DE9310983U1 - Novel input system based on optoelectronics, consisting of a receiver system and a transmitter / control system that emits directional radiation, for information input and control - Google Patents
Novel input system based on optoelectronics, consisting of a receiver system and a transmitter / control system that emits directional radiation, for information input and controlInfo
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Description
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i Stand der Technik i State of the art
Eingabe- und Steuer-Elemente als Schlüsselkomponenten moderner Technik gibt es in sehr vielfältiger Ausprägung. Prinzipiell gibt es manuelle Eingabe-Elemente mit diskreten Elementen, die von Hand bedient werden (Tastatur), solche mit eingeschränkter direkter Funktionalität, die über nachgeschaltete Software auch komplexe Vorgänge Steuern können (Maus, Trackball), Lichtgriffel, die direkt auf dem Bildschirm aufgesetzt werden, Funksysteme usw.Input and control elements as key components of modern technology are available in a wide variety of forms. In principle, there are manual input elements with discrete elements that are operated by hand (keyboard), those with limited direct functionality that can also control complex processes via downstream software (mouse, trackball), light pens that are placed directly on the screen, radio systems, etc.
Kritik am Stand der Technik , Criticism of the state of the art ,
Die herkömmlichen Eingabe-Elemente sind auf spezifische Aufgaben optimiert und decken einen breiten Bereich ab. Ein spezifisches Problem ist, daß Eingabe- und Darstellungsbereich gewöhnlich getrennt sind (z.B. Tastatur/Bildschirm); Systeme mit TouchScreen und Lichtgriffel erfordern einen direkten Bildschirm-Kontakt und sind verschmutzungs-anfällig. Berührungslos arbeitende Systeme auf Funk-Basis können EMV-Probleme mit sich bringen und verlagern die volle /( T Funktionalität auf das Bediengerät. Allen Systemen gemein ist, daß sie für Personen mit eingeschränkter Motorik schwer oder gar nicht zu bedienen sind.The conventional input elements are optimized for specific tasks and cover a wide range. A specific problem is that the input and display areas are usually separate (eg keyboard/screen); systems with touch screens and light pens require direct screen contact and are susceptible to dirt. Contactless radio-based systems can cause EMC problems and shift the full functionality to the control device. What all systems have in common is that they are difficult or impossible to use for people with limited motor skills.
Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Eingabe-Systems, dasThe aim of the invention is to develop an input system that
- berührungslos arbeitet- works without contact
'2 O - über größere Entfernungen arbeiten kann'2 O - can work over longer distances
- EMV-Sicherheit bietet- EMC safety offers
- ergonomische flexibel auslegbar ist- ergonomically flexible design
- auch Personen mit eingeschränkter Motorik die weitestgehende Nutzung moderner Kommunikations- und Steuertechnik ermöglicht.- also enables people with limited motor skills to make the most of modern communication and control technology.
Die Erfindung basiert auf der Nutzung einer gerichteten Strahlungsquelle, die auf das Empfängerelement gerichtet wird und - direkt oder über die nachgeschaltete Elektronik - die gewünschte Funktion auslöst. Dieses Verfahren arbeitet berührungslos, ist weitgehend stör- und manipulationssicher, auch auf größereThe invention is based on the use of a directed radiation source that is directed at the receiver element and - directly or via the downstream electronics - triggers the desired function. This method works without contact, is largely interference- and tamper-proof, even on larger
Entfernungen einsetzbar und auch von motorisch eingeschränkten Personen einsetzbar. Möglich sind sowohl diskret, mit einzelnen Empfangerelementen (z.B. im Array), aufgebaute Ausfüllrungen als auch quasi kontinuierliche Versionen, ähnlich einem Touch-Screen. Wenn die neuartigen Eingabeelemente transparentdistances and can also be used by people with limited mobility. Both discrete, individual receiver elements (e.g. in an array) and quasi-continuous versions, similar to a touch screen, are possible. If the new input elements are transparent
_ gestaltet werden, ist das Aufbringen auf dem Informations-Monitor selbst und_ is to apply it to the information monitor itself and
- damit eine übereinstimmende Positionierung von Eingabe und Ausgabe der- to ensure consistent positioning of input and output of the
gewünschten Information möglich.desired information is possible.
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Da die Entfernung von Sender/Eingabeelement zu Empfänger recht groß - bis zu einigen m - gewählt werden kann, erfolgt eine entspannende Augen-Akkomodierung. Die Sichtbarmachung des anvisierten Punktes kann z.B. bei Einsatz eines Laser-Senders über dessen eigenen Leuchtfleck oder den eines speziell dafür vorgesehenen Strahlers, nachfolgend Positionierstrahler genannt, erfolgen, falls der zur Auslösung der Funktion genutzte und nachfolgend Funktionsstrahl genannte Strahl selbst nicht sichtbar ist.Since the distance from the transmitter/input element to the receiver can be chosen to be quite large - up to a few meters - the eyes can be accommodated in a relaxing way. The visualization of the targeted point can be achieved, for example, by using a laser transmitter via its own light spot or that of a specially designed spotlight, hereinafter referred to as the positioning spotlight, if the beam used to trigger the function and hereinafter referred to as the function beam itself is not visible.
Auch die Gestaltung des Empfängers und der darauf angeordneten Empfangselemente kann aufgabengerechten geometrischen Prinzipien folgen, da nicht auf die menschlische Handphysiognomie geachtet werden muß. Beispielsweise können die Elemente kreisförmig um einen zentralen Punkt (z.B. Bestätigungstaste) angeordnet werden, um eine kürzestmögliche Wegstrecke von "Taste" zu "Taste" zu erreichen; möglich sind aber auch andere Kriterien wie psychologische Bedingungen oder aufgabenbestimmte Vorgaben.The design of the receiver and the receiving elements arranged on it can also follow geometric principles appropriate to the task, since the human hand physiognomy does not have to be taken into account. For example, the elements can be arranged in a circle around a central point (e.g. confirmation button) in order to achieve the shortest possible path from "button" to "button"; however, other criteria such as psychological conditions or task-specific requirements are also possible.
Prinzipiell besteht das neuartige System zunächst aus einem Sender (1), der dauerhaft, periodisch oder auf Betätigung eine gerichtete Strahlung aussendet, und einem Empfangssystem (2) mit integrierter (Akku, Batterie, Solarzelle etc.) oder externer Spannungsversorgung, z.B. über einen angeschlossenen Computer (3) oder das Netz. Das Empfangssystem, in diesem Beispiel nachfolgend Licht-Tastatur genannt, ist mit Detektoren (4) für die vom Sender ausgesandte Strahlung (5) ausgestattet, die in diesem Beispiel als sichtbares Licht angenommen wird.In principle, the new system consists of a transmitter (1) that emits directed radiation permanently, periodically or when activated, and a receiving system (2) with an integrated (rechargeable battery, solar cell, etc.) or external power supply, e.g. via a connected computer (3) or the network. The receiving system, in this example referred to as the light keyboard, is equipped with detectors (4) for the radiation (5) emitted by the transmitter, which in this example is assumed to be visible light.
An die Licht-Tastatur können sowohl Geräte direkt (6) als auch Computer oder Z$> andere Steuer- und eingabefähige Systeme angeschlossen werden.Devices can be connected directly (6) as well as computers or other control and input-capable systems.
Die Abb. I zeigt eine Gesamtübersicht des Systems,
Abb. II einen Schnitt durch ein Empfangs-ZBestätigungs-Element und
Abb. &Pgr;&Igr; einen beispielhaften Aufbau des Empfangselementes mit
Anordnung der einzelnen Funktions"tasten".Fig. I shows an overall overview of the system,
Fig. II a section through a reception confirmation element and
Fig. &Pgr;&Igr; an exemplary structure of the receiving element with
Arrangement of the individual function keys.
Die Universalität des Funktionsprinzips macht den Einsatz einer sehr breiten Sender/Empfängerpalette über einen sehr weiten Frequenzbereich möglich. Die Anforderungen, den Strahl zu richten, ihn auf dem Empfangssystem sichtbar zu machen sowie Reichweite, Kosten und Sicherheitsaspekte machen derzeit die Nutzung der sichtbaren Wellenlängen sowie benachbarter Bereiche (UV, IR) "> besonders interessant. Es ist möglich, z.B. einen unsichtbaren Funktionsstrahl mit einem sichtbaren Positionsstrahl zu koppeln. Im einfachsten Fall kann jedoch ein Strahl beide Funktionen erfüllen.The universality of the operating principle makes it possible to use a very wide range of transmitters/receivers over a very wide frequency range. The requirements to direct the beam, to make it visible on the receiving system, as well as range, cost and safety aspects currently make the use of visible wavelengths and neighboring ranges (UV, IR) "> particularly interesting. It is possible, for example, to couple an invisible function beam with a visible position beam. In the simplest case, however, one beam can fulfill both functions.
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^ In diesem Beispiel wird ein schwacher, für das Augenlicht ungefährlicher, Laser mit sichtbarer Strahlung als Sender genutzt. Vorteilhaft sind u.a. die gute Sichtbarkeit des ausgesandten Lichts auf der Licht-Tastatur, die Möglichkeit der Strahl-Modulation (Ausblendung von Störlicht etc), und die hohe Reichweite^ In this example, a weak laser with visible radiation that is harmless to the eyes is used as a transmitter. Advantages include the good visibility of the emitted light on the light keyboard, the possibility of beam modulation (masking out stray light, etc.), and the long range
5" auch bei hellem Umgebungslicht.5" even in bright ambient light.
Die Rückmeldung der Strahlposition geschieht in diesem Falle durch den Strahlungsfleck (8) auf der Oberfläche der Licht-Tastatur. Als Empfangselemente (9) dienen hier Empfängerdioden, die in der Empfangerplatte (10) montiert sind und deren Verdrahtung (11) rückseitig herausgeführt wird. Um den /70 schaltaktiven Bereich der einzelnen Elemente zu vergrößern, werden in diesem Beispiel optische Linsen (12) vorgeschaltet, die auftreffende Strahlung auf die Empfangsdiode bündeln.In this case, the beam position is reported back by the radiation spot (8) on the surface of the light keyboard. The receiving elements (9) are receiver diodes that are mounted in the receiver plate (10) and whose wiring (11) is led out at the back. In order to increase the /70 switching active area of the individual elements, optical lenses (12) are connected in front in this example, which focus the incident radiation onto the receiver diode.
Die Auslösung der gewählten Funktion kann z.B. über eine - hier zentral angeordnete - Bestätigungs"taste" (13) erfolgen oder auch über einen entsprechenden Schalter (14) am Sender selbst, falls eine sofortige Auslösung des bestrahlten Elementes nicht gewünscht ist. Die Rückmeldung der getroffenen Wahl oder der erfolgten Auslösung kann z.B. über LEDs (16) oder andere Signalelemente erfolgen, die neben den Empfangsdioden oder in deren Nähe angebracht sein können - möglicherweise auch auf einer getrennten 1&OHgr; Anzeigefläche. In explosionsgefahrdeten oder kontaminierten Bereichen können Sender und Empfangssystem durch eine für die gewählte Strahlung durchlässige Wandung (15) ohne Beeinflussung der Funktionalität getrennt werden, da keine galvanische Verbindung zwischen beiden Komponenten erforderlich ist.The selected function can be triggered, for example, using a confirmation "button" (13) - here centrally located - or also using a corresponding switch (14) on the transmitter itself if immediate triggering of the irradiated element is not desired. The feedback of the selection made or the triggering can be provided, for example, using LEDs (16) or other signal elements that can be installed next to the receiving diodes or in their vicinity - possibly also on a separate 1Ω display surface. In areas at risk of explosion or in contaminated areas, the transmitter and receiving system can be separated by a wall (15) that is permeable to the selected radiation without affecting functionality, since no galvanic connection is required between the two components.
Eine Auslösung des gewünschten Prozesses (z.B. Auslösen eines Signals) kann 15" z.B. dann direkt über die Empfangsdiode erfolgen, wenn das Schaltvermögen dafür ausreicht und die entsprechende Funktion direkt der Diode zugeord net ist. Eine höhere Flexibilität erhält das System, wenn ein Computer oder ein ähnliches System über die Licht-Tastatur angesteuert wird. Dies ermöglicht eine flexible, Software-gesteuerte Steuerung, Regelung und Informations-Eingabe und -Ausgabe. Beispielsweise kann ein motorisch stark eingeschränkter Anwender auf diese Weise Texte eingeben und über Telefon (17), Modem oder andere Kommunikationssysteme weitergeben bzw. solche Mitteilungen empfangen. The desired process (e.g. triggering a signal) can be triggered directly via the receiver diode if the switching capacity is sufficient and the corresponding function is assigned directly to the diode. The system is more flexible if a computer or similar system is controlled via the light keyboard. This enables flexible, software-controlled control, regulation and information input and output. For example, a user with severely limited motor skills can enter text in this way and forward it via telephone (17), modem or other communication systems or receive such messages.
Bei berührungsloser Bedienung über größere Entfernungen bis zu vielen Metern muß bei der Gestaltung der Licht-Tastatur keine Rücksicht auf die Physiognomie der menschlichen Hand genommen werden. Die Auslegung kann sich vielmehr auf geschwindigkeitsoptimierende, psychologische Aspekte, Symbolik sowie spezifisches Sehverhalten konzentrieren. In diesem Beispiel wurde zur Wegeoptimierung eine konzentrisch aufgebaute Licht-Tastatur mit komplettem Tastenfeld (22), lOer-Block (21), Maus- (19) und Funktionstasten (20) entworfen, deren zentrale Elemente die Bestätigungstaste (13) und Cursor-Tasten sind.With contactless operation over long distances of up to many meters, the design of the light keyboard does not have to take the physiognomy of the human hand into account. The design can instead focus on speed-optimizing, psychological aspects, symbolism and specific visual behavior. In this example, a concentrically constructed light keyboard with a complete keypad (22), 10-key block (21), mouse (19) and function keys (20) was designed to optimize the path, the central elements of which are the confirmation key (13) and cursor keys.
Um Personen auch mit stark, auf wenige Körperbereiche, eingeschränkter Motorik die Nutzung der Licht-Tastatur zu ermöglichen, kann der möglichst kleine Sender z.B. in eine Brille oder einen Ring eingearbeitet werden.In order to enable people with severely limited motor skills to use the light keyboard, the transmitter can be as small as possible and incorporated into glasses or a ring, for example.
Claims (2)
$ O 1.12. mit Dioden mit digitalem oder analogem Ausgang als Empfangselementen arbeiten kann, t
$ O 1.12. can work with diodes with digital or analog output as receiving elements,
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE9310983U DE9310983U1 (en) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | Novel input system based on optoelectronics, consisting of a receiver system and a transmitter / control system that emits directional radiation, for information input and control |
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DE9310983U1 true DE9310983U1 (en) | 1994-02-17 |
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ID=6895929
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE9310983U Expired - Lifetime DE9310983U1 (en) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | Novel input system based on optoelectronics, consisting of a receiver system and a transmitter / control system that emits directional radiation, for information input and control |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9310983U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19649596A1 (en) * | 1996-11-29 | 1998-06-04 | Deutsche Telekom Ag | Device for controlling a device comprising a screen |
DE19701008A1 (en) * | 1997-01-14 | 1998-07-16 | Goerlitz Computerbau Gmbh | Data acquisition system and device for selecting and displaying time variable values |
EP0860765A1 (en) * | 1997-02-19 | 1998-08-26 | Stephan Dipl.-Ing. Helmreich | Input device and method for data processing devices |
-
1993
- 1993-07-01 DE DE9310983U patent/DE9310983U1/en not_active Expired - Lifetime
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DE19649596A1 (en) * | 1996-11-29 | 1998-06-04 | Deutsche Telekom Ag | Device for controlling a device comprising a screen |
DE19701008A1 (en) * | 1997-01-14 | 1998-07-16 | Goerlitz Computerbau Gmbh | Data acquisition system and device for selecting and displaying time variable values |
EP0860765A1 (en) * | 1997-02-19 | 1998-08-26 | Stephan Dipl.-Ing. Helmreich | Input device and method for data processing devices |
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