[0001] Es ist seit langem bekannt und bewährt, zur Steuerung eines Cursors auf einem Computerdisplay mit der Hand betätigbare Steuerungsgeräte oder -Vorrichtungen einzusetzen, mit deren Hilfe Bewegungen in verschiedene Richtungen in entsprechende Bewegungen des Cursors auf dem Display umgesetzt werden. Eine erste Art von Steuerungsgeräten sind die sogenannten Touch Pads, die meist in kleineren, tragbaren Computern als integrierter Mau-sersatz eingesetzt werden und die lineare Bewegung eines auf der Oberfläche des Touch Pads aufsetzend verfahrenen Fingers in eine entsprechende Bewegung des Cursors auf dem Display umsetzt.
[0002] Eine andere Art von Steuerungsgerät ist die Maus selbst, die über eine ebene Fläche in Form eines Mouse Pads oder dgl. bewegt wird, und deren Bewegungswege in die Bewegungswege des Cursors verwandelt werden. Dies kann in klassischer Weise über eine in der Maus drehbar gelagerte, auf der Fläche abrollende Kugel bewirkt werden. Neuere Mäuse benutzen für die Abtastung des Bewegungsweges optische Mittel, insbesondere in Form von Laserstrahlen, die kleine Unebenheiten in der Fläche erkennen und die Veränderung der Lage relativ zu diesen Unebenheiten in zwei Dimensionen aufnehmen.
[0003] Eine weitere Art von Steuerungsgerät ist der sogenannten Track Ball, eine drehbar gelagerte ortfeste Kugel, die mit dem Finger oder Daumen in verschiedene Richtungen gedreht werden kann, um den damit gesteuerten Cursor an den gewünschten Ort auf dem Display zu bewegen.
[0004] Allen diesen bekannten Steuerungsgeräten bzw. -Vorrichtungen sind meist noch ein oder mehrere Schalter oder Taster zugeordnet, mit denen neben der Bewegung des Cursors einem angeschlossenen Computersystem Befehle erteilt werden können, wenn beispielsweise mit dem Cursor ein Menüpunkt einer Software angefahren wird und der angefahrene Menüpunkt aktiviert werden soll.
[0005] Es ist weiterhin bekannt, neben handbetätigten Steuerungsvorrichtungen auch fussbetätigte Steuerungsvorrichtungen einzusetzen, mit deren Hilfe auch die Füsse zur Eingabe von Bewegungen oder Befehlen herangezogen werden können. So ist in der Druckschrift WO-A1-2008/052 321 eine 3-achsige Fussteuerung offenbart, bei der beide Füsse auf entsprechende, miteinander fest verbundene Pedale einer Pedalanordnung gestellt werden, die dann um drei im Raum zueinander orthogonal orientierte Drehachsen drehbar ist. Die einzelnen Drehungen werden dann zu Steuerung des angeschlossenen Computersystems eingesetzt. In der Druckschrift wird alternativ auch ein Kugelgelenk zur Lagerung der Pedalanordnung vorgeschlagen, wobei die Bewegung des Kugelgelenks mit einem optischen Sensor aufgenommen wird (S. 13, 2. Absatz der Druckschrift).
Nachteilig ist bei einem solchen System jedoch, dass, wenn die Pedalanordnung nach einer Auslenkung wieder in die Ausgangsposition zurückgeführt wird, der damit gesteuerte Cursor auch wieder in seine Ausgangsposition zurückkehrt.
[0006] Aus der Druckschrift US-A-5 812 114 ist weiterhin ein mit dem Fuss betätigbare, kontinuierlich arbeitende Steuerungsvorrichtung bekannt, bei der eine zu allen Seiten kippbare Fussplatte über ein elastisches Zwischenstück auf einen senkrecht stehenden Stock einwirkt, dessen Verkippung ein entsprechendes Bewegungssignal für einen Cursor erzeugt. Die Einwirkung auf den Stock beginnt erst, wenn die Fussplatte gegen die elastischen Rückstellkräfte einer Unterlage auf den Stock zu nach unten bewegt worden ist. Durch die Art der Konstruktion ergibt sich auch hier eine automatische Rückstellung, die es nicht zulässt, den Cursor in mehreren Schritten in eine Richtung fortzubewegen.
[0007] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine mit dem Fuss betätigbare, kontinuierlich arbeitende, in zwei unabhängigen Richtungen wirkende Steuerungsvorrichtung zu schaffen, welche die Nachteile bekannter Steuerungsvorrichtungen vermeidet und sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass der Bewegungsweg beispielsweise eines Cursors durch mehrere gleichartige Betätigungsvorgänge der Vorrichtung zusammengesetzt werden kann, sowie ein Verfahren zu deren Betrieb anzugeben.
[0008] Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst. Wesentlich für die Lösung ist, dass der optische Sensor und das Kugelgelenk relativ zueinander eine erste und eine zweite Position einnehmen können, wobei in der ersten Position der optische Sensor die Lageänderung des Kugelgelenks abtasten kann und in der zweiten Position das Abtasten der Lageänderung des Kugelgelenks durch den optischen Sensor unterbrochen ist, dass der optische Sensor und das Kugelgelenk relativ zueinander die zweite Position einnehmen, wenn die Steuerungsvorrichtung nicht betätigt wird, und dass vor dem Verkippen der Fussplatte zunächst der optische Sensor und das Kugelgelenk relativ zueinander in die erste Position gebracht werden müssen.
[0009] Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor und das Kugelgelenk durch Niederdrücken der Fussplatte von der zweiten in die erste Position gebracht werden können.
[0010] Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der optische Sensor in der zweiten Position einen vorgegebenen radialen Abstand zum Lagerelement hat, und in der ersten Position unmittelbar an der Kugeloberfläche des Lagerelements anliegt.
[0011] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor ortsfest montiert ist, und dass das Kugelgelenk in Richtung des optischen Sensors beweglich gelagert ist.
[0012] Insbesondere kann die Lagerschale eine Sensoröffnung aufweisen, durch welche hindurch der optische Sensor zum Anliegen an der Kugeloberfläche des Lagerelements gebracht werden kann.
[0013] Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Lagerelement die Form einer Halbkugel aufweist, dass die Lagerschale entsprechend als über die Halbkugel hinausgehende Kugelschale ausgebildet ist, und dass der Rand der Lagerschale als Anschlag für den Verkippungsbereich der Fussplatte dient.
[0014] Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zur automatischen Rückstellung des optischen Sensors und des Kugelgelenks von der ersten in die zweite Position vorgesehen.
[0015] Insbesondere können die Rückstellungsmittel elastisch, vorzugsweise als Druckfedern, ausgebildet sein.
[0016] Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fussplatte mit Abstand oberhalb des Lagerelements befestigt ist, dass das Kugelgelenk auf einem, vorzugsweise plattenförmigen, Tragelement montiert ist, wobei die Lagerschale fest mit dem Tragelement verbunden ist, und dass das Tragelement mit dem darauf befestigten Kugelgelenk vertikal verschiebbar auf einer darunter angeordneten Grundplatte gelagert ist.
[0017] Insbesondere ist der optische Sensor auf der Grundplatte ortsfest angeordnet.
[0018] Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuervorrichtung zusätzliche Mittel zur Abgabe von Schaltbefehlen an das Computersystem auf.
[0019] Vorzugsweise umfassen die Mittel zur Abgabe von Schaltbefehlen eine Schaltvorrichtung umfassen, die mittels der Fussplatte betätigbar ist.
[0020] Insbesondere umfasst die Schaltvorrichtung mehrere, durch seitliches Verschieben der Fussplatte in unterschiedliche Richtungen einzeln betätigbare Schaltelemente.
[0021] Gemäss einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung sind vier Schaltelemente vorgesehen, die um die zentrale Achse der Steuerungsvorrichtung herum jeweils um 90[deg.] gedreht angeordnet sind, wobei jedem der Schaltelemente ein Betätigungselement zugeordnet ist, welches das zugehörige Schaltelement betätigt, wenn es beim seitlichen Verschieben der Fussplatte an einer äusseren Begrenzung anschlägt.
[0022] Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt zunächst der optische Sensor und das Kugelgelenk relativ zueinander in die erste Position gebracht werden, dass in einem zweiten Schritt die Fussplatte in die gewünschte Richtung gekippt wird, so dass der optische Sensor einen ersten Abschnitt eines Bewegungsweges aufnimmt, dass in einem dritten Schritt der optische Sensor und das Kugelgelenk relativ zueinander in die zweite Position gebracht werden, dass in einem vierten Schritt die Verkippung der Fussplatte zumindest teilweise rückgängig gemacht wird, dass in einem fünften Schritt der optische Sensor und das Kugelgelenk erneut relativ zueinander in die erste Position gebracht werden, und dass in einem sechsten Schritt die Fussplatte in die gewünschte Richtung gekippt wird,
so dass der optische Sensor einen an den ersten Abschnitt anschliessenden zweiten Abschnitt des Bewegungsweges aufnimmt.
[0023] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
<tb>Fig. 1<sep>in einer stark vereinfachten Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer Steuerungsvorrichtung nach der Erfindung, wobei sich Kugelgelenk und optischer Sensor relativ zueinander in der zweiten Position befinden;
<tb>Fig. 2<sep>die Steuerungsvorrichtung nach Fig. 1, wobei sich Kugelgelenk und optischer Sensor relativ zueinander in der ersten Position befinden;
<tb>Fig. 3<sep>die Steuerungsvorrichtung nach Fig. 1, wobei sich Kugelgelenk und optischer Sensor relativ zueinander in der ersten Position befinden und die Fussplatte zur Bewegung des Cursors verkippt ist;
<tb>Fig. 4<sep>die Steuerungsvorrichtung nach Fig. 1, wobei die Fussplatte weiterhin verkippt ist, jedoch Kugelgelenk und optischer Sensor relativ zueinander in die zweite Position zurückbewegt sind;
<tb>Fig. 5<sep>die Steuerungsvorrichtung nach Fig. 1mit einer zusätzlichen Schaltvorrichtung, die zur Verdeutlichung ihres Aufbaus in perspektivischer Darstellung zeichnerisch herausgeklappt ist;
<tb>Fig. 6<sep>in einer perspektivischen räumlichen Darstellung den Aufbau der Schaltvorrichtung aus Fig. 5;
<tb>Fig. 7<sep>in der Draufsicht von oben die Schaltvorrichtung aus Fig. 5 im unbetätigten Zustand;
<tb>Fig. 8<sep>die Schaltvorrichtung aus Fig. 7, wobei das in Richtung "Norden" liegende Schaltelement betätigt ist; und
<tb>Fig. 9<sep>die Schaltvorrichtung aus Fig. 7, wobei das in Richtung "Westen" liegende Schaltelement betätigt ist.
[0024] In Fig. 1 ist in einer stark vereinfachten und schematisierten Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer Steuerungsvorrichtung nach der Erfindung wiedergegeben. Die Steuerungsvorrichtung 10 ist auf einer Grundplatte (bzw. einem Sockel) 18 aufgebaut, mit der sie üblicherweise auf dem Boden steht. Auf der Oberseite der Grundplatte 18 ist ein nach aufwärts gerichteter optischer Sensor 17 ortsfest angeordnet. Der optische Sensor 17 ist über eine Daten- und Versorgungsleitung mit einem Computersystem 22 verbunden, der den vom optischen Sensor 17 aufgenommenen Bewegungsweg weiter verarbeitet und zur Steuerung eines Cursors auf einem Display oder als Steuergrösse für anderweitige Zwecke, z.B. in einem Computerspiel oder einer Simulation, verwendet.
[0025] Auf der Grundplatte 18 ist in vertikaler Richtung federnd gelagert ein plattenförmiges Tragelement 15 angeordnet, das in Fig. 1 seine Ruheposition einnimmt, aber gegen die Rück-stellkraft von Druckfedern 23 oder vergleichbaren Vorrichtungen in eine heruntergedrückte Position (Fig. 2) bewegt werden kann. Auf dem Tragelement 15 ist ein Kugelgelenk befestigt, das ein halbkugelförmiges Lagerelement 13 in einer kugelförmigen Lagerschale 14 umfasst. Das Lagerelement 13 ist aus der in Fig. 1und 2 dargestellten Ausgangslage heraus zu allen Seiten hin verkippbar. Die kugelförmige Oberfläche des Lagerelements 13 gleitet dabei an einer zentralen Sensoröffnung 16 in der Lagerschale 14 vorbei, so dass der durch die Sensoröffnung 16 sichtbare Ausschnitt der Oberfläche während der Verkippung abgetastet werden kann.
Die relative Bewegung zwischen Oberfläche des Lagerelements 13 und dem optischen Sensor 17 ist vergleichbar zu der relativen Bewegung zwischen einem Mäuse Päd und einer herkömmlichen Computermaus. Der optische Sensor tastet - wie bei einer optischen Maus - winzige Ungleichmässigkeiten auf der abgetasteten Oberfläche richtungssensitiv ab und kann so einen Bewegungsweg aufnehmen, der dem Bewegungsweg einer mit der Hand geführten Computermaus entspricht. Die Kipprichtung des Lagerelements bestimmt dabei die Richtung des Bewegungsweges, während der Kippwinkel für die zurückgelegte Wegstrecke massgebend ist.
[0026] Aufgrund der federnden Lagerung des Tragelements 15 auf der Grundplatte 18 können das Kugelgelenk 13, 14 und der optische Sensor 17 relativ zueinander zwei Extrempositionen einnehmen, die in den Fig. 1und 2 gezeigt sind. In der einen Extremposition der Fig. 1hat der optischen Sensor 17 einen Abstand D zur abzutastenden Oberfläche des Lagerelements 13, der - ähnlich wie bei einer optischen Maus - ausreicht, eine Abtastung zu unterbinden. Wird das Kugelgelenk 13, 14 nun in die andere Extremposition der Fig. 2heruntergedrückt, liegt der optische Sensor 17 durch die Sensoröffnung 16 hindurch unmittelbar an der Oberfläche des Lagerelements 13 an und kann beim Verkippen desselben einen entsprechenden Bewegungsweg abtasten und aufnehmen (siehe Fig. 3). Das Herunterdrücken und Verkippen wird von der steuernden Person mit einem Fuss oder beiden Füssen bewirkt.
Dazu ist mit Abstand oberhalb des Lagerelements 13 eine horizontal liegende Fussplatte 11 angeordnet und über einen zentralen Tragpfosten 12 fest mit der ebenen Oberseite des Lagerelements 13 verbunden. Der Fuss wird auf die Fussplatte 11 gestellt und kann diese sowohl niederdrücken als auch verkippen.
[0027] Ausgehend von der in Fig. 1dargestellten Ausgangssituation werden beim Einsatz der Steuerungsvorrichtung 10 zunächst in einem ersten Schritt der optische Sensor 17 und das Kugelgelenk 13, 14 durch Niederdrücken der Fussplatte 11 relativ zueinander in die in Fig. 2 gezeigte Position gebracht, in der der optische Sensor 17 unmittelbar an der Kugeloberfläche des Lagerelements 13 anliegt. In einem zweiten Schritt wird dann die Fussplatte 11 in die gewünschte Richtung gekippt, so dass der optische Sensor 17 einen ersten Abschnitt eines Bewegungsweges aufnimmt (Fig. 3). In einem dritten Schritt werden der optische Sensor 17 und das Kugelgelenk 13, 14 durch Aufheben des Druckes auf die Fussplatte 11 relativ zueinander in die in Fig. 4 gezeigte Position gebracht.
In einem vierten Schritt kann nun die Verkippung der Fussplatte 11 zumindest teilweise wieder rückgängig gemacht werden, ohne dass ein entsprechender Bewegungsweg aufgenommen wird, weil der Sensor wieder seinen ursprünglichen Abstand zur Oberfläche hat. Die Abfolge der in Fig. 1-4 gezeigten Schritte kann dann wiederholt werden, wobei dem bereits aufgenommenen Bewegungsweg ein neuer Abschnitt hinzugefügt wird.
[0028] Zusätzlich zu der Aufnahme von stetigen, linearen Bewegungswegen kann die Steuervorrichtung 10 auch noch zur Abgabe von Steuerbefehlen in Form von Schaltbefehlen ausgebildet sein. Dazu kann gemäss Fig. 5im Unterbau der Vorrichtung eine beispielhafte Schaltvorrichtung 19 untergebracht sein, mit der richtungssensitiv geschaltet werden kann. Die Schaltvorrichtung 19 des Ausführungsbeispiels ist in einem Bereich 25 untergebracht, der nach oben durch eine Deckplatte 26 abgeschlossen ist. Die Elemente 11, 12, 13 und 14 liegen oberhalb der Deckplatte 26. Der Sockel 18 liegt unterhalb der Deckplatte 26 innerhalb des Bereiches 25. Unterhalb des Sockels 18 liegt parallel eine Unterplatte 18.
Die Schaltvorrichtung 19 umfasst vier rotationssymmetrisch um die zentrale Achse 24 der Steuervorrichtung 10 herum angeordnete Schaltelemente 21a, ..., 21d, die zwischen dem Sockel 18 und der Unterplatte 18 angeordnet sind. Jedem Schaltelement ist radial nach aussen zu ein Betätigungselement 20a, ..., 20d zugeordnet, dass in radialer Richtung verschiebbar zwischen dem Sockel 18 und der Unterplatte 18 gelagert ist und seitlich über den Sockel 18 hinausragt. Die Anordnung der Schaltelemente 21 a, ..., 21 d und Betätigungselemente 20a, ..., 20d ist von dem kreisringförmigen Bereich 25 umgeben, von dem alle Elemente im Ausgangszustand der Fig. 6 bzw. 7 denselben Abstand haben.
[0029] Wird nun das Kugelgelenk 13, 14 mit der Fussplatte 11 lateral ausgelenkt, werden der Sockel 18 und die Unterplatte 18 mit den dazwischen liegenden Elementen 20a,..,20d und 21a,..,21d in der gleichen Richtung verschoben, bis eines der Betätigungselemente an der äusseren Begrenzung des Bereiches 25 anstösst und gegen eine mechanische Vorspannung radial nach innen gegen das zugehörige Schaltelement geschoben wird und dieses betätigt. In Fig. 8ist dieser Vorgang für eine laterale Verschiebung nach "Norden" dargestellt, wobei das Schaltelement 21b betätigt wird, in Fig. 9 der entsprechende Vorgang für eine laterale Verschiebung nach "Westen" mit einer Betätigung des Schaltelements 21a.
Die Schaltelemente 21a, ..., 21d können insbesondere als Taster ausgebildet sein, die solange ein Signal abgegeben, wie sie mittels der Betätigungselemente 20a, ..., 20d betätigt werden. Sie sind über eigene Leitungen mit dem Computersystem verbunden (Fig. 7).
[0030] Fast immer werden in Spielen die Richtungspfeiltasten der normalen Tastatur dazu genutzt, den Spieler in eine Richtung zu bewegen. Diese Aufgaben soll zukünftig die hier beschriebene "Foot Mouse" mit Ihren Schaltelementen 21a, 21b, 21c und 21d übernehmen.
[0031] Die "Foot Mouse" sollte letztlich die gesamte Richtungssteuerung übernehmen, sei es für eine Himmelsrichtung oder die Bewegung des Maus-Zeigers.
[0032] Man kann die "Foot Mouse" aber auch als Ergänzung der normalen Maus betrachten.
[0033] Ein grosser Vorteil ist, dass man die Hände für die normalen Bewegungen nicht benötigt und somit Möglichkeiten für weitere, neue Aktionen schafft.
Bezugszeichenliste
[0034]
<tb>10<sep>Steuerungsvorrichtung (Fuss-Maus)
<tb>11<sep>Fussplatte
<tb>12<sep>Tragpfosten
<tb>13<sep>Lagerelement (Halbkugel)
<tb>14<sep>Lagerschale (Kugelschale)
<tb>15<sep>Tragelement
<tb>16<sep>Sensoröffnung
<tb>17<sep>Sensor (optisch)
<tb>18<sep>Grundplatte (Sockel)
<tb>18<sep>Unterplatte
<tb>19<sep>Schaltvorrichtung
<tb>20a, ..., d<sep>Betätigungselement
<tb>21a, ..., d<sep>Schaltelement
<tb>22<sep>Computersystem
<tb>23<sep>Druckfeder
<tb>24<sep>Achse
<tb>25<sep>Bereich
<tb>26<sep>Deckplatte
<tb>D<sep>Abstand
It has long been known and proven to use for controlling a cursor on a computer display with manually operable control devices or devices, with the help of which movements are implemented in different directions in corresponding movements of the cursor on the display. A first type of control devices are the so-called touch pads, which are mostly used in smaller, portable computers as an integrated Mauss replacement and the linear movement of a superimposed on the surface of the touchpad finger moved into a corresponding movement of the cursor on the display.
Another type of control device is the mouse itself, which is moved over a flat surface in the form of a mouse pad or the like, and whose movement paths are transformed into the movement paths of the cursor. This can be effected in a classical manner via a ball rotatably mounted in the mouse and rolling on the surface. Recent mice use optical means for scanning the path of travel, particularly in the form of laser beams, which detect small bumps in the surface and record the change in attitude relative to these bumps in two dimensions.
Another type of control device is the so-called track ball, a rotatably mounted stationary ball that can be rotated with your finger or thumb in different directions to move the thus controlled cursor to the desired location on the display.
All these known control devices or devices are usually still one or more switches or buttons associated with which in addition to the movement of the cursor a connected computer system commands can be issued when, for example, with the cursor, a menu item of software is approached and the activated menu item should be activated.
It is also known to use in addition to manually operated control devices also foot-operated control devices, with the help of which the feet can be used to enter movements or commands. Thus, WO-A1-2008 / 052 321 discloses a 3-axis foot control in which both feet are placed on corresponding, firmly connected pedals of a pedal assembly which is then rotatable about three axes of rotation orthogonal to each other in space. The individual rotations are then used to control the connected computer system. In the document, a ball joint for supporting the pedal assembly is alternatively proposed, wherein the movement of the ball joint is recorded with an optical sensor (page 13, paragraph 2 of the document).
The disadvantage of such a system, however, that when the pedal assembly is returned to a deflection back to the starting position, the thus controlled cursor also returns to its original position.
From the document US-A-5 812 114 a further operable with the foot, continuously operating control device is known in which a tiltable to all sides foot plate acts via an elastic intermediate piece on a vertical pole whose tilting a corresponding motion signal generated for a cursor. The action on the stick begins only when the footplate has been moved downwards against the elastic restoring forces of a pad on the stick. Due to the nature of the construction, an automatic reset results, which does not allow the cursor to move in one direction in several steps.
It is therefore an object of the invention to provide an operable with the foot, continuously operating, acting in two independent directions control device, which avoids the disadvantages of known control devices and is characterized in particular by the fact that the movement path, for example, a cursor by several similar Actuating the device can be assembled, and to provide a method for their operation.
The object is solved by the entirety of the features of claims 1 and 15. Essential for the solution is that the optical sensor and the ball joint can assume a first and a second position relative to each other, wherein in the first position of the optical sensor can scan the change in position of the ball joint and in the second position, the scanning of the change in position of the ball joint through the optical sensor is interrupted, that the optical sensor and the ball joint relative to each other occupy the second position when the control device is not actuated, and that before tilting the foot plate first the optical sensor and the ball joint must be brought into the first position relative to each other ,
An embodiment of the invention is characterized in that the optical sensor and the ball joint can be brought by depressing the foot plate from the second to the first position.
Another embodiment of the invention is characterized in that the optical sensor in the second position has a predetermined radial distance from the bearing element, and in the first position rests directly on the ball surface of the bearing element.
A further embodiment of the invention is characterized in that the optical sensor is mounted stationary, and that the ball joint is movably mounted in the direction of the optical sensor.
In particular, the bearing shell having a sensor opening through which the optical sensor can be brought to rest on the spherical surface of the bearing element.
Another embodiment of the invention is characterized in that the bearing element has the shape of a hemisphere, that the bearing shell is designed accordingly as beyond the hemisphere ball shell, and that the edge of the bearing shell serves as a stop for the tilting of the foot plate.
According to a further embodiment of the invention means are provided for automatically resetting the optical sensor and the ball joint from the first to the second position.
In particular, the return means may be elastic, preferably designed as compression springs.
Another embodiment of the invention is characterized in that the foot plate is mounted at a distance above the bearing element, that the ball joint is mounted on a, preferably plate-shaped support member, wherein the bearing shell is fixedly connected to the support member, and that the support element is mounted vertically displaceable with the ball joint mounted thereon on a base plate arranged thereunder.
In particular, the optical sensor is arranged stationary on the base plate.
According to a further embodiment of the invention, the control device has additional means for the delivery of switching commands to the computer system.
Preferably, the means for issuing switching commands comprise a switching device operable by means of the footplate.
In particular, the switching device comprises a plurality of individually actuated by lateral displacement of the foot plate in different directions switching elements.
According to a development of this embodiment, four switching elements are provided, which are arranged around the central axis of the control device around each 90 ° rotated, wherein each of the switching elements is associated with an actuating element which actuates the associated switching element when it lateral displacement of the foot plate abuts an outer boundary.
The inventive method is characterized in that in a first step, first the optical sensor and the ball joint are brought relative to each other in the first position, that in a second step, the foot plate is tilted in the desired direction, so that the optical sensor receives a first portion of a movement path, that in a third step, the optical sensor and the ball joint are brought into the second position relative to each other, that in a fourth step, the tilt of the foot plate is at least partially reversed, that in a fifth step, the optical sensor and the ball joint are brought again in the first position relative to each other, and that in a sixth step, the foot plate is tilted in the desired direction,
so that the optical sensor receives a subsequent to the first section second portion of the movement path.
The invention will be explained in more detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings. Show it
<Tb> FIG. 1 <sep> in a highly simplified side view, an embodiment of a control device according to the invention, wherein ball joint and optical sensor are in the second position relative to each other;
<Tb> FIG. FIG. 2 shows the control device of FIG. 1 with the ball joint and optical sensor in the first position relative to each other; FIG.
<Tb> FIG. 3 shows the control device of FIG. 1 with the ball joint and optical sensor in the first position relative to each other and the foot plate tilted to move the cursor;
<Tb> FIG. FIG. 4 shows the control device of FIG. 1 with the footplate still tilted but with the ball joint and optical sensor moved back relative to each other to the second position; FIG.
<Tb> FIG. 5 shows the control device according to FIG. 1 with an additional switching device, which is drawn out in a diagrammatic representation to illustrate its construction;
<Tb> FIG. 6 <sep> in a perspective spatial representation of the structure of the switching device of Fig. 5;
<Tb> FIG. 7 <sep> in the plan view from above, the switching device of Figure 5 in the unactuated state.
<Tb> FIG. 8 <sep>, the switching device of Figure 7, wherein the switching element lying in the direction "north" is actuated. and
<Tb> FIG. 9 <sep>, the switching device of FIG. 7, wherein the lying in the direction of "west" switching element is actuated.
In Fig. 1, an embodiment of a control device according to the invention is shown in a highly simplified and schematic side view. The control device 10 is constructed on a base plate (or pedestal) 18 with which it usually stands on the ground. On the upper side of the base plate 18, an upwardly directed optical sensor 17 is arranged stationary. The optical sensor 17 is connected via a data and supply line to a computer system 22 which further processes the motion path taken by the optical sensor 17 and controls a cursor on a display or as a control variable for other purposes, e.g. in a computer game or simulation.
On the base plate 18 is resiliently mounted in the vertical direction, a plate-shaped support member 15 which occupies its rest position in Fig. 1, but against the return force of compression springs 23 or similar devices in a depressed position (Fig. 2) moves can be. On the support member 15, a ball joint is fastened, which comprises a hemispherical bearing element 13 in a spherical bearing shell 14. The bearing element 13 can be tilted out of the initial position shown in FIGS. 1 and 2 on all sides. The spherical surface of the bearing element 13 slides past a central sensor opening 16 in the bearing shell 14, so that the visible through the sensor opening 16 section of the surface can be scanned during tilting.
The relative movement between the surface of the bearing member 13 and the optical sensor 17 is comparable to the relative motion between a mouse Päd and a conventional computer mouse. The optical sensor, as with an optical mouse, senses minute irregularities on the scanned surface in a direction-sensitive manner and thus can record a path of movement corresponding to the path of movement of a hand-held computer mouse. The tilting direction of the bearing element determines the direction of the movement path, while the tilt angle for the distance traveled is authoritative.
Due to the resilient mounting of the support member 15 on the base plate 18, the ball joint 13, 14 and the optical sensor 17 relative to each other occupy two extreme positions, which are shown in Figs. 1 and 2. In the one extreme position of Fig. 1, the optical sensor 17 has a distance D to the surface to be scanned of the bearing element 13, which - is sufficient - similar to an optical mouse - to prevent a scan. If the ball joint 13, 14 is now pressed down into the other extreme position of FIG. 2, the optical sensor 17 rests directly on the surface of the bearing element 13 through the sensor opening 16 and can scan and pick up a corresponding movement path during tilting thereof (see FIG. 3) ). The depression and tilting is effected by the controlling person with one foot or both feet.
For this purpose, a horizontally disposed foot plate 11 is arranged at a distance above the bearing element 13 and connected via a central support post 12 fixed to the flat top of the bearing element 13. The foot is placed on the foot plate 11 and can both depress and tilt.
Starting from the initial situation shown in Fig. 1, the optical sensor 17 and the ball joint 13, 14 are brought by depressing the foot plate 11 relative to each other in the position shown in Fig. 2, in use of the control device 10, first in a first step, in the optical sensor 17 bears directly against the ball surface of the bearing element 13. In a second step, the foot plate 11 is then tilted in the desired direction, so that the optical sensor 17 receives a first portion of a movement path (FIG. 3). In a third step, the optical sensor 17 and the ball joint 13, 14 are brought into the position shown in Fig. 4 by releasing the pressure on the foot plate 11 relative to each other.
In a fourth step, tilting of the foot plate 11 can now be reversed at least partially, without a corresponding movement path being taken up, because the sensor again has its original distance to the surface. The sequence of steps shown in Figs. 1-4 may then be repeated, adding a new section to the already recorded path of movement.
In addition to the recording of continuous, linear movement paths, the control device 10 may also be designed for the delivery of control commands in the form of switching commands. For this purpose, according to FIG. 5, an exemplary switching device 19 can be accommodated in the substructure of the device, with which device it is possible to switch direction-sensitive. The switching device 19 of the embodiment is housed in a region 25 which is closed at the top by a cover plate 26. The elements 11, 12, 13 and 14 are above the cover plate 26. The base 18 is below the cover plate 26 within the area 25. Below the base 18 is parallel to a lower plate 18th
The switching device 19 comprises four rotationally symmetrically arranged around the central axis 24 of the control device 10 around switching elements 21 a, ..., 21 d, which are arranged between the base 18 and the lower plate 18. Each switching element is assigned radially outwards to an actuating element 20a,..., 20d, which is mounted displaceably in the radial direction between the base 18 and the lower plate 18 and protrudes laterally beyond the base 18. The arrangement of the switching elements 21 a, ..., 21 d and actuators 20 a, ..., 20 d is surrounded by the annular portion 25, of which all elements in the initial state of Fig. 6 and 7 have the same distance.
Now, if the ball joint 13, 14 deflected laterally with the foot plate 11, the base 18 and the lower plate 18 with the intermediate elements 20a, .., 20d and 21a, .., 21d moved in the same direction until one of the actuators on the outer boundary of the region 25 abuts and is pushed against a mechanical bias radially inwardly against the associated switching element and actuates this. In Fig. 8, this operation is shown for a lateral shift to the "north", wherein the switching element 21b is actuated, in Fig. 9, the corresponding process for a lateral displacement to the "west" with an actuation of the switching element 21a.
The switching elements 21a,..., 21d can be designed, in particular, as buttons which emit a signal as long as they are actuated by means of the actuating elements 20a,..., 20d. They are connected to the computer system via their own lines (Fig. 7).
Almost always in games the directional arrow keys of the normal keyboard are used to move the player in one direction. In the future, these tasks should take over the "foot mouse" described here with their switching elements 21a, 21b, 21c and 21d.
The "foot mouse" should ultimately take over the entire direction control, be it for a direction or the movement of the mouse pointer.
But you can also consider the "Foot Mouse" as a supplement to the normal mouse.
A great advantage is that you do not need your hands for normal movements and thus creates opportunities for more, new actions.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0034]
<tb> 10 <sep> control device (foot mouse)
<Tb> 11 <sep> footplate
<Tb> 12 <sep> support post
<tb> 13 <sep> bearing element (hemisphere)
<tb> 14 <sep> Bearing shell (spherical shell)
<Tb> 15 <sep> carrying element
<Tb> 16 <sep> sensor opening
<tb> 17 <sep> sensor (optical)
<tb> 18 <sep> base plate (base)
<Tb> 18 <sep> lower plate
<Tb> 19 <sep> switching device
<tb> 20a, ..., d <sep> Actuator
<tb> 21a, ..., d <sep> Switching element
<Tb> 22 <sep> Computer System
<Tb> 23 <sep> spring
<Tb> 24 <sep> axis
<Tb> 25 <sep> Area
<Tb> 26 <sep> cover plate
<Tb> D <sep> distance