FI84113C - Markerings- och ordergivningsanordning foer en dator. - Google Patents

Description

84113

TIETOKONEEN OSOITIN- JA KÄSKYNANTOLAITE - MARKERINGS- OCH ORDERGIVNINGSANORDNING FÖR EN DATOR

Tämän keksinnön kohteena on tietokoneen osoitin- ja käskyn-5 antolaite, joka muodostuu käsin siirrettävästä yksiköstä, johon kuuluu ainakin yksi yksikön liikkeitä tunnistava anturi, anturisignaaleja tietokoneen ymmärtämään muotoon tulkitseva elektroniikka, näppäimet käskyjen antamiseksi tietokoneelle sekä tiedonsiirtokanava laitteen ja tietokoneen vä-10 Iillä.

Tietokoneen kanssa kaksiulotteiseen vuorovaikutukseen soveltuva yleisimmin käytetty elin, nk. hiiri, on yleisesti todettu ihmiselle parhaiten sopivaksi vuorovaikutuslaitteeksi, 15 mutta sen käyttö ilman riittävän suurta ja tasaista pöytä-pintaa tms. on hankalaa.

Lisäksi eräs syy kolmiulotteisen työskentelyn hankaluuteen nykyisissä järjestelmissä on käyttäjän sitominen kaksiulot-20 teiseen tietojen syöttöön sekä kaksiulotteiseen tarkistami seen kuvaruudulta. Jälkimmäistä rajoitusta voidaan lieventää tai poistaa stereokuvilla, holografiatekniikalla tai automaattisella kolmiulotteisten mallien valmistuslaittei1la. Nykyiset kolmiulotteiset tiedonsyöttövälineet toimivat joko 25 mekaanisesti, vapaita liikkeitä mahdollistavan akseliston tai liikuntavarsilaitteen tai vaihtoehtoisesti esimerkiksi ultraääneen perustuvan laitteen avulla. Molemmat toteutustavat vaativat kiinteät installaatiot sekä rajoittavat työskentelyn tiettyyn sangen rajattuun avaruuteen, jossa toimi-30 taan absoluuttisilla koordinaateilla.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa yllämainitut rajoitukset ja aikaansaada työskentelytasoista riippumaton tietokoneen kanssa joustavaan vuorovaikutukseen soveltuva laite. 35 Tämän aikaansaamiseksi on keksinnön mukaiselle osoitin- ja käskynantolaitteelle tunnusomaista se, että laitteen muodos- 2 84113 tavan yksikön liikkeitä tunnistavat anturit ovat kiihtyvyys-antureita, joilla yksikön liikkeiden suunta, nopeus ja pituus on ainakin yhdessä liikesuunnassa tunnistettavissa yksikön kiihtyvyyden suunnan, voimakkuuden sekä kuluneen 5 ajan perusteella.

Keksinnön mukaisen laitteen tuomat edut sen yhteen pääasialliseen sovellutuskohteeseen, eli kolmiulotteiseen tietokoneavusteiseen suunnitteluun, on muihin kolmiulotteisiin syötit) tövälineisiin verrattuna sen pieni koko sekä sen mahdollis tama relatiivisiin koordinaattitietoihin perustuva työskentelytapa. Relatiiviset koordinaattitiedot mahdollistavat työskentelyn vapaavalintaisella tarkkuudella tila-avaruudessa, jonka kokoa rajaa ainoastaan käytetyn tietokoneen 15 muistiavaruus.

Keksinnön mukaisen laitteen toinen sovellutuskohde on tavanomainen esim. henkilökohtaisen tietokoneen yhteydessä käytettävä hiiri, joka erityisesti kannettavien tietokoneiden 20 tapauksessa, jossa kirjoitusalusta on vaihteleva, asettaa tavanomaiselle, alustakontaktista riippuvaiselle kaksiulotteiselle vuorovaikutuselimelle suuria vaatimuksia. Voidaan myös ajatella, että kaksiulotteiselle hiirelle kirjoitetut valikko-ohjatut ohjelmat pienellä modifioinnilla saataisiin 25 toimimaan siten, että hyppääminen vaiikkotasosta toiselle, esim. palatessa päävalikkoon jonkin suoritetun tehtävän jäl keen, tapahtuu liikuttamalla vuorovaikutuselintä pöytätasoon nähden pystysuuntaisesti.

30 Keksinnön mukaisen laitteen etuina ovat lisäksi liikkuvien osien puute ja riippumattomuus esim. optisen hiiren vaatimasta erikoisalustasta. Haittapuolena yksinkertaisimmissa (2-D) sovellutuksissa olisi ainakin aluksi todennäköisesti merkittävästi korkeampi hinta kuin tunnetun tekniikan mukai-35 silla vuorovaikutuslaittei1la. Tulevaisuudessa, kun esim.

kiihtyvyysanturit on integroitu samalle hybridipiiri1le tar-

II

3 84113 vittavan elektroniikan kanssa, tuloksena olisi sarjatuotannon myötä verraten edullinen laite, jolloin tämäkin haittapuoli ajan myötä poistuu.

5 Keksinnön muille edullisille sovellutusmuodoi1le on tunnuso maista se, mitä jäljempänä olevissa patenttivaatimuksissa on esitetty.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin esimerkkien 10 avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen laitteen perusosia kaavioi lisesti , 15 Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen laitteen erästä sovellu-tusmuotoa kaaviokuvana,

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen laitteen erästä toteutus-muotoa .

20

Kuviossa 1 ilmenee keksinnön mukaisen laitteen yleinen rakenne. Laite koostuu neljästä pääkomponentista, sensoreista S1-S3, prosessorista, näppäimistä 2 ja tiedonsiirtokanavasta 3. Laitteen toiminta perustuu kiihtyvyyssensoreiden S1,S2 ja 25 S3 käyttöön osoitin- ja käskynantolaitteen liikkeiden suun-V--. nan, nopeuden ja pituuden tunnistamiseksi. Sensorit sijoite taan siten, että ne mittaavat kiihtyvyydet toisiinsa nähden kohtisuoraan sijaitsevien akselien suunnissa. Näitä kutsutaan jatkossa X- Y- ja Z-akseleiksi. Kiihtyvyyden suunnan ja 30 voimakkuuden sekä kuluneen ajan perusteella voidaan päätellä laitteen sijainnin muutokset.

Sensoreiden S1,S2 ja S3 tehtävänä on, kuten aikaisemmin todettiin, tunnistaa eri akselien suunnissa tapahtuvat liik-35 keet sekä muuttaa signaalit sellaiseen muotoon, että ne ovat prosessorin 1 tunnistettavissa. Sovellutuksen lämpötila- ja . 84113 4 G-alueilla piezo-resistiivinen kiihtyvyyssensori on sopiva, koska se mittaa kiihtyvyyksiä lineaarisesti staattisesta tilanteesta lähtien. Lähiaikoina markkinoille on tulossa kapa-sitiivisia antureita, joita mitä ilmeisimmin myös on mahdol-5 lista käyttää keksinnön toteutuksessa.

Prosessoriosa 1 vastaanottaa sensoreista tulevat signaalit, joiden luonne voi vaihdella sensorin toimintaperiaatteen mukaan. Edullisimmin prosessori muuttaa signaalit sellaiseen 10 muotoon, että ne noudattavat tietokonejärjestelmiin liitet tävien ns. "hiirien" standardiformaattia. Prosessoriosaan on esimerkin mukaan liitetty tarpeellinen määrä näppäimiä 2, joita sovellutuksesta riippuen käytetään tavanomaisten hiirien näppäinten tapaan tai 3-D-sovellutuksissa erikoissig-15 naalien antamiseksi laitteen liikkeiden luonteesta johtuen.

Näppäimiksi 2 on käsitettävä mitkä tahansa paineeseen tai kosketukseen reagoivia laitteita, ne voivat olla esim. käs-kynantolaitteen pintaan tai sen alle sijoitettuja paineantu-reita. Näppäinten toimintaan voidaan paineanturien avulla 20 myös helposti aikaansaada esim. kolmivaiheinen toiminta, jossa esim. pienin käden tai sormen otteen voimakkuus vastaa laitteen normaalitilaa (kursorin siirto), normaalipainallus vastaa laitteen normaalia aktivointia (näppäinpainallus) ja voimakkain painallus tai puristus osoittaisi, että laitteen 25 ei tule välittää liiketietoja eteenpäin tietokoneeseen (vas taa siis hiiren nostamista pöydältä).

Kuvion 1 mukaisessa sovellutuksessa on kolme sensoria pääak-seleiden suuntiin tapahtuvien liikkeiden tunnistamiseksi.

30 Kuvion 2 mukaisesti sensorit voivat myös olla kahdennetut ,

Sla,Slb ... S3a,S3b, jotta pystyttäisiin tunnistamaan myös osoitin- ja käskynantolaitteen kiertoliikkeitä. *

Keksinnön mukaisen osoitin- ja käskynantolaitteen ja tieto-35 koneen välisen tiedon välittämiseksi on ajateltavissa eri laisia ratkaisuja. Käyttövarma ja toimivaksi todettu ratkai- i li 5 84113 su on kuvioiden 1 ja 2 mukaisen johdon 3 käyttäminen laitteiden välillä. Tällä tavalla voidaan myös helpoiten ratkaista laitteen sähköntarve. Toinen käyttömukavuuden kannalta kenties parempi ratkaisu on infrapunalinkin 4 käyttö 5 tiedonvälityksessä, kuten kuviossa 3 on esitetty. Tällöin laitteen liikkeet eivät koskaan rajoittuisi johdon riittämättömän pituuden tms. esteiden takia. Infrapunavalosäteen kohdistaminen vastaanottimeen on nykyisin melko ongelmatonta laajassa kulmassa säteilevien valodiodien ansiosta. Tavan-10 omaisten toimintonäppäinten lisäksi tarvitaan keksinnön mu kaisessa tietokoneen osoitin- ja käskynantolaitteessa tauko-näppäin 5, joka estää liiketietojen siirtymisen laitteesta tietokoneeseen. Tämä näppäin mahdollistaa etenkin 3-D-sovellutuksissa laitteen vapaan siirtämisen käyttäjälleen 15 mukavampaan asemaan kursorin siirtymättä paikaltaan.

Keksinnön mukaista osoitin- ja käskynantolaitetta voidaan hieman edellä esitetystä yksinkertaistettuna käyttää tavanomaisena, esim. henkilökohtaisen tietokoneen, hiirinä, eli 20 olennaisesti kaksidimensionaalisena vuorovaikutusvälineenä, ja sen rakenne voisi hyvin pitkälle vastata kuvassa 1 esitettyä periaatekaaviota. Tässä tapauksessa hiiressä voi olla samanlainen sensorivarustus kun edellä on esitetty, jolloin taukonäppäin on tarpeeton, koska pystysuuntaisia laitteen 25 siirtoliikkeitä tunnistava sensori voidaan ohjelmoida estä- mään rauunsuuntaisten liiketietojen välittämisen tietokoneeseen. Tietenkin sensorivarustusta voidaan keksinnöstä poistumatta vähentää tunnistamaan liikkeitä vain kahdessa (tavallinen hiiri) tai yhdessä dimensiossa.

30

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö ei rajoitu yllä esitettyihin esimerkkeihin, vaan että sen eri sovellu-tusmuodot voivat vaihdella jäljempänä olevien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (7)

1. Tietokoneen osoitin- ja käskynantolaite, joka muodostuu käsin siirrettävästä yksiköstä, johon kuuluu ainakin yksi ^ yksikön liikkeitä tunnistava anturi (S1-S3), anturisignaale- ja tietokoneen ymmärtämään muotoon tulkitseva elektroniikka (1), näppäimet (2) käskyjen antamiseksi tietokoneelle sekä tiedonsiirtokanava (3,4) laitteen ja tietokoneen välillä, tunnettu siitä, että yksikön liikkeitä tunnistavat 10 anturit (S1-S3) ovat kiihtyvyysantureita, joilla yksikön liikkeiden suunta, nopeus ja pituus on ainakin yhdessä liikesuunnassa tunnistettavissa yksikön kiihtyvyyden suunnan, voimakkuuden sekä kuluneen ajan perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tietokoneen osoitin- ja käskynantolaite, tunnettu siitä, että siirrettävän yksikön liikkeitä tunnistavia kiihtyvyysantureita (S1-S3) on kolme kappaletta, joilla yksikön liikkeiden suunta, nopeus ja pituus on tunnistettavissa kolmessa toisiaan vasten koh-20 tisuorassa liikesuunnassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tietokoneen osoitin- ja käskynantolaite, tunnettu siitä, että siirrettävän yksikön liikkeitä tunnistavia kiihtyvyysantureita (Sla.Slb, ' 25 S2a,S2b,S3a,S3b) on kuusi kappaletta, kaksi jokaista kolmea toisiaan vasten kohtisuorassa olevaa liikesuuntaa varten, joiden avulla yksikön kiertoliikkeiden suunta, nopeus ja pituus on tunnistettavissa.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen tietokoneen osoitin- ja käskynantolaite, tunnettu siitä, että kiihtyvyysanturit on kytketty tunnistamaan yhden tai kahden akselin suunnassa tapahtuvia liikkeitä. Il 84113 7

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen tietokoneen osoitin- ja käskynantolaite, tunnettu siitä, että kiihtyvyysanturit ovat piezo-resistiivisiä kiihtyvyyssenso-reita. 5

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen tietokoneen osoitin- ja käskynantolaite, tunnettu siitä, että kiihtyvyysanturit ovat kapasitiivisia kiihtyvyyssensoreita.

6 84113

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen tietokoneen osoitin- ja käskynantolaite, tunnettu siitä, että laitteen ja tietokoneen välinen tiedonsiirto on toteutettu infrapunalinkin (4) avulla. » 84113