DE102006012723A1

DE102006012723A1 - Input device for controlling a virtual pointer, in particular a cursor on a computer display

Info

Publication number: DE102006012723A1
Application number: DE200610012723
Authority: DE
Inventors: Alexander Kulik; Bernd FRÖHLICH; Wolfgang Sattler
Original assignee: Bauhaus Universitaet Weimar
Current assignee: Bauhaus Universitaet Weimar
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2007-09-20
Also published as: WO2007107498A2; WO2007107498A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Eingabegerät zur Steuerung eines virtuellen Zeigers, insbesondere eines Cursors auf einer Computeranzeige. Das Eingabegerät besitzt eine berührungssensitive Eingabefläche (1), die ein Positionssignal zur Steuerung des virtuellen Zeigers bereitstellt, welches abhängig ist von der durch den Benutzer berührten Position auf der Eingabefläche (1). Die Eingabefläche (1) ist umlaufend von einem über diese erhöhten Steuerrand (4) umgeben, bei dessen Berührung durch den Benutzer von mindestens einem angekoppelten Sensor (6) ein Randsignal generiert wird, welches die Steuerung des virtuellen Zeigers übernimmt.The invention relates to an input device for controlling a virtual pointer, in particular a cursor on a computer display. The input device has a touch-sensitive input surface (1) which provides a position signal for controlling the virtual pointer, which is dependent on the position on the input surface (1) touched by the user. The input surface (1) is circumferentially surrounded by a control edge (4) that is raised above it, and when the user touches it, an edge signal is generated by at least one connected sensor (6), which controls the virtual pointer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Eingabegerät zur Steuerung eines virtuellen Zeigers. Ein solcher Zeiger wird vorzugsweise durch einen Cursor auf einer Computeranzeige gebildet. Das Eingabegerät besitzt zu diesem Zweck eine berührungssensitive Eingabefläche, die ein Positionssignal zur Steuerung des virtuellen Zeigers bereitstellt. Das Positionssignal ist dabei abhängig von der durch den Benutzer des Eingabegeräts berührten Position auf der Eingabefläche.The The present invention relates to an input device for controlling a virtual Pointer. Such a pointer is preferably opened by a cursor a computer display formed. The input device has a for this purpose touch-sensitive Input surface, which provides a position signal for controlling the virtual pointer. The position signal is dependent on the by the user of the input device touching Position on the input surface.

Zur Steuerung von Cursorbewegungen in Computeranwendungen wird am häufigsten die so genannte Computermaus als Eingabegerät verwendet. Damit lässt sich der Cursor in einer zweidimensionalen Ebene in Abhängigkeit von der Mausbewegung steuern. Es sind unterschiedlichste Ausführungsformen der Computermaus bekannt geworden, wobei an diesen Eingabegeräten üblicherweise auch mehrere Tasten angeordnet sind, die neben der reinen Cursorsteuerung zusätzlich die Eingabe spezieller Schaltsignale ermöglichen.to Control of cursor movement in computer applications is the most common the so-called computer mouse used as an input device. This can be the cursor in a two-dimensional plane depending control from mouse movement. There are a variety of embodiments the computer mouse has become known, with these input devices usually Also, several buttons are arranged next to the pure cursor control additionally enable the input of special switching signals.

Speziell in Anwendungsfällen, bei denen für die Ablage und Bewegung der Computermaus kein ausreichender Platz zur Verfügung steht, kommen häufig auch andere Eingabegeräte zum Einsatz, die unter den Bezeichnungen Trackball, Trackpoint, Joystick oder Touchpad bekannt geworden sind. Solche Eingabegeräte sind häufig in mobilen Computern (Laptop) integriert. Trackballs, Touchpads und auch die Computermaus werden vom Benutzer bei gleich bleibender Kraft durch eine Verschiebung, Auslenkung oder Rotation bedient. Es handelt sich daher um isotonische Eingabegeräte, die sich insbesondere zur Positionssteuerung des Cursors in einer begrenzten Fläche eignen.specially in use cases, where for the Storage and movement of the computer mouse insufficient space to disposal stands, come often also other input devices used under the names trackball, trackpoint, Joystick or touchpad have become known. Such input devices are often integrated in mobile computers (laptops). Trackballs, touchpads and also the computer mouse become more consistent by the user Power operated by a displacement, deflection or rotation. These are therefore isotonic input devices, which are particularly suitable for Position control of the cursor in a limited area are suitable.

Joysticks sind meist elastisch aufgehangene Bedienknüppel, die nach einer Auslenkung durch den Benutzer automatisch in ihre Nullposition zurückkehren. Die genannten Trackpoints sind typische Vertreter isometrischer Eingabegeräte, die bei ihrer Betätigung praktisch keine lineare Auslenkung erfahren, sondern stattdessen die vom Benutzer eingeprägte Kraft aufzeichnen und in ein entsprechendes Eingabesignal umwandeln.joysticks are usually elastically suspended control sticks, after a deflection automatically return to its zero position by the user. The mentioned trackpoints are typical representatives of isometric Input Devices, the at their operation experience virtually no linear deflection, but instead the imprinted by the user Record force and convert it into a corresponding input signal.

Um die Eingabemöglichkeiten der zuvor beschriebenen Geräte zu erweitern, wird die lineare Positionssteuerung gelegentlich mit einer nicht-linearen Steuerungsfunktion gekoppelt, die abhängig von der Änderung der Sensorwerte arbeitet. Dabei bewirken kleine Änderungen am Sensor eine langsame Bewegung des virtuellen Zeigers und große Änderungen eine überproportional schnellere Bewegung des Zeigers.Around the input options the previously described devices to expand, the linear position control is occasionally with coupled to a non-linear control function that depends on the change the sensor values are working. Small changes to the sensor cause a slow Movement of the virtual pointer and big changes a disproportionate faster movement of the pointer.

Anstelle der Positionssteuerung kann auch eine Geschwindigkeitssteuerung des virtuellen Zeigers erfolgen. Eine Geschwindigkeitssteuerung interpretiert das Signal eines Sensors als Geschwindigkeit des Cursors (virtuellen Zeigers). Beim Trackpoint wird die aufgebrachte Kraft als Geschwindigkeit interpretiert. Bei einem elastischen Joystick wird die Auslenkung als Geschwindigkeit interpretiert.Instead of The position control can also be a speed control of the virtual pointer. A speed control interprets the signal of a sensor as the speed of the cursor (virtual pointer). At the trackpoint, the applied force interpreted as speed. With an elastic joystick the deflection is interpreted as speed.

Bei der Interaktion in Computerumgebungen, beispielsweise bei der Ausführung von Computerspielen, können unbegrenzte virtuelle Räume oder Flächen definiert werden, so dass theoretisch unbegrenzte Translationsbewegungen mit dem Eingabegerät simuliert werden müssen. Ein derart unbegrenzter Raum lässt sich mit Bewegungen isotonischer Eingabegeräte nicht vollständig abbilden. Der Benutzer eines isotonischen Eingabegerätes muss zur Überwindung größerer virtueller Strecken daher die Eingabebewegung immer wieder unterbrechen, das Eingabegerät auskuppeln, an eine Anfangsposition zurückbewegen und dann in die Signalaufzeichnung neu einkuppeln, um den virtuellen Zeiger oder ein anderes gesteuertes virtuelles Objekt weiter in dieselbe Richtung zu verschieben. Bei der Anwendung einer Computermaus wird diese dazu von der Arbeitsfläche angehoben und entgegen der gewünschten Bewegung zurückversetzt. Beim ebenfalls bekannten Touchpad muss der Finger von der Eingabefläche abgehoben werden, um in einer zur gewünschten Bewegungsrichtung entgegen gesetzten Richtung versetzt wieder auf die Eingabefläche aufgebracht zu werden. Eine kontinuierliche Bewegung ist damit nicht möglich. Selbst bei Trackballs, die theoretisch eine unbegrenzte Rotation gestatten, muss der Benutzer immer wieder nachgreifen, wenn größere virtuelle Distanzen überwunden werden sollen.at interacting with computer environments, such as when running Computer games, can unlimited virtual spaces or areas be defined, so that theoretically unlimited translational movements with the input device must be simulated. Such an unlimited space leaves do not fully map with movements of isotonic input devices. The user of an isotonic input device must be overcome larger virtual Stretch therefore interrupt the input movement again and again, the input device disengage, move back to an initial position and then into the signal recording reconnect to the virtual pointer or another controlled one move virtual object further in the same direction. at the application of a computer mouse, this is raised from the work surface and contrary to the desired Moving back. With the well-known touchpad, the finger must be lifted off the input surface be to one in the desired Movement direction opposite direction offset again applied the input surface to become. A continuous movement is thus not possible. Even trackballs that theoretically allow unlimited rotation The user always picks up when larger virtual distances are overcome should be.

Eingabegeräte zur Geschwindigkeitskontrolle eines virtuellen Zeigers gestatten demgegenüber zwar beliebig große virtuelle Translationsbewegungen, da sie vom Benutzer nur in einer Auslenkung gehalten werden müssen, um den virtuellen Zeiger kontinuierlich weiterzubewegen. Mit diesen Geräten ist allerdings eine exakte Positionierung des virtuellen Zeigers sehr schwierig.Speed control input devices of a virtual pointer, however, allow arbitrarily large virtual Translational motions, as they are from the user only in one deflection have to be kept to move the virtual pointer continuously. With these devices is however an exact positioning of the virtual pointer very difficult.

Die DE 103 09 011 A1 beschreibt ein Steuergerät zur Positionierung eines Cursors auf einem Computerdisplay. Zielstellung dieses Steuergerätes ist das Vermeiden eines Umsetzens oder Nachgreifens bei der gewünschten Überbrückung großer virtueller Distanzen. Die Steuerung des Mauszeigers erfolgt durch Verschiebung von beweglich gelagerten Tasten, die gleichzei tig zur Realisierung der Funktionen einer linken und rechten Taste einer Computermaus dienen. Wenn bei einer Bewegung einer Verschiebeeinheit ein Randbereich erreicht wird, schaltet das Steuergerät in einen zweiten Steuermodus, um eine Fortbewegung des Cursors in der zuvor ausgewählten Bewegungsrichtung zu ermöglichen, ohne dass die Verschiebeeinheit tatsächlich weiter in diese Richtung bewegt werden kann. Bei diesem bekannten Eingabegerät ist es jedoch nachteilig, dass elektrische Schleifkontakte erforderlich sind, um die Verschiebeeinheit zu kontaktieren. Das Eingabegerät unterliegt daher einem hohen Verschleiß und ist bei Beschmutzung der Schleifkontakte fehleranfällig.The DE 103 09 011 A1 describes a controller for positioning a cursor on a computer display. The aim of this control unit is to avoid implementing or catching up on the desired bridging of large virtual distances. The control of the mouse pointer is effected by displacement of movably mounted keys, which simultane- ously serve to realize the functions of a left and right button of a computer mouse. When an edge area is reached during a movement of a displacement unit, the control unit switches to a second control mode, to allow movement of the cursor in the previously selected direction of movement, without the displacement unit can actually be moved further in this direction. In this known input device, however, it is disadvantageous that electrical sliding contacts are required to contact the displacement unit. The input device is therefore subject to high wear and error prone in case of contamination of the sliding contacts.

Die US 6,750,852 zeigt ein Touchpad, welches einen vordefinierten Randbereich umfasst, wobei in einem anderen Steuermodus übergegangen wird, wenn der Benutzer den Finger in diesen Randbereich bewegt. Dabei wird von der Positionssteuerung in die Geschwindigkeitssteuerung umgeschaltet, so dass die Cursorbewegung fortgesetzt wird, solange der Finger des Benutzers im Randbereich verbleibt. Da gerade bei mobilen Computern die Gesamtgröße des Touchpads begrenzt ist, kann der Randbereich nur eine minimale Größe aufweisen, wenn der Berührungsbereich, in welchem eine Positionssteuerung erfolgt, nicht zu stark minimiert werden soll. Der Übergang vom Positionssteuerbereich in den Geschwindigkeitssteuerbereich ist für den Benutzer nicht spürbar, was die Steuerung des virtuellen Zeigers erheblich erschwert. Insbesondere bei der Rückkehr mit dem Bedienfinger in den Positionssteuerbereich ist es nahezu unmöglich, den genauen Punkt des Verlassens des Geschwindigkeitssteuerbereiches zu erkennen, so dass für eine exakte Positionierung des virtuellen Zeigers ein Anheben und Umgreifen des Bedienfingers erforderlich wird.The US 6,750,852 shows a touchpad, which includes a predefined edge area, being transitioned in another control mode, when the user moves the finger in this edge area. It is switched from the position control in the speed control, so that the cursor movement is continued, as long as the user's finger remains in the edge area. Since the total size of the touchpad is limited especially in mobile computers, the edge area can only have a minimum size if the touch area in which a position control is performed should not be minimized too much. The transition from the position control area to the speed control area is not noticeable to the user, which makes control of the virtual pointer much more difficult. In particular, when returning to the position control area with the operating finger, it is almost impossible to detect the exact point of leaving the speed control area, so that an exact positioning of the virtual pointer, a lifting and embracing the operating finger is required.

Aus der DE 100 01 619 A1 ist ebenfalls ein Touchpad bekannt, welches Navigationstasten mit zusätzlichen Funktionen besitzt. Durch ein Herunterdrücken des Touchpads kann in einen anderen Steuerungsmodus übergegangen werden, um eine Geschwindigkeitskontrolle der virtuellen Zeigerbewegung zu ermöglichen. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Bedienung für den Benutzer problematisch, da genaue Positionierungsbewegungen mit dem Finger nicht möglich sind, da gleichzeitig eine lineare Bewegung und eine Kraftausübung quer zur Verschieberichtung erforderlich sind.From the DE 100 01 619 A1 is also known a touchpad, which has navigation buttons with additional features. By depressing the touchpad, it is possible to move to another control mode to allow speed control of the virtual pointer movement. Also in this embodiment, the operation is problematic for the user, since accurate positioning movements with the finger are not possible because at the same time a linear movement and a force are required transverse to the direction of displacement.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein verbessertes Eingabegerät für Computeranwendungen bereitzustellen, welches bei der Steuerung eines virtuellen Zeigers in ergonomisch vorteilhafter Weise den Übergang von einer Positionssteuerung zu einer Geschwindigkeitssteuerung ermöglicht. Dabei soll einerseits ein quasi kontinuierlicher Übergang für den Bediener zwischen den beiden Steuerarten ermöglicht werden, während andererseits eine deutliche Unterscheidbarkeit für den Bediener aufrechterhalten bleiben soll, um dem Benutzer eine Rückkopplung über die jeweils aktivierte Steuerart zu geben.The The object of the present invention is therefore to provide an improved input device for computer applications which is used in the control of a virtual pointer in an ergonomically advantageous way, the transition from a position control allows for a speed control. It should on the one hand a quasi-continuous transition for the Operators between the two tax types are allowed, while on the other hand maintain a clear distinctness for the operator should remain in order to give the user a feedback on the respective activated tax to give.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 definierte Eingabegerät gelöst.These The object is achieved by the input device defined in claim 1.

Durch die Anordnung eines über die Eingabefläche spürbar erhöhten Steuerrandes, der die Eingabefläche in Form eines Begrenzungsrandes umgibt, ist es für den Benutzer leicht spürbar, wenn er mit dem Bedienfinger den Rand der Eingabefläche erreicht, also auch die Grenze der Positionssteuerung erreicht ist. Über die Kopplung des Steuerrandes mit mindestens einem Sensor wird bei der Kraftausübung und/oder Verschiebung des Steuerrandes ein Randsignal generiert, welches die Steuerung des virtuellen Zeigers übernimmt, wobei in eine Geschwindigkeitssteuerung übergegangen wird.By the arrangement of an over the input area noticeable increased Control edge of the input area in the form of a bounding edge, it is easily noticeable to the user when he reached with the operating finger the edge of the input surface, including the Limit of position control is reached. About the coupling of the tax margin with at least one sensor is in the exercise of force and / or displacement the control edge generates a boundary signal, which controls of the virtual pointer, wherein is transferred to a speed control.

Je nach Ausführungsform kann das Randsignal abhängig von der auf den Steuerrand eingeprägten Kraft oder von seiner Verschiebung gegenüber dem Gehäuse des Eingabegerätes erzeugt werden. Auch eine Kombination dieser prinzipiell bekannten Möglichkeiten zur Generierung des Steuersignals ist möglich. Beispielsweise kann zunächst eine minimale Verschiebung des Steuerrandes den Übergang zur Geschwindigkeitssteuerung bewirken, wobei der virtuelle Zeiger mit derselben Geschwindigkeit fortbewegt wird, die während der vorangegangenen Positionssteuerung über die reale Bewegung des Bedienfingers auf der Eingabefläche vorgegeben wurde. Wenn der Benutzer die auf den Steuerrand eingeprägte Kraft erhöht, kann die Geschwindigkeit der Zeigerbewegung in Abhängigkeit davon erhöht werden, wenn der an den Steuerrand gekoppelte Sensor auch eine kraftabhängige Komponente auswertet.ever according to embodiment can be the edge signal depending from the force impressed on the control edge or from its Shift opposite the housing of the input device be generated. Also a combination of this principle known options to generate the control signal is possible. For example, can first one minimal shift of the control edge the transition to the speed control cause the virtual pointer to move at the same speed is moved during the the previous position control via the real movement of the Operating finger on the input surface was specified. When the user impresses the force applied to the control edge elevated, can change the speed of the pointer movement in dependence be increased from that if the coupled to the control edge sensor also a force-dependent component evaluates.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist der Steuerrand im Wesentlichen unbeweglich am Gehäuse des Eingabegerätes befestigt, wobei Kraftsensoren an den Steuerrand angekoppelt sind, deren Signale für die Geschwindigkeitssteuerung verarbeitet werden, sobald eine Kraft vom Benutzer auf den Steuerrand eingeprägt wird. Durch geeignete Aufhängung des Steuerrandes und/oder des angekoppelten Kraftsensors können vorzugsweise nur die Kraftkomponenten ausgewertet werden, die im Wesentlichen parallel zur Ebene der Eingabefläche vom Benutzer in den Steuerrand eingeprägt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Steuerrand z.B. über Gummipuffer am Gehäuse befestigt ist. Dies lässt trotz Anwendung einer Kraftsensorik einen kleinen Verschiebeweg für den Finger des Nutzers bei der Kraftausübung entstehen, wodurch die Bedienung erleichtert wird.at a modified embodiment the control edge substantially immovable on the housing of the input device fastened, wherein force sensors are coupled to the control edge, their signals for The speed control will be processed once a force is impressed on the control edge by the user. By suitable suspension of the Control edge and / or the coupled force sensor may preferably only the force components are evaluated, which are essentially parallel to the plane of the input surface be impressed by the user in the control edge. It is advantageous if the control edge is e.g. over rubber buffer on the housing is attached. This leaves despite Application of a force sensor a small displacement for the finger of the user in the exercise of power arise, whereby the operation is facilitated.

Bei abgewandelten Ausführungsformen können auch weitere Sensoren an den Steuerrand angekoppelt sein, die gezielt eine im Wesentlichen senkrecht zur Eingabefläche auf den Steuerrand einwirkende Kraftkomponente detektieren, um entweder spezielle Schaltfunktionen auszulösen oder bei Bedarf eine dreidimensionale Bewegung des virtuellen Zeigers zu ermöglichen.In modified embodiments, other sensors may also be coupled to the control edge, which selectively detect a force component acting on the control edge substantially perpendicular to the input surface, in order to either to trigger special switching functions or to enable a three-dimensional movement of the virtual pointer if necessary.

Der Steuerrand kann bei einer anderen Ausführungsform von der reinen Cursorsteuerung losgelöst werden und z.B. in Textverarbeitungs- oder Konstruktionsprogrammen für eine Scrollfunktion dienen, während die Steuerung des virtuellen Zeigers über die berührungssensitive Eingabefläche (z.B. als Touchpad gestaltet) als isotonische Positionssteuerung arbeitet.Of the Control edge may, in another embodiment, be of pure cursor control detached and e.g. in word processing or engineering programs for one Serve scrolling while the control of the virtual pointer via the touch-sensitive input surface (e.g. designed as a touchpad) works as an isotonic position control.

Eine nochmals abgewandelte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die am Eingabegerät aufgenommenen absoluten Positionsdaten für die Steuerung einer dreidimensionalen Rotation eines virtuellen Zeigers oder sonstigen virtuellen Objektes nutzbar gemacht werden. Der kreisrund geformte Steuerrand bildet in diesem Modus eine Anschlagführung für den Bedienfinger, der auf dem Touchpad (Eingabefläche) kontinuierlich rotieren kann.A again modified embodiment is characterized by the fact that the recorded on the input device absolute position data for the control of a three-dimensional rotation of a virtual Pointer or other virtual object can be harnessed. The circular shaped control edge forms in this mode a stop guide for the operating finger, the on the touchpad (input area) can rotate continuously.

In den Unteransprüchen sind weitere bevorzugte Ausführungsformen genannt.In the dependent claims are further preferred embodiments called.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further Advantages and details of the invention will become apparent from the following Description of a preferred embodiment with reference on the drawing. Show it:

1 eine Explosionsdarstellung wesentlicher Bauteile eines erfindungsgemäßen Eingabegerätes; 1 an exploded view of essential components of an input device according to the invention;

2 eine Seitenansicht des zusammengesetzten Eingabegerätes; 2 a side view of the composite input device;

3 eine perspektivische Detailansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Eingabegerätes, welches der Rotationssteuerung dient. 3 a detailed perspective view of a modified embodiment of the input device, which serves the rotation control.

Das in den 1 und 2 dargestellte Eingabegerät wurde vereinfacht gezeichnet, um die Grundprinzipien und Hauptbestandteile des Eingabegerätes deutlich zu machen. Der Fachmann wird erkennen, dass elektrische Anschlüsse, speziell angepasste Sensoren, ein Gehäuse und elektronische Schaltungen zur Auswertung der Sensorsignale erforderlich sind, um ein betriebsfähiges Eingabegerät bereitzustellen. Derartige Komponenten sind von gattungsgemäßen Eingabegeräten gemäß dem Stand der Technik jedoch bekannt, so dass auf ihre detaillierte Erläuterung hier verzichtet werden kann.That in the 1 and 2 illustrated input device has been simplified drawn to make clear the basic principles and main components of the input device. Those skilled in the art will recognize that electrical connections, customized sensors, a housing, and electronic circuits for evaluating the sensor signals are required to provide an operable input device. However, such components are known from generic input devices according to the prior art, so that their detailed explanation can be omitted here.

In 1 sind in einer perspektivischen Explosionsdarstellung einige wichtige Komponenten des erfindungsgemäßen Eingabegerätes vor ihrem Zusammenbau gezeigt. Dieselben Komponenten sind in 2 im zusammengebauten Zustand dargestellt. Das Eingabegerät besitzt zunächst eine berührungssensitive Eingabefläche 1, deren Aufbau und Wirkungsweise (z.B. auf optischer oder kapazitiver Abtastung basierend) aus dem Stand der Technik, beispielsweise von herkömmlichen Touchpads bekannt ist. Oberhalb der Eingabefläche ist eine Gehäuseplatte 2 angeordnet, die die Eingabefläche 1 an den Randbe reichen abdeckt und damit Teil der Halterung der Eingabefläche 1 ist. Die Gehäuseplatte 2 weist eine Berührungsöffnung 3 auf, durch welche der Benutzer mit einem Finger oder dem Daumen die Eingabefläche 1 berühren kann. Durch diese Berührung wird im zusammengebauten Gerät ein Positionssignal zur Steuerung eines virtuellen Zeigers (oder eines anderen virtuellen Elements) auf einer Computeranzeige generiert. Das Positionssignal ist jeweils abhängig von der durch den Benutzer berührten Position auf der Eingabefläche 1. Solange der Benutzer seinen Finger über die Eingabefläche bewegt, arbeitet das Eingabegerät wie ein herkömmliches Touchpad zur Steuerung des virtuellen Zeigers. Je nach Ausführungsform der Eingabefläche 1 können auch Schaltfunktionen durch Antippen diese Fläche ausgelöst werden.In 1 are shown in a perspective exploded view of some important components of the input device according to the invention prior to their assembly. The same components are in 2 shown in the assembled state. The input device initially has a touch-sensitive input surface 1 whose structure and mode of operation (eg based on optical or capacitive sampling) is known from the prior art, for example from conventional touchpads. Above the input surface is a housing plate 2 arranged the the input surface 1 covers the Randbe rich and thus part of the holder of the input surface 1 is. The housing plate 2 has a contact opening 3 on, by which the user with a finger or the thumb the input surface 1 can touch. This touch generates a position signal in the assembled device to control a virtual pointer (or other virtual element) on a computer display. The position signal is in each case dependent on the position touched by the user on the input surface 1 , As long as the user moves his finger over the input surface, the input device operates like a conventional touchpad to control the virtual pointer. Depending on the embodiment of the input surface 1 Also switching functions can be triggered by tapping this area.

Oberhalb der Gehäuseplatte 2 ist ein Steuerrand 4 vorgesehen, der sich spürbar über die Ebene der Eingabefläche 1 erhebt. Der Steuerrand kann z.B. eine Höhe von 3 bis 10 mm aufweisen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Steuerrand 4 ringförmig gestaltet und aus technologischen Gründen zweigeteilt, jedoch können bei abgewandelten Ausführungsformen auch quadratische, rechteckige oder sonstige Gestaltungen verwendet werden. Der Steuerrand 4 kann aus einem Kunststoff, aus Metall oder anderen Materialien bestehen, sollte jedoch eine relativ hohe Eigensteifigkeit aufweisen, um eingeleitete Kräfte nahezu verzögerungs- und verlustfrei auf die angekoppelten Sensoren, die nachfolgend noch näher beschrieben werden, zu übertragen.Above the housing plate 2 is a tax edge 4 provided, which is noticeable over the level of the input surface 1 rises. The control edge may for example have a height of 3 to 10 mm. In the illustrated embodiment, the control edge is 4 designed annular and divided into two parts for technological reasons, however, in alternative embodiments, square, rectangular or other designs can be used. The tax margin 4 can be made of a plastic, metal or other materials, but should have a relatively high inherent rigidity to transmit introduced forces almost delay and loss on the coupled sensors, which will be described in more detail below.

Der Steuerrand 4 ist derart auf der Gehäuseplatte 2 angeordnet, dass sich ein durch ihn definierter Durchgriffsbereich 5 vollständig über der Berührungsöffnung 3 der Eingabefläche 1 befindet. Der berührungssensitive Bereich der Eingabefläche 1 soll weitgehend zugänglich bleiben, um die für die Erzeugung des Positionssignals zur Verfügung stehende Fläche nicht unnötig einzuschränken.The tax margin 4 is so on the housing plate 2 arranged that a defined by him Durchgriffsbereich 5 completely over the contact opening 3 the input area 1 located. The touch-sensitive area of the input surface 1 should remain largely accessible so as not to unnecessarily limit the area available for the generation of the position signal.

Der Steuerrand 4 ist in geeigneter Weise an Sensoren 6 gekoppelt, die eine Verschiebung oder Krafteinwirkung auf den Steuerrand 4 detektieren können. Je nach Ausführungsform kann der Benutzer bei einer Fingerbewegung über die berührungssensitive Eingabefläche 1 hinaus eine Verschiebung des Steuerrandes 4 bewirken oder zumindest eine entsprechende Kraft auf diesen einleiten. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen erfolgt die Kopplung des Steuerrandes 4 an die Sensoren 6 über eine Sensorkupplung 7, die mit dem Steuerrand 4 verbunden ist und Führungsöffnungen 8 der Gehäuseplatte 2 geführt ist. Die Sensorkupplung 7 ist außerdem zwischen zwei omnidirektionalen Federn 9 eingespannt, die über Gegenlager 10 am Gehäuse befestigt sind. Der Steuerrand 4 lässt sich damit gegen die Federkräfte innerhalb des Bewegungsbereiches parallel zur Eingabefläche 1 verschieben, wobei der Bewegungsbereich durch die Führungsöffnungen 8 vorgegeben ist. Eine Verschiebung der Sensorkupplung 7 wird von den Sensoren 6 abgetastet, die unterhalb der Sensorkupplung auf einer Sensorplatine 11 positioniert sind. Die Sensoren 6 liefern dabei ein Randsignal, welches eine Geschwindigkeitssteuerung des virtuellen Zeigers übernimmt und bei einer Aktivierung an die Stelle des zuvor von der berührungssensitiven Eingabefläche 1 bereitgestellten Positionssignals tritt.The tax margin 4 is suitably connected to sensors 6 coupled, which is a shift or force on the control edge 4 can detect. Depending on the embodiment, the user can move the finger over the touch-sensitive input surface 1 In addition, a shift of the tax margin 4 cause or at least initiate a corresponding force on this. In the embodiments shown in the figures takes place the coupling of the tax margin 4 to the sensors 6 via a sensor coupling 7 that with the tax margin 4 is connected and guide openings 8th the housing plate 2 is guided. The sensor coupling 7 is also between two omnidirectional springs 9 clamped over the counter bearing 10 attached to the housing. The tax margin 4 can be adjusted parallel to the input surface against the spring forces within the movement range 1 Move, with the range of motion through the guide holes 8th is predetermined. A shift of the sensor coupling 7 is from the sensors 6 sampled, which is below the sensor coupling on a sensor board 11 are positioned. The sensors 6 provide an edge signal, which takes over a speed control of the virtual pointer and an activation in place of the previously from the touch-sensitive input surface 1 provided position signal occurs.

Es ist darauf hinzuweisen, dass der Steuerrand bei einer abgewandelten Ausführungsform nicht parallel zur Ebene der Eingabefläche sondern beispielsweise in einem Winkel von 45° verschoben werden kann. Der Steuerrand taucht dann bei einer Kraftausübung in das Gehäuse ein, wodurch auch die vom Benutzer maximal einzuprägende Kraft begrenzt wird.It It should be noted that the tax margin in a modified embodiment not parallel to the plane of the input area but for example be moved at an angle of 45 ° can. The tax margin then emerges in a power exercise in the housing a, whereby also the user maximum einzuprägende force is limited.

Die Sensoren 6 sind bei der gezeigten Ausführungsform als optische Sensoren ausgebildet, wobei über zwei zueindander senkrecht verlaufende Schlitzblenden 12 in der Sensorkupplung eine Strahlung auf die Sensoren fällt, die von Strahlungsquellen (nicht gezeigt) resultiert, welche beispielsweise an der Unterseite der Eingabefläche 1 angeordnet sein können.The sensors 6 are formed in the embodiment shown as optical sensors, with two mutually perpendicular slit diaphragms 12 in the sensor coupling, radiation is incident on the sensors resulting from radiation sources (not shown), for example at the bottom of the input surface 1 can be arranged.

Alternativ können auch magnetische, kapazitive oder mechanische Sensoren verwendet werden, die dafür geeignet sind, die Verschiebebewegung der Sensorkupplung 7 und des daran angekoppelten Steuerrandes 4 zu detektieren. Bei abgewandelten Ausführungsformen wird der Steuerrand 4 im Wesentlichen unbeweglich am Gehäuse des Eingabegerätes gelagert, wobei dann die Sensoren als Kraftsensoren ausgestaltet sind und dass von diesen Sensoren erzeugte Randsignal abhängig von der in den Steuerrand 4 eingeprägten Kraft ist.Alternatively, it is also possible to use magnetic, capacitive or mechanical sensors which are suitable for the displacement movement of the sensor coupling 7 and the control border attached thereto 4 to detect. In modified embodiments, the control edge 4 stored substantially immovably on the housing of the input device, in which case the sensors are configured as force sensors and that generated by these sensors edge signal depends on the in the control edge 4 impressed force is.

Durch die räumliche Nähe zwischen der berührungssensitiven Eingabefläche 1 und dem Steuerrand 4 ist es bei der Benutzung des Eingabegerätes möglich, ohne Unterbrechung von der Positionssteuerung des virtuellen Zeigers zur Geschwindigkeitssteuerung überzugehen, indem der Benutzer den Bedienfinger zunächst entlang der gewünschten Richtung über die berührungssensitive Eingabefläche 1 gleiten lässt und anschließend in derselben Bewegung fortfährt, um den Steuerrand 4 zu verschieben und damit unmittelbar zur Geschwindigkeitssteuerung überzugehen. Die dem Eingabegerät zugeordnete Auswerteelektronik schaltet dazu lediglich auf das von den Sensoren 6 gelieferte Randsignal um. Sobald der Nutzer die Krafteinwirkung auf den Steuerrand unterbricht, befindet sich der Bedie nungsfinger immer noch auf der berührungssensitiven Eingabefläche 1, so dass für die weitere Steuerung des virtuellen Zeigers erneut das Postionssignal zur Verfügung steht.Due to the spatial proximity between the touch-sensitive input surface 1 and the tax margin 4 With the use of the input device, it is possible to proceed without interruption from the position control of the virtual pointer for speed control, by the user first the operating finger along the desired direction on the touch-sensitive input surface 1 slides and then continues in the same motion around the control edge 4 to move and thus immediately go to the speed control. The transmitter associated with the input device merely switches to that of the sensors 6 supplied edge signal. As soon as the user interrupts the force on the control edge, the operating finger is still on the touch-sensitive input surface 1 , so that the position signal is available again for the further control of the virtual pointer.

Sollte der Nutzer bei der Positionierung des virtuellen Zeigers mit der Geschwindigkeitssteuerung gegebenenfalls etwas über das angestrebte Positionierungsziel hinausfahren, kann er mit der Positionssteuerung, welche erfahrungsgemäß vom Benutzer präziser gehandhabt werden kann, sofort feinfühlig zurückfahren, indem der Berührungsfinger auf der berührungssensitiven Eingabefläche 1 wieder geringfügig vom Steuerrand weg bewegt wird. Damit ist in beiden Richtungen ein fließender Übergang zwischen Positionssteuerung und Geschwindigkeitssteuerung möglich.If, when positioning the virtual pointer with the speed control, the user may slightly exceed the desired positioning target, he can instantly sensitively retract the position control, which experience has shown to be more accurately handled by the user, by the touch finger on the touch-sensitive input surface 1 is again slightly moved away from the control edge. This allows a smooth transition between position control and speed control in both directions.

Bei der Kontaktierung des Steuerrands 4 mit dem Berührungsfinger wird dem Benutzer sofort unmittelbar zurückgekoppelt, dass er sich nicht mehr im Bereich der Positionssteuerung sondern nun im Bereich der Geschwindigkeitssteuerung befindet. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann die Geschwindigkeitssteuerung verzögert aktiviert werden, um dem Benutzer eine Reaktionszeit zur Verfügung zu stellen, in welcher er ggf. ohne Aktivierung der Geschwindigkeitssteuerung sofort nach der Berührung des Steuerrandes in die Positionssteuerung zurückkehren kann.When contacting the control edge 4 With the finger of the user immediately immediately returned to the user that he is no longer in the field of position control but now in the speed control. In alternate embodiments, the speed control may be delayed activated to provide the user with a response time in which he may, if desired, return to position control without activation of the speed control immediately after touching the control edge.

3 zeigt eine perspektivische Detailansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Eingabegerätes. Die Eingabefläche 1 arbeitet wiederum auf Basis eines Touchpad und erfasst die Positionsdaten, die vom Nutzer mit dem Finger eingegeben werden. Dies wird durch die senkrecht zueinander verlaufenden linearen Doppelpfeile verdeutlicht. Wenn der Nutzer den virtuellen Zeiger nicht nur in einer Ebene verschieben sondern auch um die zu dieser Ebene senkrecht verlaufende Achse rotieren will, so kann dies ebenfalls über die Auswertung der von der Eingabefläche erhaltenen Positionsdaten erfolgen. Der Finger muss dazu auf der Eingabefläche rotieren. Für den Benutzer ist es jedoch ohne Hilfestellung schwierig, eine nahezu kreisförmige Bewegung mit dem Bedienfinger auf der Eingabefläche auszuführen. Der Steuerrand 4 kann bei diesem Einsatzfall als Führungshilfe oder Anschlag für den Bedienfinger dienen. Der Finger wird für eine Rotation direkt am Steuerrand 4 entlang geführt, wie dies durch den eingezeichneten Rotationspfeil verdeutlicht ist. Da der Finger weiterhin auf der Eingabefläche 1 aufliegt, können die Positionsdaten weiter erfasst werden. 3 shows a perspective detail view of a modified embodiment of the input device. The input area 1 again works on the basis of a touchpad and captures the position data entered by the user with his finger. This is illustrated by the perpendicular to each other linear double arrows. If the user does not only want to move the virtual pointer in one plane but also to rotate about the axis perpendicular to this plane, this can likewise be done via the evaluation of the position data obtained from the input surface. The finger must rotate on the input surface. However, without assistance, it is difficult for the user to make a nearly circular movement with the operating finger on the input surface. The tax margin 4 can serve as a guide or stop for the operating finger in this application. The finger is for a rotation directly at the control edge 4 guided along, as illustrated by the marked rotation arrow. As the finger continues on the input surface 1 is present, the position data can be further recorded.

Damit sind erstmals Rotationen mit Hilfe eines Touchpads und ohne mechanisch bewegte Bauteile steuerbar. Am Steuerrand 4 müssen in dieser Betriebsart keine Sensordaten abgetastet werden, so dass dieser eine rein mechanische Führungsfunktion übernimmt.For the first time, rotations can be controlled with the aid of a touchpad and without mechanically moving components. At the tax edge 4 In this operating mode, no sensor data must be sampled so that it assumes a purely mechanical guidance function.

Allerdings werden bei abgewandelten Ausführungsformen die am Steuerrand angekoppelten Sensoren für erweitere Steuerfunktionen verwendet. Entweder lassen sich eigenständige Schaltfunktionen auslösen oder die Sensoren am Steuerrand erfassen zunächst die Berührung des Steuerrands und bewirken erst dann die Umschaltung in einen Steuermodus, welcher die Rotation des virtuellen Zeigers gestattet.Indeed be in modified embodiments the sensors connected to the control edge for extended control functions used. Either independent switching functions can be triggered or the sensors on the control edge first detect the touch of the Control edges and only then bring about the changeover to a control mode, which allows the rotation of the virtual pointer.

Eine Kombination der vorgenannten Betriebsweisen des Eingabegerätes ist möglich.A Combination of the above operations of the input device is possible.

11: berührungssensitive Eingabeflächetouch-sensitive input surface
22: Gehäuseplattehousing plate
33: Berührungsöffnungtouch opening
44: Steuerrandcontrol edge
55: DurchgriffsbereichThrough region
66: Sensorensensors
77: Sensorkupplungsensor coupling
88th: Führungsöffnungenguide openings
99: omnidirektionale Federnomnidirectional feathers
1010: Gegenlagerthrust bearing
1111: Sensorplatinesensor board
1212: Schlitzblendenslit diaphragms

Claims

Input device for controlling a virtual pointer, in particular a cursor on a computer display, with a touch-sensitive input surface ( 1 ), which provides a position signal for controlling the virtual pointer, which is dependent on the position touched by the user on the input surface ( 1 ), characterized in that the input surface ( 1 ) circumscribed by an increased tax margin ( 4 ) is in contact with the user of at least one sensor ( 6 ) generates an edge signal, which takes over the control of the virtual pointer.

Input device according to claim 1, characterized in that the control edge ( 4 ) relative to the plane of the input surface ( 1 ) is displaceable and the sensor ( 6 ) detects a shift in at least two directions.

Input device according to claim 2, characterized in that the sensor ( 6 ) is an optical sensor.

Input device according to claim 3, characterized in that the optical sensor ( 6 ) Detected by two mutually parallel slit diaphragm ( 12 ) on the sensor ( 6 ) falls.

Input device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the control edge ( 4 ) on the housing of the input device via spring elements ( 9 ) is elastically mounted and within a boundary parallel to the plane of the input surface ( 1 ) is two-dimensionally displaceable.

Input device according to claim 5, characterized in that the control edge ( 4 ) on its underside with a sensor coupling ( 7 ) which is displaceable on omnidirectional springs ( 9 ), wherein the displacement of the sensor coupling ( 7 ) of optical sensors ( 6 ), which provide the edge signal.

Input device according to claim 1, characterized in that the sensor ( 6 ) from the to the tax margin ( 4 ) acting force-dependent edge signal supplies.

Input device according to claim 7, characterized in that the control edge ( 4 ) is immovably fixed to the housing of the input device or via elastic buffer elements.

Input device according to claim 8, characterized in that only the force component is evaluated by the sensor, which is substantially parallel to the input surface ( 1 ) in the tax margin ( 4 ) is impressed.

Input device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the sensor is not parallel to the input surface ( 1 ) on the tax margin ( 4 ) acting force component detected.

Input device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the control edge ( 4 ) is annular.

Method for controlling a virtual pointer, in particular a cursor on a computer display, comprising the following steps: - detecting a position signal, depending on the position of the touch of an input surface ( 1 ); - controlling the virtual pointer to a virtual position, in response to the detected position signal; Activating an edge signal by shifting and / or applying force to a control edge ( 4 ), which circumferentially over the input surface ( 1 ) protrudes; Controlling the virtual pointer to a virtual position, depending on the edge signal, as soon as the it has been activated; - Return to position signal dependent control when the edge signal is no longer activated.