-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Stiftvorrichtung zum Gebrauch in einem Analog-Digitalumsetzer
oder in einem anderen Koordinateneingabesystem nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf einen Anzeigestift mit einem drehbaren Seitenrad, wobei der
Benutzer durch die Handhabung und Drehung des Seitenrades einen Graphik- oder Steuerparameter
(wie beispielsweise die Liniendicke, die Farbe, den Stiftstrich,
die Schattierung, die Linientextur, etc.) einer über das Koordinateneingabesystem
gezeichneten Abbildung variieren kann. Andere mögliche Anwendungsbereiche umfassen
den Durchlauf durch ein Textdokument mit dem Fingerrad, die Navigation
in einer dritten Dimension eines dreidimensionalen Raumes, das Zoomen beziehungsweise
Vergrößern und
verkleinern eines Dokumentes oder einer graphischen Darstellung
und dergleichen. In bestimmten Ausführungsformen kann ein Touchpad
das Fingerrad an der Seite des Stiftes ersetzen.
-
Anzeigeelemente, die in Verbindung
mit Koordinateneingabesystemen verwendet werden, sind beispielsweise
aus US-A-5,731,807; US-A-5,028,745;
US-A-5,061,828; US-A-5,109,141; US-A-5,055,831
und US-A-5,004,871 bekannt. Diese Anzeigeelemente können in
Verbindung mit Koordina teneingabesystemen, wie beispielsweise Analog-Digitalumsetzersystemen,
verwendet werden.
-
Die US-A-5,731,807 beschreibt eine
Maus zur Eingabe von Koordinatendaten in ein Koordinateneingabesystem.
Allerdings ziehen manche Anwender graphischer Schreibtafeln den
Mausvorrichtungen stiftartige Vorrichtungen aufgrund ihres ästhetischen
Gefühls
zum Zeichnen vor.
-
US-A-5,004,871 offenbart einen Schreibstift mit
einem druckempfindlichen Seitenschalter, der auswärts von
einem Gehäuse
in einem Winkel quer zum Gehäuse
vorsteht. Die Größe der Kraft
(d. h. des Druckes), die auf den Schalter ausgeübt wird, bestimmt das Signal,
das durch den Stift ausgegeben wird. Allerdings sind die in der
US-A-5,004,871 beschriebene
Ausrichtung des Schalters quer relativ zu dem Gehäuse und
die Bewegung des Schalters relativ zu der Gehäuseachse nicht wünschenswert.
Die Erstreckung oder das Vorstehen des Schalters in Querrichtung
führen
dazu, daß der
Schalter leicht beschädigt
werden kann, und es ist ferner schwierig für einige Benutzer, den Fingerdruck
in Querrichtung während
des Schreibens (beispielsweise während des
Zeichnens) mit dem Stift ordnungsgemäß zu dosieren. Kurz gesagt
ist das Erfordernis, den Fingerdruck in Querrichtung während der
Ausführung
von Zeichnungsstrichen genau einzustellen und zu dosieren, unerwünscht und
schwer umzusetzen, ebenso wie es unerwünscht ist, daß ein seitlicher
Schalter eines Stiftes in Querrichtung vorsteht. Es wäre daher wünschenswert,
diese Eigenschaften zu eliminieren.
-
US-A-5,109,141 offenbart einen Analog-Digitalumsetzer-Stift mit einem Schalter,
der entlang der Seite des Gehäuses
bewegt werden kann, wobei der Schalter die Position, in die er bewegt
wurde, beibehält,
bis er von dem Benutzer losgelassen wird. Der in der US-A-5,109,141
beschriebene Schalter ist entlang der Seite des Gehäuses parallel
zu einer Längsachse
des Gehäuses
bewegbar. Diese Merkmale des in der US-A-5,109,141 offenbarten Stiftes sind
nicht wünschenswert.
Zum einen ist es nicht wünschenswert,
einen Schalter während
des Zeichnens entlang der Seite eines Gehäuses zu bewegen. Zum anderen
ist es nicht wünschenswert,
daß ein seitlicher
Schalter vorgesehen ist, der entlang der Seite des Gehäuses parallel
zu einer Längsachse des
Gehäuses
bewegbar ist, da das Erfordernis einer derartigen Bewegung während des
Zeichnens oder während
einer Strichbewegung unerwünscht
ist und gleitende Fingerbewegungen voraussetzt, welche die Verwendung
eines Farbspritzapparates nicht ordnungsgemäß nachahmen und während Strichbewegungen
des Stiftes häufig
unerwünscht
sind.
-
Patent abstract of Japan, Band 1998,
Nr. 10, 31. August 1998 (JP-A-10 133 805) beschreibt eine Stiftvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die als eine Fingereingabevorrichtung
eine drehbare Scheibe anstelle eines Schalters aufweist, die während der
Ausführung
von Zeichnungsstrichen einfach verwendet werden kann und keine Gleitbewegung
erfordert.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen Stift der zuvor beschriebenen Art zu schaffen,
der eine einfache und genaue Änderung des
graphischen Parameters ermöglicht,
die durch Drehen des Rads oder der Scheibe gesteuert werden soll.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung
durch einen Stift der zuvor beschriebenen Art mit den in Anspruch
1 definierten kennzeichnenden Merkmalen gelöst.
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand
bestimmter Ausführungsformen,
die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, beschrieben.
Darin ist
-
1 eine
teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht eines einen
Farbspritzapparat nachahmenden Stiftes mit einem Fingerrad gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
-
2 eine
Seitenansicht des in 1 dargestellten,
einen Farbspritzapparat nachahmenden Stiftes,
-
3(a) bis 3(j) jeweils eine Vorderquerschnittansicht
des in 1 dargestellten
Stiftes entlang der entsprechenden in 2 eingezeichneten
Schnittlinien,
-
4 eine
Draufsicht eines Stiftes mit einem Fingerrad gemäß einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Er findung, wobei diese Ausführungsform einen verlängerten
Aufbau aufweist,
-
5 eine
Seitenansicht des Stiftes der in 4 dargestellten
Ausführungsform,
-
6 eine
Vorderansicht des in 4 dargestellten
Stiftes, die das Fingerrad zeigt, das leicht von dem Stiftgehäuse absteht,
-
7 eine
Rückansicht
des in 4 dargestellten
Stiftes, die einen herkömmlichen
An/Ausschalter zeigt, der leicht von dem Stiftgehäuse absteht,
-
8 eine
schematische Ansicht, die ein Analog-Digitalumsetzer-Schreibtafelsystem zeigt, wobei
sämtliche
der hierin beschriebenen Ausführungsformen
des Stiftes in Verbindung mit dem in 8 dargestellten
Analog-Digitalumsetzer-Schreibtafel-Koordinateneingabesystem
verwendet werden können,
-
9 ein
Schaltdiagramm, das eine Schaltung mit einem Abstimmkreis und einem
Drehwiderstand zeigt, der in einem Stift gemäß einer der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung angeordnet ist,
-
10 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht eines einen Farbspritzapparat
nachahmenden Stiftes mit einem Fingerrad gemäß der in 1 dargestellten Ausführungs form der vorliegenden
Erfindung, die das Innere des Stiftes genauer als in 1 zeigt,
-
11 eine
Vorderquerschnittansicht des in 4 dargestellten
Stiftes entlang der Schnittlinie 15-15 in 10,
-
12 eine
Vorderquerschnittansicht des in 4 dargestellten
Stiftes entlang der Schnittlinie 16-16 in 10,
-
13 eine
Vorderquerschnittansicht des in 14 dargestellten
Stiftes entlang der Schnittlinie 17-17 in 10,
-
14 eine
Rückansicht
der in den 10 bis 13 dargestellten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
-
15 eine
Seitenansicht des in 14 dargestellten
Fingerrads, und
-
16 eine
Vorderquerschnittansicht des in den 10 bis 15 dargestellten Fingerrads.
-
Nachfolgend werden bestimmte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen genauer beschrieben, wobei sich gleiche Bezugsziffern
in den unterschiedlichen Ansichten auf gleiche Bauteile beziehen.
-
Die 1 bis 3 zeigen einen einen Farbspritzapparat
nachahmenden Stift 1 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Stift 1 weist keine gleichmäßige längliche
Form auf sondern umfaßt
einen vorstehenden Griffbereich 3, der die Form eines Farbspritzapparates
nachahmt. Der Stift 1 umfaßt ein hohles Gehäuse 5,
ein drehbares Fingerrad oder eine drehbare Scheibe 7 zur
Eingabe variabler Daten in Abhängigkeit
von der Drehstellung des Rads, einen An/Aus-Dateneingabeschalter 9,
eine druckempfindliche Stiftspitze 11, die zum Kontakt
mit der Schreibtafel dient, eine Stiftlängsachse 12, eine
Druckmeßvorrichtung 13 zum Messen
der Höhe
des Druckes, die der Benutzer durch den Stift und über die
Spitze 11 auf die Schreibtafel ausübt, ein Getrieberad 15,
einen drehbaren Drehwiderstand 17 zum Erfassen der Drehstellung,
in der das Fingerrad 7 eingestellt oder in die dieses gedreht
ist, einen Hauptverarbeitungschip 19, eine gedruckte Schalplatte 21 mit
wenigstens einer flachen Fläche,
die eine Ebene definiert, einen Trimmer 23, eine Löschkopfanordnung 25,
eine Löschkopfspitze 27 und
einen Löschkopfdrucksensor 29. Wie
in 1 gezeigt ist, umfaßt das Gehäuse 5 eine in
diesem ausgebildete Öffnung
oder einen in diesem ausgebildeten Schlitz, durch die beziehungsweise durch
den ein oberer Bereich des Rads 7 auswärts aus dem Innern des Gehäuses vorsteht,
wodurch das Rad 7 zugänglich
ist, so daß es
der Benutzer berühren
und um eine feststehende Radachse 31 drehen kann. In bestimmten
Ausführungsformen
kann das Rad 7 ausgehend von einer neutralen Position (also von
einer vorbestimmten Position) nur in einer Richtung um die Achse 31 und
anschließend
zurück
in seine neutrale Position gedreht werden, wobei in alternativen
Ausführungsformen
auch ein bidirektionales Drehen relativ zu einer vorbestimmten Position möglich ist.
-
Das Fingerrad 7 ist innerhalb
des Gehäuses 5 drehbar
um die feststehende Achse 31 angeordnet. Ein Benutzer des
Stiftes 1 kann seinen Finger (beispielsweise den Zeigefinger)
zum Handhaben des Rads 7 verwenden, um dieses während des
Zeichnens beziehungsweise Schreibens um die Achse 31 zu
drehen. Der Umfang des Rads 7 ist mit dem drehbaren Getrieberad 15 wirkverbunden.
Das Getrieberad 15 ist innerhalb des Gehäuses 5 drehbar
um die ortsfeste Achse 33 angeordnet. Das Getrieberad 15 ist
sowohl mit dem Fingerrad 7 als auch mit dem Drehwiderstand 17 wirkverbunden
beziehungsweise in Eingriff. Der drehbare Drehwiderstand 17 bestimmt,
wie weit (d. h. bis zu welcher Drehstellung) sich das Getrieberad 15 dreht
und somit, in welche Drehstellung der Benutzer das drehbare Rad 7 gedreht
hat. Wenn der Benutzer folglich das Fingerrad 7 (entweder
im Uhrzeiger- oder im Gegenuhrzeigersinn) um die Achse 31 dreht,
wird das Getrieberad 15 durch die Drehung des Rads 7 in
entgegengesetzter Richtung gedreht. Der Drehwiderstand 17 erfaßt das Maß der Drehung
des Rads 15 und kann somit das durch den Benutzer verursachte
Drehmaß beziehungsweise
die Drehstellung des Fingerrads 7 bestimmen. Aufgrund des
Drehwiderstandes 17 und der restlichen Schaltung des Stiftes
sendet der Stift ein elektromagnetisches Wellensignal zu der Schreibtafel
(oder zu dem Rechner), welches das erfaßte Drehmaß des Rades 7 anzeigt.
Das Drehmaß oder
die Drehstellung bestimmt, um welches Maß ein gewählter graphischer Parameter
geändert
wird.
-
Auf diese Weise kann der Benutzer
das Fingerrad 7 drehen, um kontinuierlich Graphik- oder Steuerparameterdaten
einzustellen, wie beispielsweise die Dicke der gezeichneten Linie
beziehungsweise des gezeichneten Striches, die Schattierung der
gezeichneten Linie beziehungsweise des gezeichneten Striches, die
Textur der gezeichneten Linie beziehungsweise des gezeichneten Striches,
die Dichte der gezeichneten Linie beziehungsweise des gezeichneten
Striches und/oder die Art von Pinsel oder Stift, die beim Zeichnen
der Linie beziehungsweise des Striches simuliert werden soll. Mit
anderen Worten handelt es sich bei dem Rad 7 nicht um einen An/Ausschalter
sondern um ein variables drehbares Rad, aufgrund dessen der Stift
in Abhängigkeit
von der Drehrichtung und/oder des Winkelmaßes, um welches das Rad 7 um
die Achse 31 gedreht wurde, mehrere verschiedene Signale
oder Niveaus ausgibt. Diese unterschiedlichen Signale können verwendet werden,
um einen von mehreren Parametern, einschließlich der zuvor beschriebenen
Parameter, während
des Schreibens beziehungsweise Zeichnens verschieden stark zu verändern oder
einzustellen.
-
Wenn beispielsweise die Liniendicke
als graphischer Parameter durch das Fingerrad 7 eingestellt werden
soll, kann eine erste Linie mit einer ersten Dicke mit dem Stift über die
Schreibtafel auf ein Display in ein Koordinateneingabesystem gezeichnet
werden, wenn das Rad 7 aus einer vorbestimmten Ausgangsstellung
um 10° im
Uhrzeigersinn um die Achse 31 gedreht wird, eine Linie
mit einer zweiten Dicke gezeichnet werden, wenn das Rad 7 um
12° um Uhrzeigersinn
um die Achse 31 gedreht wird, eine Linie mit einer dritten
Dicke gezeichnet werden, wenn das Rad 7 um 14° im Uhrzeigersinn
um die Achse 31 gedreht wird, und so weiter. Auch kann
eine Linie mit unterschiedlichen Dicken gezeichnet werden, wenn der
Benutzer das Rad 7 während
des Zeichnens der Linie dreht.
-
In bestimmten Ausführungsformen
wird der über
das Fingerrad 7 zu ändernde
oder einzustellende Abbildungsparameter (beispielsweise die Linienbreite,
die Grauskalierung, die Farbe, etc.) in einer Weise beziehungsweise
um ein Maß in
linearer Abhängigkeit
von dem Drehmaß des
Rads 7 geändert. Beispielsweise
wird die Breite der mit dem Stift 1 gezeichneten Linie
um ein vorbestimmtes Maß (beispielsweise
0,1 mm) auf dem entsprechenden LCD-Display für jeden Winkelgrad der Drehbewegung,
welche das Rad 7 aus seiner Ausgangsstellung um die Achse 31 ausführt, geändert. In
anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann der über das Rad 7 einzustellende
Parameter in einer nicht linearen Weise hinsichtlich des Maßes der Drehbewegung
des Rads 7 eingestellt werden. Bei einem nicht-linearen
Beispiel kann es sich bei dem Maß, um das die Liniendicke vergrößert wird,
um ein erstes Maß (beispielsweise
0,10 mm) für
den erste Winkelgrad der Drehbewegung des Rads 7 um die Achse 31,
um ein zweites größeres Maß (beispielsweise
0,125 mm für
eine Gesamtvergrößerung von 0,225
mm) für
den nächsten
Winkelgrad der Drehbewegung des Rads 7, um ein drittes
Maß (beispielsweise
0,150 mm für
eine Gesamtvergrößerung der Dicke
von 0,375 mm) für
drei Winkelgrad der Drehbewegung, etc. handeln.
-
In bestimmten Ausführungsformen
ist das Rad beziehungsweise die Scheibe 7 nicht durch eine Art
von Feder oder dergleichen in einer Richtung vorgespannt, so daß der Benutzer
das Rad aus und in alle Drehpositionen drehen muß. In alternativen Ausführungsformen
kann das Fingerrad 7 in Richtung einer neutralen oder einer
Null-Grad-Stellung (also in eine vorbestimmte Stellung) vorgespannt
sein. Es kann durch eine Druckfeder oder jede andere Art von Spannvorrichtung
in Richtung dieser Position vorgespannt sein. Folglich, wenn der
Benutzer das Rad 7 aus einer Ausgangsstellung oder einer
neutralen Stellung um 5° um
die Achse 31 dreht, dreht sich das Rad 7 aufgrund
des vorspanneffektes automatisch in die neutrale Stellung zurück, sobald
der Benutzer das Rad 7 losläßt. Das Rad 7 ist
derart vorgespannt, daß es
sich aus jeder Stellung um die Achse 31 zurück in die
neutrale Stellung dreht, sobald der Benutzer das Rad 7 losläßt. Folglich
wird der Stift, wenn die Linienbreite der durch das Rad 7 zu
variierende Parameter ist, ein Signal ausgeben, das eine zu zeichnende
vorbestimmte Linienbreite anzeigt, wenn sich das Rad 7 in
der neutralen Stellung befindet. Wenn das Rad 7 in einer
Richtung um die Achse 31 gedreht wird, verkleinert sich
die Linienbreite progressiv in Abhängig keit des Drehmaßes, so
daß der
Benutzer die Linienbreite kontinuierlich durch Änderung der Drehstellung des
Rads 7 variieren kann. Wenn der Benutzer das Rad 7 losläßt, dreht
sich dieses zurück
in die neutrale Stellung, so daß die
Linienbreite die vorbestimmte Linienbreite annimmt. Wenn der Benutzer
das Rad 7 hingegen in die andere Richtung um die Achse 31 dreht,
wird der Drehwiderstand den Stift veranlassen, ein Signal auszugeben,
das dem System vorgibt, die Linienbreite zu vergrößern, so
daß die
Linienbreite der gerade gezeichneten Abbildung progressiv in Abhängigkeit
von dem Drehmaß zunimmt.
In ähnlicher Weise
federt das Rad, wenn es von dem Benutzer losgelassen wird, in seine
Ausgangsstellung beziehungsweise in seine neutrale Stellung zurück, so daß die Linienbreite,
wie zuvor beschrieben, die „vorgegebene„ Breite
annimmt. Der Benutzer kann die Linienbreite der „neutralen„ Stellung auf eine beliebige von
mehreren unterschiedlichen Dicken einstellen oder programmieren.
Alternativ ist das Rad 7 aus seiner vorbestimmten neutralen
Stellung nur in eine Richtung drehbar.
-
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen,
wie zuvor beschrieben, ist das Fingerrad in keiner Weise federbelastet
oder vorgespannt. Bei derartigen Ausführungsformen wird das Fingerrad,
wenn es so lange gedreht wird, bis die vorstehende Fläche des
Rads den gesamten Weg bis in seine weiteste Stellung in einer Richtung
gedreht ist (beispielsweise den gesamten Weg im Gegenuhrzeigersinn
in 1), ein Signal senden,
das in dieser vorbestimmten Stellung ein Nullniveau anzeigt, und,
wenn das Rad den gesamten Weg in die entgegengesetzte Richtung gedreht
wird, die volle Anzahl von Niveaus senden. In Drehstellungen, die
sich dazwischen befinden, ist die durch den Stift an den Analog-Digitalumsetzer
gesendete Anzahl von Niveaus eine Funktion der Dreh- oder der radialen
Winkelstellung des Fingerrads relativ zu seiner vorbestimmten Null-Niveau-Stellung.
-
Es sollte klar sein, daß das Fingerrad 7 in
bevorzugten Ausführungsformen
einen kreisförmigen Umfang
aufweist, der sich 360° um
die Achse 31 erstreckt und auf diese weise im wesentlichen
einen vollständigen
Kreis bildet. Es sollte ferner klar sein, das in bevorzugten Ausführungsformen
der obere Bereich des Rads, der mit dem Finger beziehungsweise mit
den Fingern des Benutzers in Berührung kommt,
eine Gummibeschichtung 123 (siehe 20) aufweisen
kann, um die Steuerung durch den Finger beziehungsweise die Finger
zu verbessern, während der
untere Bereich (von etwa 120 bis 130° um die Achse 31) Zahnräderzähne 101 aufweist,
die mit dem Getrieberad zusammenwirken und folglich nicht mit Gummi
beschichtet sind. Jedoch ist dies nicht bei allen Ausführungsformen
erforderlich. Das Rad 7 kann in bestimmten Ausführungsformen
nur einen teilweise kreisförmigen
Umfang aufweisen, der sich weniger als 360° um die Achse 31 erstreckt.
Beispielsweise kann das Rad 7 in bestimmten Ausführungsformen
die Form eines Halbkuchens (also die Form eines Halbkreises) oder
eines Drei-Viertel(also 270°)-Kuchens
aufweisen, wobei es weiterhin als „Rad„ 7 bezeichnet wird.
-
Ferner muß sich der Umfang des Rads 7 nicht
kontinuierlich um die Achse 31 erstrecken.
-
In bestimmten Ausführungsformen
ist das Rad beziehungsweise die Scheibe 7 kreisförmig, obwohl
es auch anders ausgebildet sein kann, wie beispielsweise oval, dreieckig,
etc. Ferner, wie in 18 bis 20 gezeigt ist, muß das Rad beziehungsweise die Scheibe 7 lediglich
um die zentrale Achse 31 drehbar sein und braucht nicht
genau kreisförmig
zu sein oder eine überall
gleichmäßige Dicke
aufzuweisen, um als ein „Rad„ oder
eine „Scheibe„ gemäß der vorliegenden
Erfindung bezeichnet zu werden. Die Erfordernisse hinsichtlich der
Bezeichnung „Rad„ oder „Scheibe„ erschöpfen sich
dahingehend, daß das Rad
oder die Scheibe in irgendeiner weise um eine Achse (beispielsweise
die Achse 31) drehbar ist, um variable Daten einzugeben
und somit einen Parameter einer mit Hilfe des Stiftes zu zeichnenden
Abbildung einzustellen.
-
Weiterhin unter Bezugnahme auf die
in den 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform
umfaßt
der Stift 1 eine Schaltplatte 21, die innerhalb
des Gehäuses 5 angeordnet
ist, um mehrere elektronische Chips (beispielsweise den Chip 19)
und andere von dem Stift verwendete Schaltelemente aufzunehmen. Beispielsweise,
wie in der US-A-5, 028, 745 beschrieben, kann der Stift einen in
diesem angeordneten Abstimmkreis umfassen, der eine Spule und einen
Kondensator aufweist (siehe 13),
so daß der Stift
weder Batterien noch ein Kabel aufweisen muß, um den Stift mit der Schreibtafel
zu verbinden. Folglich um faßt
der Stift in bestimmten Ausführungsformen
einen Abstimmkreis und ist in keiner Weise mit der entsprechenden
Schreibtafel verbunden. Ferner kann ein Löschsystem 25 in alternativen
Ausführungsformen
vorgesehen sein. Weiterhin kann in bestimmten Ausführungsformen
auch ein herkömmlicher
An/Ausschalter 9 angeordnet sein, um Maus-„Klicke„ oder
andere Funktionen zu simulieren. Während der Schalter 9 in
bestimmten Ausführungen nur
zwei Zustände
hat (nämlich „An„ und „Aus„), weist
das Fingerrad 7 folglich mehrere potentielle Zustände auf,
die der Anzahl von potentiellen Winkelstellungen entspricht, in
die das Rad 7 bewegt werden kann. In bestimmten Ausführungsformen
ist das Rad 7 ferner in einer Position angeordnet, die
in den 1 bis 3 gezeigt ist, wobei sich
die Drehachse 31 im wesentlichen senkrecht zur Längsachse 12 des Stiftes
und auch zur Achse der Löschspitze 27 erstreckt.
Jedoch sollte klar sein, daß die
Achse 31 um 90° aus
der dargestellten Stellung bewegt werden kann, so daß sie sich
im wesentlichen parallel zur Achse 12 des Stiftes und zur
Achse der Löschspitze 27 erstreckt,
wodurch das Rad 7 durch eine Vor- und Zurückbewegung
des Fingers des Benutzers über das
Gehäuse
gedreht würde.
-
4 bis 7 zeigen eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem länglichen Stift 41,
der ein Fingerrad aufweist. Der Stift 41 umfaßt ein längliches
Gehäuse 43,
der die zuvor beschriebenen und dargestellten Bauelemente aufnimmt.
Das Gehäuse 41 umfaßt keinen
Griffbereich 3, der einen Farbspritzapparat nachahmt. Diese Ausführungsform
weist aufgrund der Größe des Gehäu ses ferner
kein Getrieberad auf. Das Fingerrad 7 ist direkt an der
Drehachse des Drehwiderstands 17 angeordnet. Mechanisch
existiert ein geringeres Spiel zwischen den Zahnrädern, und
der Aufbau erlaubt es, die Komponenten in dem Gehäuse anzuordnen.
-
8 zeigt
ein Analog-Digitalumsetzer-Schreibtafelsystem,
mit dem jeder Stift gemäß einer
der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, obwohl die Stifte
gemäß der vorlegenden
Erfindung auch zusammen mit anderen herkömmlichen Analog-Digitalumsetzern oder
anderen Koordinateneingabesystemen verwendet werden können. Gemäß der in 8 dargestellten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfaßt
der Stift einen Abstimmkreis 61, der beispielsweise einen
mit einer Induktionsspule 65 wirkverbundenen Kondensator 63 aufweist.
Der Abstimmkreis 61 des Stiftes kommuniziert mit den einander überlappenden
Schlaufenspulen 67 der Schreibtafel, wie es beispielsweise
in der US-A-5,028,745 beschrieben ist, so daß die Schlaufenspulen der Schreibtafel das
Vorhandensein und die Position des Stiftes erfassen können. Die
Schlaufenspulen der Schreibtafel erzeugen elektromagnetische Wellen,
die von dem Abstimmkreis 61 des Stiftes empfangen werden,
der dann wiederum eine weitere elektromagnetische welle zurück zu der
Schreibtafel sendet, die von den Schlaufenspulen der Schreibtafel
erfaßt
wird. Die elektromagnetische Welle, die von dem Abstimmkreis zu
den Schlaufenspulen der Schreibtafel gesendet wird, weist Informationen
auf, die den von dem Drehwiderstand 17 erfaßten Status
oder die Drehstellung des Rads 7 (oder des Bereiches 51)
anzeigen. Auf diese Weise kann der Stift der Schreibtafel den Zustand
des Rads 7 anzeigen, das wiederum verwendet wird, um den
zu variierenden graphischen Parameter zu ändern. In bestimmten Ausführungsformen
empfängt
der Abstimmkreis in dem Stift Wellen von einem Satz von in der Schreibtafel
angeordneten Schlaufenspulen, so daß die gleichen Schreibtafelspulen
sowohl Wellen senden als auch empfangen. In anderen Ausführungsformen
hingegen sendet der Abstimmkreis Wellen nicht zurück zu denjenigen
Spulen, welche die energiereichen wellen zu dem Abstimmkreis gesendet
haben, sondern zurück zu
einem anderen Satz von in der Schreibtafel angeordneten Schlaufenspulen.
-
Das Schreibtafelsystem kann einen
Empfangsschaltkreis 71, einen Sendeschaltkreis 73 und eine
Verarbeitungsvorrichtung 75 umfassen. Die Schlaufenspulen 67 der
Schreibtafel erfassen die von dem Stift gesendeten Wellen und erfassen
die Position des Stiftes, wobei diese Informationen dann zu der
Verarbeitungsvorrichtung 75 geleitet werden, welche die
Position des Stiftes an ein entsprechendes Displaysystem 74 weitergibt.
-
9 zeigt
einen Schaltkreis, der in einem der Stifte der zuvor beschriebenen
Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann. Der Schaltkreis des Stiftes umfaßt einen
Abstimmkreis 61 mit einer Induktionsspule 65 und
einem Kondensator 63. Ein variabler Kondensator 91 repräsentiert
einen spitzendruckempfindlichen Schalter 13, in dem sich
der Widerstand als Funktion des Druckes ändert, der durch die Spitze 11 des
Stiftes auf die Oberfläche
der Schreibtafel ausgeübt wird.
Der Abstimmkreis weist eine Resonanzfrequenz auf, die ungefähr mit der
Frequenz abgestimmt werden kann, die von den Schlaufenspulen der
Schreibtafel erzeugt wird, wenn die Sensorspulen mit elektrischer
Energie versorgt werden.
-
Ferner repräsentiert der Schalter 93 in
dem Schaltkreis den An/Ausschalter 9. Beispielsweise kann
der Abstimmkreis eine Frequenz A emittieren, wenn der Schalter 93 offen
ist, und eine andere Frequenz B emittieren, wenn der Schalter 93 geschlossen
ist, oder die Phase des durch den Abstimmkreis ausgegebenen Signals ändert sich
in Abhängigkeit davon,
ob der Schalter 93 offen oder geschlossen ist.
-
Der Drehwiderstand 17 umfaßt in bestimmten
Ausführungsformen
einen variablen Widerstand 99, der als Funktion der Drehstellung
des Fingerrads 7 variiert. Folglich weist der widerstand 99 einen
ersten Wert auf, wenn sich das Rad 7 in seiner neutralen vorbestimmten
Stellung befindet, einen zweiten und von dem ersten Widerstand verschiedenen
Widerstand auf, wenn das Rad 7 zu einer vorgegebenen Stellung
im Uhrzeigersinn gedreht wird, und so weiter. Somit bestimmt jede
potentielle Stellung des Rads 7 einen vorbestimmten Wert
des Widerstands 99 des Drehwiderstandes. Es sollte ferner
klar sein, daß in
bestimmten alternativen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung ein variabler Kondensator oder eine variable
Indukti onsspule anstelle des variablen Widerstandes 99 für den Drehwiderstand verwendet
werden kann.
-
10 ist
eine teilweise vergrößerte Ansicht des
in 1 dargestellten Stiftes,
die das Fingerrad 7, das Getrieberad 15 und den
Drehwiderstand 17 genauer zeigt. 11 bis 13 sind
Vorderquerschnittansichten des in 10 dargestellten
Stiftes entlang der eingezeichneten Schnittlinien. Ferner zeigen
die 14 bis 16 das Fingerrad 7 der in 10 dargestellten Ausführungsform.
-
Unter Bezugnahme auf die 10 bis 16 definiert
das Fingerrad oder die Scheibe 7 in bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eine Umfangsfläche, die zumindest teilweise
Zähne 101 aufweist.
Beispielsweise, wie in den 10 und 14 bis 16 gezeigt
ist, ist mehr als die Hälfte
des Außenumfangs
des Rads 7 nahezu glatt und weist keine Zähne auf.
Jedoch sind mehrere (beispielsweise 7) Zähne 101 entlang
eines unteren Umfangsbereiches des Rads 7 vorgesehen. Das
Rad 16 des Drehwiderstandes wird durch das Getrieberad 15 angetrieben. wie
am besten in 15 gezeigt ist, bildet
der Außenumfangsbereich
des Rads 7, in dem Zähne 101 definiert
sind, einen Bogen von etwa 80 bis 140° um die Achse 31, besser
noch von etwa 90 bis 130°,
am besten jedoch etwa 108°,
wobei die Mitte des Rads auch die Mitte des Bogens definiert. Der
restliche Außenumfang
des Rads 7 weist im wesentlichen keine Zähne auf.
Der zahnlose Bereich des Außenumfangs des
Rads 7 dient zum Kontakt mit dem Finger beziehungsweise
mit den Fingern des Benutzers, um das Rad beziehungsweise die Scheibe 7 zu
drehen und auf diese Weise einen Parameter der mit dem Stift zu zeichnenden
oder zu schreibenden Abbildung zu ändern, und der gezahnte Bereich
des Rads 7 ist normalerweise nicht zur Handhabung durch
den Benutzer zugänglich
und dient zum zusammenwirken mit entsprechenden Zähnen 103,
die in einem Umfangsbereich des Getrieberads 15 (oder des
Zahnrads eines Drehwiderstandes) ausgebildet sind, wie es in den 10 und 11 gezeigt ist.
-
Die Zähne 103 des Getrieberades 15 kämmen mit
den Zähnen 101 des
Fingerrads 7 beziehungsweise wirken mit diesen zusammen,
während die
Zähne 105 des
Getrieberads mit den Zähnen 107 des
Scheibenbereiches des Drehwiderstandes 17 kämmen beziehungsweise
zusammenwirken. In bestimmten Ausführungsformen umfaßt ein drehbares Rad
oder eine drehbare Scheibe des Drehwiderstandes 17 Zähne 107,
die bogenförmig
um seine beziehungsweise ihre Mitte entlang 40 bis 180° des Umfangs
angeordnet sind.
-
Das Getrieberad 15 umfaßt einen
ersten Umfangsbereich, an dem Zähne 103 ausgebildet
sind, und einen zweiten Umfangsbereich, an dem der Zähne 105 ausgebildet
sind. Der jeweilige Umfang des ersten und zweiten koaxialen Bereiches
ist im wesentlichen ringförmig
um die Achse 33 angeordnet und vorzugsweise vollständig um
360° mit
den entsprechenden Zähnen 103 und 105 bedeckt.
Alternativ kann der jeweilige Umfang des Getrieberads 15 auch
keine Zähne
aufweisen. Der äußere oder
größere gezahnte
Umfangsbe reich, der die Zähne 105 aufweist,
hat einen größeren Durchmesser
als der innere oder kleinere Umfangsbereich, der die Zähne 103 aufweist,
so daß das
drehbare Rad oder der gezahnte Bereich des Drehwiderstandes (der
durch die Zähne 105 gedreht
wird) mit einer anderen Geschwindigkeit als das Rad 7 gedreht
wird. wenn das Getrieberad 15 auf diese Weise gedreht wird,
dreht sich auch der Außenumfang
mit den Zähnen 105.
Die Zähne 105 kämmen mit
den Zähnen 107 des
Rads oder der Scheibe des Drehwiderstands, so daß sich dieses beziehungsweise
diese um ihre zentrale Achse dreht. Das Maß, um das sich das Rad oder
die Scheibe 109 des Drehwiderstandes um seine. beziehungsweise
ihre Achse dreht, bestimmt das Ausgangssignal des Drehwiderstandes
und ist eine Funktion des Maßes
der Drehbewegung des Fingerrads 7.
-
Wie in 11 gezeigt
ist, kann das Getrieberad 15 aus einem einteilig ausgebildeten
Bauteil aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein und weist die Zähne 103 und 105 auf,
die in zwei koaxial zueinander angeordneten, versetzten Umfangsbereichen ausgebildet
sind. Wie in 15 gezeigt ist, bilden
die äußeren Umfangszähne 105 und
die inneren Umfangszähne 103 jeweils
im wesentlichen einen Kreis um dieselbe Achse 111. Jedoch
sind die Zähne 103 lateral
geringfügig
gegenüber
den Zähnen 105 versetzt,
so daß die
Zähne 101 des
Rads 7 die Zähne 103 berühren können, ohne
mit den Zähnen 105 zu kämmen oder
mit diesen in Eingriff zu kommen, während die Zähne 105 gleichzeitig
mit dem Getrieberad 107 des Drehwiderstandes kämmen und
dieses drehen, so daß der
Drehwiderstand das Maß,
um welches das Rad oder die Scheibe 7 aus einer vorbestimmten
Stellung gedreht wurde, erfassen kann.
-
Es sollte klar sein, daß Riemenscheiben,
Kabel, Gurte oder andere Verbindungselemente anstelle des Getrieberads
verwendet werden können,
um die Drehbewegung von dem Fingerrad auf eine Erfassungsvorrichtung,
wie beispielsweise auf einen Drehwiderstand, zu übertragen.
-
Wie in den 14 bis 16 gezeigt
ist, ist das Fingerrad 7 um die Achse 31 drehbar.
Wahlweise kann eine Kerbe 113 in dem Außenumfang des Rads ausgebildet
sein, so daß der
Benutzer fühlen
kann, wo ein vorbestimmter Bereich des Rads radial relativ zu dem
Stiftgehäuse
positioniert ist. Beispielsweise kann die Kerbe in der Mitte des
in dem Stiftgehäuse angeordneten
Schlitzes direkt oberhalb der Achse 31 positioniert sein,
wenn sich das Rad 7 in seiner Null-Stellung oder in einer
anderen vorbestimmten Stellung befindet, wie in den 11 und 15 gezeigt ist.
Wenn der Benutzer wünscht,
die Stellung des Rads oder der Scheibe 7 zu ändern und
somit einen Parameter der zu zeichnenden Abbildung einzustellen,
so kann er das Rad in einer Richtung weg von der vorbestimmten Stellung
um die Achse 31 bewegen, wie beispielsweise in die in 14 dargestellte Stellung,
in der die Kerbe 113 im Gegenuhrzeigersinn in eine neue
Stellung gedreht wurde. Das Maß der Drehbewegung,
um welches das Rad beziehungsweise die Scheibe 7 aus seiner
beziehungsweise ihrer vorbestimmten Stellung gedreht wird, bestimmt das
Maß, um
das der Parameter geändert
wird. Das Maß der
Drehbewegung wird durch den Drehwiderstand 17, wie zuvor
beschrieben, erfaßt.
-
Weiterhin unter Bezugnahme auf die 14 bis 16 kann
das Rad beziehungsweise die Scheibe 7 in bestimmten Ausführungsformen
einen einteilig ausgebildeten Bereich 115 aus geformten
Kunststoff oder Metall aufweisen. Der einteilig ausgebildete Bereich 115 definiert
eine zentrale Öffnung 117,
welche die Achse 31 aufnimmt, so daß das Rad 7 über das Rohr 119 paßt, wie
es in 11 gezeigt ist
(d. h. das Rohr 119 oder jedes andere längliche Element paßt in die
ringförmig
oder anders geformte Öffnung 117, so
daß sich
das Rad relativ zu diesem um die Achse 31 drehen kann,
wenn das Rohr und das Rad im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet
sind). Der Innere Bereich 115 umfaßt in bestimmten Ausführungsformen
ferner einen im wesentlichen ringförmigen Vorsprung 121 mit
T-förmigem
Querschnitt, so daß ein
Gummi- oder Elastomer-Umfangsgriffmaterial 123 an
einem Außenbereich
des Rads 7 angeordnet werden kann. In bestimmten Ausführungsformen ist
das Elastomer-Griffmaterial 123 an Umfangsbereichen des
Rads 7 befestigt, die keine Zähne 101 aufweisen
(beispielsweise muß das
T-förmige
Verbindungselement 121 nicht in den gezahnten Bereichen des
Rads angeordnet sein). Der Bereich 121 und der Elastomermaterialbereich 123 sind
jeweils zumindest teilweise ringförmig um die Achse 31 ausgebildet, wobei
sich jeder dieser Bereiche zumindest teilweise in einem Bogen mit
einem bestimmten Bogenmaß um
die Achse 31 erstreckt. Der einteilig ausgebildete Bereich 115 des
Rads 7 umfaßt
ferner einen Zahn basisbereich 127, in dem Zähne 101 definiert
sind. Der Zahnbasisbereich 127 ist zumindest teilweise
ringförmig
um die Achse 31 ausgebildet, wie in 15 gezeigt
ist, kann sich in bestimmten Ausführungsformen auswärts von
einem zentralen Abschnitt des Bereiches 115 erstrecken
und weist Zähne 101 auf,
die in seinem Außenumfangsbereich
ausgebildet sind, wie es in den 14 bis 16 gezeigt ist.
-
Der Zahnbasisbereich 127 definiert
in manchen Ausführungsformen
einen ringförmigen
Bogen um die Achse 31, der das gleiche oder ein geringfügig größeres Bogenmaß als die
Zähne 101 aufweist (beispielsweise
etwa 80 bis 140°),
besser noch etwa 90 bis 130° um
die Achse 31). Ferner, auch wenn das ringförmige Element 121 mit
T-förmigem
Querschnitt (und der Griffbereich 123) und der Zahnbasisbereich 127 in
bestimmten Ausführungsformen
zusammen einen bogenförmigen
Raum um die Achse 31 bilden, ist dies in der in den 14 bis 16 dargestellten
Ausführungsform,
in welcher der bogenförmige
Bereich 121 einen vorbestimmten Bereich von 360° um die Achse 31 und
der Bereich 127 im wesentlichen den Rest des Bogens um
die Achse 31 bildet, wo der T-förmige Bereich 121 nicht
angeordnet ist, nicht der Fall.
-
Unter weiterer Bezugnahme auf die 14 bis 16 weist
der Zahnhaltebereich 127 des Rads beziehungsweise der Scheibe 7 eine
erste axiale Dicke relativ zur Achse 31 auf, während der
zentrale Bereich 115 des Rads beziehungsweise der Scheibe 7 eine
zweite größere axiale
Dicke relativ zur Achse 31 aufweist, die größer als
die axiale Dicke des Bereiches 115 ist, so daß das Griffelement 123 besser
an der Scheibe angeordnet werden kann, wobei die geringere Dicke
des Bereiches 127 und somit der in diesem definierten Zähne 101 dazu
führt,
daß die
Zähne 101 und
der Bereich 127 in die Zähne 103 des Getrieberads
passen, ohne mit den Zähnen 105 in
Eingriff zu kommen.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist am besten in den 10, 12 und 13 gezeigt und bezieht sich auf den Halteaufbau
für den
Schalter 9. In dieser Ausführungsform definiert die im
wesentlichen flache Schaltplatte 21 eine Ebene, deren Oberseite
in 10 dargestellt ist.
Diese Ebene der Schaltplatte 21 erstreckt sich in 14 von der Oberseite des
Stiftes abwärts
zu dessen Unterseite und umfaßt
einen auf dieser befestigten Chip 19.
-
Der Schalter 9 umfaßt einen
Fingerknopf 131 und einen druckempfindlichen Schalterfassungsmechanismus 133.
Der Erfassungsmechanismus 133 ist auf der nahezu flachen
Plattform oder Oberfläche 135 angeordnet.
Bei der Plattform kann es sich um einen Teil des Schalters 9 (bei
dem Schalter 9 kann es sich um einen An/Ausschalter oder
um jede andere druckempfindlichen Vorrichtung handeln, mit der mehrere
Signale basierend auf dem Maß des
auf diesen ausgeübten
Druckes ausgegeben werden können)
oder alternativ um eine Befestigungsfläche zum Befestigen von Vorrichtungen
handeln, die Teil des Schalters sind. In beiden Fällen ist
die ortsfeste Plattform 135 mit dem Schal ter 9 und
dem Knopf 131 wirkverbunden und unterhalb des Knopfes 131 entlang
der Knopfachse 134 angeordnet. Wie am besten in 13 gezeigt ist, ist die
Oberfläche 135 zwischen einer
ersten Haltestruktur, die sich von einer Gehäuseinnenseite erstreckt und
parallel zueinander angeordnete Haltevorsprünge 137 und 139 aufweist,
und einer zweiten Haltestruktur, die sich von der anderen oder von
der gegenüberliegenden
Gehäuseinnenseite
erstreckt und parallel zueinander angeordnete Vorsprünge 141 und 143 aufweist,
gehalten. Die Haltevorsprünge 137, 139, 141 und 143 definieren
jeweils eine Ebene, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Ebene
der Schaltplatte 21 erstreckt. Die Halteelemente 137, 139, 141 und 143 können aus
Kunststoff hergestellt und einteilig mit dem hohlen Stiftgehäuse 5 ausgebildet
sein, obwohl sie alternativ auch aus Metall gefertigt oder nicht
einteilig mit dem Gehäuse
ausgebildet sondern einfach an der Innenseite des Gehäuses befestigt
sein können.
-
Wie am besten in den 11 bis 13 gezeigt ist,
erstreckt sich die Ebene der Schaltplatte 21 im wesentlichen
parallel (d. h. parallel plus/minus etwa 10°) zu den in den 11 bis 13 dargestellten
Gehäuseseitenwandbereichen 136 und
auch im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Plattform 135. Mit
anderen Worten ist die Achse 134, entlang welcher der Knopf 131 während der
Schaltoperation gedrückt
(und losgelassen) wird, im wesentlichen parallel (d. h. parallel
plus/minus etwa 10°)
oder in manchen Ausführungsformen
sogar koplanar zu der Ebene der Schaltplatte 21. Die Knopfbewegungsachse 134 (siehe
12) erstreckt sich ebenfalls
im wesentlichen senkrecht zu den Ebenen, die durch die Halteelemente 137, 139, 141 und 143 definiert
sind, sowie zu der Fläche 135.
Aufgrund dieser Anordnung der Schaltplatte 21 relativ zu
dem Schaltmechanismus und den Schalterhaltestrukturen können die
Fingerradstrukturen in einem kleineren Gehäuse angeordnet werden. Während in
den dargestellten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung der Knopf 131 Teil eines An/Ausschalters 9 ist,
kann es sich bei dem Schalter 9 in anderen Ausführungsformen
auch um einen variablen druckempfindlichen Schalter handeln, der
mehrere (beispielsweise fünf, zehn,
hundert oder sogar tausend) verschiedene Druckniveaus, die durch
den Benutzer auf den Knopf ausgeübt
werden, erfassen kann.
-
Dem Fachmann wird klar sein, daß andere Merkmale,
Modifikationen und Verbesserungen möglich sind, ohne den Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, zu verlassen.