ITTO960848A1 - Dispositivo di puntamento per un elaboratore elettronico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo di puntamento per un elaboratore elettronico"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce in generale ad un dispositivo di puntamento per un elaboratore elettronico provvisto di un monitor o di uno schermo di visualizzazione, in particolare per un personal computer. Più specificamente la presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di puntamento suscettibile di essere azionato senza l'impegno della mano dell'utilizzatore, e ad una forma di attuazione di un componente di tale dispositivo di puntamento.

Nel corso degli ultimi anni si è ampiamente diffuso l'utilizzo di programmi e sistemi operativi per elaboratori elettronici, in particolare per quella classe di elaboratori elettronici noti come personal computer, provvisti di interfacce grafiche. Tali interfacce grafiche sono diventate così diffuse in quanto possono essere utilizzate da utenti, sprovvisti di uno specifico addestramento e/o specializzazione, in modo semplice ed intuitivo. Inoltre tali interfacce permettono all'utente di imparare ad utilizzare un programma, o un gruppo di programmi, di un elaboratore elettronico in tempi molto ridotti ed anche di raggiungere, con uno sforzo modesto, un’efficienza ed una velocità di esecuzione relativamente elevate.

Tali interfacce grafiche consentono infatti all'utente di impartire all'elaboratore elettronico, o più precisamente al programma che viene eseguito dall'elaboratore elettronico, un numero notevole di comandi, anche complessi, senza la necessità di digitarli sulla tastiera dell'elaboratore elettronico stesso. Ciò permette di conseguire i vantaggi accennati in precedenza in quanto non è più necessario imparare il linguaggio e la sintassi necessari ad impartire correttamente i suddetti comandi.

Tali comandi vengono impartiti spostando un cursore, o puntatore, rappresentato sullo schermo o monitor dell'elaboratore elettronico. Tale cursore viene utilizzato per selezionare simboli grafici, quali ad esempio icone o campi, rappresentati sullo schermo e, eventualmente, per trascinare tali simboli grafici da un punto all'altro dello schermo.

Originariamente venivano utilizzati i tasti di direzione della tastiera per comandare lo spostamento del cursore sullo schermo. Tale sistema tuttavia è decisamente scomodo e lento per cui sono stati sviluppati ed adottati dispositivi di puntamento che consentono una maggiore velocità ed efficienza.

Il più noto e diffuso di tali dispositivi di puntamento è conosciuto con il nome di "mouse". Tale dispositivo consiste essenzialmente in un piccolo involucro in materiale plastico che può essere fatto scorrere su una superficie piana. Entro l'involucro è contenuta una sfera che appoggia sul piano su cui è posto il mouse ed è libera di muoversi per cui essa rotola in conseguenza degli spostamenti del mouse sul piano. A tale sfera sono associati dei trasduttori atti a rilevarne la rotazione.

In tal modo è possibile, rilevando il movimento della sfera contenuta nel mouse, utilizzare il movimento del mouse stesso sul piano per comandare un corrispondente movimento del cursore sullo schermo del personal computer. Sul mouse sono inoltre tipicamente disposti due o tre tasti che vengono utilizzati dall'utente per impartire comandi al personal computer, ad esempio quando deve selezionare o trascinare un simbolo grafico.

Tale dispositivo è dì utilizzo estremamente semplice ed intuitivo e consente, inoltre, una notevole velocità e precisione nel comando dello spostamento del cursore sullo schermo del personal computer. Per tali motivi esso ha conosciuto una grandissima diffusione .

Sono inoltre stati sviluppati dispositivi di puntamento di tipo analogo in grado di svolgere le stesse funzioni svolte dal mouse. Tali dispositivi sono stati in genere sviluppati per essere impiegati con personal computer di tipo portatile per i quali l'impiego di un mouse risulta in genere inadatto o scomodo. Uno dei più diffusi è noto come "trackball’’ ed è un dispositivo statico avente però funzionamento sostanzialmente analogo a quello di un mouse. In un trackball infatti è sempre presente una sfera associata a trasduttori atti a rilevarne la rotazione. Tale sfera tuttavia è direttamente accessibile all'utente che la fa ruotare con un dito di una mano.

Si nota quindi come una caratteristica comune di tutti i dispositivi di puntamento, secondo la tecnica nota, descritti in precedenza sia quella di richiedere un azionamento manuale da parte dell'utente. Ciò è causa di inconvenienti che limitano le potenzialità di utilizzo di tali dispositivi.

Infatti tali dispositivi di puntamento impegnano una delle mani dell'utente limitando quindi la sua possibilità di eseguire altre azioni, contemporaneamente all'utilizzo del dispositivo di puntamento, quali ad esempio: scrivere, digitare sulla tastiera del personal computer, consultare un libro, tenere una cornetta telefonica, ecc. Nel caso in cui una persona abbia la necessità di eseguire una o più di queste operazioni, contemporaneamente all'utilizzo del dispositivo di puntamento, si trova quindi nella necessità di interrompere un'attività per poterne eseguire un'altra con conseguenti perdite di tempo e di concentrazione, inoltre, nel caso in cui l'utente sia una persona disabile, impossibilitata a servirsi di una o di entrambe le mani, l'utilizzo di un dispositivo di puntamento di tipo tradizionale, quale un mouse, può essere problematico o addirittura impossibile.

Un secondo tipo di inconvenienti è dato dalla perdita di efficienza che si ha con i dispositivi di puntamento di tipo tradizionale. Infatti, ogni qualvolta si desidera spostare il cursore in un punto determinato dello schermo l'utente deve prima localizzare il proprio sguardo su tale punto e successivamente muovere la propria mano in modo da determinare lo spostamento del mouse, e quindi del cursore sullo schermo, nella posizione desiderata. Durante tale movimento l'utente è in grado di controllare lo spostamento impresso al mouse verificando, tramite l'osservazione dello schermo, lo spostamento impresso al cursore sullo schermo. Lo spostamento ed il posizionamento del cursore sullo schermo avviene quindi mediante un sistema di controllo, che può essere definito del tipo ad anello chiuso, effettuato dall'utente e che si avvale dei classici meccanismi di coordinazione mano-occhio. Tale modo di operare consente all'utente umano di comandare lo spostamento del cursore in modo semplice ed intuitivo ed anche di ottenere una notevole precisione nel posizionamento.

Tale modo di operare ha tuttavia anche lo svantaggio di non permettere all'utente di conseguire la massima velocità di puntamento possibile. Infatti per poter coordinare il movimento del cursore sullo schermo con lo spostamento della propria mano l'utente deve necessariamente prima osservare la porzione dello schermo in cui desidera spostare il cursore e quindi spostare il mouse per raggiungere tale posizione. Nel caso in cui l'utente desideri spostare il cursore in una porzione dello schermo distante da quella in cui si trova vi sono inoltre delle perdite di tempo dovute alla necessità dell'utente di focalizzare il proprio sguardo alternativamente sulla posizione in cui si trova il cursore e sulla posizione che costituisce la destinazione del cursore. Tutto ciò determina inevitabilmente un rallentamento nel posizionamento del cursore.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di puntamento che permetta di risolvere in modo soddisfacente tutti i problemi sopra indicati.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie ad un dispositivo di puntamento avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni che seguono la presente descrizione.

La presente invenzione ha inoltre per oggetto una forma di attuazione particolarmente vantaggiosa di una componente principale di tale,dispositivo di puntamento .

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente dettagliata descrizione, effettuata con l'ausilio degli annessi disegni, forniti a titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una rappresentazione schematica di una forma di attuazione del dispositivo di puntamento secondo la presente invenzione associata ad un personal computer,

- la figura 2 è una rappresentazione schematica, analoga alla figura 1, illustrante l'utilizzo del dispositivo di puntamento secondo l'invenzione da parte di un utente,

- la figura 3 è una rappresentazione schematica a blocchi di una forma di attuazione del dispositivo secondo l'invenzione,

- le figure 4 e 5 sono due rappresentazioni schematiche di un componente del dispositivo di puntamento secondo l'invenzione, atte ad illustrarne il funzionamento ,

- le figure 6 e 7 sono due rappresentazioni schematiche, analoghe alla figura 4, illustranti il funzionamento del componente di figura 5,

- la figura 8 è una rappresentazione schematica a blocchi illustrante in maggior dettaglio una forma di attuazione del dispositivo secondo l'invenzione, - le figure 9 a 11 sono rappresentazioni schematiche illustranti tre possibili forme di attuazione alternative di un componente del dispositivo di puntamento secondo l'invenzione, e

- la figura 12 è una rappresentazione schematica di una forma di attuazione alternativa del dispositivo di puntamento secondo l'invenzione.

Il dispositivo di puntamento secondo la presente invenzione ha essenzialmente lo scopo di consentire 10 spostamento e il posizionamento di un cursore sullo schermo di un elaboratore elettronico o personal computer, da parte di un utente, senza la necessità dell'impiego delle mani. Per ottenere tale spostamento del cursore viene utilizzato invece lo spostamento di una differente parte del corpo dell'utente, nel caso specifico la sua testa.

Per una migliore comprensione verrà ora descritta, con riferimento alla figura 1, la configurazione del dispositivo di puntamento secondo l'invenzione. Come si può notare in figura 1 è rappresentato un personal computer EL da tavolo di tipo tradizionale.

11 personal computer EL comprende un monitor MON, costituito da un classico tubo a raggi catodici, ed una tastiera KB, come dispositivi di ingresso/uscita.

A tale personal computer EL è stato inoltre associato un dispositivo di puntamento secondo 1'invenzione. Due componenti essenziali di tale dispositivo di puntamento sono un trasmettitore optoelettronico TX ed un corrispondente ricevitore optoelettronico RX. Tali trasmettitore TX e ricevitore RX optoelettronici sono collegati ad un'unità elettronica di elaborazione ECU che è a sua volta collegata ad una porta di ingresso del personal computer EL, tipicamente la porta di ingresso a cui viene collegato un dispositivo di puntamento tradizionale, quale ad esempio un mouse.

Verrà ora descritto il funzionamento del dispositivo di puntamento secondo l'invenzione. Il trasmettitore TX emette un fascio di radiazioni elettromagnetiche, ad esempio nella banda dell'infrarosso, suscettibili di essere ricevute dal ricevitore RX. Tale ricevitore RX è sostanzialmente un sensore d'angolo, esso è cioè in grado di rilevare il proprio angolo rispetto ad una sorgente di radiazioni, ossia rispetto al trasmettitore TX. il ricevitore RX è, naturalmente, realizzato in modo da poter misurare il proprio orientamento, nei confronti del trasmettitore TX, nello spazio, esso è cioè un misuratore di coordinate angolari.

Il dispositivo di puntamento utilizza quindi le informazioni relative all'orientamento del ricevitore RX per comandare lo spostamento del cursore sul monitor MON del personal computer EL. In una forma di attuazione, al momento considerata preferenziale, vengono utilizzate informazioni relative alle variazioni dì coordinate angolari, e non alle coordinate angolari assolute, con cui il ricevitore RX è orientato rispetto al trasmettitore TX per comandare gli spostamenti del cursore. Ciò viene fatto per rendere il dispositivo di puntamento secondo l'invenzione completamente compatibile con i dispositivi di puntamento di tipo tradizionale, quali ad esempio i mouse. In un mouse di tipo convenzionale infatti vengono impiegate le informazioni relative allo spostamento del mouse sul piano, e quindi relative alla variazione di posizione e non alla posizione assoluta, per comandare lo spostamento del cursore sullo schermo.

In alternativa è possibile inviare anche le coordinate angolari assolute anziché le variazioni di queste per emulare dispositivi di puntamento assoluti, quali ad esempio i joystick, utilizzati in particolare nei giochi e nei programmi di simulazione.

Il modo di utilizzo del dispositivo di puntamento secondo l'invenzione risulta quindi evidente. E' sufficiente rendere il ricevitore RX solidale con la testa dell'utente perché questi possa comandare gli spostamenti del cursore sullo schermo semplicemente muovendo la propria testa. Tale tipo di movimento è estremamente naturale ed intuitivo in quanto risulta già di per sé naturale muovere, almeno in parte, la testa in modo da seguire la direzione dello sguardo.

La figura 2, analoga alla figura 1, illustra appunto il modo di utilizzo del dispositivo di puntamento secondo l'invenzione. Nella figura 2 e successive a parti ed elementi già descritti con riferimento alla figura 1 sono stati attribuiti nuovamente gli stessi riferimenti alfanumerici.

Come si può notare, in figura 2, l'utente del personal computer EL indossa un paio di occhiali OC ai quali è applicato il ricevitore RX. E' quindi sufficiente che l'utente muova la propria testa, cambiando in tal modo l'orientamento del ricevitore RX montato sugli occhiali OC, per spostare il cursore sullo schermo MON. Nel fare ciò l'utente può tenere costantemente il proprio sguardo focalizzato sul cursore con un evidente aumento di velocità ed efficienza. Inoltre, le mani dell'utente restano completamente libere e possono quindi essere impiegate per svolgere altri compiti.

Come noto i dispositivi di puntamento tradizionali tipicamente comprendono almeno un tasto o pulsante, in genere tali tasti sono due o tre anche se di fatto nella maggior parte dei casi uno è sufficiente, atto ad impartire comandi al personal computer EL, ad esempio per selezionare o trascinare un simbolo grafico. Tali comandi consistono nel tenere premuto, oppure rilasciato, il pulsante per cui l'informazione, o comando, trasmesso al personal computer EL è di tipo binario.

Anche il dispositivo di puntamento secondo l'invenzione comprende un componente atto a svolgere tale funzione, ossia ad impartire un comando binario, e che è stato rappresentato, genericamente, come un pulsante INT in figura 1.

Poiché tale componente INT non deve essere utilizzato in modo continuo esso può anche essere costituito da un pulsante o tasto di tipo tradizionale come illustrato in figura 1. in alternativa può essere adibito a tale funzione un tasto della tastiera KB del personal computer EL. in tal modo, quando l'utente desidera impartire un comando binario, o "cliccare" come si dice in gergo, al personal computer EL può azionare tale tasto INT, posto sul piano di lavoro, con una mano.

Con tale soluzione, tuttavia, si perdono una parte dei vantaggi conseguiti con il dispositivo di puntamento secondo l'invenzione. Infatti utilizzando un comando binario INT a tasto di tipo tradizionale l'utente è costretto, sia pure saltuariamente, ad utilizzare una mano.

In alcune forme di attuazione alternative il dispositivo di puntamento secondo l'invenzione prevede quindi l'impiego di sensori o dispositivi di comando atti a permettere all'utente di impartire al dispositivo di puntamento un comando binario senza la necessità di impiegare le mani.

Il dispositivo di comando INT può quindi essere costituito, ad esempio, da un sensore vocale predisposto per riconoscere una determinata parola, o suono, pronunciato dall'utente.

in alternativa il dispositivo di comando INT può essere costituito da un sensore di pressione collegato ad un tubetto chiuso di materiale plastico elastomerico che può venire azionato dall'utente con una pressione dei denti. Il comando binario viene ricavato dallo sbilanciamento di pressione generato dentro il tubetto di elastomero compresso dai denti e rilevato da un sensore di pressione, ad esempio del tipo estensimetrico . Il tubetto di elastomero, che è l'unica parte soggetta ad usura è un componente a bassissimo costo ed è sostituibile in pochi secondi senza far uso di attrezzi (oltre che per l'usura è conveniente che sia sostituibile per motivi igienici) .

E' anche possibile applicare un sensore estensi* metrico su una porzione dell'epidermide dell'utente in modo che il comando binario possa venire impartito mediante la contrazione di un muscolo, ad esempio il muscolo della mandibola, o mediante la flessione di un' articolazione.

Un'ulteriore alternativa è quella di utilizzare un pulsante azionabile con i piedi, ad esempio del tipo impiegato in alcuni dittafoni.

In tal modo l'utente può quindi azionare in modo completo il dispositivo di puntamento secondo l'invenzione senza utilizzare mai le proprie mani che restano quindi completamente libere.

In figura 3 è rappresentato, per una migliore comprensione, uno schema a blocchi illustrante le componenti principali del dispositivo di puntamento secondo l'invenzione. Come si può notare, in figura sono illustrati il trasmettitore TX ed il ricevitore RX che sono atti a generare i segnali che controllano il posizionamento del cursore sullo schermo MON del personal computer EL, ed il sensore INT attraverso il quale l'utente impartisce i comandi binari al dispositivo di puntamento.

Sia il trasmettitore TX ed il ricevitore RX, sia il sensore INT sono connessi all'unità di elaborazione ECU del dispositivo di puntamento. In particolare, tali tre componenti TX, RX, INT sono connessi ad un'unità di controllo UC, facente parte dell'unità di elaborazione ECU. Tale unità di controllo UC ha la funzione pilotare il trasmettitore TX e di ricevere, decodificare ed elaborare i segnali generati dal ricevitore RX e dal sensore INT. L'unità di controllo UC ha quindi in sostanza la funzione di estrarre dai segnali generati dal ricevitore RX e dal sensore INT le informazioni indicative dei comandi impartiti dall 'utente.

L'unità di controllo UC è inoltre predisposta per trasmettere tali informazioni all'elaboratore elettronico, o personal computer, EL. Ciò avviene tramite un’interfaccia IF avente la funzione di convertire le informazioni elaborate dall'unità di controllo UC nel formato e secondo il protocollo richiesti dall'elaboratore elettronico EL.Tale interfaccia IF ha quindi anche l'importante funzione di rendere il dispositivo di puntamento secondo l'invenzione completamente compatibile con i dispositivi di puntamento di tipo tradizionale ed, eventualmente, di consentirne l’impiego con elaboratori elettronici operanti con differenti protocolli o standard modificando solamente una componente del dispositivo di puntamento .

Verrà ora descritto, per una migliore comprensione, il funzionamento del ricevitore RX con riferimento alle figure 4 a 7. Come si è detto in precedenza, il ricevitore RX è, sostanzialmente, un misuratore di coordinate angolari. Il ricevitore RX rileva in pratica l'orientamento del proprio asse rispetto ad un punto nello spazio, costituito nel caso specifico dal trasmettitore TX.

Il ricevitore RX è costituito, essenzialmente, da una pluralità di elementi fotosensibili e da uno schermo o diaframma, in grado di bloccare le radiazioni, presentante almeno un'apertura. In una forma di attuazione, al momento considerata preferenziale, il ricevitore RX comprende quattro elementi fotosensibili FI, F2, F3, F4 disposti su un piano ed aventi forma sostanzialmente rettangolare o quadrata e disposti regolarmente, in modo da formare una configurazione con due assi di simmetria, ad esempio ai vertici di un rettangolo o di un quadrato come illustrato in figura 4. Una direzione, perpendicolare ai piani dello schermo LS e degli elementi fotosensibili FI, F2, F3, F4, verrà indicata nel seguito, convenzionalmente, come asse del ricevitore RX.

Di fronte a tali elementi fotosensibili FI, F2, F3, F4 è disposto un diaframma LS, avente la forma di un piano parallelo al piano degli elementi fotosensibili FI, F2, F3, F4, ad una certa distanza dagli elementi fotosensibili stessi, presentante un'apertura disposta sostanzialmente al centro della configurazione costituita dagli elementi fotosensibili Fi, F2, F3, F4 ed avente, ad esempio, forma sostanzialmente rettangolare o quadrata. Ad esempio l'area indicata con LA in figura 4 corrisponde, come forma e posizione, all'apertura provvista nel diaframma LS. Il diaframma LS, provvisto di apertura, ha la funzione di far sì che la radiazione emessa dal trasmettitore TX colpisca in misura differente gli elementi fotosensibili Fi, F2, F3, F4 a seconda dell'orientamento del ricevitore RX nei confronti del trasmettitore TX.

Si consideri ad esempio il caso illustrato in figura 5. In figura 5, per semplicità, è stata rappresentata una situazione in cui il ricevitore RX è orientato con un angolo a rispetto al trasmettitore TX invece di essere puntato direttamente verso il trasmettitore TX. Per semplicità si è considerato un angolo singolo su un piano invece che una coppia di angoli linearmente indipendenti nello spazio, e conseguentemente in figura 5 sono stati rappresentati solamente gli elementi fotosensibili F1 e F2. Come si può notare, poiché il ricevitore RX è orientato con un angolo a rispetto al trasmettitore TX i raggi emessi dal trasmettitore TX non incidono perpendicolarmente rispetto ai piani del diaframma LS e degli elementi fotosensibili FI, F2, F3, F4.

Poiché le dimensioni del ricevitore RX sono relativamente contenute, dell'ordine di alcuni millimetri, mentre la distanza tra il ricevitore RX ed il trasmettitore TX è relativamente grande, tipicamente da 50 cm ad 1 m, le radiazioni emesse dal trasmettitore TX possono essere considerate, in prima approssimazione, parallele tra loro, come se provenissero da una sorgente di radiazione posta all'infinito. Per tale motivo, in figura 5, un fascio di radiazioni incidenti sul ricevitore RX è rappresentato da due rette parallele orientate obliquamente rispetto ai piani del ricevitore RX stesso. Tali due rette sono naturalmente inclinate con un angolo a rispetto alla normale di tali piani, ossia all'asse del ricevitore RX.

Ciò fa sì che la radiazione emessa dal trasmettitore TX colpisca in misura differente gli elementi fotosensibili Fi, F2, F3, F4 del ricevitore RX. Nel caso specifico illustrato in figura 5, ad esempio, la radiazione incidente colpisce in misura sensibilmente differente i due elementi fotosensibili FI ed F2 disposti tra loro adiacenti, e più specificamente colpisce l'elemento fotosensibile FI in misura notevolmente superiore all’elemento fotosensibile F2.

Se l'apertura nel diaframma LS è disposta centralmente rispetto agli elementi fotosensibili Fi, F2, F3, F4 la radiazione emessa dal trasmettitore TX colpirebbe in misura uguale gli elementi fotosensibili nel caso in cui l'asse del ricevitore RX fosse orientato direttamente verso il trasmettitore TX, ossia con un angolo a nullo. Nel caso, illustrato in figura 5, in cui l'asse del ricevitore RX sia orientato con un angolo a non nullo, le porzioni colpite da radiazione incidente degli elementi fotosensibili FI ed F2 saranno rispettivamente aumentata e diminuita di una misura o distanza X. Tale misura X è facilmente rilevabile in quanto gli elementi fotosensibili Fi ed F2 generano segnali indicativi della quantità di radiazione incidente da cui sono colpiti. La distanza X è quindi rilevabile in modo immediato a partire dai segnali generati dagli elementi fotosensibili Fi, F2. Poiché la distanza X è, in prima approssimazione, pari a Dsena, essendo D la distanza tra i piani degli elementi fotosensibili FI, F2 e del diaframina LS, anche l'angolo a è rilevabìle.

La situazione appena descritta è naturalmente relativa alla rilevazione di un angolo a semplice. E' tuttavia evidente che con l'impiego di quattro elementi fotosensibili FI, F2, F3, F4 è possibile rilevare l'orientamento del ricevitore RX nello spazio, ossia è possibile rilevare un orientamento mediante la misura di due angoli a e β.

Nelle figure 6 e 7 sono illustrati due casi in cui è evidente come la radiazione incidente sugli elementi fotosensibili Fi, F2, F3, F4 si ripartisca in modo differente sui vari elementi fotosensibili FI, F2, F3, F4 a seconda dell'orientamento del ricevitore RX rispetto al trasmettitore TX. Nelle figure 6 e 7 è infatti rappresentata un'area LA colpita dalla radiazione incidente emessa dal trasmettitore TX nel caso di due differenti orientamenti dell'asse del ricevitore RX.

In figura 4 l'area LA è rappresentata invece nel caso in cui l'asse del ricevitore RX sia orientato direttamente verso il trasmettitore TX. Come si può notare in quest'ultimo caso le porzioni degli elementi fotosensibili FI, F2, F3, F4 colpite dalla radiazione incidente sono perfettamente uguali tra loro, naturalmente nell'ipotesi che l'apertura del diaframma LS sia centrale e simmetrica rispetto agli elementi fotosensibili FI, F2, F3, F4.

Non appena l'orientamento dell'asse del ricevitore RX si discosta, sia pure di poco, da tale direzione rivolta esattamente verso il trasmettitore TX, la ripartizione della radiazione incidente sugli elementi fotosensibili FI, F2, F3, F4 varia sbilanciandosi. In tal modo è possibile rilevare gli angoli a e β lungo due direzioni tra loro ortogonali, che saranno indicate nel seguito come X ed Y, indicanti l'orientamento dell'asse del ricevitore RX rispetto al trasmettitore TX, a partire dai segnali indicativi dell'intensità di radiazione incidente su ognuno degli elementi fotosensibili FI, F2, F3, F4.

Da quanto detto in precedenza, ne consegue che i requisiti del trasmettitore TX sono relativamente pochi. Essenzialmente il trasmettitore TX deve essere collocato in prossimità dello schermo MON del personal computer EL ed essere rivolto verso l'utente in modo tale per cui il ricevitore RX, durante il normale utilizzo, si trovi sempre in un'area in cui sono rilevabili le radiazioni emesse dal trasmettitore TX. Inoltre il trasmettitore TX deve trovarsi in una posizione statica ed essere una sorgente di radiazioni sostanzialmente puntiforme in modo da assicurare la necessaria precisione al dispositivo di puntamento. E' da notare il fatto che il funzionamento del ricevitore RX può essere reso indipendente dalla distanza tra il trasmettitore TX ed il ricevitore RX e dipendere solamente dall'angolo con cui è orientato il ricevitore RX rispetto al trasmettitore TX. Ciò è possibile grazie al fatto che tale angolo dipende sostanzialmente dal rapporto tra le intensità di radiazione incidente sui vari elementi fotosensibili FI, F2, F3, F4 e non dalle intensità assolute. Ciò costituisce evidentemente un vantaggio in quanto l'utente può variare a suo piacimento la distanza a cui si trova dallo schermo MON e controllare la posizione del cursore unicamente con l'orientamento della propria testa.

Il trasmettitore TX applicato allo schermo MON ed il ricevitore RX reso solidale con la testa dell'utente possono essere rimpiazzati da un trasmettitore TX reso solidale con la testa dell'utente che illumina un retroriflettore, ad esempio uno spigolo di un cubo od un catarifrangente ad occhio di gatto, posto in prossimità dello schermo MON. Si può in tal modo eliminare il collegamento tra l'unità di elaborazione ECU e la testa dell'utente.

Per una migliore comprensione verrà ora descritto, con riferimento alla figura 8, in modo dettagliato, una forma di attuazione al momento considerata preferenziale del dispositivo secondo la presente invenzione. in figura 8 sono naturalmente illustrati il trasmettitore TX ed il ricevitore RX che sono realizzati come descritto in precedenza. Il ricevitore RX è collegato ad un circuito LOG, comprendente essenzialmente una rete logica, avente la funzione di estrarre le informazioni di coordinata angolare e di intensità totale della radiazione incidente. Il circuito LOG emette quindi in uscita due segnali, indicati con X ed Y, rappresentanti le coordinate angolari e che verranno ulteriormente elaborati.

Tali segnali X ed Y vengono inviati ad un compressore dinamico CD avente la funzione di normalizzare l'ampiezza dei segnali X ed Y in funzione dell'intensità totale in modo da rendere il funzionamento del ricevitore RX indipendente dalla distanza dal trasmettitore TX.

I segnali X ed Y, in uscita dal compressore dinamico CD, vengono quindi inviati ad un demodulatore sincrono seguito da un amplificatore, indicati congiuntamente con ALI. Vi è infatti da rilevare il fatto che il ricevitore RX riceve, oltre alla radiazione emessa dal trasmettitore TX, una notevole quantità di radiazioni elettromagnetiche aggiuntive che costituiscono una notevole fonte di disturbi ed interferenze.

Basti pensare che il ricevitore RX è orientato sostanzialmente verso lo schermo MON, del personal computer EL, che costituisce una notevole sorgente di radiazioni elettromagnetiche. Per tale motivo è necessario escludere il più possibile questi disturbi.

A tale scopo il trasmettitore TX viene pilotato mediante un segnale periodico, tipicamente a frequenza fissa, generato da un circuito oscillatore OSC. Tale segnale periodico, utilizzato per pilotare il trasmettitore TX, viene inviato anche al demodulatore sincrono ALI. In tal modo il demodulatore sincrono ALI demodula solamente segnali aventi la stessa frequenza e fase dei segnali emessi dal trasmettitore TX. Con tale accorgimento è possibile escludere praticamente tutti i disturbi citati in precedenza.

All'uscita del demodulatore sincrono ALI sono quindi disponibili due segnali X ed Y rappresentativi delle effettive coordinate angolari del ricevitore RX. Tali segnali X ed Y vengono inviati ad un convertitore analogico/digitale A/D che provvede a convertirli in formato digitale. L'uscita del convertitore analogico/digitale A/D è a sua volta connessa all'interfaccia IF citata in precedenza che provvede a convertire tali segnali e ad inviarli al personal computer EL.

Anche il dispositivo di comando binario INT è connesso all'interfaccia IF tramite un circuito TH. Tale circuito TH ha la funzione di convertire il segnale generato dal dispositivo di comando binario INT in un segnale digitale.

Nel caso in cui il dispositivo di comando binario INT sia, ad esempio, un sensore di pressione il circuito TH può essere costituito da un circuito comparatore a soglia.

Nel caso in cui il dispositivo di comando binario INT sia, ad esempio, un pulsante a pedale il circuito TH può essere costituito da un circuito antirimbalzo od essere superfluo e quindi assente.

In tal modo l'interfaccia IF riceve quindi tutti i segnali, in formato digitale, indicativi dei comandi impartiti dall'utente e provvede a trasmetterli all'elaboratore elettronico EL nel formato corretto.

E' evidente che l'architettura e le specifiche forme di attuazione descritte possono essere variate a seconda delle scelte progettuali operate nella realizzazione del dispositivo di puntamento secondo l'invenzione.

Ad esempio è evidente che per rilevare le coordinate angolari nello spazio secondo le quali è orientato il ricevitore RX sono sufficienti tre elementi fotosensibili. Nelle forme di attuazione illustrate è stato descritto un ricevitore RX comprendente quattro elementi fotosensibili F1, F2, F3, F4 solamente perché ciò semplifica notevolmente i circuiti elettronici dell'unità ECU destinati all'elaborazione dei segnali generati dal ricevitore RX.

Anche per quel che riguarda il dispositivo di comando binario INT sono possibili numerose varianti, oltre a quelle descritte, a seconda delle applicazioni e delle preferenze dell'utente.

Un altro aspetto che è suscettibile di numerose varianti è dato dalla forma e dalla collocazione del ricevitore RX. in una forma di attuazione attualmente considerata preferenziale e costituente oggetto della presente invenzione il ricevitore RX è reso solidale con una montatura per occhiali OC, visibile ad esempio in figura 2, indossata dall'utente. Nel caso di un utente che non necessiti di occhiali esso può comunque indossare una montatura per occhiali OC sprovvista di lenti o con lenti senza correzioni.

Il ricevitore RX può essere integrato direttamente nella montatura per occhiali OC, come illustrato in figura 9, oppure essere associato, anche temporaneamente, ad una montatura per occhiali OC tradizionale, ad esempio applicandola ad una stanghetta di tale montatura OC, come illustrato in figura 10. Questa forma di attuazione è particolarmente vantaggiosa nel caso in cui si desideri trasferire il ricevitore RX da una montatura OC ad un'altra.

E' inoltre possibile realizzare il ricevitore RX in modo che abbia dimensioni particolarmente contenute disponendo gli elementi fotosensibili su un'unica linea e realizzando altrettante aperture nello schermo posto di fronte agli elementi fotosensibili. Gli elementi fotosensibili dovranno naturalmente essere sfalsati rispetto alle aperture, o viceversa, in modo tale per cui le variazioni di radiazione incidente sui vari elementi fotosensibili permettano la rilevazione dell'orientamento del ricevitore RX esattamente secondo il principio descritto in precedenza.

Utilizzando tale accorgimento è possibile realizzare un ricevitore RX di forma allungata avente una dimensione estremamente contenuta. In tal modo è possibile ad esempio integrare, o applicare, il ricevitore RX ad una montatura per occhiali OC senza praticamente peggiorarne o appesantirne l'estetica.

E' quindi possibile collocare il ricevitore RX in una posizione centrale della montatura per occhiali OC, ossia nella parte compresa tra i telai di supporto delle lenti al disopra di un poggianaso, come illustrato in figura 9. Il ricevitore RX può anche essere reso solidale con una stanghetta della montatura per occhiali OC, in prossimità di una cerniera collegante la stanghetta stessa al resto della montatura per occhiali OC, come illustrato in figura 10. E' inoltre possibile realizzare il ricevitore RX con una forma allungata in modo da applicarlo ad un elemento superiore di traversa collegante i telai di sopporto delle lenti della montatura per occhiali OC, come illustrato in figura 11.

In tutti i casi descritti in precedenza con riferimento alle figure 8, 9, 10 e 11 è possibile sia integrare il ricevitore RX in modo permanente nella montatura per occhiali OC, sia applicare il ricevitore RX, in modo rimovibile, ad una montatura per occhiali OC preesistente.

Sono inoltre possibili forme di attuazione alternative in cui il ricevitore RX è applicato ad oggetti diversi da una montatura per occhiali OC. Il trasmettitore TX può essere ad esempio applicato ad un casco indossato dall'utente. In tal modo il dispositivo di puntamento secondo l'invenzione può essere ad esempio integrato in un casco utilizzato in sistemi di simulazione atti a rappresentare una realtà virtuale.

Il trasmettitore TX può inoltre essere applicato ad una cuffia audio o ad un microfono indossato da un utente. Tale forma di attuazione è particolarmente vantaggiosa nel caso in cui l'utente debba già svolgere un'attività che richieda l'impiego di una cuffia .

E' evidente inoltre che per il funzionamento nel dispositivo di puntamento secondo l'invenzione è necessario che il ricevitore RX sia collegato all'unità di elaborazione ECU. Tale collegamento è sempre stato illustrato, nelle figure fin qui descritte, come costituito da un cavo w. E' evidente che vi sono situazioni in cui può essere indesiderabile che vi sia un cavo di collegamento W tra la testa dell'utente e il personal computer EL. In tal caso è possibile ad esempio che la comunicazione tra il ricevitore RX e l'unità di elaborazione ECU avvenga senza fili, ad esempio mediante un collegamento radio digitale o ad infrarossi .

E' oggi infatti possibile realizzare apparecchiature radio aventi dimensioni estremamente contenute. Ciò comporta però la necessità di aumentare le dimensioni ed il peso del ricevitore RX, nonché di fornirlo di alimentazione propria mediante una batteria. In tal modo è tuttavia possibile, nel caso in cui ciò sia necessario, eliminare il cavo di collegamento W.

Il dispositivo di puntamento secondo l'invenzione può inoltre essere utilizzato, in una forma di attuazione alternativa che verrà ora descritta con riferimento alla figura 12, in modo da sostituire la tastiera KB di un elaboratore elettronico, o personal computer, EL permettendo l'impiego di tale elaboratore elettronico EL anche a soggetti disabili impossibilitati a servirsi delle mani.

Risulta infatti semplice realizzare un dispositivo visualizzatore KBS , avente sostanzialmente la forma di uno schermo visualizzatore, rappresentante la disposizione dei tasti di una normale tastiera per personal computer EL. Tale schermo KBS può essere realizzato in vari modi, ad esempio con uno schermo a cristalli liquidi oppure, semplicemente, con una maschera retroilluminata mediante lampadine o diodi emettitori di luce. Lo schermo visualizzatore KBS può essere posto in prossimità del normale schermo o monitor MON del personal computer EL. Tale schermo visualizzatore di tastiera KBS è collegato con l'unità di elaborazione ECU la quale è configurata in modo da controllarlo. Inoltre l'unità di elaborazione ECU è collegata anche ad una porta di ingresso del personal computer EL alla quale è normalmente collegata una tastiera di tipo tradizionale KB.

Più specificamente l'unità di elaborazione ECU è configurata in modo tale per cui quando il ricevitore RX è orientato, non in direzione del monitor MON, ma verso lo schermo visualizzatore di tastiera KBS essa non si limita a far sparire il cursore dallo schermo del monitor MON (in quanto fuori campo) ma illumina o evidenzia anche un simbolo, o area, dello schermo visualizzatore di tastiera KBS, corrispondente al punto verso il quale è rivolto il ricevitore RX e rappresentante un tasto. Tale schermo visualizzatore di tastiera KBS può essere dotato anch'esso di un proprio trasmettitore o di un retroriflettore . In tal modo l'utente può, semplicemente orientando la propria testa, selezionare uno qualsiasi dei tasti rappresentati sullo schermo visualizzatore di tastiera KBS collegato all'unità di elaborazione ECU.

La selezione è particolarmente agevole in quanto l'unità di elaborazione ECU provvede ad illuminare, o ad evidenziare, continuamente il tasto che l'utente sta puntando in ogni momento. In tal modo l'utente può rapidamente correggere l'orientamento della propria testa in modo da selezionare il tasto desiderato^ con velocità ed efficienza.

Quando l'utente ha selezionato il tasto desiderato è sufficiente che esso impartisca-un comando, o clic, tramite il dispositivo di comando binario INT. Quando ciò avviene l'unità di elaborazione ECU trasmette al personal computer EL un codice corrispondente al tasto selezionato alla porta di ingresso della tastiera del personal computer EL. in tal modo il dispositivo di puntamento secondo l'invenzione può sostituire completamente la tastiera KB del personal computer EL.

Con tale forma di attuazione è quindi possibile effettuare la digitazione senza che sìa mai necessario l'impiego delle mani. Tale forma di attuazione permette quindi un'utilizzazione particolarmente efficiente, da parte di persone disabili, di un elaboratore elettronico o personal computer EL.

Anche in questo caso il dispositivo di puntamento secondo l'invenzione risulta del tutto compatibile con una tastiera KB di tipo standard.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione

Claims (21)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di puntamento, destinato ad essere associato ad un elaboratore elettronico (EL) provvisto di uno schermo di visualizzazione (MON), detto dispositivo di puntamento essendo atto a comandare lo spostamento di un simbolo grafico di puntamento, o cursore, rappresentato su detto schermo (MON), caratterizzato dal fatto che comprende: - un trasmettitore (TX) atto ad emettere un fascio di radiazione elettromagnetica, suscettibile di essere reso solidale con detto schermo (MON), - un ricevitore (RX), atto a generare segnali indicativi del proprio orientamento angolare nei confronti di detto trasmettitore (TX), suscettibile di essere associato ad una porzione del corpo di un utente umano, - mezzi di elaborazione (ECU), collegati a detto ricevitore (RX) ed a detto elaboratore (EL) configurati per controllare la posizione di detto simbolo grafico di puntamento in funzione di detti segnali indicativi di detto orientamento angolare.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore (RX) è suscettibile di essere associato alla testa di detto utente.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o la 2, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore (RX) comprende un sensore d’angolo atto a rilevare l'orientamento di un proprio asse rispetto alla posizione di detto trasmettitore (TX).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore (RX) comprende una pluralità di elementi fotosensibili (FI, F2 , F3, F4) ed un diaframma (LS) presentante almeno un'apertura e disposto affacciato a detti elementi fotosensibili (FI, F2, F3, F4) e ad una certa distanza da essi.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti elementi fotosensibili (FI, F2, F3, F4) e detto diaframma (LS) provvisto di detta apertura sono formati e disposti in modo tale per cui una variazione dell'orientamento di detto asse rispetto a detto trasmettitore (TX) determina una variazione di radiazione incidente su detti elementi fotosensibili (Fi, F2, F3, F4).
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore (RX) comprende almeno tre elementi fotosensibili.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 4 o la 5, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore (RX) comprende quattro elementi fotosensibili (FI, F2, F3, F4) .
8. 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono collegati a detto trasmettitore (TX) e sono configurati in modo da pilotare detto trasmettitore (TX) con un segnale periodico.
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) comprendono un demodulatore sincrono (ALI) , modulato mediante detto segnale periodico, atto a demodulare segnali indicativi di detta radiazione incidente su detti elementi fotosensibili (Fi, F2, F3, F4) in modo da generare in uscita segnali filtrati indicativi solamente della radiazione, incidente su detti elementi fotosensibili (Fi, F2, F3, F4) emessa da detto trasmettitore (TX).
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) comprendono un circuito di compressione dinamica (CD) atto a normalizzare detti segnali indicativi di detta radiazione incidente generati da detti elementi fotosensibili (Fi, F2, F3, F4) in modo da rendere detti segnali indicativi di detto orientamento angolare indipendenti dalla distanza tra detto trasmettitore (TX) e detto ricevitore (RX).
11. 11. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 10, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di elaborazione (ECU) sono configurati in modo da controllare la posizione di detto simbolo grafico di puntamento in funzione di variazioni di detto orientamento angolare.
12. 12. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 11, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore (RX) è suscettibile di essere applicato ad una montatura per occhiali (OC).
13. 13. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 11, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore (RX) è integrato con una montatura per occhiali (OC).
14. 14. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 11, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore (RX) è applicato ad un casco destinato ad essere indossato da detto utente.
15. 15. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 11, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore (RX) è applicato ad una cuffia o ad un microfono destinato ad essere indossato da detto utente .
16. 16. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 15, caratterizzato dal fatto che comprende un sensore (INT) atto a rilevare un comando di tipo binario impartito da detto utente.
17. 17. Dispositivo secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detto sensore comprende un pulsante (INT).
18. 18. Dispositivo secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che detto pulsante (INT) è del tipo azionabile mediante un piede.
19. 19. Dispositivo secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che detto pulsante (INT) è uno dei tasti di una tastiera (KB) di detto elaboratore elettronico (EL).
20. 20. Dispositivo secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detto sensore (INT) è un sensore di pressione azionabile mediante la pressione dei denti. 21. Dispositivo secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detto sensore è un sensore estensimetrico (INT) applicato ad un muscolo o ad un'articolazione di detto utente. 22. Dispositivo secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detto sensore è un dispositivo di riconoscimento vocale (INT) configurato per riconoscere un suono od una parola predeterminati pronunciati da detto utente. 23. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 22, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore (RX) è collegato a detti mezzi di elaborazione (ECU) mediante un cavo (W). 24. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 22, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore (RX) è collegato a detti mezzi di elaborazione (ECU) mediante un collegamento radio o ad infrarossi . 25. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 24, caratterizzato dal fatto che comprende uno schermo visualizzatore di tastiera (KBS), collegato a detti mezzi di elaborazione (ECU) e disposto in prossimità di detto schermo (MON) di detto elaboratore elettronico (EL) rivolto verso detto utente, rappresentante mediante simboli grafici i tasti di una convenzionale tastiera (KB) per elaboratore elettronico, detti mezzi di elaborazione (ECU) essendo configurati per illuminare od evidenziare uno qualsiasi di detti simboli grafici di tasto quando tale simbolo viene selezionato da detto utente orientando detto asse di detto ricevitore (RX) in una direzione corrispondente a tale simbolo e per inviare a detto elaboratore elettronico (EL) un codice indicativo di tale tasto quando detto utente aziona simultaneamente detto sensore (INT). 26. Ricevitore (RX) suscettibile di essere impiegato in un dispositivo di puntamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 25, caratterizzato dal fatto che è suscettibile di essere applicato, in modo rimovibile, ad una montatura per occhiali (OC).
21. 21. Ricevitore (RX) secondo la rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto che è suscettibile di essere applicato ad una stanghetta di detta montatura per occhiali (OC). 28. Ricevitore (RX) secondo la rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto che è suscettibile di essere applicato ad una traversa superiore, collegante i supporti delle lenti di detta montatura per occhiali (OC). 29. Ricevitore (RX) secondo la rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto che è suscettibile di essere applicato, in una posizione centrale compresa tra i supporti delle lenti ed al disopra di un poggianaso, di detta montatura per occhiali (OC). 30. Montatura per occhiali (OC) comprendente un ricevitore (RX), integrato in essa, suscettibile di essere impiegato in un dispositivo di puntamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 25. 31. Montatura (OC) secondo la rivendicazione 30, caratterizzata dal fatto che detto ricevitore (RX) è integrato in una stanghetta di detta montatura per occhiali (OC). 32. Montatura (OC) secondo la rivendicazione 30, caratterizzata dal fatto che detto ricevitore (RX) è integrato in una traversa superiore, collegante i supporti delle lenti di detta montatura per occhiali (OC). 33. Montatura (OC) secondo la rivendicazione 30, caratterizzata dal fatto che detto ricevitore (RX) è integrato in una porzione centrale compresa tra i supporti delle lenti ed al disopra di un poggianaso di detta montatura per occhiali (OC). il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.