DE4213229C2 - Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine drahtlose Eingabe­ vorrichtung für Computer mit einem griffelartigen Ein­ gabegerät, das eine Lichtquelle aufweist, welche Impulse aussenden kann, und mit einer Einfallswinkel-Erfassungs­ einheit, die zur Erfassung auftreffenden Lichtes von der Lichtquelle ausgebildet ist und auf die Richtung des einfallenden Lichtes ausrichtbar ist. Eine derartige Eingabevorrichtung ist aus der EP 02 02 468 A1 bekannt.

Weiterhin nimmt die vorliegende Erfindung Bezug auf eine frühere Erfindung, die in der japanischen Offenlegungsschrift JP 04-25 924 A beschrieben ist.

Die vorliegende Erfindung und die frühere Erfindung unterschei­ den sich darin, daß bei der früheren Erfindung zwei Einfalls­ winkeldetektoren verwendet werden, wogegen bei der vorliegenden Erfindung nur ein Einfallswinkeldetektor verwendet wird, um die Eingabevorrichtung kompakter zu gestalten. Da der Aufbau und der Betrieb des Einfallswinkeldetektors derselbe ist, wird auf dessen ins einzelne gehende Beschreibung verzichtet.

Als Eingabevorrichtungen für Computer sind beispielsweise eine Maus, ein Betätigungsknüppel (joy stick), ein Licht­ griffel und weitere Geräte vorbekannt. Allerdings sind diese sämtlich mechanisch über Drähte mit den Gehäusen von Computern verbunden.

Die Computereingabegeräte, die Drähte oder Leitungen verwenden, sind insoweit nachteilig, daß eine glatte Oberfläche bei der Be­ nutzung einer Maus erforderlich ist, daß sich Drähte verwickeln können, und daß ein Eingabevorgang so ausgeführt werden muß, daß die Hände von der Tastatur entfernt sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine drahtlose Eingabevorrichtung für einen Computer zu schaffen, welche kompakt gestaltet ist und Drähte oder Leitungen vermeidet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Perspektivansicht mit einer Darstellung der Haupt­ bauteile einer drahtlosen Eingabevorrichtung für einen Com­ puter gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht mit einer Darstel­ lung eines Hauptbestandteils einer Brennpunkt-Detektionseinheit;

Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht mit einer Darstel­ lung einer weiteren Ausführungsform eines Hauptbestand­ teils einer Brennpunkt-Detektionseinheit;

Fig. 4 eine schematische Perspektivansicht mit einer Darstel­ lung einer Einrichtung zur Erfassung der Position einer bewegbaren Linse;

Fig. 5 eine Seitenansicht mit einer Darstellung einer Ausfüh­ rungsform einer Fokussiereinrichtung;

Fig. 6a bis 6c Vorderansichten mit einer Darstellung eines Licht­ empfangszustands eines Lichtempfangselements von Fig. 5;

Fig. 7a und 7b Seitenansichten mit einer Darstellung weiterer Ausführungsformen einer Fokussiereinrichtung;

Fig. 8a und 8b Vorderansichten mit einer Darstellung eines Licht­ empfangszustands eines Lichtempfangselements, welches bei der Fokussiereinrichtung von Fig. 7a bzw. 7b verwen­ det wird; und

Fig. 9 einen Graphen mit der Darstellung einer Beziehung zwi­ schen der Position einer bewegbaren Linse und einer Lichtquelle.

In Fig. 1 ist eine Einfallswinkel-Erfassungseinheit sowie eine Brennpunkt-Detektionseinheit einer drahtlosen Eingabevorrichtung für einen Computer gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Eine drahtlose Eingabevorrichtung für einen Computer 10 weist ein zylin­ drisches Gehäuse 12 auf, welches in einem Gehäuse eines (nicht gezeigten) Eingabegeräts angeordnet ist. Eine beweg­ bare Linse ist auf dem zylindrischen Gehäuse 12 an dessen Außen­ wand angebracht. Weiterhin wird eine Einrichtung zur Bewegung der Linse 14 nachstehend unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 be­ schrieben. In dem zylindrischen Gehäuse 12 ist ein Strahlteiler 16 angeordnet. Der Strahlteiler 16 spaltet Licht auf, welches von einem griffelartigen Eingabegerät ausgesandt wird, das eine Lichtquelle aufweist, die Impulse emittieren kann, und ge­ langt durch die bewegliche Linse 14 in zwei Lichtstrahlen; ein Lichtstrahl trifft auf ein Lichtempfangselement 18 (beispielsweise einen Photodetektor mit zwei Abschnitten) einer Einfallswinkel- Erfassungseinheit auf, und der andere Lichtstrahl trifft auf eine Lichterfassungseinrichtung auf, beispielsweise ein Lichtempfangselement 22 (etwa einen CCD-Zeilensensor oder einen Photodetektor mit zwei Abschnitten). Darüber hinaus sind die Lichtempfangselemente 18 und 22 an der Innenwand des zylin­ drischen Gehäuses 12 angebracht.

Eine Linearmotorspule 20 ist an dem zylindrischen Gehäuse 12 an dessen hinterem unterem Abschnitt angebracht. Die Linearmotor­ spule 20 bildet zusammen mit einem Joch und einem Magnet, die an dem Gehäuse angebracht sind (nicht dargestellt), der Vorrich­ tung einen Linearmotor aus. Der Linearmotor bildet eine Ein­ fallswinkel-Erfassungseinheit zusammen mit der bewegbaren Linse 14, dem Lichtempfangselement 18 und einer (nicht gezeigten) Rückkopplungsschaltung. Die Einfallswinkel-Erfassungseinheit veranlaßt das zylindrische Gehäuse 12 zu einer Drehung, so daß die bewegbare Linse 14 auf das griffelartige Eingabegerät ge­ richtet wird.

Da das Gehäuse der drahtlosen Eingabevorrichtung, das griffel­ artige Eingabegerät, der Linearmotor und die Einfallswinkel- Erfassungseinheit im einzelnen in der voranstehend erwähnten früheren japanischen Patentanmeldung bzw. in der korrespondierenden DE 42 03 591 A1 erläutert sind, wird hier auf deren ins einzelne gehende Beschreibung verzichtet.

Die Fig. 2 und 3 zeigen schematisch zwei Ausführungsformen, in welchen das auf das Lichtempfangselement 22 über die bewegliche Linse 14 und den Strahlteiler 16 einfallende Licht die beweg­ liche Linse 14 zu einer Bewegung veranlassen kann. Bei der Ausführungsform von Fig. 2 ist die bewegliche Linse 14 so aus­ gebildet daß sie durch einen Linearmotor bewegt wird. Hierzu ist die bewegliche Linse 14 an ihrem Ende an einer zylindrischen Halterung 24 befestigt, eine Spule 26 ist auf der hinteren Außenwand der zylindrischen Halterung 24 angeordnet, und ein Joch 28, auf welchem ein Magnet 30 angeordnet ist, ist an dem zylindrischen Gehäuse 12 befestigt, so daß es betriebs­ mäßig der Spule 26 zugeordnet ist. Daher bilden die Spule 26, das Joch 28 und der Magnet 30 einen Linearmotor. Der auf diese Weise gebildete Linearmotor wird über eine (nicht dargestellte) Rückkopplungsschaltung mit einem elektrischen Strom versorgt, auf der Grundlage des Lichtes, welches auf das Lichtempfangs­ element 22 einfällt, um die bewegliche Linse 14 zu einer Bewe­ gung zu veranlassen.

Bei der Ausführungsform von Fig. 3 veranlaßt eine Zahnstangen­ einrichtung die bewegliche Linse 14 zu einer Bewegung. Die be­ wegliche Linse 14 ist auf einer zylindrischen Halterung 32 ge­ haltert, und eine Zahnstange 34 ist an der zylindrischen Halterung 32 an deren Außenwand angebracht. Die Zahnstange 34 ist so an­ geordnet, daß sie mit einem Ritzel 36 in Eingriff steht, wel­ ches an der Welle eines Motors 38 befestigt ist, der an dem zy­ lindrischen Gehäuse 12 angebracht ist. Daher wird auf ähnliche Weise wie bei der Steuerung des Linearmotors der Motor 38 über eine (nicht dargestellte) Rückkopplungsschaltung mit einem elek­ trischen Strom versorgt, auf der Grundlage des auf das Licht­ empfangselement 22 einfallenden Lichtes, um die bewegliche Linse 14 zu einer Bewegung zu veranlassen.

In Fig. 4 ist nunmehr eine Konstruktion zur Erfassung der Posi­ tion der beweglichen Linse 14 gezeigt, und hierzu ist ein Licht emittierendes Element 40, beispielsweise eine LED, auf der Außen­ wand der zylindrischen Halterung 24/32 von Fig. 2 oder 3 ange­ bracht, und ein Lichtempfangselement, beispielsweise ein CCD-Zeilensensor 42, ist in dem zylindrischen Gehäuse angeordnet, so daß es von dem Licht emittierenden Element 40 Licht empfängt. Aus der Position des Lichtes, die von dem CCD-Zeilensensor 42 ermittelt wird, kann die Position der bewegbaren Linse fest­ gestellt werden.

Darüber hinaus kann die Erfassung der Position der beweglichen Linse durch eine PSD (position sensing diode) oder einen linearen Kodierer erfolgen, anstatt durch den CCD-Zeilen­ sensor. Weiterhin kann bei der Ausführungsform von Fig. 3 das Ausmaß der Drehung des Motors durch einen Drehkodierer festge­ stellt werden.

Nunmehr wird unter Bezug auf die Fig. 5 sowie 6a bis 6c eine Ausführungsform des Aufbaus einer Fokussiereinrichtung beschrie­ ben. Bei dieser Ausführungsform wird ein CCD-Zeilensensor als Lichtempfangselement 22 verwendet, und eine Lichtunterbrechungs­ platte 44 ist zwischen dem CCD-Zeilensensor und der bewegbaren Linse 14 angeordnet. Die Fig. 6a bis 6c zeigen den Lichtzustand, in welchem der CCD-Zeilensensor näher ist als die Brennpunkt­ position, bzw. den Lichtzustand, in welchem sich der CCD-Zeilen­ sensor auf der Brennpunktposition befindet, bzw. den Lichtzu­ stand, in welchem der CCD-Zeilensensor weiter entfernt ist als die Brennpunktposition. Die bewegbare Linse 14 wird so gesteuert, daß sie sich zur Einnahme einer in Fig. 6b gezeigten Position bewegt, und zwar von den anderen Positionen aus, die in den Fig. 6a und 6c gezeigt sind, mit Hilfe der Einrichtung, die unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrieben wurde.

Nunmehr werden unter Bezug auf die Fig. 7a, 7b, 8a und 8b weite­ re Ausführungsformen des Aufbaus von Fokussiereinrichtungen be­ schrieben; bei diesen Ausführungsformen wird ein Photodetektor mit zwei Abschnitten verwendet anstelle des CCD-Zeilensensors, und es wird anstelle der Lichtunterbrechungsplatte eine Schneidenkante 46 verwendet. Wie in den Fig. 7a und 8a gezeigt ist, empfangen die zwei Lichtempfangsabschnitte des Photodetektors 48 mit zwei Abteilungen äquivalente Lichtmengen, wenn sich die Schneidenkante auf der Brennpunktposition befindet. Liegt aller­ dings die Schneidenkante näher als die Brennpunktposition, so empfängt ein Lichtempfangsabschnitt eine größere Lichtmenge als der andere, wie in Fig. 7b und 8b gezeigt. Die bewegbare Linse wird zu einer Bewegung veranlaßt auf der Grundlage der Lichtmengen­ differenz.

In dem Graphen von Fig. 9 ist die Beziehung zwischen der Posi­ tion der bewegbaren Linse und einer Lichtquelle gezeigt, wie deutlich aus Fig. 9 hervorgeht. Die Position der bewegbaren Linse ist linear proportional zur Entfernung von der bewegbaren Linse zu einer Lichtquelle, und daher kann die Entfernung von der Position der bewegbaren Linse zu der Lichtquelle einfach berechnet werden.

Nachstehend erfolgt eine kurze Erläuterung des Betriebsablaufes der drahtlosen Eingabevorrichtung für einen Computer. Zunächst wird das zylindrische Gehäuse 12 von der Einfallswinkel-Erfassungs­ einheit zu einer Drehung veranlaßt, so daß die bewegbare Linse 14 auf die Lichtquelle (oder das griffelartige Eingabegerät) ausgerichtet ist. Dann wird die zylindrische Halterung 24/32 durch die Brennpunkt-Detektionseinheit bewegt, so daß sich der Brennpunkt auf dem Lichtempfangselement oder in irgendeiner an­ deren geeigneten Position befindet. Daraufhin wird die Position der zylindrischen Halterung und daher die der bewegbaren Linse von dem CCD-Zeilensensor 42 oder dergleichen ermittelt. Schließ­ lich wird die Entfernung zwischen der bewegbaren Linse und der Lichtquelle auf der Grundlage der auf diese Weise erhaltenen Position berechnet.

Claims (11)

1. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer mit einem griffelartigen Eingabegerät, das eine Lichtquelle aufweist, welche Impulse aussenden kann, und mit einer Einfallswinkel-Erfassungseinheit, die zur Erfassung auf­ treffenden Lichtes von der Lichtquelle ausgebildet ist und auf die Richtung des einfallenden Lichtes ausrichtbar ist, gekennzeichnet durch eine Brennpunkt-Detektions­ einheit, die eine bewegbare Linse (14) aufweist, und die zur Erfassung des einfallenden Lichtes von der Lichtquelle ausgebildet ist, um die Linse in ihre Brenn­ punktposition zu steuern, und eine Berechnungseinheit zur Berechnung der Entfernung zwischen der Linse (14) und der Lichtquelle auf der Grundlage der Position der be­ wegbaren Linse (14).

2. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfallswinkel- Erfassungseinheit ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse (12) aufweist, welches drehbar gehaltert ist, eine auf dem Gehäuse (12) angebrachte Linse (14) zum Fokussieren auftreffenden Lichtes von der Lichtquelle, einen Photodetektor mit zwei Abschnitten als Lichtempfangselement (18), der auf dem zylindrischen Gehäuse (12) in der Position angebracht ist, in welcher das durch die bewegbare Linse (14) gelangende Licht fokussiert wird, eine Ein­ richtung zum Drehen des Gehäuses (12), die so gesteuert wird, daß die Differenz der Lichtmengen, die in den beiden Abschnitten des Photodetektors empfangen werden, zu Null wird, wodurch das Gehäuse (12) auf die Lichtquelle hin ausgerichtet ist, und eine Einrichtung zur Er­ fassung der Drehposition des Gehäuses (12).

3. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennpunkt- Detektionseinheit ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse (12) aufweist, welches drehbar gehaltert ist, eine auf dem Gehäuse (12) angebrachte Linse zur Fokussierung einfallenden Lichtes von der Lichtquelle, eine auf dem zylindrischen Gehäuse (12) angeordnete Lichterfassungseinrichtung, eine Bewegungseinrichtung zur Be­ wegung der bewegbaren Linse (14), die durch die Lichterfassungseinrichtung so gesteuert wird, daß das einfallende Licht in der Position der Lichterfassungs­ einrichtung fokussiert wird, und eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Position der bewegbaren Linse (14).

4. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtung eine zylindrische Halterung (24) zum Haltern der Linse (14) aufweist, eine auf der zylindrischen Hal­ terung (24) angebrachte Spule (26), ein Joch (28) zur gleitbeweglichen Halterung der zylindrischen Halterung (24), und einen durch das Joch (28) gehalterten Magneten (30).

5. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtung eine zylindrische Halterung (32) zum Haltern einer Linse (14) aufweist, eine auf der zylindrischen Hal­ terung (32) angebrachte Zahnstange (34), und einen Motor (38), der mit einem Ritzel (36) versehen ist, welches so angeordnet ist, daß es mit der Zahnstange (34) in Eingriff steht.

6. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichterfassungseinrichtung einen CCD-Zeilensensor als Lichtempfangselement (22) aufweist, und daß eine Lichtunterbrechungsplatte (44) zwischen dem CCD-Zeilensensor und der Linse (14) angeordnet ist.

7. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichterfassungseinrichtung einen Photodetektor (48) mit zwei Abschnitten aufweist, und daß eine Schneidenkante (46) zwischen diesem Photodetektor (48) und der Linse (14) angeordnet ist.

8. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Positions­ erfassungseinrichtung ein Licht emittierendes Element (40) aufweist, welches auf der zylindrischen Halterung (24; 32) zum Haltern der Linse (14) angebracht ist, und eine Lichterfassungseinrichtung zur Erfassung des Lichtes von dem Licht emittierenden Element (40).

9. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht emittierende Element (40) eine LED aufweist, und daß die Lichterfassungseinrichtung einen CCD-Zeilensensor (42) aufweist.

10. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, um das Licht von der bewegbaren Linse (14) in zwei Lichtstrahlen aufzuteilen, von denen einer auf die Einfallswinkel-Erfassungseinheit und der andere auf die Brennpunkt-Detektionseinheit auftrifft.

11. Drahtlose Eingabevorrichtung für Computer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilungseinrichtung einen Strahlteiler (16) aufweist.