EP1101189A2 - Kombi-maus - Google Patents

Kombi-maus

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Publication number
EP1101189A2
EP1101189A2 EP99950480A EP99950480A EP1101189A2 EP 1101189 A2 EP1101189 A2 EP 1101189A2 EP 99950480 A EP99950480 A EP 99950480A EP 99950480 A EP99950480 A EP 99950480A EP 1101189 A2 EP1101189 A2 EP 1101189A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
information
motion detector
signals
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99950480A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Teufel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1101189A2 publication Critical patent/EP1101189A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
    • G06F3/0317—Detection arrangements using opto-electronic means in co-operation with a patterned surface, e.g. absolute position or relative movement detection for an optical mouse or pen positioned with respect to a coded surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03543—Mice or pucks

Definitions

  • the invention relates to a combination mouse for detecting movement and for reading in and visualizable information, such as alphanumeric characters, graphics and photographic images.
  • the object of the present invention is therefore to create a combination mouse for detecting movement and for reading in information, in which the data from the movement detection can be used to display the position in a visual system.
  • a combination mouse for detecting movement and for reading in information with a movement detector which continuously or at predetermined time intervals detects its respective position relative to a surface during a movement and into electronic signals containing information about the movement converts, with a computer unit that converts the electronic signals of the motion detector into position displays in a two- and / or three-dimensional visual system, for example into the positioning of a cursor on a screen, and with an optical unit that can be visualized by one Information, such as alphanumeric characters, graphics or photographic images, captures the reflected surface of reflected light from a radiation source and images it on an image sensor, which converts the light into a sequence of electronic signals and feeds it to a signal processing unit for further electronic processing listen
  • the device unit of the combi-mouse also has a display with which the optical unit or the image sensor detects it, which is input by means of the input unit or by means of remote data transmission.
  • Data transmitted from an external computer can be visualized promptly.
  • online monitoring of the information just acquired can take place via the display.
  • the display is initially used to define the desired section and to position the combination mouse accordingly in relation to the detection level. Then the information can be tracked on the display, true to the principle known from word processing, "what you get is what you see".
  • the object of the invention is therefore to convert the information about the movement of the motion detector relative to a surface or the movement of the surface relative to the motion detector in a computer unit in such a way that it can be used for position indication in a visual system which is data-connected to the computer unit.
  • the visual system can allow a two- or three-dimensional position display.
  • the visual unit and the image sensor can be used to record visualizable information, such as alphanumeric characters, graphics and / or photographic images, which are displayed on a surface and fed to a signal processing unit for further electronic processing.
  • the information obtained from the image sensor can be transmitted to the visual system which is data-connected to the computer unit and processed there.
  • the surface to be scanned by the optical unit can be identical to or different from the surface to be detected by the motion detector.
  • the radiation source used for the optical detection a built-in optical unit radiation source can be used, or it can be an external radiation source or overall homely daylight 'are used.
  • the motion detector can also expediently be used to generate synchronization signals for describing a movement of the motion detector with respect to the marked area and thus the relative position of information which can be visualized on the marked area.
  • the motion detector is in a data connection with the image-processing signal processing unit.
  • the synchronization signals are generated simultaneously or promptly with the image acquisition of the optical unit during a movement relative to the marked area and serve to supply the visualizable information of a freely selectable part of the marked area to electronic processing while maintaining the location information.
  • a series of images consisting of partially overlapping images of a predeterminable size, is first recorded and stored and then, while determining and suppressing the overlapping image parts, the image formation obtained is temporarily stored, for example for further processing in an image or word processor.
  • This process is called image assembly
  • the movement detector has means for contactless detection of the movement relative to the surface. This is particularly advantageous because it has been shown that mechanical parts used for motion detection, such as, for example, the roller-shaped scanning elements known from conventional computer mice, become dirty over a longer period of use, which considerably improves the suitability of the motion detector is reduced. Likewise, contact-free movement detection is advantageous if mechanical scanning is not possible due to the sensitivity of the surface to be scanned or a strongly relief-like surface structure.
  • suitable motion detectors work with the help of light or other electromagnetic radiation, sound waves or by means of electrical or magnetic fields.
  • a particularly suitable movement detector has a matrix of optical detection means arranged next to one another in a surface, by means of which a movement which is relative to the surface can be converted into a sequence of electronic signals.
  • the movement along the surface carried out by the detector is thus easy to understand on the basis of the chronological sequence of the electronic signals emitted by the individual optical detection means.
  • An array of photodiodes or selected pixels of a CCD image sensor comes as a matrix.
  • the motion detector has a rotationally symmetrical scanning element that is rotatably mounted about at least one axis. This results in a particularly simple handling of the combination mouse according to the invention.
  • the motion detector has a Hall element with a scanning element, the scanning element being surrounded by an inhomogeneous magnetic field.
  • the rotary movement of the scanning element causes a periodic change in the Hall voltage.
  • the motion detector has an optical detector with a scanning element, the surface of the scanning element being designed to be optically inhomogeneous in such a way that, when the scanning element rotates, electrical signals are generated in cooperation with the optical detector, which signals the respective Rotational movement can be clearly assigned.
  • the device unit is provided with an input unit, by means of which control signals can be transmitted to the computer unit and / or to the signal processing unit.
  • a particularly simple and efficient handling results if the input unit for the phonetic input of control commands is provided with a microphone and a conversion electronics connected to it, which translates the phonetic signal of given sounds or words into predetermined control signals.
  • a keyboard can be considered as an advantageous input unit, by means of which the input of further information or of processing programs is also made possible.
  • the keyboard can be designed in the form of an arrangement of hard or soft keys.
  • the combi-mouse is provided with a — preferably serial — interface.
  • the device unit has digital storage elements. This makes it possible to save imported text or complex visual information.
  • the equipment of the combi-mouse according to the invention with a microprocessor extends the functional possibilities to that of a computer and enables the complex processing of recorded, entered, calculated and / or transmitted information.
  • the combi-mouse represents a portable pocket PC.
  • the device unit comprises a distance meter, by means of which the distance of the device unit can be determined at a predetermined position relative to the marked area and converted into electronic signals that can be used as information about a real or virtual position indication.
  • a distance meter can, on the one hand, be used to enable non-contact detection of information which can be visualized even when the distance between the device unit and the area provided with this information varies.
  • the detection of the distance as a third coordinate also enables a three-dimensional position specification in the visual system connected to the computer unit.
  • Fig. 4b the principle of distance measurement in a
  • the combi-mouse 1 shown in FIG. 1 is a non-contact device with a motion detector 2 and with a detection unit 3 for detecting visualizable information, for example alphanumeric characters, graphics, photographic images, located on a surface 4 , Relief structures or other two- and / or three-dimensional representations.
  • the motion detector 2 and the detection unit 3 are integrated in a compact device unit 5, which at the same time, as explained in more detail below, devices for input, Data transmission, processing and visualization as well as an internal power supply.
  • the contact-free motion detector 2 shown in FIG. 3 has - integrated in a microchip 10 - a semiconductor emitter 11 and a total of five photodiodes 12, 12 ', 12 ", 12"', 13.
  • the photodiodes 12, 12 ', 12 ", 12"' serve to detect motion components parallel to a plane, while the photodiode 13 measures the vertical distance of the motion detector allowed from the surface 4.
  • the mode of operation of the non-contact movement detector 2 can be described as follows:
  • the semiconductor emitter 11 is actuated by suitable control electronics as soon as the intended movement detection begins.
  • the light focused by the lens 14 from the semiconductor emitter 11 in the direction of the surface 4 is reflected by the latter and imaged by the lens 14 onto the microchip 10.
  • the photodiodes 12, 12 ', 12 ", 12'" and 14 at least partially detect the reflected light.
  • the electrical pulses of the photodiodes 12, 12 ', 12 ", 12'” are amplified in an A / D converter 15 and used as a digital signal from a computer unit 16 of the further electronic see processing fed. These signals can be used, in particular, for position display or for cursor control in a visual system, such as a computer screen, which is data-connected to the device unit 5 but not shown here.
  • the detecting unit 3 includes an optical unit 21 and an image sensor 22.
  • the image sensor 22 it is preferably a high resolution CCD image sensor 10 of some 5 to 10 6 pixels / cm 2 or more.
  • the optical unit comprises optics known per se, as described in detail, for example, in DE 196 25 767 AI. It essentially comprises a light source, for example a light-emitting diode 27, a focusing lens unit 28 and an adjustable slit diaphragm 29.
  • the detection unit 3 When the detection unit 3 is used as intended, the light emitted by the light-emitting diode 27 is focused by the lens unit 28 onto the surface 4 which is provided with information which can be visualized.
  • the adjustability of the light emitted by the light-emitting diode 27 is focused by the lens unit 28 onto the surface 4 which is provided with information which can be visualized.
  • Slit diaphragm 29 enables the illumination of a more or less large section of the area 4.
  • the light reflected from the area 4 is wholly or partially projected onto the image sensor 22, in which the light is converted in a known manner into a sequence of electronic signals and for amplification
  • a / D converter 15 is supplied.
  • the amplified electronic signals of the motion detector 2 are converted into synchronization signals in a signal processing unit 31.
  • These synchronization signals which contain the information about the movement of the motion detector and thus the device unit 5, are fed together with the amplified image signals of the image sensor 22 to a signal processing unit 33 and converted into digital information packets which contain the full information about the image recording and about the movement.
  • the information packets can be stored in a storage unit 34.
  • the intended use of a combination mouse 1 working with a non-contact motion detector 2 also includes the case that the distance between the device unit 5 and the surface 4 is variable.
  • the motion detector 2 has means for distance detection for this purpose, the mode of operation of which is described below with reference to FIGS. 4 a and b.
  • a light signal 38 in the example a sinusoidally modulated wave, is emitted by the semiconductor emitter 11 in the direction of the surface 4.
  • the light signal 38 is reflected on the marked area and reaches the photodiode 13.
  • the light propagation time t is determined by comparing the phase of the modulation signal 39 with the phase of the received light signal 38.
  • the amplitudes of the two signals 38, 39 are plotted as a function of time in FIG. 4b.
  • the method described is not limited to light in the visible frequency range. For this reason, emitters which emit in the infrared or ultraviolet frequency range can also be used as light sources.
  • the electronic components used for the distance measurement are shown in FIG. 5.
  • the emitted light of the semiconductor radiator 11 is modulated with the sine wave signal generated in the oscillator 41 and amplified in the signal amplifier 42.
  • the photodiode 13 receives the modulated light signal 38 reflected on the surface 4, converts it into a modulated photovoltaic signal and feeds it to the amplifier 43.
  • the phase positions of the generated sine wave signal 39 and the photovoltaic signal 38 are compared in a discriminator 44.
  • the discriminator signal passes via the signal amplifier 45 to the computer unit 16, in which it is combined with the corresponding signals from the photodiodes 12, 12 ', 12 ", 12'” to form a digital information package and, if necessary, is fed to the image signal of the image sensor 22 in the signal processing unit 31.
  • the signal can also be used to control sensor motors 47, 48, by means of which the focal length of the lens arrangement 28 or the lens 14 can be set in accordance with the determined distance.
  • a laser can be used instead of the light emitting diode 14 and sufficiently smooth surfaces 4, the distance can be determined approximately by means of optical triangulation.
  • the determination of the distance L enables, on the one hand, the variation of the distance ' L of the detection unit 3 to the marked surface 4, and on the other hand, the distance L represents an additional parameter by means of which, in conjunction with the areal, from the signals of the photodiodes 12 , 12 ', 12 ", 12"' data, a three-dimensional position indication is made possible in a visual system connected to the device unit.
  • the data obtained from the motion detector 2 or the detection unit 3 are fed to a central control electronics 50, which is arranged on a circuit board 51 inside the device unit.
  • the central control electronics have a microprocessor 54 and one or more storage units 34, 55.
  • the storage units 34, 55 comprise working and / or permanent storage locations.
  • the central control electronics 50 is in data connection with further peripheral units: this includes an interface 57, an input unit 58 and a display 59.
  • a battery unit with — preferably rechargeable — batteries 60, 60 ′ is used for the autonomous power supply of the device unit 5.
  • Text, table or graphic programs, for example, can be evaluated directly in the central control electronics 50.
  • the programs, like any reference information, are stored in the memory unit 55 so that they can be called up.
  • Corresponding electronic control elements for the peripheral units are arranged on a second circuit board 61.
  • the interface 57 is used for electronic data exchange with external computers and is preferably designed as a serial interface to which the corresponding data transmission means can be permanently but detachably connected. In order to accelerate the processing of even large amounts of data, the interface 57 is designed as a fiber optic connection and is suitable for also being connected to networks of external computers and for being able to exchange data with them.
  • the device unit 5 has a transmitting and receiving unit 63, by means of which wireless data exchange with external systems is possible.
  • the input unit 58 is used, in particular, for inputting additional information or for inputting control commands to the central control electronics 50 in order, for example, to call up processing programs stored in the storage unit 55.
  • the input unit comprises a keyboard and / or a sensor input function.
  • the input unit 58 is data-connected to a microphone 68 and a comparator 69.
  • the electronic signal sequences obtained from sound signals in the microphone 68 are fed to the comparator 69, where they are compared with predetermined or entered signal sequences, which each represent codes for certain control commands and / or other information. If the two signal sequences match sufficiently, the comparator sends a control signal corresponding to the coding to the input unit 58, from which this signal is passed on to the central control electronics 50.
  • the display 59 which can comprise a liquid crystal display, for example, is used to visualize data, for example information that was acquired by the detection unit 3 and / or the motion detector 2, input by the input unit 58 or transmitted by communication with external computers; the display 59 also serves to display the status and to display any error messages.
  • the display is used for "online monitoring" during the recording.
  • the user recognizes the section that has just been recorded in the display.
  • the display thus serves on the one hand to position the combination mouse and on the other hand to control the recording of information.
  • the movement detector 75 of the combi-mouse 1 'in FIG. 2 does not operate without contact, but detects the relative movement of the detector via the direct mechanical contact of a scanning element with the surface 4.
  • the motion detector 75 has, as a scanning element, a freely rotatable scanning ball 76, on the surface of which small magnetic plates 77 are arranged evenly spaced from one another.
  • the magnetic field emanating from these magnetic plates can be detected by a Hall element 78 which is connected to the device unit 5 'and is spaced apart from the scanning ball 76 and has a plurality of Hall detectors 79.
  • the movement of the scanning ball 76 relative to the Hall element 78 leads to a periodic change in the magnetic field passing through the Hall element 78, and thus to a periodically changing the Hall voltages generated by the Hall detectors 79.
  • at least two Hall detectors 79 arranged in different directions, preferably perpendicular to one another, are required in the Hall element 78.
  • the electronic signals emanating from the Hall element 87 are, in the same way as the signals of the contact-free motion detector 2 of the combination mouse 1, an A / D
  • Converter 15 fed and fed to an electronic further processing.
  • the motion detection of the scanning ball 76 can also take place optically.
  • the surface of the scanning ball 76 is provided with a pattern of different color tones, for example with regularly arranged dark points on an overall lighter ball surface.
  • the spherical surface is illuminated by one or more light sources, such as light-emitting diodes.
  • detection takes place by means of an optical matrix sensor which detects the light from the light sources reflected from the spherical surface. Due to the light-dark sequence of the reflected radiation during the movement of the scanning ball 76, an exact movement image of the scanning ball 76 can be created.
  • the other electronic components and peripheral units of the combination mouse 1 'do not fundamentally differ from those of the combination mouse 1.
  • the surface 4 to be scanned by the detection unit 3 can be identical to or different from the surface 4 to be detected by the motion detector 2,70.
  • the latter is particularly the case, for example, in the case of a combination mouse used as a trackball, in which the surface 4 to be detected by a touching motion detector 70 corresponds to a finger surface of a user, and the marked area to be read by the detection unit 3 on a side of the device unit facing away from this is present.
  • the invention in particular expands the possible uses of previous computer mice or trackballs considerably and at the same time represents a powerful device for reading in visualizable information from a correspondingly marked area.
  • the combination mouse according to the invention combines a device for cursor control and a device for recording and intermediate storage, in particular of text and / or image information. It is therefore also able to do one of the main applications of a laptop, namely word processing, and therefore makes it unnecessary for a large number of users to purchase a corresponding device.

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Abstract

Eine Kombi-Maus (1) zum Erfassen von Bewegung und zum Einlesen von Information umfasst einen Bewegungsdetektor (2), der kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabständen seine jeweilige Position relativ zu einer Oberfläche (4) bei einer Bewegung erfasst und in elektronische, eine Information über die Bewegung enthaltende Signale umwandelt, eine Rechnereinheit (16), die die elektronischen Signale des Bewegungsdetektors (2) in Positionsanzeigen in einem zwei- und/oder dreidimensionalen visuellen System, etwa in die Positionierung eines Cursors auf einem Bildschirm, umwandelt, und eine optische Einheit (3), die von einer mit visualisierbarer Information, etwa alphanumerischen Zeichen, Graphiken oder fotografischen Bildern, markierten Fläche reflektiertes Licht einer Strahlungsquelle (27) erfasst und auf einen Bildsensor (22) abbildet, der das Licht in eine Abfolge elektronischer Signale umwandelt und zur elektronischen Weiterverarbeitung einer Signalverarbeitungseinheit (31) zuführt. Die vom Bewegungsdetektor (2) erzeugten Signale lassen sich zur Synchronisation der vom Bildsensor (3) ermittelten Bildinformation einsetzen.

Description

B E S C H R E I B U N G
Kombi -Maus
Die Erfindung betrifft eine Kombi-Maus zum Erfassen von Bewegung und zum Einlesen und von visualisierbarer Information, wie alphanumerischer Zeichen, Grafiken und fotographischen Bildern.
Aus der DE 196 24 767 AI ist ein Lesegerät für die optische Erfassung und Speicherung von visuell markierten und proji- zierten alphanumerischen Zeichen, Grafiken und fotografischen Bildern bekannt. Bei diesem Gerät wird das Licht einer Strahlungsquelle auf einen Ausschnitt einer mit alphanumerischen Zeichen markierten Fläche projiziert und das von der Fläche reflektierte Licht in einer optischen Einheit auf einen Bildsensor abgebildet, der das Licht in eine Abfolge von elektronischen Signalen umwandelt. Zeitgleich mit der optischen Information gewonnene Signale eines Dewegungsdetektors dienen als Synchronisationssignale mit dem Ziel, die Zeicheninformation eines frei wählbaren Teils der markierten Fläche in Form von Informationspaketen in einer die elektronische Weiterverarbeitung zugänglichen Weise abzuspeichern. Die vom Bildsensor gewonnene Information ist dabei logisch fest mit denen des Bewegungsdetektors verknüpft. Es bei diesem vorbekannten Gerät somit nicht möglich, die von dem Bewegungsdetektor gewonnenen Informationen unabhängig von denen des Bildsensors zu verwenden, und erstere etwa zur Cursorsteuerung in einen visuellen System einzusetzen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Kombi- Maus zum Erfassen von Bewegung und zum Einlesen von Infor- mation zu schaffen, bei dem die Daten der Bewegungserfassung zur Positionsanzeige in einem visuellen System einsetzbar sind.
Gelöst ist diese Aufgabe mit einer Kombi-Maus zum Erfassen von Bewegung und zum Einlesen von Information mit einem Bewegungsdetektor, der kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabständen seine jeweilige Position relativ zu einer Oberfläche bei einer Bewegung erfaßt und in elektronische, eine Information über die Bewegung enthaltende Signale um- wandelt, mit einer Rechnereinheit, die die elektronischen Signale des Bewegungsdetetektors in Positionsanzeigen in einem zwei- und/oder dreidimensionalen visuellen System, etwa in die Positionierung eines Cursors auf einem Bildschirm, umwandelt, und mit einer optischen Einheit, die von einer mit visualisierbarer Information, etwa alphanumerischen Zeichen, Graphiken oder fotografischen Bildern, markierten Fläche reflektiertes Licht einer Strahlungsquelle erfaßt und auf einen Bildsensor abbildet, der das Licht in eine Abfolge elektronischer Signale umwandelt und zur elek- tronischen Weiterverarbeitung einer Signalverarbeitungseinheit zuführt. Die Geräteeinheit der Kombi-Maus weist ferner ein Display auf, mit dem von der optischen Einheit oder dem Bildsensor erfaßte, mittels der Eingabeeinheit eingegebene oder mit- tels Datenferntragung. von einem externen Rechner übermittelte Daten zeitnah visuell darstellbar sind. Insbesondere kann über das Display eine online Überwachung der gerade erfaßten Information erfolgen. Das Display wird zunächst genutzt, um den gewünschten Ausschnitt zu definieren und die Kombi-Maus relativ zur Erfassungsebene entsprechend zu positionieren. Anschließend kann auf dem Display getreu dem aus der Textverarbeitung bekannten Grundsatz „what you get is what you see" die Erfassung der Information verfolgt werden.
Beim Gegenstand der Erfindung handelt es sich somit darum, die Information über die Bewegung des Bewegungsdetektors gegenüber einer Oberfläche bzw. der Bewegung der Oberfläche gegenüber dem Bewegungsdetektor in einer Rechnereinheit derart umzuwandeln, daß sie zur Positionsanzeige in einem mit der Rechnereinheit datenverbundenen visuellen System einsetzbar ist. Das visuelle System kann dabei eine zwei- oder dreidimensionale Positionsanzeige erlauben. Unabhängig davon kann mit Hilfe der optischen Einheit und des Bildsen- sors auf einer Fläche abgebildete visualisierbare Information, etwa alphanumerische Zeichen, Grafiken und/oder fotografische Bilder, erfaßt und an eine Signalverarbeitungseinheit zur elektronischen Weiterverarbeitung zugeführt werden. Insbesondere können die vom Bildsensor gewonnenen Informationen in das mit der Rechnereinheit datenverbundenen visuellen System übertragen und dort bearbeitet werden. Die von der optischen Einheit abzuscannende Fläche kann identisch mit oder verschieden von der vom Bewegungsdetektor zu erfassenden Oberfläche sein. Als Strahlungsquelle zur optischen Erfassung kann eine in der optischen Einheit eingebaute Strahlungsquelle verwendet werden, oder es kann eine externe Strahlungsquelle oder ge- wohnliches Tageslicht ' zum Einsatz kommen.
Zweckmäßigerweise ist der Bewegungsdetektor auch zur Erzeugung von Synchronisationssignalen zur Beschreibung einer Bewegung des Bewegungsdetektors gegenüber der markierten Fläche und somit der Relativposition visualisierbarer Information auf der markierten Fläche einsetzbar. Hierzu steht der Bewegungsdetektor mit der bildverarbeitenden Signalverarbeitungseinheit in Datenverbindung. Die Synchronisationssignale werden gleichzeitig oder zeitnah mit der Bilderfassung der optischen Einheit bei einer Bewegung relativ zu der markierten Fläche erzeugt und dienen dazu, die visualisierbare Information eines frei wählbaren Teiles der markierten Fläche unter Wahrung der Ortsinformation einer elektronischen Weiterverarbeitung zuzuführen. Hierzu wird beipielsweise eine Bildserie, bestehend aus sich teilweise überlappenden Bildern vorgebbarer Größe, zunächst erfaßt und abgespeichert und dann unter Ermittlung und Unterdrük- kung der überlappenden Bildteile die erhaltene Bildiforma- tion beispielsweise zur Weiterverarbeitung in einer Bild- oder Textverarbeitung zwischengespeichert. Dieser Vorgang wird als Bildassemblierung bezeichnet
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Bewegungsdetektor Mittel zum berührungsfreien Erfassen der Bewegung relativ zur Oberfläche auf. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil sich gezeigt hat, daß zur Bewegungsdetek- tion eingesetzte mechanische Teile, wie beispielsweise die von üblichen Computermäusen her bekannten walzenförmigen Abtastelemente, bei längerer Benutzungsdauer verschmutzen, wodurch die Tauglichkeit des Bewegungsdetektors erheblich gemindert wird. Gleichfalls ist eine berührungsfreie Bewe- gungsdetektion vorteilhaft, wenn eine mechanische Abtastung wegen der Empfindlichkeit der abzutastenden Oberfläche oder einer stark reliefartig ausgebildeten Oberflächenstruktur nicht möglich ist.
Geeignete Bewegungsdetektoren arbeiten je nach der Beschaffenheit der Oberfläche etwa mit Hilfe von Licht oder son- stiger elektromagnetischer Strahlung, Schallwellen oder mittels elektrischer oder magnetischer Felder.
Ein besonders geeigneter Bewegungsdetektor weist eine Matrix aus in einer Fläche nebeneinander angeordneten opti- sehen Erfassungsmitteln auf, mittels derer eine relativ zur Oberfläche erfolgte Bewegung in eine Abfolge elektronischer Signale umwandelbar ist. Die vom Detektor vollzogene Bewegung entlang der Oberfläche ist damit leicht aufgrund der zeitlichen Abfolge der von den einzelnen optischen Erfas- sungsmitteln abgegebenen elektronischen Signale nachvollziehbar. Als Matrix kommt dabei etwa eine Anordnung von Photodioden oder ausgewählten Pixeln eines CCD-Bildsensors.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung weist der Be- wegungsdetektor ein rotationssymmetrisch ausgebildetes und um mindestens eine Achse drehbar gelagertes Abtastelement auf. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Handhabbarkeit der erfindungsgemäßen Kombi-Maus.
Die Detektion der Bewegung relativ zur Oberfläche kann zweckmäßigerweise unter Zuhilfenahme des Halleffekts erfolgen. Insoweit sieht eine abermalige wichtige Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Bewegungsdetektor ein Hallelement mit einem Abtastelement aufweist, wobei das Abtastele- ment von einem inhomogenen Magnetfeld umgeben ist. Die Drehbewegung des Abtastelements verursacht eine periodische Veränderung der Hallspannung. Dieser Aufbau ermöglicht eine sehr genaue Bestimmung der Position des Lesege- räts auf der markierten Fläche.
Alternativ zur Detektion mittels des Halleffekts weist der Bewegungsdetektor einen optischen Detektor mit einem Abtastelement auf, wobei die Oberfläche des Abtastelements der- art optisch inhomogen gestaltet ist, daß in Zusammenwirken mit dem optischen Detektor bei einer Drehung des Abtastelements elektrische Signale erzeugt werden, die der jeweiligen Drehbewegung eindeutig zuzuordnen sind.
In einer Weiterbildung ist die Geräteeinheit mit einer Eingabeeinheit versehen, mittels der Steuerungssignale an die Rechnereinheit und/oder an die Signalverarbeitungseinheit übermittelbar sind.
Eine besonders einfache und rationelle Handhabung ergibt sich, wenn die Eingabeeinheit zur phonetischen Eingabe von Steuerungsbefehlen mit einem Mikrofon und einer an diesem angeschlossenen Umwandlungselektronik versehen ist, die das phonetische Signal vorgegebener Laute oder Worte in vorbe- stimmte Steuerungssignale übersetzt.
Als vorteilhafte Eingabeeinheit kommt eine Tastatur in Betracht, mittels der auch die Eingabe weiterer Informationen oder von Verarbeitungsprogrammen ermöglicht wird. Die Ta- statur kann dabei etwa in Form einer Anordnung von Hard- oder Softkeys ausgeführt sein.
Um den Datenaustausch mit einem externen Rechner zu ermöglichen, ist die Kombi-Maus nach Anspruch 11 mit einer - vorzugsweise seriellen - Schnittstelle versehen. Nach einer abermaligen Ausgestaltung weist die Geräteeinheit digitale Speicherelemente auf. Dadurch ist es möglich, eingelesene Texte oder komplexe bildliche Informationen ab- zuspeichern.
Die Ausstattung der erfindungsgemäßen Kombi-Maus mit einem Mikroprozessor erweitert die Funktionsmöglichkeiten hin zu denen eines Computers und ermöglicht die komplexe Verarbei- tung erfaßter, eingegebener, errechneter und/oder übermittelter Information. Die Kombi-Maus stellt in dieser Ausgestaltung einen transportablen Taschen-PC dar.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung umfaßt die Geräteeinheit einen Distanzmesser, mittels dessen der Abstand der Geräteeinheit bei einer vorgegebenen Position relativ zur markierten Fläche ermittelbar und in elektronische, als Information über eine reale oder virtuelle Positionsangabe nutzbare Signale umwandelbar sind. Ein solcher Distanzmesser kann einerseits dazu eingesetzt werden, eine berührungsfreie Erfassung von visualisierbarer Information selbst bei einer Variation des Abstandes zwischen der Geräteeinheit und der mit dieser Information versehenen Fläche zu ermöglichen. Andererseits ermöglicht die Erfassung des Abstandes als einer dritte Koordinate auch eine dreidimensionale Positionsangabe in dem mit der Rechnereinheit verbundenen visuellen System.
Besonders zweckmäßig erweist sich der Einsatz der Erfindung als Computermaus oder als Trackball. Durch die zusätzliche Funktion der Erfassungsmöglichkeit visualisierbarer Information ist die Erfindung konventionellen Computermäusen oder Trackballs deutlich überlegen. Anhand der Zeichnungen sollen nachfolgend Ausführungsbei- . spiele der Erfindung näher erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen:
Fig. 1: eine berührungsfrei arbeitende Kombi-Maus in einem Längsschnitt,
Fig. 2: eine mit einer Hallsonde als Berührungsde- tektor versehene Kombi-Maus,
Fig. 3: den Bewegungsdetektor einer erfindungsgemäßen Kombi-Maus in einer Draufsicht,
Fig. 4a: einen beabstandet von einer Fläche gehaltenen Distanzmesser,
Fig. 4b: das Prinzip der Abstandsmessung bei einem
Distanzmesser einer erfindungsgemäßen Kombi- Maus und
Fig. 5: in einem Blockschaltbild die elektronischen Komponenten des Distanzmessers aus Fig. 4a.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Kombi-Maus 1 handelt es sich um ein berührungsfrei arbeitendes Gerät mit einem Bewegungsdetektor 2 sowie mit einer Erfassungseinheit 3 zur Erfassung von auf einer Fläche 4 befindlicher visualisierbarer Information, etwa von alphanumerischen Zeichen, Grafiken, foto- grafischen Bildern, ReliefStrukturen oder sonstigen zwei- und/oder dreidimensionalen Repräsentationen.
Der Bewegungsdetektor 2 und die Erfassungseinheit 3 sind in einer kompakten Geräteeinheit 5 integriert, die zugleich, wie unten näher ausgeführt, Vorrichtungen zur Eingabe, Übertragung, Verarbeitung und Visualisierung von Daten sowie eine interne Stromversorgung umfaßt.
Der in Fig. 3 gezeigte berührungsfreie Bewegungsdetektor 2 weist - in einem Mikrochip 10 integriert - einen Halbleiterstrahier 11 sowie insgesamt fünf Fotodioden 12, 12', 12", 12" ',13 auf. Die Fotodioden 12, 12' , 12" , 12" ' dienen bei einer Bewegung des Detektors relativ zu einer zwei- oder dreidimensional ausgerichteten Oberfläche 4 der Er- fassung von Bewegungskomponenten parallel zu einer Ebene, während die Fotodiode 13 die Messung des Vertikalabstandes des Bewegungsdetektors von der Oberfläche 4 erlaubt.
Die Funktionsweise des berührungsfreien Bewegungsdetektors 2 läßt sich wie folgt beschreiben: Durch eine geeignete An- steuerungselektronik wird der Halbleiterstrahler 11 betätigt, sobald die bestimmungsgemäße Bewegungsdetektion beginnt. Das durch die Linse 14 vom Halbleiterstrahler 11 in Richtung auf die Oberfläche 4 fokussierte Licht wird von dieser reflektiert und von der Linse 14 auf den Mikrochip 10 abgebildet. Die Fotodioden 12, 12', 12", 12'" und 14 erfassen zumindest teilweise das reflektierte Licht. Bei der Bewegung des Bewegungsdetektors 2 parallel zu einer durch die Anordnung der Fotodioden 12, 12', 12", 12"' be- stimmten Ebene wird in dem aus den Fotodioden 12, 12', 12", 12'" bestehenden Diodenarray ein Muster zeitlich aufeinanderfolgender Signale erzeugt, aus denen mittels einer geeigneten Datenverarbeitung die Richtung und die Geschwindigkeit der zu dieser Ebene parallelen Bewegungskom- ponenten der Bewegung des Detektors in eindeutiger Weise bestimmbar ist.
Die elektrischen Impulse der Fotodioden 12, 12' , 12" , 12' " werden in einem A/D-Konverter 15 verstärkt und als digita- les Signal einer Rechnereinheit 16 der weiteren elektroni- sehen Verarbeitung zugeführt. Diese Signale sind insbesondere zur Positionsanzeige oder zur Cursorsteuerung in einem mit der Geräteeineit 5 datenverbundenen - hier jedoch nicht gezeigten - visuellen System, etwa einem Computerbild- schirm, einsetzbar.
Die Erfassungseinheit 3 umfaßt ' eine optische Einheit 21 sowie einen Bildsensor 22. Bei dem Bildsensor 22 handelt es sich vorzugsweise um einen CCD-Bildsensor hoher Auflösung von einigen 105 -106 Pixeln/cm2 oder mehr. Die optische Einheit umfaßt eine an sich bekannte Optik, wie sie beispielsweise in der DE 196 25 767 AI ausführlich beschrieben ist. Sie umfaßt im wesentlichen eine Lichtquelle, etwa eine Leuchtdiode 27, eine fokussierenden Linseneinheit 28 sowie eine einstellbare Schlitzblende 29.
Bei bestimmungsgemäßem Einsatz der Erfassungseinheit 3 wird das von der Leuchtdiode 27 emittierte Licht von der Linseneinheit 28 auf die mit visualisierbarer Information be- stückte Fläche 4 fokussiert. Die Einstellbarkeit der
Schlitzblende 29 ermöglicht dabei die Ausleuchtung eines mehr oder minder großen Ausschnitts der Fläche 4. Das von der Fläche 4 reflektierte Licht wird ganz oder teilweise auf den Bildsensor 22 projiziert, in welchem das Licht in bekannter Weise in eine Abfolge elektronischer Signale umgewandelt und zur Verstärkung einem A/D-Konverter 15 zugeführt wird.
Bei der Bewegung der Erfassungseinheit 3 relativ zur Fläche 4 ist die Ermittlung der Relativposition der Erfassungseinheit 3 erforderlich. Hierzu werden die verstärkten elektronischen Signale des Bewegungsdetektors 2 in einer Signalverarbeitungseinheit 31 in Synchronisationssignale umgewandelt. Diese Synchronisationssignale, die die Information über die Bewegung des Bewegungsdetektors und somit der Geräteeinheit 5 enthalten, werden zusammen mit den verstärkten Bildsignalen des Bildsensors 22 einer Signalaufbereitungseinheit 33 zugeführt und in digitale Informationspakete umgewandelt, die die volle Information über die Bildaufnahme und über die Bewegung enthalten. Die Informationspakete sind in einer Speichereinheit 34 abspeicherbar.
Die bestimmungsgemäße Verwendung einer mit einem berüh- rungsfreien Bewegungsdetektor 2 arbeitenden Kombi-Maus 1 schließt auch den Fall ein, daß der Abstand zwischen der Geräteeinheit 5 und der Oberfläche 4 variabel ist. Wie be- reits erwähnt, weist der Bewegungsdetektor 2 hierzu Mittel zur Distanzerfassung auf, deren Wirkungsweise anhand der Fig. 4 a und b im folgenden beschrieben werden.
Vom Halbleiterstrahler 11 wird ein Lichtsignal 38, im Bei- spiel eine sinusförmig durchmodulierte Welle, in Richtung auf die Oberfläche 4 abgestrahlt. Das Lichtsignal 38 wird an der markierten Fläche reflektiert und gelangt auf die Fotodiode 13. Für die dabei zurückgelegte Wegstrecke, die größer als der doppelte Abstand 2L zwischen dem Bewegungs- detektor 2 und der Oberfläche 4 ist, benötigt das Licht die Laufzeit t. Die Bestimmung der Lichtlaufzeit t erfolgt aus einem Vergleich der Phase des Modulationssignals 39 mit der Phase des empfangenen Lichtsignals 38. In Fig. 4b sind die Amplituden der beiden Signale 38,39 als Funktion der Zeit aufgetragen. Die Laufzeitdifferenz t2 - ti = t zwischen Modulationssignal 39 und Lichtsignal 38 führt zu markanten Unterschieden der Amplituden der beiden Signale zu einem gegebenen Zeitpunkt ti. Die beschriebene Methode ist nicht auf Licht im sichtbaren Frequenzbereich beschränkt. Als Lichtquellen sind daher auch Strahler einsetzbar, die im infraroten oder ultravioletten Frequenzbereich emittieren.
Die für die Distanzmessung eingesetzten elektronischen Komponenten sind in Fig. 5 gezeigt. Das abgestrahlte Licht des Halbleiterstrahlers 11 wird mit dem im Oszillator 41 generierten und im Signalverstärker 42 verstärkten Sinuswellen- signal moduliert. Die Fotodiode 13 empfängt das modulierte, an der Oberfläche 4 reflektierte Lichtsignal 38, wandelt es in ein moduliertes photovoltaisches Signal um und leitet es dem Verstärker 43 zu. In einem Diskriminator 44 werden die Phasenlagen des generierten Sinuswellensignals 39 und des photovoltaischen Signals 38 verglichen. Das Ausgangssignal des Diskriminators 44 verhält sich proportional zur Phasenverschiebung und ist ein Maß für die vom Licht innerhalb einer Zeit t = t2 - ti mit der Geschwindigkeit c zurückgelegten Wegstrecke.
Das Diskriminatorsignal gelangt über des Signalverstärker 45 zur Rechnereinheit 16, in der es mit den entsprechenden Signalen der Fotodioden 12, 12', 12", 12'" zu einem digitalen Informationspaket zusammengefaßt und gegebenenfalls in der Signalverarbeitungseinheit 31 dem Bildsignal des Bildsensors 22 zugeleitet wird.
Das Signal ist auch zur Steuerung von Sensormotoren 47, 48 einsetzbar, mittels der etwa die Brennweite der Linsenan- Ordnung 28 oder der Linse 14 entsprechend dem ermittelten Abstand eingestellt werden können.
Alternativ zur beschriebenen Lichtlaufzeitmessung kann bei Einsatz eines Lasers anstelle der Leuchtdiode 14 und bei hinreichend glatten Oberflächen 4 der Abstand etwa mittels optischer Triangulation bestimmt werden.
Die Ermittlung der Distanz L ermöglicht zum einen die Va- riation des Abstandes 'L der Erfassungseinheit 3 zur markierten Fläche 4, zum zweiten stellt die Distanz L einen zusätzlichen Parameter dar, mittels dessen, in Verbindung mit den flächenhaften, aus den Signalen der Fotodioden 12, 12', 12", 12"' gewonnenen Daten, eine dreidimensionale Positionsangabe in einem mit der Geräteeinheit in Datenverbindung stehenden visuellen System ermöglicht wird.
Die vom Bewegungsdetektor 2 bzw. der Erfassungseinheit 3 gewonnenen Daten werden einer zentralen Steuerungselektro- nik 50 zugeleitet, die im Innern der Geräteeinheit auf einer Platine 51 angeordnet ist. Die zentrale Steuerungselektronik weist einen Mikroprozessor 54 sowie eine oder mehrere Speichereinheiten 34,55 auf. Die Speichereinheiten 34,55 umfassen Arbeits- und/oder Festspeicherplätze.
Die zentrale Steuerungselektronik 50 steht mit weiteren Peripherieeinheiten in Datenverbindung: Hierzu gehören eine Schnittstelle 57, eine Eingabeeinheit 58 und ein Display 59. Zur autonomen Stromversorgung der Geräteeinheit 5 dient eine Batterieeinheit mit - vorzugsweise wiederaufladbaren - Batterien 60, 60' . In der zentralen Steuerungselektronik 50 können etwa Text- Tabellen- oder Grafikprogramme unmittelbar ausgewertet werden. Die Programme sind, ebenso wie etwaige Referenzinformationen, in der Speichereinheit 55 ab- rufbar abgelegt. Auf einer zweiten Platine 61 sind entsprechende elektronische Steuerungselemente für die Peripherieeinheiten angeordnet. Die Schnittstelle 57 dient zum elektronischen Datenaustausch mit externen Rechnern und ist vorzugsweise als serielle Schnittstelle ausgebildet, an der entsprechende Daten- Übertragungsmittel fest, aber ablösbar verbunden werden können. Um die Verarbeitung auch größerer Datenmengen zu beschleunigen, ist die Schnittstelle 57 als Glasfaseran- schluß konzipiert und geeignet, auch mit Netzwerken externer Rechner verbunden zu werden, und mit diesen in Daten- austausch treten zu können.
Des weiteren weist die Geräteeinheit 5 eine Sende- und Empfangseinheit 63 auf, mittels der ein drahtloser Datenaustausch mit externen Systemen möglich ist.
Die Eingabeeinheit 58 dient insbesondere zur Eingabe zusätzlicher Information oder zur Eingabe von Steuerungsbefehlen an die zentrale Steuerungselektronik 50, um beispielsweise in der Speichereinheit 55 abgelegte Verarbei- tungsprogramme aufzurufen. Die Eingabeeinheit umfaßt dabei eine Tastatur und/oder eine sensorisch wirkende Eingabemöglichkeit .
Um die phonetische Eingabe von Steuerbefehlen und sonstiger Information zu ermöglichen, ist die Eingabeeinheit 58 mit einem Mikrofon 68 sowie einem Komparator 69 datenverbunden. Die aus Schallsignalen im Mikrofon 68 gewonnenen elektronischen Signalfolgen werden dem Komparator 69 zugeleitet und dort mit vorbestimmten oder eingegebenen Signalfolgen ver- glichen, die jeweils Codierungen für bestimmte Steuerungsbefehle und/oder sonstiger Information repräsentieren. Bei einer hinreichenden Übereinstimmung beider Signalfolgen sendet der Komparator ein der Codierung ensprechendes Steuersignal an die Eingabeeinheit 58, von der aus dieses Si- gnal an die zentrale Steuerungselektronik 50 weitergegeben wird.
Das Display 59, das beispielsweise eine Flüssigkristallan- zeige umfassen kann, dient zur Visualisierung von Daten, etwa von Information, die mittels der Erfassungseinheit 3 und/oder des Bewegungsdetektors 2 erfaßt, von der Eingabeeinheit 58 eingegeben oder durch Kommunikation mit externen Rechnern übermittelt wurde; ferner dient das Display 59 zur Statusanzeige und zur Anzeige etwaiger Fehlermeldungen.
Insbesondere aber dient das Display zu einem „online- monitoring" bei der Erfassung. Der Benutzer erkennt dabei im Display jeweils den gerade erfaßten Ausschnitt. Das Dis- play dient somit einerseits der Positionierung der Kombi- Maus und andererseits der Kontrolle der Informationserfassung.
Im Unterschied zur Kombi-Maus 1 arbeitet der Bewegungsde- tektor 75 der Kombi-Maus 1' in Fig. 2 nicht berührungsfrei, sondern erfaßt die Relativbewegung des Detektors über den direkten mechanischen Kontakt eines Abtastelements mit der Oberfläche 4.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform weist der Bewegungsdetektor 75 als Abtastelement eine frei drehbar gelagerte Abtastkugel 76 auf, auf deren Oberfläche kleine Ma- gnetplättchen 77 gleichmäßig beabstandet voneinander angeordnet sind. Das von diesen Magnetplättchen ausgehende Ma- gnetfeld ist von einem mit der Geräteeinheit 5' verbundenen und beabstandet von der Abtastkugel 76 angeordneten Hallelement 78 detektierbar, das mehrere Halldetektoren 79 aufweist. Die Bewegung der Abtastkugel 76 gegenüber dem Hallelement 78 führt zu einer periodischen Änderung des das Hal- lelement 78 durchsetzenden Magnetfelds, und damit zu einer periodischen Änderung der von den Halldetektoren 79 erzeugten Hallspannungen. Um die Bewegung der Abtastkugel 76 in eindeutiger Weise in Hallspannungssignale umsetzen zu können, bedarf es dabei wenigstens zweier in unterschiedli- chen Richtungen, vorzugsweise senkrecht zueinander angeordneten Halldetektoren 79 im Hallelement 78.
Die vom Hallelement 87 ausgehenden elektronischen Signale werden, in gleicher Weise wie die Signale des berührungs- freien Bewegungsdetektors 2 der Kombi-Maus 1, einem A/D-
Konverter 15 zugeleitet und einer elektronischen Weiterverarbeitung zugeführt.
Alternativ zur Bewegungserfassung unter Zuhilfenahme des Halleffekts kann die Bewegungserfassung der Abtastkugel 76 auch optisch erfolgen. Hierzu ist die Oberfläche der Abtastkugel 76 mit einem Muster verschiedener Farbtöne versehen, etwa mit regelmäßig angeordneten dunklen Punkte auf einer insgesamt helleren Kugeloberfläche. Die Kugeloberflä- ehe wird von einer oder mehreren Lichtquellen, etwa Leuchtdioden, angestrahlt. Die Detektion erfolgt bei dieser alternativen Ausführungsform mittels eines optischen Matrixsensors, der das von der Kugeloberfläche reflektierte Licht der Lichtquellen erfaßt. Aufgrund der Hell-Dunkel Abfolge der reflektierten Strahlung bei der Bewegung der Abtastkugel 76 kann so ein genaues Bewegungsbild der Abtastkugel 76 erstellt werden.
Die übrigen elektronischen Bausteine und Peripherieeinhei- ten der Kombi-Maus 1' unterscheiden sich nicht grundsätzlich von denen der Kombi-Maus 1.
Die von der Erfassungseinheit 3 abzuscannende Fläche 4 kann identisch mit oder verschieden von der vom Bewegungsdetek- tor 2,70 zu erfassenden Oberfläche 4 sein. Letzteres ist insbesondere etwa bei einer als Trackball eingesetzten Kombi-Maus der Fall, bei der die von einem berührenden Bewegungsdetektor 70 zu erfassende Oberfläche 4 einer Fingeroberflache eines Benutzers entspricht, und die von der Erfassungseinheit 3 zu lesende markierte Fläche auf einer hierzu abgewandten Seite der Geräteeinheit vorliegt.
Die Erfindung erweitert insbesondere die Einsatzmöglichkeiten bisheriger Computermäuse oder Trackballs erheblich und stellt zugleich eine leistungsstarke Einrichtung zum Einlesen visualisierbarer Information von einer entsprechend markierten Fläche dar. Die erfindungsgmäße Kombi-Maus ver- einigt in sich ein Gerät zur Cursor-Steuerung ebenso wie ein Gerät zur Erfassung und Zwischenspeicherung, insbesondere von Text und/oder Bildinformation. Sie ist daher zusätzlich in der Lage eine der Hauptanwendungen eines Laptops, nämlich die Textverarbeitung mit zu erledigen und macht daher für eine Vielzahl von Nutzern die Anschaffung eines entsprechenden Gerätes überflüssig.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Kombi-Maus zum Erfassen von Bewegung und zum Einlesen von Information,
- mit einem Bewegungsdetektor (2,75), der kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabständen seine jeweilige Position relativ zu einer Oberfläche (4) bei einer Bewegung er- faßt und in elektronische, eine Information über die Bewegung enthaltende Signale umwandelt,
- mit einer Rechnereinheit (16) , die die elektronischen Signale des Bewegungsdetetektors (2) in Positionsanzeigen in einem zwei- und/oder dreidimensionalen visuellen System, etwa in die Positionierung eines Cursors auf einem Bildschirm, umwandelt,
mit einer optischen Einheit (3) , die von einer mit vi- sualisierbarer Information, etwa alphanumerischen Zeichen, Graphiken oder fotografischen Bildern, markierten Fläche reflektiertes Licht einer Strahlungsquelle (27) erfaßt und auf einen Bildsensor abbildet (22), der das Licht in eine Abfolge elektronischer Signale umwandelt und zur elektronischen Weiterverarbeitung einer Signalverarbeitungseinheit (31) zuführt, wobei die Rechnereinheit (16) und/oder Signalverarbeitungseinheit (31) in einer Geräteeinheit (5,5') angeordnet sind, die zugleich den Bewegungsdetektor (2,75) um- faßt und
- mit einem Display (59,) das mit der Geräteeinheit (5, 5') verbunden ist, auf dem erfaßte, eingegebene und/oder übermittelte Informationen visuell darstellbar sind, insbesondere eine online-Überwachung der Erfassung gege- ben ist.
2. Kombi-Maus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit (31) aus den elektronischen Signalen des Bewegungsdetektors (2,75) Synchronisations- Signale zur Beschreibung einer Relativposition von visualisierbarer Information auf der markierten Fläche erzeugt und die Signale des Bildsensors (3) mit Hilfe der Synchronisationssignale in Informationspakete umwandelt und zu einem Bild assembliert, die die visualisierbare Information eines frei wählbaren Teiles der markierten Fläche (4) enthalten.
3. Kombi-Maus Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsdetektor (2) Mittel zum berührungsfreien Erfassen der Bewegung relativ zur Oberfläche aufweist.
4. Kombi-Maus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsdetektor (2) eine Matrix aus in einer Fläche nebeneinander angeordneten optischen Erfassungsmitteln, etwa eine Anordnung von Photodioden (12, 12' , 12" , 12' " ) oder Pixel eines CCD-Bildsensors, aufweist, mittels derer eine relativ zur Oberfläche (4) erfolgte Bewegung in eine für die Bewegung charakteristische Abfolge elektronischer Signale umwandelbar ist.
5. Kombi-Maus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsdetektor (75) ein rotationssymmetrisch ausgebildetes und um mindestens eine Achse drehbar gelagertes Abtastelement (76) aufweist.
6. Kombi-Maus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsdetektor (75) ein Hallelement (78) mit einem Abtastelement (76) aufweist, wobei das Abtastelement (76) von einem inhomogenen Magnetfeld derart umgeben ist, daß in Zusammenwirken mit dem Hallelement (78) bei einer Drehung des Abtastelements (76) elektrische Signale erzeugt werden, die der jeweiligen Drehbewegung eindeutig zuzuordnen sind.
7. Kombi-Maus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsdetektor (75) einen optischen Detektor mit einem Abtastelement (76) aufweist, wobei die Oberfläche des Abtastelements derart optisch inhomogen gestaltet ist, daß in Zusammenwirken mit dem optischen Detektor bei einer Drehung des Abtastelements elektrische Signale erzeugt werden, die der jeweiligen Drehbewegung eindeutig zuzuordnen sind.
8. Kombi-Maus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräteeinheit (5,5') eine Eingabeeinheit (58) umfaßt, mittels der Steuerungssignale an die Rechnereinheit (16) und/oder an die Signalverarbeitungeinheit (31) übermittelbar sind.
9. Kombi-Maus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinheit (58) zur phonetischen Eingabe von Steue- rungsbefehlen mit einem Mikrofon (68) und einer an diesem angeschlossenen Konversionselektronik (69) versehen ist, die vorgegebene phonetische Signale in eingegebene oder vorbestimmte Steuerungssignale übersetzt.
10. Kombi-Maus nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinheit (58) eine Tastatur umfaßt.
11. Kombi-Maus nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräteeinheit (5,5') zur Übermittlung elektronischer Daten an einen und/oder von einem externen Rechner mit einer - vorzugsweise seriellen - Schnittstelle (57) versehen ist.
12. Kombi-Maus nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräteeinheit (5,5') digitale Speicherelemente (34,55) zum Abspeichern erfaßter, eingegebener und/oder übermittelter Informationen umfaßt.
13. Kombi-Maus nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräteeinheit (5,5') mit einem Mikroprozessor (54) zur Verarbeitung erfaßter, eingegebener und/oder übermittelter Daten versehen ist.
14. Kombi-Maus nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräteeinheit (5) einen Distanzmesser (2) umfaßt, mittels dessen der Abstand (L) der Geräteeinheit (5) bei einer vorgegebenen Position relativ zur Oberfläche (4) ermittelbar und in elektronische, als Infor- mation über eine reale oder virtuelle Positionsangabe einsetzbare Signale umwandelbar sind.
15. Kombi-Maus nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräteeinheit (5,5') als Computer- maus oder als Trackball einsetzbar ist.
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