SE2200118A1 - Pekdon med signalkompensering - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser ett pekdon (1) för styrning av en markör på en dators bildskärm, innefattande ett manöverdon (2) med två rörliga element, företrädesvis en manövercylinder (3) och en hållare (7a, b), varvid manövercylindern (3) är roterbart och translaterbart lagrad relativt hållaren (7a, b), och kan tryckas ned i vertikal riktning av en användare, och där en första sensor (8) är anordnad att detektera alla rörelser och lägesförändringar hos manövercylindern (3) och avge ett första signalvärde (S1) till en signalbehandlingsenhet (13a, b). Uppfinningen åstadkoms genom att minst en andra sensor (11a-c) är anordnad att detektera manövercylinderns (3) vertikala lägesförändring och avge minst ett andra signalvärde (S2, S2a, S2b) som är proportionellt mot manövercylinderns (3) vertikala lägesförändring, ochatt signalbehandlingsenheten (13a, b) är anordnad att kompensera/subtrahera det första signalvärdet (S1) med signalvärdet (S2, S2a, S2b) från minst en andra sensor (11a-c) och därvid generera ett resulterande signalvärde (S3), som är direkt proportionellt mot manövercylinderns (3) verkliga rotation och som i sin tur styr markörens läge på bildskärmen.

Description

Pekdon med signalkompensering Tekniskt område Föreliggande uppfinning avser s.k. centrerade pekdon huvudsakligen avsedda för styrning av en markör på en dators bildskärm. Centrerade pekdon är vanligen försedda med ett manöverdon bestående av minst två element, dels en väsentligen fast anordnad central axel och dels en cylinder som glider/roterar kring den centrala axeln. Cylindern är manövrerbar av pekdonets användare och cylinderns rörelser detekteras av en eller flera sensorer.

Teknikens ståndpunkt Ett pekdon såsom mus eller pekplatta är en anordning med vilken en användare kan förflytta en markör på bildskärmen hos exempelvis en dator.

Det vanliga och allmänt förekommande pekdonet idag är musen som är dominerande på marknaden. Musen har dock en väsentlig nackdel, nämligen att användaren måste flytta handen från tangentbordet och placera den över musen för att kunna flytta markören på bildskärmen, Musen är också direkt olämplig i de fall en bordsyta saknas eller om utrymmet intill datorn är obefintligt eller begränsat.

På marknaden existerar i skrivande stund därför pekdon som placeras mellan användaren och tangentbordet, innefattande en roterbar och förskjutbar/translaterbar väsentligen styv manövercylinder som manöverdon. Manövercylindern omsluter, och kan av en användare förskjutas och roteras omkring en väsentligen fast monterad, ofta ihålig, central cylinder. Rotation av manövercylindern förflyttar markören vertikalt på datorns bildskärm och axiell förflyttning/translation av manövercylindern (i sidled) förflyttar markören horisontellt på bildskärmen, nedan kallat manöverrörelse. Det är också möjligt för en användare att nedtrycka manövercylindern och därmed den centrala cylindern vertikalt någon millimeter, denna rörelse tolkas av pekdonet som ett tillslag av en strömställare, ett "klick".

Detektering av manövercylinders manöverrörelse har i ett på marknaden förekommande utförande gått till så, att en optisk sensor är anordnad inne i den centrala cylindern och är fast monterad till denna. Den optiska sensorn detekterar manövercylinderns rörelser i axiell led och i rotationsled. Fördelen med detta utförande är att den optiska sensorn fysiskt följer med även i den vertikala rörelsen som cylindern utför vid "klickning", och ett "klick" detekteras inte felaktigt som en förskjutning eller rotation av cylindern. Nackdelarna med denna sensorplacering är ökad komplexitet; en öppning måste fräsas i den centrala cylindern, den optiska sensorn måste fixeras inne i cylindern och en kabel måste dras ut från sensorn till elektronik/energikälla placerad på utsidan av cylindern.

En alternativ och äldre lösning är att sensorn istället placeras fast monterad i förhållande till pekdonets hölje, förslagsvis direkt under manövercylindern. Ett "klick" detekteras inte heller i detta fall som en förskjutning eller rotation av cylindern utefter sin axel eftersom sensorn är placerad i rät linje med cylinderns lägesförskjutning i vertikal led. Men cylinderns vertikala förflyttning förskjuter cylindern, och dess detekterbara mönster, ur den optiska sensorns fokalpunkt, vilket gör detekteringen av andra rörelser hos cylindern mindre exakt.

Eftersom den optiska sensorn är placerad rakt under manövercylindern måste cylindern lokaliseras högre upp i pekdonet eftersom sensorn tar viss fysisk plats. Konsensus bland ergonomer och användare är att ett pekdon av ovan beskriven typ bör konstrueras med så låg bygghöjd som möjligt för att enheten skall vara lätt att placera framför datorn och ha en bygghöjd i förhållande till tangentbordet som gör den bekväm att använda.

Känd teknik löser inte nämnda problem.

Uppfinningens ändamål och viktigaste kännetecken Föreliggande uppfinning avser alltså teknik relaterad till centrerade pekdon huvudsakligen avsedda för styrning av en markör på en dators bildskärm. Ett uppfinningsenligt pekdon är försett med ett av användaren påverkbart manöverdon bestående av minst två element, dels en väsentligen fast anordnad central axel eller hållare och dels en cylinder som glider/roterar kring den centrala axeln eller i hållaren, varvid cylindern är manövrerbar, förskjutbar utefter sin axiella led och/eller roterbar kring sin axel, av pekdonets användare.

I pekdonet enligt föreliggande uppfinning kan användaren även utföra en "k|ick"-rörelse av cylindern, dvs cylindern kan tryckas vertikalt nedåt i pekdonet. Denna förskjutning i vertikal led detekteras av en eller flera sensorer och utlöser en elektrisk signal motsvarande den som en användare kan åstadkomma genom att trycka på en knapp på en vanlig känd datormus. Genom "klick"-funktionen kan ett valfritt kommando ges till datorn. Ändamålet med uppfinningen är att påvisa en konstruktion som medger att pekdonet kan tillverkas med låg bygghöjd.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att sensorn som detekterar manövercylinderns rörelser i axiell led och rotationsled kan placeras utanför manövercylindern, företrädesvis vid sidan av manövercylindern och stationär i förhållande till pekdonets hölje.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att manöverdonet skall innefatta en "klick"- funktion.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att användarens manövrering av manöver- cylindern skall detekteras korrekt med hög säkerhet och noggrannhet.

Ovan nämnda ändamål och ytterligare fördelar uppnås enligt uppfinningen genom en anordning definierad i patentkravet Kortfattad beskrivning av uppfinningen Uppfinningen baseras alltså på att pekdonet innefattar en första sensor för detektering av manövercylinderns rörelser, dels rörelser i axiell led och dels rörelser i rotationsled, och att minst en andra sensor känner av en mekanisk förflyttning av manövercylindern i vertikal led.

Den första sensorn är fast monterad relativt pekdonets hölje och är företrädesvis placerad vid sidan av manövercylindern. En andra sensor är företrädesvis anordnad under manöver- cylindern eller vid det ena eller båda manöverdonets ändpartier och anordnad att detektera manövercylinderns förflyttning i vertikal led.

Manövercylindern är anordnad i en hållare, exempelvis på en central axel vars ändpartier är anordnade på komprimerbara fjädrar så att manövercylindern kan förflyttas i vertikal riktning, företrädesvis tryckas väsentligen vertikalt nedåt. När användarens mekaniska tryck upphör återgår manövercylindern och dess hållare/axel till sitt ursprungliga läge, "vilo|äget".

Den första sensorn är anordnad vid manövercylinderns ena sida och optiskt fokuserad mot manövercylinderns yttre yta och detekterar varje förskjutning i axiell led eller rotation av manövercylindern. Dess utsignal kan sägas vara proportionell mot varje förskjutning/rotation av manövercylindern. Men då sensorn är placerad vid sidan av manövercylindern, påverkas den även av en vertikal förflyttning av manövercylindern, en rörelse som uppstår vid en "klickning", en fysisk nedtryckning av manövercylindern.

En vertikal förflyttning, som alltså uppstår vid "klickning" via manövercylindern, alstrar hos den första optiska sensorn en ändring av signalvärdet som okompenserad skulle resultera i en oönskad, "falsk", vertikal förflyttning nedåt av markören pà bildskärmen. Denna oönskade vertikala markör-rörelse utgår alltså inte från en verklig rotation av manövercylindern utan enbart på grund av nedtryckningen av manövercylindern, och kompenseras därför enligt föreliggande uppfinning i en signalbehandlingsenhet genom att ett andra signalvärde, från en andra lägeskänslig sensor som detekterar manövercylinderns vertikala rörelser, läggs i "motfas" till det första signalvärdet. Det andra signalvärdet subtraheras alltså från det första signalvärdet innan det resulterande signalvärdet tillåts påverka markörens rörelser på bildskärmen. Oönskade vertikala markör-rörelser på bildskärmen elimineras därmed på detta sätt.

Två lägeskänsliga sensorer används i det fall manövercylindern roterar omkring en central axel. I detta fall placeras en sensor vid var och en av den centrala axelns ändpartier. Summan av dessa sensorers signalvärden subtraheras från den första sensorns signalvärde.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande i form av några utföringsexempel med ledning av bifogade figurer.

Figurförteckning Figur 1 visar i perspektiv ett pekdon enligt uppfinningen, innefattande ett manöverdon.

Figur 2 visar ett pekdon i liknande perspektivvy som i figur 1, men med pekdonets övre höljesdel/kåpa här avtagen varvid manöverdonet och dess manövercylinder, anordnad i en V-formad hållare, en optisk sensor och en lägessensor framgår.

Figur 3 visar principiellt ett enkelt blockschema över behandlingen av de olika signalerna från den optiska sensorn och lägessensorn.

Figur 4 visar ett alternativt manöverdon med en manövercylinder upphängd roterbart kring en central axel och där axeln i sin tur är begränsat rörlig i vertikal led via fjädrande ändstycken.

Figur 5 visar mer i detalj manöverdonets upphängning varvid ändstycket är rörligt i vertikal led med hjälp av spiraltjädrar.

Figur 6 visar ett blockschema över behandlingen av elektriska signaler genererade av dels en optisk sensor och dels lägessensorer anordnade vid manöverdonets båda ändpartier.

Beskrivning av ett föredraget utföringsexempel.

Föreliggande uppfinning avser alltså ett pekdon, innefattande ett manöverdon med en manövercylinder och en hållare eller central axel, avsett att placeras mellan en dators tangentbord och en användare.

Figur 1 visar i perspektiv snett uppifrån ett uppfinningsenligt pekdon 1 med ett manöverdon 2 innefattande en, av en användare förskjutbar/translaterbar/roterbar, väsentligen styv manövercylinder 3. Pekdonet 1 innefattar ett hölje 4 som vid sin övre yta 5 kan vara försett med handlovstöd, knappar/tangenter för olika datorfunktioner etc (ej visade). Manöver- cylindern 3 kan av användaren förskjutas i sidled och/eller roteras via en manöveröppninganordnad i höljets övre yta När användaren med sin hand och/eller sina fingrar roterar manövercylindern 3, förflyttas markören vertikalt på datorns bildskärm och vid en förskjutning av manövercylindern 3 i dess axiella led, förflyttas markören horisontellt på bildskärmen. Därmed kan markören, av användaren, förflyttas valfritt över bildskärmens hela yta.

Figur 2 visar ett pekdon i liknande perspektivvy som i figur 1, men med pekdonets 1 övre höljesdel avtagen. Manöverdonets 2 manövercylinder 3 är, med sina ändkoppar 3a,b, här anordnad i en hållare, en balk 7a med ett V-format spår, i vilket manövercylindern 3 både kan förskjutas och roteras. Balken 7a är i sin tur begränsat rörligt anordnad i vertikal led i förhållande till pekdonet 1 och dess botten och vilar på komprimerbara fjädrar 10a,b på sådant sätt att manövercylindern 3 och dess hållare, balken 7a, i mekaniskt opàverkat läge, dess "viloläge", befinner sig pà en lämplig höjd ovanför pekdonets 1 botten.

En användares nedtryckning av manövercylindern 3 resulterar i en begränsad vertikal förflyttning av manövercylindern 3 och hållaren/balken 7a i riktning mot pekdonets 1 botten och om den vertikala förflyttningen har gått tillräckligt långt så att ett förbestämt gränsvärde uppnås, företrädesvis 1 mm, resulterar detta i att en "klick"-funktion initleras.

En optisk sensor 8 är anordnad vid sidan av manövercylindern 3 och monterad på ett moderkort 9, och därmed fixerad i förhållande till pekdonets 1 botten.

En sensor 11a i form av ett hall-element, är anordnad under balken 7a, företrädesvis vid eller nära balkens 7a mitt. En magnet 12a är anordnad under balken 7a och placerad rakt över sensorn 11a så att sensorn 11a känner förändringar i magnetfältets styrka när balken 7a förflyttas i vertikal led. Avståndet mellan magneten 12a och sensorn 11a är företrädesvis ca 1,5 mm när balken 7a och manövercylindern 3 är i viloläge.

Sensorn 11a detekterar därmed manövercylinderns 3 lägesförändringar i förhållande till pekdonets 1 botten.

Sensorn 11a och magneten 12a placeras företrädesvis i samma axiella position, sett i förhållande till balken 7a, som den optiska sensorn Den optiska sensorn 8 är placerad på sådant avstånd från manövercylindern 3 så att dess optik är fokuserad på manövercylinderns 3 yta/periferi varvid sensorn 8 detekterar varje axiell förskjutning, vertikal förflyttning och rotation hos manövercylindern 3 och genererar en utsignal S1 (se figur 3). Denna utsignal matas sedan till en signalbehandlingsenhet 13a.

Figur 3 visar ett enkelt blockschema över sensorernas 8, 11a elektriska signaler och deras bearbetning. Signalbehandlingen är här endast beskriven principiellt och sensorerna 8, 11a kan även vara av annan konstruktion än som ovan beskrivits och kan exempelvis avge analoga eller digitala signaler.

I föreliggande utföringsexempel är sensorn 11a exemplifierad som ett hall-element, monterad på moderkortet 9, som i kombination med magneten 12a fungerar som en läges- känslig sensor. Den lägeskänsliga detekteringen kan dock även ske kapacitivt, induktivt eller optiskt.

En vertikal förflyttning, "klickning" av manövercylindern 3, genererar en förändring av den första sensorns 8 signalvärde S1 som, okompenserad, skulle resultera i en felaktig/oönskad vertikal nedåtgående markör-rörelse på bildskärmen hos en till pekdonet ansluten dator.

Denna oönskade vertikala markör-rörelse kompenseras dock med hjälp av en signalbe- handlingsenhet 13a genom att ett andra signalvärde S2, från den andra lägeskänsliga sensorn 11a, som är proportionellt mot manövercylinderns 3 vertikala förflyttning, subtraheras från det första signalvärdet S1 och därmed reduceras/elimineras den oönskade vertikala markör-rörelsen på bildskärmen vid "klick på manövercylindern".

Signalbehandlingsenheten 13a subtraherar alltså signalvärdet S2, som endast är proportio- nellt mot manövercylinderns 3 vertikala lägesförändring, från signalvärdet S1 som är proportionellt mot manövercylinderns 3 rotation g lägesförändring i vertikal led, varvid ett resulterande signalvärde S3 erhålls som enbart är proportionellt mot manövercylinderns 3 reella/verkliga rotation. Signalvärdet S3 påverkar i sin tur markörens läge på en ansluten dator.

Når signalvärdet S2 ett förutbestämt tröskelvärde, tolkar signalbehandlingsenheten 13 a detta som ett "klick" som vidarebefordras till den anslutna datorn.

Figur 4 visar ett alternativt manöverdon 2 med en manövercylinder 3 anordnad roterbart kring en central axel 7b och där axeln i sin tur är begränsat rörlig i vertikal led via sin upphängning i fjädrande ändstycken14a,b.

Komprimerbara fjädrar 10a,b är anordnade mellan pekdonets 1 botten och ändstyckena 14a,b på sådant sätt att manövercylindern 3 och dess hållare, den centrala axeln 7b, i mekaniskt opåverkat läge, vilar på en lämplig höjd ovanför pekdonets 1 botten. Läges- känsliga sensorer 11b,c, förslagsvis av typen hall-element, anordnade under respektive ändstycke 14a,b, detekterar manövercylinderns 3 position i vertikal led och om en användare trycker ned manövercylindern 3 tillräckligt mycket mot pekdonets 1 botten, så att ett för- bestämt gränsvärde uppnås, resulterar detta i att en "klick"-funktion initieras. Genom att två sensorer 11b,c är anordnade enligt detta utföringsexempel, en under vardera ändstycke 14a,b, är det möjligt att i signalbehandlingsenheten 13b, kompensera för om manöver- cylindern 3 trycks ned osymetriskt, dvs om ena änden trycks ned mer än den andra. Även här är vid pekdonets 1 botten anordnat ett moderkort 9 på vilket den optiska sensorn 8 i sin tur är anordnad/fixerad. Den optiska sensorn 8 är belägen vid sidan av manöver- cylindern 3 och riktad mot manövercylinderns 3 yta. Sensorn 8 detekterar manövercylinderns 3 alla rörelser/förflyttningar och avger ett första signalvärde S1 som matas till en signalbe- handlingsenhet 13b (se figur 6).

Figur 5 visar mer i detalj manöverdonets 3 upphängning varvid ändstycket 14b alltså är rörligt i vertikal led via spiralfjädern 10b. Figuren visar hur manöverdonets 2 centrala axel 7b är upphängd i ett ändstycke 14b vid sin ena ände. Under ändstycket 14b är anordnat en magnet 12c och på moderkortet 9 är anordnat en sensor 11c. Avståndet mellan magneten 12c och sensorn 11c är typiskt ca 1,5 mm när cylindern 3 och axeln 7b är i viloläge. Magnet- fältets styrka som sensorn 11c detekterar, ökar med minskande avstånd till magneten 12c. Sensorn 11c alstrar ett signalvärde S2b som är proportionellt mot ändstyckets 14b vertikala läge i förhållande till sensorn 11c.

På liknande sätt detekterar sensorn 11b i kombination med magneten 12b, ändstyckets 14a vertikala läge, varvid en signal S2a genereras.

Figur 6 visar ett blockschema över behandlingen av de elektriska signalerna. Signalvärdena S2a,b subtraheras i den signalbehandlande enheten 13b från signalvärdet S1. Det resulte- rande signalvärdet S3 styr markören på en till systemet ansluten datorskärm.

Den signalbehandlande enheten 13a summerar också signalvärdena S2a och S2b. Når denna summa ett förutbestämt tröskelvärde, tolkar signalbehandlingsenheten 13a detta som ett "klick" som vidarebefordras till den anslutna datorn.

Beskrivningen ovan är i första hand avsedd att underlätta förståelsen för uppfinningen men uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till de angivna utföringsformerna utan även andra varianter av uppfinningen är möjliga och tänkbara inom ramen för uppfinningstanken och de efterföljande patentkravens skyddsomfång.

Claims (6)

1. Pekdon (1) för styrning av en markör på en dators bildskärm, innefattande ett manöverdon (2) med två rörliga element, företrädesvis en manövercylinder (3) och en hållare (7a,b), varvid manövercylindern (3) är roterbart och transiaterbart lagrad relativt hållaren (7a,b), och kan tryckas ned i vertikal riktning av en användare, och där en första sensor (8) är anordnad att detektera alla rörelser och lägesförändringar hos manövercylindern (3) och avge ett första signalvärde (S1) till en signalbehandlingsenhet (13a,b), kännetecknat av att minst en andra sensor (11a-c) är anordnad att detektera manövercylinderns (3) vertikala lägesförändring och avge minst ett andra signalvärde (S2, S2a, S2b) som är proportionellt mot manövercylinderns (3) vertikala lägesförändring, och att signalbehandlingsenheten (13a,b) är anordnad att kompensera/subtrahera det första signalvärdet (S1) med signalvärdet (S2, S2a, S2b) från minst en andra sensor (11a-c) och därvid generera ett resulterande signalvärde (S3), som är direkt proportionellt mot manövercylinderns (3) verkliga rotation och som i sin tur styr markörens läge på bildskärmen.

2. Pekdon enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den första sensorn (8) är optisk.

3. Pekdon enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att den andra sensorn (11a-c) innefattar ett hall-element.

4. Pekdon enligt något föregående patentkrav, kännetecknat av att den första sensorn (8) är placerad vid sidan av manövercylindern (3).

5. Pekdon enligt något av patentkraven 1 - 4, kännetecknat av att den andra sensorn (11a-c) för detektering av det vertikala läget hos manövercylindern (3) är placerad i samma axiella läge i förhållande till manövercylindern (3) som den första sensorn (8) för detektering av manövercylínderns (3) rotation.

6. Pekdon enligt något av patentkraven 1 - 4, kännetecknat av att minst en andra sensor (1 1a-c) för detektering av det vertikala läget hos manövercylindern (3) är placerad vid åtminstone manöverdonets (2) ena ändstycke (14a,b).