31 auf, die nachstehend näher beschrieben werden. Jede dieser polaritätsselektiven Schaltungen soll den einen oder den anderen der beiden Gleichstrommotoren 52 und 53 in einer Richtung entsprechend dem Auftreffen des Laserlichts auf eine der vier Lichtempfangsanordnungen 40, 41, 42 oder 43 antreiben.
• Jede dieser Lichtempfangsanordnungen ist zwischen den Kollektor und die Basis einer der vier Transistoren 44, 45, 46 und 47 geschaltet, sodass die Emitter der Transistoren 46 und 47 mit der positiven Seite des Batteriepakets 49 verbunden werden und die Emitter der Transistoren 44 und 45 mit der negativen Seite des Batteriepakets 49 verbunden werden.
• Jeder der Gleichstrommotoren 52 und 53 weist erste Klemmen auf, die mit einem Verbindungspunkt 50 bzw. 51 verbunden sind, der auch mit den Kollektoren der beiden Transistoren 44, 47 oder 45, 46 verbunden ist.
• Die Gleichstrommotoren 52 und 53 weisen auch zweite Klemmen auf, die beide mit demselben Verbindungspunkt 62 verbunden sind, der ein Nullpotential zwischen dem positiven und negativen Potential des Batteriepakets 49 verkörpert. Beim Auftreffen von Laserlicht auf eine der vier Lichtempfangsanordnungen 40 bis 43 öffnet sich der mit der betreffenden Lichtempfangsanordnung verbundene Transistor, und das Potential an einem Verbindungspunkt 50 oder 51 wird in Abhängigkeit davon, welche Lichtempfangsanordnung bestrahlt wird, in Reaktion auf das Öffnen eines der Transistoren 44 bis 47 zum positiven oder negativen Potential des Batteriepakets gezogen.
• Sobald das Potential eines der Verbindungspunkte 50 oder 51 zu Plus oder Minus gezogen wird, beginnt der Motor 52 oder 53 zwischen dem Neutralpunkt 62 und dem Verbindungspunkt 50 oder 51, sich in Abhängigkeit davon, welches Potential (das negative oder positive) am Verbindungspunkt 50 oder 51 erscheint, in die eine oder die andere Richtung zu drehen.
• Jeder Motor 52 oder 53 ist mechanisch mit einer Lochscheibe 54 bzw. 56 verbunden, die jeweils zwischen einer Licht aussendenden Diode 57, 59 und einer Licht empfangenden Diode 58, 60 angeordnet ist, wobei das Drehen der Scheiben 54, 56 Lichtimpulse erzeugt, die in den Dioden 58 und 60 in elektrische Signale umgewandelt werden, die zum Computer 61 gesendet werden.
• Somit erzeugt die Bestrahlung einer der Lichtempfangsanordnungen 40 bis 43 eine entsprechende Bewegung einer der beiden Lochscheiben 54, 56 und simuliert die typische Bewegung einer Maus auf dem Maus-Pad.
• Das erfindungsgemäße Fernaktivierungssystem kann auch von nichtbehinderten Personen benutzt werden, die aus irgendwelchen Gründen ihre Hände beim Bedienen freihaben wollen.

Claims (7)

1. Fernaktivierungssystem für eine Computertastatur zum Betätigen einer Computertastatur (2), das eine Laserquelle (6) zum Erzeugen eines Laserstrahls (19) und mindestens ein Lichtempfangselement (9) auf der Tastatur aufweist, wobei die Laserquelle eine konstante Laserquelle ist und das Lichtempfangselement (9) so ausgelegt ist, dass die Betätigung der Tastatur ausgelöst wird, wenn das Lichtempfangselement (9) mindestens eine bestimmte Zeit lang Licht empfängt,

dadurch gekennzeichnet, dass das System außerdem eine laserempfindliche Maus (3) mit einer Vorderseite (20) aufweist, auf der mindestens vier Laserlichtempfangsanordnungen (22, 40-43) angeordnet sind, wobei die Vorderseite (20) in einer Ebene angeordnet ist, die im wesentlichen parallel zur Ebene der Tasten der Tastatur (2) ist und dem Bediener (4) zugekehrt ist; und dass

die Maus (3) außerdem zwei polaritätsempfindliche Gleichstrommotoren (52, 53) aufweist, die jeweils mit einer von zwei polaritätsselektiven Schaltungen (30, 31) verbunden sind, wobei sich jeweils zwei der Laserlichtempfangsanordnungen (40, 43 und 41, 42) in einer der polaritätsselektiven elektronischen Schaltungen (30, 31) befinden und zwei der Laserlichtempfangsanordnungen (40, 43; 41, 42) so mit jeweils einem der beiden Gleichstrommotoren verbunden sind, dass sie diese Motoren in der einen oder der anderen Richtung in Reaktion auf das Auftreffen des Laserstrahls (19) auf der einen oder der anderen Laserlichtempfangsanordnung (40 oder 43; 41 oder 42) antreiben, sodass in Reaktion auf die Bewegungen der Motoren elektrische Signale erzeugt werden, wodurch die Bewegungen einer Maus nach oben, unten, links und rechts simuliert werden.

2. Fernaktivierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maus (3) außerdem eine fünfte Laserlichtempfangsanordnung (21) aufweist, die zum Bestätigen einer mit der simulierten Bewegung der Maus vorgenommenen Wahl vorgesehen ist.

3. Fernaktivierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der mindestens vier Laserlichtempfangsanordnungen (40 bis 43) der Maus (3) jeweils zwischen Kollektor und Basis eines von vier Transistoren (44 bis 47) geschaltet ist, wobei zwei seiner Emitter mit dem Pluspol (+) und die beiden anderen mit dem Minuspol (-) einer Batterie-Anordnung (49) verbunden sind, sodass zwei polaritätsselektive Schaltungen (30, 31) entstehen; dass eine erste Klemme jedes Gleichstrommotors (52, 53) mit einem Verbindungspunkt (50, 51) verbunden ist, den die Kollektoren der zwei Transistoren jeder polaritätsselektiven Schaltung (30, 31) gemeinsam haben; und dass in Abhängigkeit davon, welche der beiden Laserlichtempfangsanordnungen, die mit den Transistoren in der betreffenden polaritätsselektiven Schaltung verbunden sind, bestrahlt wird, zweite Klemmen der Gleichstrommotoren mit einem Nullpotential der Batterie-Anordnung (49) verbunden werden.

4. Fernaktivierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtempfangselement (9) ein Ladungsspeicherbaustein mit einer selektiven Empfindlichkeit für die Frequenz des Laserstrahls (19) ist.

5. Fernaktivierungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle (6) an einem Kopfbügel (5) befestigt ist.

6. Fernaktivierungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle in einem stiftförmigen zylindrischen Gehäuse (10) mit optischen Fokussierungsmitteln (16, 17, 18) zum Erzeugen des Laserstrahls (19) und zum Richten des Laserstrahls (19) in eine Richtung koaxial mit der Längsachse des zylindrischen Gehäuses (10) untergebracht ist.

7. Fernaktivierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastatur (2) über oder unter dem Bildschirm (1) angeordnet und so ausgerichtet ist, dass die von den Tasten (7) der Tastatur (2) gebildete Ebene im wesentlichen parallel zur Ebene des Bildschirms (1) ist.