WO2003107260A2 - Eingabegerät für eine datenverarbeitungsanlage - Google Patents

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WO2003107260A2
WO2003107260A2 PCT/DE2003/001878 DE0301878W WO03107260A2 WO 2003107260 A2 WO2003107260 A2 WO 2003107260A2 DE 0301878 W DE0301878 W DE 0301878W WO 03107260 A2 WO03107260 A2 WO 03107260A2
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data processing
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displacement
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Alexander Jarczyk
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; 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 two-dimensional [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 present invention relates to an input device for a data processing system, a data processing arrangement with a data processing system and an input device connected thereto, and a method for controlling a data processing system.
  • computer programs such as construction programs or strategy games etc.
  • one or more objects can be represented on a display of a computer and can be moved on the display or across the display surface by means of an input device, such as a computer mouse.
  • a computer mouse just mentioned is provided on a table and can be moved on the movement plane predetermined by the table top (spanned by a direction axis in the X direction and a direction axis in the Y direction).
  • This movement or displacement of the computer mouse in the X or Y direction is detected and evaluated in the computer mouse by a corresponding sensor (ball sensor or optical sensor), whereupon a corresponding control signal is emitted from the computer mouse to the computer Because of this, one or more selected objects on the display of the computer are moved across the display area (in the X or Y direction there).
  • a corresponding sensor ball sensor or optical sensor
  • Such a method for controlling a computer or objects on a display of the computer has the disadvantage that only a displacement of the one or more objects in the X and Y directions can be carried out by means of the conventional computer mouse. It is therefore not possible to fully utilize the functionality of construction programs or games in which, in addition to moving objects in two dimensions or in two directions, moving objects in at least one other Dimension is possible or advantageous.
  • Complex inputs for controlling, for example, movements of objects on a display are conventionally only possible through the use of several input devices, such as a computer mouse in connection with a computer keyboard, or by means of elaborately designed special input devices etc.
  • the essence of the invention is to provide a sensor for detecting a rotation of the input device in a movable input device, in order to be able to provide a control signal for a data processing system instead of or in addition to signals with information about a detected displacement of the input device on a movement level. that contains information about the rotation of the input device.
  • An input device for a data processing system which can be moved on a movement plane spanned by a first and a second direction axis, has in particular the following features. It has a rotation detection device for detecting a rotation of the input device about a third axis and for outputting a rotation signal based on the rotation. It also has a rotation evaluation device for recording the rotation signal and for generating a control signal for a data processing system as a function of the rotation signal.
  • the rotary evaluation device is able to, for example, an ana- to convert a logical rotation signal from the rotation detection device into a digital control signal for the data processing system.
  • the rotation signal output by the rotation detection device can have information relating to the rotation speed and the rotation acceleration of the input device, depending on whether a rotation speed or a rotation acceleration sensor is provided in the rotation detection device, the rotation evaluation device then being able can, for example, calculate a rotation angle signal from these signals just mentioned.
  • an analog rotation signal with respect to the rotation angle can be converted by the rotation evaluation device into a digital control signal for the data processing system in a sensor section for detecting a rotation angle.
  • the third axis used as the axis of rotation runs perpendicular to the plane of movement, ie. H. perpendicular to the first and second directional axes. This means that the input device, which can be moved in the movement plane, can be easily rotated on the movement plane about an axis perpendicular to the movement plane in order to generate a control signal for the data processing system.
  • the rotation detection device has a first sensor device for detecting a speed of the rotation of the input device, as a result of which the signal output by the rotation detection device receives information about the rotation speed of the input device. Furthermore, it is conceivable that the rotation detection device has a second sensor device for detecting a rotation angle of the rotation of the input device, as a result of which the signal output by the detection device contains information about the rotation angle. Accordingly, it is also conceivable to have a to provide a third sensor device for detecting a rotational acceleration of the rotation of the input device in the rotation detection device, as a result of which the signal output by the rotation detection device contains information about the rotation acceleration.
  • a gyro sensor in particular in the form of a piezoelectric vibration gyro sensor, can be used to detect a rotational speed in a first sensor section.
  • the centerpiece of a piezoelectric vibrating gyro sensor is a ceramic rod that can be made to vibrate in its longitudinal axis. The rod is welded in two places with metal forks, which are located at the "vibration nodes" of the rod. If the rod is made to rotate, a Coriolis force arises on the plane perpendicular to the vibration, which is dependent on the speed of rotation or angular velocity.
  • An optical sensor with an image recognition capability can be provided in the first and / or the second sensor device for detecting a rotational or angular velocity and / or for detecting a rotational angle.
  • the optical sensor for example in the form of a camera, can scan the surface of the movement plane that can be provided by a desk or a mouse pad and thereby detect the direction of movement or rotation of the input device. Including the duration of the movement, a rotational acceleration of the input device can also be calculated.
  • a rotation detection device can be provided for detecting a rotation, in particular a rotation angle, which uses a system consisting of several sensors. According to a possible embodiment, two sensors can be used, which are arranged on opposite sides with respect to the third axis representing the axis of rotation.
  • Such sensors can have, for example, two of the above-mentioned optical sensors or can use two conventional ball sensors in which the movement of a respective ball in contact with the plane of movement is detected.
  • the first sensor is located in the upper section of the input device, the axis of rotation is below the first sensor and the second sensor is on a line through the first sensor and through the axis of rotation below the axis of rotation, the first sensor will detect a movement with a directional component to the right (and down) when the input device rotates clockwise, while the second sensor will detect a movement with a directional component to the left (and above) will capture.
  • Input device a displacement device for detecting and evaluating a displacement of the input device on the moving have level, wherein the displacement device further generates a displacement signal based on the detected and evaluated displacement for the data processing system.
  • an input device according to this configuration is able to detect both a translational movement or displacement on the movement plane and a rotation on the movement plane about an axis perpendicular to the movement plane and a corresponding control signal or displacement signal for the data processing system to create.
  • an optical sensor with a camera or a ball sensor in which the movement of a ball is detected by means of two detection sections in contact with it and converted into corresponding movement signals with respect to the X and Y directions
  • the input device also has a device for transmitting the control signal and / or the displacement signal to the data processing system.
  • the device for transmission advantageously includes a module, such as a radio module (in particular Bluetooth module) or an infrared module, which enables wireless transmission to the data processing system.
  • a data processing arrangement comprises a data processing system that has a display on which a user interface can be displayed. Furthermore, it comprises an input device, which is designed in particular in accordance with one of the embodiments shown above, and which is movable on a movement plane spanned by a first and a second direction axis and is connected to the data processing system, the input device being a device for detecting a rotation of the input device and for outputting a related control signal to the data processing system in order to control the user interface.
  • at least one object can be displayed on the user interface that can be rotated depending on the control signal generated by the input device.
  • a control unit in the data processing system evaluates this control signal and the at least one object on the user interface by a certain angle of rotation or with a certain one
  • Rotation speed or is rotated with a certain rotational acceleration it should be noted that, for example, when executing a design application on the user interface, it is less important how fast an object moves when the angle of rotation of the object corresponds to (or is advantageously linearly related to) the angle of rotation of the input device, while, for example, one Computer game very well or rather depends on the rotation speed or the rotation acceleration of an object on the user interface. If the input device also has a displacement device for detecting and evaluating a displacement of the input device, this device can generate a displacement signal in this regard and transmit it to the data processing system. Then an object on the
  • User interface of the display can also be moved according to the displacement of the input device.
  • a control unit in the data processing system can be designed in such a way that it rotates a selection (one or more) in accordance with a detected rotation of the input device, while a further selection (an o which several) of objects are moved according to a detected displacement.
  • a background (object) on a user interface can be rotated by rotating the input device, while a foreground object can be moved in accordance with the displacement of the input device.
  • a method for controlling a data processing system comprising the following steps, namely the detection of a rotation of an input device, in particular according to an embodiment shown above, which can be moved on a movement plane spanned by a first and a second direction axis, and an output of a control signal depending on the detected rotation to the data processing system. Furthermore, the method comprises a step of controlling the user interface depending on the control signal output by the input device. It is conceivable that the user interface is controlled in such a way that objects on the user interface are controlled or moved during a rotation process of the input device. H. that, for example, every detected change in a rotation angle of the input device is converted directly into a rotation of one or more objects on the user interface.
  • FIG. 1 shows an input device in the form of a computer mouse according to a preferred embodiment
  • Figure 2 shows a data processing arrangement with the input device according to the preferred embodiment and with a data processing system in the form of a personal computer.
  • FIG. 1 an input device according to a preferred embodiment is shown in the form of a computer mouse M1.
  • the computer mouse (hereinafter referred to briefly as a mouse) M1 is, as shown in the figure, arranged on a movement plane which is spanned by an X-direction axis and a Y-direction axis perpendicular to it (perpendicular to the image plane).
  • the movement plane can be formed, for example, by a desk or a mouse pad, etc.
  • the mouse Ml is freely movable on the movement level.
  • the mouse M1 has an optical sensor OS with an image recognition capability
  • the optical sensor which advantageously has a camera for scanning the plane of movement, is designed in such a way as to provide a displacement signal that contains information about a displacement path (in X or . Y direction), via a displacement speed and / or a displacement acceleration, and to transmit the displacement signal to a radio module FM1.
  • the radio module FM1 which is advantageously designed as a Bluetooth radio module, serves to transmit the displacement signal generated by the optical sensor to a data processing system, such as a personal computer PC, as shown below in FIG. 2.
  • a rotation detection sensor in the form of a gyro sensor GS is also provided in the mouse for detecting a rotation of the mouse M1 about an axis Z.
  • This gyro sensor which is advantageously designed in the form of a piezoelectric vibration gyro sensor, is able to detect the rotational speed of the input device about the Z axis.
  • the recorded (analog) rotation signal with the information about the Rotation speed is transmitted from the gyro sensor GS to an evaluation device AE, which is designed to calculate a rotation angle with the speed information, including the rotation time, on the basis of the rotation signal received from the gyro sensor GS.
  • the evaluation unit AE is able to convert an analog voltage signal generated by the gyro sensor GS into a digital signal that can be transmitted by the radio module FM1 to the data processing system (for example the personal computer PCI in FIG.
  • the calculated rotation angle is then passed on (as a digital signal) to the radio module FM1 and from this is passed on as a control signal with respect to a rotation to the data processing system, as is shown, for example, in FIG. 2.
  • mouse M1 is essentially designed as a cylinder (with a circular circumference) in order to have a shape that is rotationally symmetrical with respect to the Z axis.
  • switching keys or function keys are likewise arranged rotationally symmetrically on the mouse M1.
  • the mouse M1 advantageously has a sensing ring LMT which extends around the entire circumference and is mounted in such a way that it has a connection to a switching element located in the mouse M1.
  • the LMT probe ring can be moved downwards or upwards (depending on the design).
  • the mouse M1 has a rotation axis Z symmetrical button or a symmetrical button RMT.
  • FIG. 2 a data processing arrangement is shown, which comprises an input device in the form of the mouse M1 illustrated in FIG. 1, and a data processing system in the form of a personal computer PCI.
  • a data processing system can also be designed in the form of a (small) portable computer, such as a laptop or a PDA (personal digital assistant: personal digital assistant), or a mobile radio device or a mobile telephone, all of these devices being one Should display to display a user interface.
  • the data processing arrangement can include further input devices, such as a keyboard, which are not shown in the figure, however.
  • both the displacement signal generated by the optical sensor OS and the control signal generated by the evaluation device AE see FIG.
  • the data processing system consists of the personal computer PCI, which has a radio module FM2 (advantageously based on Bluetooth) for receiving signals from an input device.
  • the signals received via the radio module FM2 are processed in a control device SE of the personal computer PCI in order to receive control signals for Generate control of a display DSP (eg on a computer screen) of the computer PCI, on which a user interface of an application program can be displayed.
  • the processing of the data received by the input device M1 can first take place in the control device SE by means of a so-called mouse driver program, which then interacts with the user program for displaying the user interface on the display DSP.
  • An object 01 is shown on the user interface, which, like the movement plane of the mouse M1 explained in FIG. 1, has an X and Y direction axis.
  • the object 01 can be moved on the user interface based on a shift of the mouse M1 on the movement plane in the direction of the X or Y axis. If the input device is rotated about the Z axis, this rotation is detected by the gyro sensor GS, processed by the evaluation device AE and a corresponding control signal with the information about the swept rotation angle is transmitted to the computer PCI.
  • the control device SE is then able to control the object 01 on the user interface in such a way that it rotates around a (central) pivot point DP in accordance with the rotation of the mouse or the input device M1 in a clockwise or counterclockwise direction (as indicated by the double arrow is illustrated) is rotated.
  • a (central) pivot point DP in accordance with the rotation of the mouse or the input device M1 in a clockwise or counterclockwise direction (as indicated by the double arrow is illustrated) is rotated.
  • the present creates a compact, simple and intuitive to use input device, which in the
  • Embodiment X-, Y-axis axes for displaying a plane of movement DSP display of the computer PCI DP pivot point from 01 01 display object on DSP SE control unit of PCI FM2 radio module of PCI PCI data processing system or computer according to a preferred embodiment

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Abstract

Offenbart ist ein Eingabegerät für eine Datenverarbeitungsanlage, insbesondere eine Computermaus (M1), das auf einer durch eine erste und eine zweite Richtungsachse aufgespannten Bewegungsebene bewegbar ist. Das Eingabegerät (M1) hat dabei eine Rotationserfassungseinrichtung (GS) zum Erfassen einer Rotation des Eingabegeräts um eine dritte Achse (Z) und zum Ausgeben eines auf der Rotation basierenden Rotationssignals. Ferner hat es eine Rotationsauswerteeinrichtung (AE) zum Aufnehmen des Rotationssignals und zum Erzeugen eines Steuersignals für die Datenverarbeitungsanlage in Abhängigkeit des Rotationssignals. Auf diese Weise ist es möglich mit dem erfindungsgemäßen Eingabegerät dreidimensionale Bewegungen wahrzunehmen und an die Datenverarbeitungsanlage, insbesondere in der Form eines Computers, weiterzuleiten. Dies ermöglicht beispielsweise eine Verschiebung eines Objekts auf der Anzeige des Computers sowie eine eventuelle Rotation des Objekts.

Description

Beschreibung
Eingabegerät für eine Datenverarbeitungsanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Eingabegerät für eine Datenverarbeitungsanlage, eine Datenverarbeitungsanordnung mit einer Datenverarbeitungsanlage und einem damit verbundenen .Eingabegerät sowie ein Verfahren zum Steuern einer Datenverarbeitungsanlage .
Im Stand der Technik sind Computerprogramme, wie Konstruktionsprogramme oder auch Strategiespiele usw. bekannt, durch die auf einer Anzeige eines Computers ein oder mehrere Objekte darstellbar sind, welche mittels eines Eingabegeräts, wie einer Computermaus auf der Anzeige bzw. über die Anzeigefläche hinweg bewegbar sind. Eine eben genannte Computermaus ist dabei auf einem Tisch vorgesehen und auf der durch die Tischplatte vorgegebenen Bewegungsebene (aufgespannt durch eine Richtungsachse in X-Richtung und eine Richtungsachse in Y- Richtung) bewegbar. Diese Bewegung bzw. Verschiebung der Computermaus in X- oder in Y-Richtung wird in der Computermaus durch einen entsprechenden Sensor (Kugelsensor- bzw. optischer Sensor) erfasst und ausgewertet, woraufhin ein entsprechendes Steuersignal von der Computermaus zum Computer abge- geben wird, auf Grund dessen ein oder mehrere ausgewählte Objekte auf der Anzeige des Computers über die Anzeigefläche hinweg (in der dortigen X- bzw. Y-Richtung) bewegt werden.
Ein derartiges Verfahren zum Steuern eines Computers bzw. von Objekten auf einer Anzeige des Computers hat dabei den Nachteil, dass mittels der herkömmlichen Computermaus lediglich eine Verschiebung des einen oder der mehreren Objekte in X- und Y-Richtung durchführbar sind. Somit ist es nicht möglich, die Funktionalität von Konstruktionsprogrammen oder auch Spielen vollständig auszunutzen, bei denen neben der Verschiebung von Objekten in zwei Dimensionen bzw. zwei Richtungen eine Bewegung von Objekten in zumindest einer weiteren Dimension möglich bzw. vorteilhaft ist. Komplexe Eingaben zur Steuerung beispielsweise von Bewegungen von Objekten auf einer Anzeige sind herkömmlicher Weise nur durch die Verwendung mehrerer Eingabegeräte, wie einer Computermaus in Verbindung mit einer Computertastatur, oder mittels aufwändig konstruierten speziellen Eingabegeräten usw. möglich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Eingabemöglichkeit zu schaffen, durch die mit geringem ver- fahrens- und vorrichtungstechnisehern Aufwand komplexe Eingaben in eine Datenverarbeitungsanlage durchführbar sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Eingabegerät gemäß Anspruch 1, durch eine Datenverarbeitungsanordnung gemäß Anspruch 10 und durch ein Verfahren zum Steuern einer Datenverarbeitungsanlage gemäß Anspruch 12 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Kern der Erfindung liegt darin, in einem bewegbaren Ein- gabegerät einen Sensor zum Erfassen einer Rotation des Eingabegeräts vorzusehen, um anstelle bzw. zusätzlich zu Signalen mit Informationen über eine erfasste Verschiebung des Eingabegeräts auf einer Bewegungsebene ein Steuersignal für eine Datenverarbeitungsanlage bereitstellen zu können, das Infor- mationen über die Rotation des Eingabegeräts enthält.
Ein Eingabegerät für eine Datenverarbeitungsanlage, das auf einer durch eine erste und eine zweite Richtungsachse aufgespannten Bewegungsebene bewegbar ist, hat dabei insbesondere folgende Merkmale. Es weist eine Rotationserfassungseinrich- tung zum Erfassen einer Rotation des Eingabegeräts um eine dritte Achse und zum Ausgeben eines auf der Rotation basierenden Rotationssignals auf. Ferner hat es eine Rotationsauswerteinrichtung zum Aufnehmen des Rotationssignals und zum Erzeugen eines Steuersignals für eine Datenverarbeitungsanlage in Abhängigkeit des Rotationssignals. Die Rotationsauswer- teeinrichtung ist dabei in der Lage, beispielsweise ein ana- loges Rotationssignal von der Rotationserfassungseinrichtung in ein digitales Steuersignal für die Datenverarbeitungsanlage umzuwandeln. Das von der Rotationserfassungseinrichtung ausgegebene Rotationssignal kann dabei Informationen bezüg- lieh der Rotationsgeschwindigkeit und der Rotationsbeschleunigung des Eingabegeräts aufweisen, je nachdem, ob ein Rota- tionsgeschwindigkeits- bzw. ein Rotationsbeschleunigungs- Sensor in der Rotationserfassungseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Rotationsauswerteeinrichtung dann in der Lage sein kann, aus diesen eben erwähnten Signalen beispielsweise ein Rotationswinkelsignal zu berechnen. Entsprechend ist es auch möglich, dass bei einem Sensorabschnitt zum Erfassen eines Rotationswinkels ein analoges Rotationssignal bezüglich des Rotationswinkels von der Rotationsauswerteeinrichtung in ein digitales Steuersignal für die Datenverarbeitungsanlage umgewandelt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Eingabegeräts verläuft die als Rotationsachse verwendete dritte Achse senk- recht zur Bewegungsebene, d. h. senkrecht zu der ersten und zweiten Richtungsachse. Das bedeutet, das in der Bewegungs- ebene verschiebbare Eingabegerät kann mühelos auf der Bewegungsebene um eine Achse senkrecht zur Bewegungsebene gedreht werden, um ein Steuersignal für die Datenverarbeitungsanlage zu erzeugen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung hat die Rotationserfassungseinrichtung eine erste Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Geschwindigkeit der Rotation des Eingabege- räts, wodurch das von der Rotationserfassungseinrichtung ausgegebene Signal Informationen über die Rotationsgeschwindigkeit des Eingabegeräts erhält. Ferner ist es denkbar, dass die Rotationserfassungseinrichtung eine zweite Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Rotationswinkels der Rotation des Eingabegeräts aufweist, wodurch das von der Erfassungseinrichtung ausgegebene Signal Informationen über den Rotations- winkel enthält. Entsprechend ist es ferner denkbar, eine dritte Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Rotationsbeschleunigung der Rotation des Eingabegeräts in der Rotationserfassungseinrichtung vorzusehen, wodurch das von der Rotationserfassungseinrichtung ausgegebene Signal Informationen ü- ber die Rotationsbeschleunigung enthält . Zum Erfassen einer Rotationsgeschwindigkeit in einem ersten Sensorabschnitt kann beispielsweise ein Gyrosensor, insbesondere in der Ausführung eines piezoelektrischen Vibrationsgyrosensors, verwendet werden. Das Kernstück eines piezoelektrischen Vibrationsgyrosen- sors ist dabei ein Keramikstab, der in seiner Längsachse zum Vibrieren gebracht werden kann. Der Stab ist an zwei Stellen mit Metallgabeln verschweißt, die sich an den "Schwingungs- knoten" des Stabes befinden. Wird der Stab zum Rotieren gebracht, so entsteht auf der zur Schwingung senkrechten Ebene eine Coriolis-Kraft , die von der Rotationsgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit abhängig ist. Auf dem Stab aufgebrachte piezoelektrische Platten dienen sowohl dazu, den Stab longitudinal zum Schwingen zu bringen, als auch die von der Coriolis-Kraft erzeugten Schwingungen auf der senkrechten E- bene aufzuheben. Die Spannung, die zur Aufhebung der Schwingungen auf der senkrechten Ebene notwendig ist, gibt Auskunft darüber, wie schnell sich der Stab (und daher auch das Gyroskop) dreht. Das Gyroskop bzw. der Gyrosensor erzeugt -auf diese Weise eine AusgangsSpannung, die proportional zur Win- kelgeschwindigkeit ist.
Zur Erfassung einer Rotations- oder Winkelgeschwindigkeit und/oder zur Erfassung eines Rotationswinkels kann in der ersten und/oder der zweiten Sensoreinrichtung ein optischer Sensor mit einer Bilderkennungsfähigkeit vorgesehen sein. Dabei kann der optische Sensor, beispielsweise in der Ausführung einer Kamera, die Oberfläche der Bewegungsebene, die von einem Schreibtisch oder einem Mauspad bereitgestellt werden kann, abtasten und dabei die Bewegungsrichtung, oder Rotation des Eingabegeräts erfassen. Unter Einbeziehung der Zeitdauer der Bewegung kann ferner eine Rotationsbeschleunigung des Eingabegeräts berechnet werden. Weiter kann zur Erfassung einer Rotation, insbesondere eines Rotationswinkels ein Rotationserfassungseinrichtung vorgesehen sein, die ein System bestehend aus mehreren Sensoren ver- wendet. Gemäß einer möglichen Ausgestaltung können dabei zwei Sensoren verwendet werden, die an gegenüberliegenden Seiten bezüglich der die Rotationsachse darstellenden dritten Achse angeordnet sind. Derartige Sensoren können dabei beispielsweise zwei der oben erwähnten optischen Sensoren aufweisen oder können zwei herkömmliche Kugelsensoren verwenden, bei denen die Bewegung einer jeweiligen mit der Bewegungsebene in Kontakt stehenden Kugel erfasst wird. Ausgehend von einem Bild einer Draufsicht auf die Unterseite (die im Betrieb der Oberfläche der Bewegungsebene zugewandt ist) eines derartigen Eingabegeräts, bei dem sich der erste Sensor im oberen Abschnitt des Eingabegeräts befindet, die Rotationsachse sich unterhalb des ersten Sensors und der zweite Sensor sich auf einer Linie durch den ersten Sensor und durch die Rotationsachse unterhalb der Rotationsachse befindet, wird der erste Sensor bei einer Rotation des Eingabegeräts im Uhrzeigersinn eine Bewegung mit einer Richtungskomponente nach rechts (und unten) erfassen, während der zweite Sensor eine Bewegung mit einer Richtungskomponente nach links (und oben) erfassen wird. Das bedeutet bei einer derartigen Anordnung, bei der die beiden Sensoren an gegenüberliegenden Seiten der Rotationsachse angeordnet sind, wird im Falle einer Rotation des Eingabegeräts bei den jeweiligen Sensoren eine Bewegungskomponente mit unterschiedlichem Vorzeichen festgestellt. Daraus kann die Rotationsauswerteeinrichtung schließlich auf eine Rotation des Eingabegeräts schließen, wobei es ferner bei
Kenntnis der Entfernung eines Sensors von der Rotationsachse und bei Kenntnis des während der Rotation überstrichenen Wegs ferner möglich ist, auch den Rotationswinkel zu berechnen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das
Eingabegerät eine Verschiebungseinrichtung zum Erfassen und Auswerten einer Verschiebung des Eingabegeräts auf der Bewe- gungsebene aufweisen, wobei die Verschiebungseinrichtung ferner ein Verschiebungssignal basierend auf der erfassten und ausgewerteten Verschiebung für die Datenverarbeitungsanlage erzeugt. Das bedeutet, ein Eingabegerät gemäß dieser Ausges- taltung ist in der Lage, sowohl eine Translationsbewegung bzw. -Verschiebung auf der Bewegungsebene als auch eine Rotation auf der Bewegungsebene um eine Achse senkrecht zur Bewegungsebene zu erfassen und ein entsprechendes Steuersignal bzw. Verschiebungssignal für die Datenverarbeitungsanlage zu erzeugen. Zum Erfassen der Verschiebung kann beispielsweise ein optischer Sensor mit einer Kamera oder ein Kugelsensor (bei dem die Bewegung einer Kugel mittels zweier mit dieser in Kontakt stehender Erfassungsabschnitten erfasst und in entsprechende Bewegungssignale bezüglich X- und Y-Richtung umgewandelt wird) verwendet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung hat das Eingabegerät ferner eine Einrichtung zum Übertragen des Steuersignals und/oder des Verschiebungssignal an die Datenverar- beitungsanlage . Vorteilhafter Weise umfasst dabei die Einrichtung zum Übertragen ein Modul, wie ein Funkmodul (insbesondere Bluetooth-Modul) oder ein Infrarotmodul, mit dem eine drahtlose Übertragung zur Datenverarbeitungsanlage ermöglicht wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Datenverarbeitungsanordnung geschaffen. Diese Datenverarbeitungsanordnung umfasst eine Datenverarbeitungsanlage, die eine Anzeige aufweist, auf der eine Benutzeroberfläche darstellbar ist. Ferner umfasst sie ein Eingabegerät, das insbesondere gemäß einer der oben dargestellten Ausführungen ausgebildet ist, und das auf einer durch eine erste und eine zweite Richtungsachse aufgespannten Bewegungsebene bewegbar und mit der Datenverarbeitungsanlage verbunden ist, wobei das Eingabegerät eine Einrichtung zum Erfassen einer Rotation des Eingabegeräts und zum Ausgeben eines diesbezüglichen Steuersignals an die Datenverarbeitungsanlage aufweist, um die Benutzeroberfläche zu steuern. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dabei auf der Benutzeroberfläche zumindest ein Objekt darstellbar, das in Abhängigkeit des von dem Eingabegerät erzeugten Steuersignals drehbar ist . Je nachdem, welche Art von Sensor in der Einrichtung zum Erfassen einer Rotation vorgesehen ist (Rotationswinkelsensor, Rotationsgeschwindigkeitssensor, Rotations- beschleunigungssensor) kann eine entsprechende Information über einen Rotationswinkel, eine Rotationsgeschwindigkeit, oder eine Rotationsbeschleunigung mittels des Steuersignals an die Datenverarbeitungsanlage übertragen werden. Entsprechend ist es möglich, dass durch eine Steuereinheit in der Datenverarbeitungsanlage dieses Steuersignal ausgewertet wird und das zumindest eine Objekt auf der Benutzeroberfläche um einen bestimmten Rotationswinkel bzw. mit einer bestimmten
Rotationsgeschwindigkeit bzw. mit einer bestimmten Rotationsbeschleunigung gedreht wird. Es sei dabei bemerkt, dass es beispielsweise beim Ausführen einer Konstruktionsanwendung auf der Benutzeroberfläche weniger wichtig ist, wie schnell sich ein Objekt bewegt, wenn der Rotationswinkel des Objekts dem Rotationswinkel des Eingabegeräts entspricht (oder mit diesem vorteilhafterweise linear zusammenhängt) , während es beispielsweise bei einem Computerspiel sehr wohl auch oder eher auf die Rotationsgeschwindigkeit oder die Rotationsbe- schleunigung eines Objekts auf der Benutzeroberfläche ankommt. Weist das Eingabegerät ferner eine Verschiebungseinrichtung zum Erfassen und Auswerten einer Verschiebung des Eingabegeräts auf, so kann diese Einrichtung ein diesbezügliches Verschiebungssignal erzeugen und zu der Datenverarbei- tungsanlage übertragen. Damit kann dann ein Objekt auf der
Benutzeroberfläche der Anzeige entsprechend der Verschiebung des Eingabegeräts auch verschoben werden.
Es ist auch möglich, dass eine Steuereinheit in der Datenver- arbeitungsanlage derart ausgelegt ist, eine Auswahl (eines oder mehrere) entsprechend einer erfassten Rotation des Eingabegeräts zu drehen, während eine weitere Auswahl (eines o- der mehrere) von Objekten entsprechend einer erfassten Verschiebung verschoben wird. Beispielsweise kann ein Hintergrund (sobjekt) auf einer Benutzeroberfläche durch eine Rotation des Eingabegeräts gedreht werden, während ein Vorder- grundsobjekt entsprechend der Verschiebung des Eingabegeräts verschiebbar ist .
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Steuern einer Datenverarbeitungsanlage geschaffen, wobei die Daten- verarbeitungsanlage eine Anzeige zum Anzeigen einer Benutzeroberfläche aufweist. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte, nämlich ein Erfassen einer Rotation eines Eingabegeräts, insbesondere gemäß einer oben dargestellten Ausführung, das auf einer durch eine erste und eine zweite Rich- tungsachse aufgespannten Bewegungsebene bewegbar ist, und ein Ausgeben eines Steuersignals in Abhängigkeit der erfassten Rotation an die Datenverarbeitungsanlage. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Steuerns der Benutzeroberfläche in Abhängigkeit des von dem Eingabegerät ausgegebenen Steuer- Signals. Dabei ist es denkbar, dass die Steuerung des Benutzeroberfläche derart geschieht, dass Objekte auf der Benutzeroberfläche während eines Rotationsvorgangs des Eingabegeräts angesteuert bzw. bewegt werden, d. h. dass beispielsweise jede erfasste Änderung eines Rotationswinkels des Eingabe- geräts direkt in eine Drehung eines oder mehrerer Objekte auf der Benutzeroberfläche umgesetzt wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnun- gen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Eingabegerät in Form einer Computermaus gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
Figur 2 eine Datenverarbeitungsanordnung mit dem Eingabegerät gemäß der bevorzugten Ausführungsform und mit einer Datenverarbeitungsanlage in Form eines Personal Computers .
Es sei zunächst auf Figur 1 verwiesen, in der ein Eingabege- rät gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in der Ausgestaltung einer Computermaus Ml dargestellt ist.
Die Computermaus (im Folgenden kurz als Maus bezeichnet) Ml ist, wie es in der Figur dargestellt ist, auf einer Bewe- gungsebene angeordnet, die durch eine X-Richtungsachse und eine senkrecht dazu stehende Y-Richtungsachse (senkrecht zur Bildebene) aufgespannt wird. Dabei kann die Bewegungsebene beispielsweise von einem Schreibtisch oder einem Mauspad usw. gebildet werden. Die Maus Ml ist auf der Bewegungsebene frei verschiebbar.
Zum Erfassen einer Verschiebung weist die Maus Ml einen optischen Sensor OS mit einer Bilderkennungsfähigkeit auf, wobei der optische Sensor, der vorteilhafter Weise eine Kamera zum Abtasten der Bewegungsebene aufweist, derart ausgelegt ist, ein Verschiebungssignal, das Informationen über einen Verschiebungsweg (in X- bzw. Y-Richtung) , über eine Verschiebungsgeschwindigkeit und/oder über eine Verschiebungsbeschleunigung aufweist, zu erzeugen und das Verschiebungssig- nal an ein Funkmodul FM1 weiterzuleiten. Das Funkmodul FM1, das vorteilhafter Weise als ein Bluetooth-Funkmodul ausgebildet ist, dient dazu, das von dem optischen Sensor erzeugte Verschiebungssignal an eine Datenverarbeitungsanlage, wie einen Personal Computer PC, wie es unten in Figur 2 gezeigt ist, zu übertragen. Zum Erfassen einer Rotation der Maus Ml um eine Achse Z ist in der Maus ferner ein Rotationserfas- sungssensor in der Ausführung eines Gyrosensors GS vorgesehen. Dieser Gyrosensor, der vorteilhafter Weise in der Ausgestaltung eines piezoelektrischen Vibrationsgyrosensors aus- gebildet ist, ist dabei in der Lage, die Rotationsgeschwindigkeit des Eingabegeräts um die Z-Achse zu erfassen. Das er- fasste (analoge) Rotationssignal mit der Information über die Rotationsgeschwindigkeit wird von dem Gyrosensor GS zu einer Auswerteeinrichtung AE übertragen, die dafür ausgelegt ist, unter Einbeziehung der Rotationszeit anhand des von dem Gyrosensor GS empfangenen Rotationssignals mit der Geschwindig- keitsinformation einen Rotationswinkel zu berechnen. Es sei bemerkt, dass die Auswerteeinheit AE dabei in der Lage ist, ein von dem Gyrosensor GS erzeugtes analoges Spannungssignal in ein digitales Signal umzuwandeln, das von dem Funkmodul FM1 an die Datenverarbeitungsanlage (beispielsweise dem Per- sonal Computer PCI in Figur 2) übertragbar ist. Der berechnete Rotationswinkel wird dann (als digitales Signal) an das Funkmodul FM1 weitergegeben und von diesem als ein Steuersignal bezüglich einer Rotation an die Datenverarbeitungsanlage, wie sie beispielsweise in Figur 2 gezeigt ist, weitergegeben. Um eine genaue Erfassung sowohl der Verschiebung als auch der Rotation des Eingabegeräts zu bewirken, ist es vorteilhaft, die Bewegungsoberfläche (in der Figur charakterisiert durch die X-Richtungsachse) mit einer hohen Rate, wie beispielsweise 2000 mal/Sekunde, abzutasten bzw. die von dem Gyrosensor GS erfasste Rotationsgeschwindigkeit mit einer hohen Rate auszulesen.
Es sei bemerkt, dass die Maus Ml im Wesentlichen als ein Zylinder (mit kreisförmigem Umfang) ausgebildet ist, um eine bezüglich der Z-Achse rotationssymmetrische Form zu haben.
Außerdem sind bei der Maus Ml Schalttasten bzw. Funktionstasten (entsprechend der "linken und rechten Maustaste" bei einer herkömmlichen Maus) ebenfalls rotationssymmetrisch angeordnet. Entsprechend der linken Maustaste bei einer herkömm- liehen Maus hat die Maus Ml einen sich vorteilhafter Weise um den gesamten Umfang erstreckenden Tastring LMT, der derart gelagert ist, dass er eine Verbindung zu einem sich in der Maus Ml befindlichen Schaltelement hat. Zum Auslösen eines Steuervorgangs kann der Tastring LMT nach unten bzw. nach o- ben (je nach konstruktionsmäßiger Auslegung) bewegt werden. Entsprechend einer rechten Maustaste bei einer herkömmlichen Maus hat die Maus Ml einen bezüglich der Rotationsachse Z symmetrischen Knopf bzw. eine symmetrische Taste RMT. Durch Drücken auf die Taste RMT in Richtung nach unten zur Bewegungsebene kann ebenso ein in der Maus bzw. dem Mausgehäuse befindlicher Schalter betätigt und dementsprechend ein Steu- ervorgang ausgelöst werden.
Ferner sei bemerkt, dass sonstige für die Erfindung nicht wesentliche Einrichtungen der Maus Ml, wie beispielsweise eine Energieversorgungsquelle, in der Figur nicht dargestellt sind, um die Verständlichkeit der erfindungswesentlichen Einrichtungen zu erhöhen.
Es sei nun auf Figur 2 verwiesen, in der eine Datenverarbei- tungsanordnung dargestellt ist, die ein Eingabegerät in der Form der in Figur 1 erläuterten Maus Ml, sowie eine Datenverarbeitungsanlage in Form eines Personal Computers PCI umfasst. Es sei erwähnt dass eine Datenverarbeitungsanlage auch in Form eines (kleinen) tragbaren Computers, wie einem Laptop oder einem PDA (personal digital assistant: persönlicher di- gitaler Assistent) , oder eines Mobilfunkgeräts bzw. eines Mobiltelefons ausgebildet sein kann, wobei alle diese Geräte eine Anzeige zum Darstellen einer Benutzeroberfläche aufweisen sollten. Selbstverständlich kann die Datenverarbeitungs- anordnung weitere Eingabegeräte, wie beispielsweise eine Tas- tatur umfassen, die in der Figur jedoch nicht dargestellt sind. Wie bereits erwähnt, können sowohl das von dem optischen Sensor OS erzeugte Verschiebungssignal sowie das von der Auswerteeinrichtung AE erzeugte Steuersignal (vgl . Figur 1) über das Funkmodul FM1 der Maus Ml an eine Datenverarbei- tungsanlage über eine Luftschnittstelle (gekennzeichnet durch das Symbol "Z") übermittelt werden. In dem in Figur 2 gezeigten Fall besteht die Datenverarbeitungsanlage dabei aus dem Personal Computer PCI, der zum Empfang von Signalen eines Eingabegeräts ein Funkmodul FM2 (vorteilhafterweise auf der Basis von Bluetooth) aufweist. Die über das Funkmodul FM2 empfangenen Signale werden bei einer Steuereinrichtung SE des Personal Computers PCI verarbeitet, um Steuersignale zur An- Steuerung einer Anzeige DSP (z.B. auf einem Computerbildschirm) des Computers PCI zu erzeugen, auf der eine Benutzeroberfläche eines Anwendungsprogramms darstellbar ist. Die Verarbeitung der von dem Eingabegerät Ml empfangenen Daten kann in der Steuereinrichtung SE zunächst mittels eines sogenannten Maus-Treiber-Programms erfolgen, das dann mit dem Anwenderprogramm zur Darstellung der Benutzeroberfläche auf der Anzeige DSP zusammenwirkt. Auf der Benutzeroberfläche, die ebenso wie die in Figur 1 erläuterte Bewegungsebene der Maus Ml eine X- und Y-Richtungsachse aufweist, ist ein Objekt 01 dargestellt. Das Objekt 01 kann basierend auf einer Verschiebung der Maus Ml auf der Bewegungsebene in Richtung der X- bzw. Y-Achse auf der Benutzeroberfläche verschoben werden. Wird das Eingabegerät um die Z-Achse gedreht, so wird diese Drehung vom Gyrosensor GS erfasst, von der Auswerteeinrichtung AE verarbeitet und ein dementsprechendes Steuersignal mit der Information über den überstrichenen Rotationswinkel an den Computer PCI übermittelt . Anhand des übermittelten Steuersignals ist die Steuereinrichtung SE dann in der Lage, das Objekt 01 auf der Benutzeroberfläche derart anzusteuern, dass es um einen (zentralen) Drehpunkt DP entsprechend der Drehung der Maus bzw. des Eingabegeräts Ml im oder gegen den Uhrzeigersinn (wie es durch den Doppelpfeil veranschaulicht ist) gedreht wird. Es ist jedoch auch möglich, das Objekt 01 basierend auf einer Verschiebung des Eingabegeräts nur zu verschieben und den Hintergrund basierend auf einer Rotation des Eingabegeräts zu drehen.
Die vorliegende schafft zusammenfassend gesagt ein kompaktes, einfach und intuitiv zu bedienendes Eingabegerät, das in der
Lage ist, mittels der in ihr integrierten Sensoren (Verschiebungssensor, Rotationssensor) Bewegungen in mehreren Richtungen bzw. Dimensionen zu erfassen und als Steuersignale (z.B. an eine Datenverarbeitungsanlage) weiterzugeben. Bezugszeichenliste
Z Rotationsachse, Z-Achse senkrecht zu X- und Y-Achse RMT Taste von Ml zur Simulation einer herkömmlichen rechten Maustaste GS Gyrosensor OS Optischer Sensor AE • Auswerteeinrichtung FM1 Funkmodul 1 LMT Taste von Ml zur Simulation einer herkömmlichen linken Maustaste Ml Eingabeeinrichtung bzw. Maus gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform X-, Y-Achse Achsen zur Darstellung einer Bewegungsebene DSP Anzeige des Computers PCI DP Drehpunkt von 01 01 Anzeigeobjekt auf DSP SE Steuereinheit von PCI FM2 Funkmodul von PCI PCI Datenverarbeitungsanlage bzw. Computer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform

Claims

Patentansprüche
1. Eingabegerät (Ml) für eine Datenverarbeitungsanlage (PCI) , das auf einer durch eine erste (X) und eine zweite (Y) Richtungsachse aufgespannten Bewegungsebene bewegbar ist, mit folgenden Merkmalen:
einer Rotationserfassungseinrichtung (GS) zum Erfassen einer Rotation des Eingabegeräts (Ml) um eine dritte Achse (Z) und zum Ausgeben eines auf der Rotation basierenden Rotationssignals;
einer Rotationsauswerteeinrichtung (AE) zum Aufnehmen des Ro- tationssignals und zum Erzeugen eines Steuersignals für die
Datenverarbeitungsanlage (PCI) in Abhängigkeit des Rotationssignals .
2. Eingabegerät nach Anspruch 1, bei dem die dritte Achse zur Bewegungsebene senkrecht steht.
3. Eingabegerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Rotationserfassungseinrichtung (GS) eine erste Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Geschwindigkeit der Rotation des Eingabe- geräts aufweist, wodurch das von der Rotationserfassungseinrichtung (GS) ausgegebene Signal Informationen über die Rotationsgeschwindigkeit enthält.
4. Eingabegerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Rotati- onserfassungseinrichtung eine zweite Sensoreinrichtung zum
Erfassen eines Rotationswinkels der Rotation des Eingabegeräts aufweist, wodurch das von der Rotationserfassungseinrichtung ausgegebene Signal Informationen über den Rotations- winkel enthält.
5. Eingabegerät nach Anspruch 3 , bei dem die erste Sensoreinrichtung einen Gyrosensor, insbesondere in der Ausführung eines piezoelektrischen Vibrationsgyrosensors, aufweist.
6. Eingabegerät nach Anspruch 3 oder 4 , bei dem die erste und/oder die zweite Sensoreinrichtung einen optischen Sensor mit Bilderkennungsfähigkeit aufweist, um die Rotationsgeschwindigkeit und/oder den Rotationswinkel des Eingabegeräts zu erfassen.
10
7. Eingabegerät nach Anspruch 4 , bei dem die erste Sensoreinrichtung zumindest zwei Sensoren aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten bezüglich der die Rotationsachse darstellenden dritten Achse angeordnet sind.
15
8. Eingabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das ferner eine Verschiebungseinrichtung zum Erfassen und Auswerten einer Verschiebung des Eingabegeräts (Ml) auf der Bewegungs- ebene aufweist, wobei die Verschiebungseinrichtung ferner ein
20 Verschiebungssignal basierend auf der erfassten und ausgewerteten Verschiebung für die Datenverarbeitungsanlage erzeugt.
9. Eingabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner eine Einrichtung zum Übertragen des Steuersignals
'25 und/oder des Verschiebungssignals an die Datenverarbeitungsanlage, insbesondere in der Ausführung eines Funkmoduls (FM1) oder eines Infrarotmoduls, umfasst.
10. Datenverarbeitungsanordnung mit folgenden Merkmalen:
30 einer Datenverarbeitungsanlage (PCI) , die eine Anzeige (DSP) aufweist, auf der eine Benutzeroberfläche darstellbar ist;
einem Eingabegerät (Ml) , insbesondere nach einem der vorher- 35 gehenden Ansprüche 1 bis 9, das auf einer durch eine erste und eine zweite Richtungsachse aufgespannten Bewegungsebene bewegbar ist und mit der Datenverarbeitungsanlage (PCI) ver- bunden ist, wobei das Eingabegerät (Ml) eine Einrichtung (GS) zum Erfassen einer Rotation des Eingabegeräts und zum Ausgeben eines diesbezüglichen Steuersignals an die Datenverarbeitungsanlage aufweist, um die Benutzoberfläche zu steuern.
11. Datenverarbeitungsanordnung nach Anspruch 10, bei der auf der Benutzeroberfläche zumindest ein Objekt (01) darstellbar ist, das in Abhängigkeit des von dem Eingabegerät (Ml) erzeugten Steuersignals drehbar ist.
12. Verfahren zum Steuern einer Datenverarbeitungsanlage (PCI) , welche eine Anzeige (DSP) zum Anzeigen einer Benutzeroberfläche aufweist, mit folgenden Schritten:
Erfassen einer Rotation eines Eingabegeräts (Ml) , insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das auf einer durch eine erste und eine zweite Richtungsachse aufgespannten Bewegungs- ebene bewegbar ist;
Ausgeben eines Steuersignals in Abhängigkeit der erfassten Rotation an die Datenverarbeitungsanlage (PCI) ;
Steuern der Benutzeroberfläche in Abhängigkeit des von dem Eingabegerät ausgegebenen Steuersignals.
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