DE19708450A1 - Vorrichtung zum Steuern eines Positionsanzeigers auf einer Sichtanzeige - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steu­ ern eines Positionsanzeigers auf einer Sichtanzeige, welche ein Gehäuse enthält, einen in dem Gehäuse gehaltenen Anzeiger-Po­ sitionssteuerer, so daß ein teilsphärischer Abschnitt des Positionsanzeigers freigelegt ist, um es einem Benutzer zu er­ lauben, ihn im wesentlichen um das Krümmungszentrum des zen­ tralen freigelegten Bereichs des teil-rundlichen Abschnitts zu rotieren, und eine Detektorvorrichtung, um von der Rotation des teil-rundlichen Abschnitts abhängige Ausgabesignale be­ reitzustellen. Solch eine. Vorrichtung ist aus dem Stand der Technik wohlbekannt, z. B. eine Maus, um die Position eines Cursors oder Zeigers auf einem Anzeigeschirm eines Personal Computers zu steuern, oder eine Kugeltyp-Vorrichtung, um die gleiche Funktion für einen Laptop auszuführen.

Verschiedene Vorrichtungstypen für ein manuelles Steuern eines Positionsanzeigers aus einer Sichtanzeige sind bekannt, z. B. Tastaturen oder Drucktastenanordnungen. Mit dem Aufkommen elektronischer Vorrichtungen, die Anzeigeschirme verwenden, um den Benutzer zu informieren und ihm beim interagieren mit der Vorrichtung zu unterstützen, wurde es wichtig, Steuervorrich­ tungen zu schaffen, bei denen ein markierter Abschnitt auf der Anzeige (z. B. ein Cursor oder Zeiger) manipuliert werden kann, d. h. zu einer gewünschten Stelle auf der Anzeige bewegt werden kann. Eine wohlbekannte Vorrichtung dieses Typs ist eine Maus.

Eine Maus enthält gewöhnlich einen Ball, der in einem Gehäuse drehbar gehalten wird, wobei das Bewegen des Gehäuses durch einen Benutzer eine Drehung des Balles bewirkt, da der Ball in Reibungskontakt mit einer Bodenoberfläche unterhalb des Gehäu­ ses gehalten wird. Die Drehung des Balles wird durch Sensore­ lemente festgestellt, die die Drehung in zwei verschiedenen Richtungen messen. Die Bewegung des Balles in diesen zwei Richtungen wird dann in eine Bewegung des Cursors oder Zeigers auf dem zweidimensionalen Anzeigeschirm umgesetzt.

Eine Eingabevorrichtung, die im wesentlichen nach dem gleichen Prinzip arbeitet, ist der sogenannte Track-Ball. Ein Track-Ball besteht auch aus einem rotierbaren Ball in einem Gehäuse, wobei die Drehung des Balles erfaßt wird, der Unterschied ist jedoch, daß im Fall des Track-Balls nicht das Gehäuse bewegt wird, sondern der Ball selbst, der direkt durch den Benutzer bewegt wird. Dies hat den Vorteil, daß kein Raum benötigt wird, um die Maus darin zu bewegen. Demzufolge werden solche trackballartigen in Vorrichtungen bevorzugt, wo ein vorhande­ ner Raum ökonomisch genutzt werden muß, d. h. besonders in tragbaren Vorrichtungen wie Laptop-Computern.

Es wird Bezug auf die US-A-4 939 508 genommen, die eine Zeige- und Auswahlvorrichtung offenbart, die entweder in einem Maus-Mo­ dus oder in einem Track-Ball-Modus arbeiten kann, in Abhän­ gigkeit davon, ob der sphärischer Ball abwärts gerichtet oder aufwärtsgerichte aus dem Gehäuse der Zeige- und Auswahlvor­ richtung herausragt. Verschiedene Techniken zum Messen der Ro­ tationsbewegung des Balles sind bekannt. Eine ist es, Rollen vorzusehen, die den Ball berühren, wobei die Rollen angeordnet sind, die verschiedenen Drehrichtungen des Balles aufzunehmen. Die Drehung der Rollen wird dann ausgewertet, z. B. durch eine optische Messung von optischen Abtast-Platten, die an den Wel­ len befestigt sind, auf denen die Rollen gehalten werden.

Es ist auch möglich, ein optisches Verfahren vorzusehen, um direkt die Balldrehung in einer kompakten Mausstruktur zu mes­ sen, wie in der WO-94/22071 gezeigt. Nach dieser Druckschrift ist der Ball mit einer Vielzahl von konkaven Reflektoren ver­ sehen und ähnelt dadurch einem Golfball. Eine Lichtaussende- und Empfangsvorrichtung ist um den Ball herum vorgesehen, wo­ bei die sich ändernden Reflexionen von dem Ball verwendet wer­ den, um die Drehung des Balles festzustellen. Der Ball ist mit einer transparenten Schicht bedeckt, damit man in der Lage ist, den Ball weich zu rollen. Ein ähnliches System ist in der DE-30 45 133 gezeigt.

Darüber hinaus ist ein System für das genaue Messen der Dreh­ distanz aus der DE-39 12 354 A1 bekannt, bei dem zumindest zwei Permanentmagneten in dem drehbaren Ball vorgesehen sind, wobei die Magneten sich in einem Winkel schneiden, der nicht null ist. Zumindest zwei Magnetsensoren, wie zum Beispiel Hall-Sensoren sind um den Ball herum vorgesehen, um dadurch die Drehung des Balles auf der Basis des Änderung des magneti­ schen Feldes zu messen.

Die oben erwähnten Systeme sind dadurch gekennzeichnet, daß der Cursor oder Zeiger zu jedem gewünschten Ort auf einem Schirm bewegt werden kann, um dadurch eine dem Ort zugeordnete Funktion auszuwählen, wobei der Benutzer einen Knopf oder eine Taste betätigen muß, um dadurch die elektronische Vorrichtung die ausgewählte Funktion ausführen zu lassen.

Es wird Bezug auf Fig. 1 genommen, die eine vereinfachte, schematische senkrechte Schnittansicht durch einen typischen Track-Ball für einen Laptop-Computer zeigt. In dieser Figur wird der Track-Ball 1 auf eine beliebige passende Weise gehal­ ten, wie z. B. zwischen Anschlußbauteilen 3, so daß er in einer beliebigen Richtung durch den Benutzer gedreht werden kann, indem der Benutzer seinen Finger oder seine Hand bewegt, wenn in Reibungskontakt mit dem sphärischen Kappenabschnitt des Track-Balls, der dem Benutzer durch eine kreisförmige Öffnung 4 in der oberen Seite eines Gehäuses 2 freigelegt ist.

Die Drehung des Track-Balls 1 um seine Achse, die normal (senkrecht) zu der Ebene aus Fig. 1 liegt, wird durch einen Rotationsdetektor 5 erfaßt, der ein von der Drehung des Track-Ball abhängendes elektrisches Ausgabesignal erzeugt, das eine entsprechende Verschiebung des Cursors oder Zeigers entlang einer Achse auf dem Anzeigeschirm oder ähnlichem bewirkt. Der Rotationsdetektor kann zum Beispiel eine Rolle umfassen, die mit der äußeren sphärischen Oberfläche des Track-Balls in Rei­ bungskontakt ist.

Zusätzlich ist ein weiterer Rotationsdetektor (nicht gezeigt) in einer Winkelentfernung von typischerweise 90° angeordnet, mit bezug auf den Rotationsdetektor 5 um die vertikale Achse in Fig. 1, die durch das Zentrum des Track-Balls verläuft. Auf diese Weise wird die Drehung des Track-Balls in eine beliebige Richtung durch einen, durch den ande­ ren oder durch beide der Rotationsdetektoren in entsprechende Ausgabesignale umgewandelt, die die Bewegung des Cursors oder Zeigers entlang einer oder der anderen von aufeinander senk­ rechten Achsen, d. h. x und y Achsen, oder in einem geeigneten Winkel bezüglich dieser zwei Achsen steuert.

Bei einem Betrachten der Fig. 1 wird festgestellt, daß der Boden des Track-Balls in der Praxis in einem kleinen Abstand oberhalb der Basis des Gehäuses angeordnet ist, wobei dieser Abstand von Faktoren wie z. B. der Gehäuseauslegung, möglicher­ weise von dem durch den Rotationsdetektor benötigten Raum, etc. abhängt. Somit wird ein Track-Ball mit einer gegebenen Größe (Durchmesser) die Gesamthöhe der Vorrichtung vom Balltyp bestimmen. Es wird weiter festgestellt, daß, da der für den Benutzer freigelegte Teil des Track-Balls notwendigerweise we­ niger als 50% des Track-Ball-Volumens sein muß, damit er in dem Gehäuse gehalten werden kann, eine gegebene Track-Ball-Grö­ ße eine minimale Höhenausdehnung für das Gehäuse bestimmt.

Insbesondere jedoch, wenn die Steuervorrichtung in Verbindung mit einem Laptop-Computer verwendet werden soll, wo der Kunde verminderte Raumanforderungen wünscht, insbesondere niedrigere Höhenausdehnungen, kann eine reduziere Höhe für sowohl die Ge­ samthöhe der Steuervorrichtung als auch die Höhenausdehnung des Gehäuses nur erzielt werden, indem der Durchmesser der Track-Balls vermindert wird. Andernfalls muß eine vollständig andere Steuervorrichtung zum Stellen der Cursor- oder Zeiger­ position vorgesehen werden.

Wenn die Track-Ball-Größe reduziert wird, wird die dem Benut­ zer freigelegte Oberfläche kleiner und die Krümmung wird grö­ ßer. Benutzer bevorzugen einen Track-Ball, der für eine einfa­ che Benutzung und Komfort zumindest einen bestimmten Minimal­ durchmesser hat. Daher besteht in der Praxis eine Grenze da­ für, wie klein der Track-Ball gemacht werden kann, so daß er für den Benutzer annehmbar oder zufriedenstellend ist. Dies wiederum beschränkt die minimale Höhenausdehnung der Steuer­ vorrichtung. Ähnliche Überlegungen treffen auf Versuche zu, die Höhe einer Maus zu reduzieren.

Mit dem Problem vor Augen, die der Höhe einer Vorrichtung vom Balltyp oder einer Maus zum Steuern eines Positionsanzeigers auf einer Sichtanzeige zu verringern, während ein freigelegter teil-rundlicher Abschnitt von einer Größe und Krümmung ist, die für den Benutzer bequem sind, stellt die vorliegende Er­ findung eine wie eingangs definierte Vorrichtung zur Verfü­ gung, um eine Cursor-Position auf einem Anzeigeschirm zu steu­ ern, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssteuerer ein Steuerelement einschließt, das aus einem elastomerischen Mate­ rial hergestellt ist und in einem verformten Zustand zwischen beabstandeten Abschnitten des Positionssteuerers gehalten wird, um so den teil-rundlichen Abschnitt des Positionssteue­ rers bereit zustellen und um eine Höhenausdehnung in der Rich­ tung aufzuweisen, in der die zwei Seitenabschnitte des Gehäu­ ses voneinander beabstandet sind, die weniger als zwei mal der Radius der Krümmung des zentral freigelegten Bereichs des teil-rundlichen Abschnitts ist.

Der Begriff "teil-rundlich", wie hier verwendet, bedeutet, daß der freigelegte Abschnitt der Eingabevorrichtung eine entspre­ chende Form mit einer Kuppe einer Sphäre oder einer Kappe ei­ nes teil-rundlichen Körpers aufweist, deren Form ähnlich einer Sphäre ist, jedoch nicht genau sphärisch ist.

Zusätzlich, "elastomerisch", wie hier verwendet, um sich auf das Material zu beziehen, aus dem der in einem verformten Zu­ stand gehaltene Anzeigepositionssteuerer gemacht ist, bezieht sich auf die einzigartigen Eigenschaften einer Verformung (Dehnung oder Nachgeben unter Last) und eines elastischen Wie­ dererlangens des Ausgangszustands, wenn nicht länger in dem verformten Zustand gehalten. Es wird festgestellt werden, daß in Abhängigkeit von dem betroffenen Ausführungsbeispiel die Wahl des elastomerischen Materials entscheidend für einen Zu­ friedenstellenden Betrieb ist.

Es wird festgestellt werden, daß mit solch einem Anzeigeposi­ tionssteuerer, insbesondere dem Verformungszustand, in dem das elastomerische Steuerelement des Positionssteuerers gehalten wird, die Höhenausdehnung vermindert werden kann und trotzdem wird der freigelegte teils-rundliche Abschnitt erscheinen, als wäre er im wesentlichen gleich dem der herkömmlichen Track- Ball-Typ-Vorrichtung mit einem sphärischen Track-Ball mit im wesentlichen dem gleichen Krümmungsradius.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Steuerelement aus elastomerischem Material eine durchgehende dünnwandige Hülle (z. B. eine Membran), die um einen formgebenden Kern ge­ spannt ist, um die dünnwandige Hülle in ihrem Verformungszu­ stand zu halten und ist in der Lage, auf dem Kern zu gleiten, um es dem Benutzer zu erlauben, den teil-rundlichen Abschnitt des Positionsanzeigersteuerers um das Krümmungszentrum des zentralen freigelegten Bereichs des teil-rundlichen Abschnitts zu rotieren.

Da es Aufgabe des formgebenden Kerns ist, die durchgehende dünnwandige Hülle aus elastomerischem Material in einer vor­ bestimmten Form zu halten, kann er aus einem beliebigen pas­ senden Material hergestellt sein, das im wesentlichen nicht verformbar ist. Das Material sollte auch die Eigenschaft ha­ ben, eine glatte Oberfläche aufzuweisen, so daß der Rei­ bungswiderstand der gleitenden Bewegung der dünnwandigen Hülle minimiert wird. Für den Kern passende Materialien sind Polyvinylchloride (PVC), Phenoplast (Reg. Warenzeichen), oder Metall.

Das Material, aus dem die Hülle gemacht wird, bedarf einer sorgsamen Auswahl, auch von dem Standpunkt aus, daß es eine hohe Dehnbarkeit haben muß, um zu den äußeren Oberflächen­ konturen des formgebenden Kerns ohne Falten oder zumindest mit minimalen Falten zu passen, und auch um in der Lage zu sein, als ein Ganzes um den formgebenden Kern zu gleiten, wenn eine laterale Verschiebungskraft an die freigelegte teils-rundliche Oberfläche des Eingabeelements angelegt wird. Das Hüllenmaterial muß auch für eine ausreichend lange Betriebsdauer im wesentlichen reißfest sein. Es muß auch ei­ nen niedrigen Reibungswiderstand bieten, durch eine passend geringe Membrandicke und minimale Oberflächenrauhigkeit. Passenderweise kann die durchgehende dünnwandige Hülle aus einem natürlichen oder synthetischen Kautschuk oder Gummi, oder einem Vinylpolymer hergestellt sein, wobei dieses je­ doch Beispiele sind und es zahlreiche andere elastomerische Materialien gibt, die von einem Fachmann einfach bestimmt werden und die die erforderlichen oben beschriebenen Eigen­ schaften aufweisen.

Aufgrund der Wichtigkeit eines Minimierens eines Reibungswi­ derstands zwischen der elastomerischen Hülle und dem formge­ benden Kern wird vorzugsweise ein Schmiermittel zwischen die elastomerische Hülle und den formgebenden Kern eingeführt, um so einen Schmierfilm zwischen dem Äußeren des formgeben­ den Kerns und dem Inneren der durchgehenden dünnwandigen Hülle zu bilden.

Ein weiterer Nachteil einer bekannten Eingabevorrichtung des Balltyps ist, daß, wenn der Cursor oder Zeiger an dem erfor­ derlichen Ort auf dem Schirm positioniert wird, um eine an­ gezeigte Option auszuwählen oder um den Cursor oder Zeiger dort zu verankern, der entsprechende Befehl unter Verwendung einer EINGABE-Taste vorgenommen wird, die von der Eingabe­ vorrichtung des Balltyps entfernt ist und zum Beispiel die EINGABE-Taste auf der Tastatur sein kann. Es wäre wünschens­ wert, daß der EINGABE-Befehl von der Balltyp-Ein­ gabevorrichtung selbst erzeugt wird.

Mit diesem Ziel vor Augen wird gemäß eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels der Erfindung ein Drückbauteil frei in ei­ nem durch den formgebenden Kern hinter dem zentralen freige­ legten Bereich des freigelegten teil-rundlichen Abschnitts verlaufenden Durchgang befestigt, im wesentlichen in der Richtung, in der die zwei Seitenabschnitte des Gehäuses von­ einander beabstandet sind, und ein Schalter ist in dem Ge­ häuse befestigt, um ein Ausgabesignal in Antwort darauf zu erzeugen, daß das Drückbauteil den Schalter betätigt, wenn Druck an den freigelegten teil-rundlichen Abschnitt des An­ zeigepositionssteuerers angelegt wird. Das Ausgabesignal wird verwendet, um die herkömmliche "EINGABE"-Funktion zu bewirken.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Anzeigepositi­ onssteuerer ein dickwandiges, normalerweise (d. h. wenn unde­ formiert) rundliches Element auf elastomerischem Material, das durch die Seitenabschnitte des Gehäuses in dem Verfor­ mungszustand gehalten wird. Wiederum kann das elastomerische Material zum Beispiel ein natürlicher oder synthetischer Kautschuk oder Gummi oder ein Vinylpolymer sein. Die Wand­ dicke muß ausreichend sein, so daß der freiliegende teil­ rundliche Abschnitt des Anzeigepositionssteuerers seine rundliche Form ohne fremde Hilfe hält. Dieses Ausführungs­ beispiel hat den Vorteil einer konstruktionsbezogenen Ein­ fachheit, da der Anzeigepositionssteuerer aus einem einzigen Bestandteil gemacht ist. Es ist auch billig zu verwirkli­ chen.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Anzeigepositi­ onssteuerer eine normalerweise (d. h. wenn undeformiert) rundliche massive Masse aus elastomerischem Material, das das gleiche wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel sein kann, die durch die Seitenabschnitte des Gehäuses in dem Verformungszustand gehalten wird. Dieses Ausführungsbei­ spiel bietet wiederum den Vorteil einer konstruktionsbezoge­ nen Einfachheit, da die Eingabevorrichtung ein einziges Ele­ ment ist. Es ist auch billig, da es einfach eine rundliche massive Masse aus elastomerischem Material ist, zum Beispiel ein elastomerischer Ball. Darüber hinaus ist es konstrukti­ onsbezogen einfach, die Abschnitte des Gehäuses so anzuord­ nen, daß sie den elastomerischen Ball in seinem erforderten Verformungszustand halten.

Ob das Eingabeelement eine normalerweise rundliche massive Masse aus elastomerischem Material oder ein dickwandiges rundliches Element ist, das Gehäuse bestimmt vorzugsweise eine runde Öffnung in einer der Seitenabschnitte des Gehäu­ ses, durch die der teil-rundliche Abschnitt des Anzeigeposi­ tionssteuerers hervorragt, wobei der Steuerer zwischen der Kante der runden Öffnung in dem einen Seitenabschnitt des Gehäuses und der inneren Oberfläche des anderen Seitenab­ schnitts des Gehäuses in dem Verformungszustand gehalten wird. Dieses stellt eine konstruktionsbezogen einfache und effektive Weise dar, den Anzeigepositionssteuerer in seinem Verformungszustand zu halten.

Es kann schwierig oder unmöglich sein, die oben beschriebene Positionsanzeigesteuervorrichtungen zu verwenden, wenn sich die Sichtbedingungen verschlechtern, d. h. wenn ein Benutzer keine klare Sicht auf den Bildschirm hat. Dies kann zum Bei­ spiel dann der Fall sein, wenn eine tragbare elektronische Vorrichtung im Freien in direktem Sonnenlicht verwendet wird. Dieses ist auch der Fall, wenn der Benutzer teilsich­ tig oder blind ist. Während Tastaturen und Drucktastenanord­ nungen oft von Blinden verwendet werden können, zum Beispiel einfach aufgrund der Tatsache, daß ein erwünschter Befehl durch Drücken einer Taste an einem bekannten Ort eine vorbe­ stimmte Anzahl von Malen ausgeführt werden kann, sind rotie­ rende Eingabevorrichtungen des Balltyps allgemein nicht für eine Verwendung durch einen schlechtsichtigen Benutzer, eine blinde Person oder einen bei schlechten Lichtverhältnissen arbeitenden Benutzer passend.

Demgemäß schließt dann gemäß einer Weiterentwicklung die Po­ sitionsanzeigesteuervorrichtung eine Vorrichtung ein, um den Benutzers mit einer sensorischen und/oder hörbaren Anzeige des Drehungsausmaßes der durchgehenden dünnwandigen Hülle um den formgebenden Kern zu versorgen. Auf diese Weise kann der Benutzer die Position des Cursors auf dem Anzeigeschirm feststellen, sogar dann, wenn er ihn nicht gut oder über­ haupt nicht sehen kann.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der oben beschrie­ benen Art mit einer durchgehenden um einen formgebenden Kern gepaßten dünnwandigen Hülle umfaßt die anzeigeliefernde Vor­ richtung eine Vielzahl von Höhlungen in der Hülle und einen in Richtung der Hülle vorgespannten Ball, so daß er in Ein­ schnappkupplung mit aufeinanderfolgenden Höhlungen gebracht wird, wenn die Hülle um den formgebenden Kern rotiert.

Als eine Folge muß sich der Benutzer, wenn er die Positions­ anzeigesteuervorrichtung bedient, aufgrund der bereitge­ stellten hörbaren oder sensorischen Anzeigen nicht aus­ schließlich auf ein Beobachten des Cursors oder Zeigers auf einem Bildschirm verlassen, und die Eingabevorrichtung ist von einfachem Aufbau und kann einfach miniaturisiert werden.

Die hier offenbarten Positionsanzeigesteuervorrichtungen sind insbesondere für eine Verwendung mit einem Laptop-Com­ puter vorgesehen, wobei der freigelegte teil-rundliche Abschnitt des Anzeigepositionssteuerers aus einer oberen Seite des Gehäuses hervortritt. Es wird jedoch festgestellt, daß die Positionsanzeigesteuervorrichtung auch als eine Maus für einen Personal Computer oder ähnliches ausgelegt werden kann, worin der freigelegte teil-rundliche Abschnitt von der Unterseite der Maus für einen Reibungskontakt mit einer Grundoberfläche hervortritt, z. B. einer Mausmatte, und die Gesamthöhe der Maus im Vergleich mit einer herkömmlichen Maus mit einem sphärischen Ball reduziert ist, dessen Krüm­ mungsradius der gleiche wie der des teil-rundlichen Ab­ schnitts der neuen Maus ist.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie sie ausgeführt werden kann, wird nun auf dem Wege eines Beispiels Bezug auf die begleitenden Figuren genommen. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 die bereits beschrieben worden ist, eine sche­ matische senkrechte Schnittansicht durch einen typischen Track-Ball zum Steuern eines Positionsanzeigers auf einem Anzeigeschirm;

Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Laptop-Computers, der eine Ausführung der Positionsan­ zeigesteuervorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung einschließt;

Fig. 3 eine Aufsicht eines ersten Ausführungsbei­ spiels der Erfindung;

Fig. 4 ein senkrechtes Schnittbild durch Fig. 2, ent­ lang der Linien IV-IV;

Fig. 5 ein senkrechtes Schnittbild ähnlich der Fig. 4 eines zweiten Ausführungsbeispiels;

Fig. 6 ein senkrechtes Schnittbild, wiederum ähnlich zur Fig. 4, eines dritten Ausführungsbeispiels;

Fig. 7 und 8 Formabwandlungen des formgebenden Kerns der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 9 und 10 zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung, für eine Verwendung bei schlechten Sichtbedingungen bestimmt; und

Fig. 9A eine perspektivische Ansicht der Membrane des Ausführungsbeispiels der Fig. 9 in Position auf ihrem form­ gebenden Kern, was eine mögliche Anordnung von in der inne­ ren Oberfläche der Membran gebildeten Öffnungen zeigt, und die verwendet wird, um einem Benutzer eine sensorische und/oder hörbare Indikation des Ausmaßes der Winkeldrehung der Membran auf dem Kern zu geben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine schematische perspek­ tivische Ansicht eines Laptop-Computers 20 gezeigt, mit ei­ nem Hauptkörper 24, einer Tastatur 21, einem einen Deckel für den Hauptkörper bildenden Anzeigeschirm 22, und einer Positionsanzeigesteuervorrichtung 1', die im Zentrum eines Vorderabschnitts des Hauptkörpers 24 befestigt ist, um die Position eines Cursors 23 auf dem Schirm zu steuern, so daß er zum Beispiel mit einer Menüoption, einem Bestandteil ei­ nes alphanumerischen Textes oder ähnlichem, für das ein Be­ fehl in den Laptop-Computer eingegeben werden soll, zur Dec­ kung kommt.

Unter Bezugnahme auf das in den Fig. 3 und 4 gezeigte erste Ausführungsbeispiel wird nun der Aufbau der Positionsanzei­ gesteuervorrichtung 1' mit mehr Detail gezeigt. Die Vorrich­ tung kann ein integraler Bestandteil des Laptop-Computers oder eine separate Einheit sein, die auf eine passende Weise an dem Körper des Laptop-Computers befestigt ist.

In den Fig. 3 und 4 wird ein Gehäuse 2 gezeigt, das eine Un­ terseite oder Bodenwand 2a, eine Oberseite oder Oberwand 2b, gegenüberliegende Seitenwände 2c und Endwände 2d umfaßt. Das Gehäuse ist von einer im wesentlichen kastenförmigen Form.

Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Anzeigepositionssteuerer 6 befestigt, der einen formgebenden Kern 7 einschließt, mit einer durchgehenden dünnwandigen Hülle oder Membran 8 aus elastomerischem Material, das um die äußere Oberfläche des Kerns 7 so gespannt ist, daß es dessen Form auf im wesentli­ chen faltenfreie Weise annimmt. Wie gezeigt, ist vorzugswei­ se der formgebende Kern als ein Rotationskörper um eine durch das Zentrum des formgebenden Kerns verlaufende Achse geformt und umfaßt einen oberen teil-rundlichen Abschnitt 7a und einen unteren plattenartigen Abschnitt 7b. Die Oberwand 2b ist mit einer runden zentralen Öffnung 4 gebildet, durch die der obere teil-rundliche Abschnitt 7a des formgebenden Kerns 7, mit der dünnwandigen Membran 8 darüber gespannt, hervortritt, so daß er dem Benutzer freigelegt ist. Der un­ tere plattenförmige Abschnitt hat seinen äußeren umfangsbe­ zogenen Abschnitt unterhalb des inneren Randabschnittes der oberen Wand 2b angeordnet, so daß er den formgebenden Kern 7 und die durchgehende Membran 8 in dem Gehäuse 2 eingeschlos­ sen hält. Der Anzeigepositionssteuerer 6 ist eine innerhalb des Gehäuses frei gefaßt, mit einem schmalen Spalt zwischen der äußeren umfangsbezogenen Oberfläche des Abschnitts der dünnwandigen Membran 8, die um die umfangsbezogene Oberflä­ che des unteren plattenartigen Abschnitts 7b des formgeben­ den Kerns 7 verläuft, so daß die Membran 8 auf der darunter­ liegenden Oberfläche des Kerns ohne unnötigen Reibungswider­ stand gleiten kann, jedoch ein laterales Verschieben des formgebenden Kerns 7 im wesentlichen verhindert ist.

Wenn ein Finger- oder Handkontaktdruck an das Kopfende des Anzeigepositionssteuerers 6 in einer Richtung angelegt wird, so wie zum Beispiel durch den Doppelpfeil 9 angezeigt, glei­ tet die durchgehende Membran 8 auf der äußeren Oberfläche des formgebenden Kerns 7. Eine seitliche Bewegung der Mem­ bran 8 aufgrund von einer Drehung des Abschnitts der Membran auf dem teilsphäroiden Abschnitt des Anzeigepositionssteue­ rers um das Zentrum der Krümmung 10 auf dem zentralsten Be­ reich des teil-rundlichen Abschnitts 7a wird durch einen Be­ wegungsdetektor 11 erfaßt, der schematisch in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Dieser Bewegungsdetektor kann die Form einer Rolle annehmen, die sich in Reibungskontakt mit der Membran 8 und einem Übertrager befindet, um ein elektrisches Ausga­ besignal in Abhängigkeit von der Rollendrehung zu erzeugen. Dieses Ausgabesignal wird als ein Eingabesignal an den Lap­ top-Computer verwendet, um die Bewegung des Cursors 23 ent­ lang der x-Achsenrichtung des Anzeigeschirms 22 (siehe Fig. 2) zu steuern.

Ähnlich wird eine Bewegung der Membran in Richtung des Dop­ pelpfeils 32, der sich in einem rechten Winkel zu dem Dop­ pelpfeil 8 in der Aufsicht von Fig. 3 befindet, durch einen y-Bewegungsdetektor 12 erfaßt und in ein entsprechendes Aus­ gabesignal umgewandelt, das die Bewegung des Cursors 23 ent­ lang der y-Achse des Anzeigeschirms 22 steuert. Eine Bewe­ gung des Eingabebauteils in irgendeiner anderen Richtung in einem Winkel zu Richtungen 9 und 32 wird gleichzeitig Ausga­ besignale entsprechend der Bewegung des Cursors 23 entlang eines geneigten Pfades auf dem Schirm mit Komponenten ent­ lang der x- und y-Achse erzeugen, d. h. in einem Winkel zu ihnen. Auf diese Weise kann die Position des Cursors 23 zu einem beliebigen erwünschten Ort auf dem Schirm eingestellt werden.

Wie gezeigt, erstreckt sich vorzugsweise ein senkrechter Durchgang von dem Kopfende des formgebenden Kerns zu seiner Unterseite und ein Druckbauteil 13 ist gleitbar in dem Durchgang befestigt. Das obere Ende des Druckbauteils hat eine teil-rundliche Kontur, die der der oberen teil­ rundlichen Oberfläche des oberen Abschnitts 7a des formge­ benden Kerns 7 entspricht und mit ihr eine durchgehende Oberfläche bildet. Das untere Ende des Gleiters ist eine ebene Oberfläche, die mit der flachen Unterseite des formge­ benden Kerns übereinstimmt.

Ein Schalter 14 ist in einer Öffnung der Unterseitenwand 2a des Gehäuses 2 angeordnet, schematisch in Fig. 3 gezeigt, dessen obere Oberfläche unterhalb des unteren Endes des Druckbauteils 13 angeordnet ist, wobei die Membran 8 zwi­ schen dem Druckbauteil und dem Schalter angeordnet ist. Wenn der Benutzer Fingerdruck an das Kopfende des Anzeigepositi­ onssteuerers 6 anlegt, wird der Druck durch das Druckbauteil 13 zu dem Schalter übertragen, der demgemäß ein Ausgabesi­ gnal erzeugt, das als ein "EINGABE"-Signal für den Laptop-Com­ puter wird. Auf diese Weise kann ein EINGABE-Befehl zu dem Computer gesendet werden, ohne daß die EINGABE-Taste auf der Tastatur benutzt werden muß.

Um den Widerstand gegen die gleitende Bewegung der durchge­ henden Membran 8 auf dem formgebenden Kern 7 zu reduzieren, kann ein Schmiermittel zwischen der Membran und dem Kern vorgesehen werden, um einen reibungsreduzierenden Schmier­ film zu bilden. Ein beliebiges passendes Schmiermittel, dem Fachmann wohl bekannt, kann für diesen Zweck verwendet wer­ den. Das Schmiermittel kann ein flüssiges Schmiermittel, wie zum Beispiel Öl sein, oder ein nicht flüssiges Schmiermit­ tel, wie zum Beispiel Graphit oder Talkumpuder.

Zwei verschiedene Verfahren zum Herstellen eines mit einer Membran bedeckten Kerns werden nun beschrieben. Das erste betrifft sowohl Kerntypen, die einen Durchgang mit einem Drückbauteil 13 darin und einen zugeordneten Schalter ein­ schließen (um zu ermöglichen, daß ein "EINGABE"-Signal von der Vorrichtung eingegeben werden kann), als auch Massiv­ kerntypen (bei denen der "EINGABE"-Befehl unter Verwendung der Tastatur EINGABE-Taste erzeugt wird). In diesem letzte­ ren Fall ist der Kern bereits in seiner endgültigen Form und bereits hergestellt. Das zweite Verfahren betrifft nur Mas­ sivtypkerne, die endgültig innerhalb der Membran während des Herstellungsprozesses geformt werden, wie unterhalb be­ schrieben.

Gemäß eines ersten Herstellungsverfahrens hat eine wie ein hohler Ball geformte Membran aus elastomerischem Material eine Öffnung (z. B. einen geradlinigen Schlitz) in ihrer Wand ausgebildet. Aus unten offensichtlich werdenden Gründen wird gewählt, daß das elastomerische Material einen temperaturab­ hängigen Elastizitätsmodulus aufweist, so daß bei einem Re­ duzieren der Temperatur die Membran fest wird. Nach einem Einbringen von einem Schmiermittel in die Membran durch die Öffnung wird der formgebende Kern durch die Öffnung in die Membran eingeführt. Die Öffnung wird dann durch ein Zusam­ menziehen der Seiten der Öffnung mit Hilfe einer passenden mechanischen Vorrichtung geschlossen und die Verbindungsbe­ reiche werden mit Hilfe von Klebstoff, Vulkanisation oder Schweißen permanent verbunden. Es wird darauf hingewiesen, daß die gesamte so weit beschriebene Herstellung bei redu­ ziertem Druck ausgeführt wird.

Sobald die Öffnung permanent geschlossen ist, wird ein nor­ maler Luftdruck wiederhergestellt. Ein normaler Luftdruck führt zu einem reduzierten Luftvolumen innerhalb der Membran auf dem Wege von Kompression. Die Membran nimmt nun automa­ tisch die Konturen des Kerns an, obwohl der Kern und die Membran nicht mechanisch fixiert gehalten werden. Der Prozeß kann auch unter normalem Luftdruck ausgeführt werden, jedoch muß dann die Membran physikalisch mit Hilfe einer passenden mechanischen Vorrichtung gezwungen werden, den Konturen des Kerns zu folgen.

Das zurückbleibende, zwischen dem Kern und der Membran, ein­ geschlossene Luftvolumen bewirkt eine Verteilung des Schmiermittels, was zu einer niedrigen Reibungskraft führt. In Abhängigkeit davon, wie die Öffnung dauerhaft verschlos­ sen worden ist, kann die Membranoberfläche eine Verbindungs­ naht aufweisen. Dieses kann einen ordnungsgemäßen Betrieb der Positionsanzeigesteuervorrichtung beschränken und/oder führt unter Umständen nicht zu einer vorteilhaften Erschei­ nung, d. h. einer durchgehenden geschlossenen Hülle mit einer gleichförmigen Oberfläche. Um die Naht oder andere von der Herstellung herrührende vorstehende Teile zu entfernen, wird der Luftdruck erhöht, um die Membran fest auf den Kern zu drücken (und zu fixieren). Dann wird durch ein wesentliches Reduzieren der Umgebungstemperatur die Elastizität der Mem­ bran erniedrigt. Mit einer ausreichenden Umgebungstempera­ turverminderung wird die Membran fest. Nun kann die Oberflä­ che poliert werden, d. h. vorstehende Teile können einfach entfernt werden. Bei einem etwas modifizierten Herstellungs­ prozeß können, anstelle von einem Verwenden einer vollstän­ digen Membran mit einer kleinen Öffnung in ihrer Wand, zwei Halbmembrane für ein Passen der Membran um den Kern verwen­ det werden.

In Übereinstimmung mit dem zweiten Herstellungsverfahren, auf das oben Bezug genommen wurde, muß in einem ersten Schritt eine vollständig geschlossene, normalerweise sphe­ roide Membran (hohler Ball) herstellt werden. Dies kann auf die folgende Weise vorgenommen werden. Eine Form mit einer perfekten sphärischen Form wird mit einem Elastomer in flüs­ sigem Zustand gefüllt und in Rotation um drei eingangs senk­ rechte Raumkoordinaten versetzt. Als eine Folge davon wird das Elastomer gleichmäßig innerhalb der Form verteilt. In einem zweiten Schritt wird das Elastomer gehärtet, d. h. von der flüssigen Phase in die elastomerische Phase überführt. Auf diese Weise wird eine vollständig hohle Sphäre aus ela­ stomerischem Material gebildet.

In dem nächsten Schritt wird ein Schmiermittel in die Mem­ bran durch ihre Wand mit Hilfe einer sehr dünnen Nadel inji­ ziert. Wieder wird das Schmiermittel innerhalb der Membran durch eine Rotation der Membran gleichförmig verteilt. Dann wird die Membran aus der sphärischen Form genommen und in eine andere Form gebracht, die die endgültige Form der Mem­ bran auf dem Kern hat. Da die Membran immer noch mit Luft gefüllt ist, kann ein perfektes Übereinstimmen der Membran mit den Formkonturen durch ein passendes Einstellen des Luftdruckes in der Form erzielt werden.

Als nächstes wird das vollständige Raumvolumen innerhalb des Balls mit einem Kernmaterial in der flüssigen Phase mit Hil­ fe von zwei dünnen Nadeln gefüllt, die durch die Wand der Membran hindurchgeführt werden. Eine Nadel wird verwendet, um das Kernmaterial zu injizieren, und die zweite Nadel er­ laubt innerhalb der Membran verdrängter Luft zu entweichen. Das bereits injizierten und gleichmäßig innerhalb der Mem­ bran verteilte Schmiermittel verhindert, daß das Kernmateri­ al an der Membran anhaftet. Da die Membran aus elastomeri­ schem Material hergestellt ist, verbleiben keine Öffnungen in der Membranwand, sobald die Nadeln entfernt sind. In Ab­ hängigkeit von der Natur des verwendeten Kernmaterials wird die flüssige Phase in eine feste Phase überführt, wie z. B. durch einen selbsteinleitenden chemischen Prozeß oder durch angelegte Wärme.

Nachdem der Kern vollständig ausgehärtet ist, wird eine nor­ maler Luftdruck wiederhergestellt und der von der Membran bedeckte Kern wird aus der Form entfernt.

Gemäß einer Abänderung kann die Bodenoberfläche des Kerns 7 in dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 3 und 4 konkav sein, wie durch die gepunkteten Linien 15 (Fig. 4, wie auch Fig. 9 und 10, wie unten beschrieben) angezeigt, so daß ein Luftre­ servoir 16 zwischen der Membran und dem Kern gebildet wird. Das Vorsehen dieses Reservoirs ist vorteilhaft, wenn die Membran gemäß des oben beschriebenen ersten Herstellungsver­ fahrens um den Kern gepaßt wird, dadurch, daß die Luft, die nicht von zwischen der Membran und dem Kern durch Kompressi­ on entfernt wird, wenn der Luftdruck wieder hergestellt wird, in dem Luftreservoir gesammelt wird, anstatt daß sie unerwünschte Luftblasen zwischen dem Kern und der Membran bildet.

Als ein Beispiel einer abgewandelten Kernform für das Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß der Fig. 3 und 4 kann der Kern ein Rota­ tionskörper sein, der eine elliptische Form im senkrechten Schnitt (Fig. 7) aufweist. Alternativ kann die senkrechte Schnittform durch einen oberen halbkreisförmigen Bogen defi­ niert werden, eine gerade Bodenlinie und zwei Bögen von kleinerem Krümmungsradius als dem des halbkreisförmigen Bo­ gens, wobei jeder ein jeweiliges Ende der Bodenlinie mit ei­ nem jeweiligen Ende des benachbarten halbkreisförmigen Bo­ gens verbindet (Fig. 8). Es wird darauf hingewiesen, daß die Kernformen nach Fig. 7 und 8 keine konkaven Oberflächenab­ schnitte aufweisen, anders als die Kernform nach Fig. 4.

Die Positionsanzeigevorrichtung nach Fig. 9 ist vom gleichen Grundaufbau wie der in Bezug auf die Fig. 3 und 4 beschrie­ bene, beinhaltet jedoch eine Abwandlung dergestalt, so daß sie bei schlechten Sichtverhältnissen verwendet werden kann, wie z. B. im Sonnenlicht oder wenn der Benutzer blind ist.

Wie in Fig. 9 gezeigt, die eine senkrechte Schnittansicht durch den Kern 7 um dessen senkrechte Achse zeigt, und in der perspektivischen Ansicht von Fig. 9A (in der das Gehäuse 2 weggelassen ist), ist die Innenoberfläche der Membran 8 mit einer Anordnung von kleinen Höhlungen oder Eindellungen 8a gebildet. Die Membranwanddicke muß größer als in den vor­ hergehend offenbarten Ausführungsbeispielen sein, damit sie die kleinen Höhlungen innerhalb ihrer Dicke beherbergen kann. Diese Höhlungen bilden vorzugsweise eine Anordnung von aneinandergereihten Höhlungen, die mit ihren Zentren an im wesentlichen gleichen Intervallen um die innere Oberfläche der Membran 8 angeordnet sind. Somit sind die Zentren von beliebigen drei benachbarten Höhlungen, wie z. B. die Höhlun­ gen 8a', 8a'' und 8a''' in Fig. 9A an den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet. Ein Ball 17, der gleit­ bar in einer senkrechten Bohrung befestigt ist, die sich im Kern nach oben gerichtet von dessen Unterseitenoberfläche erstreckt, wird durch eine Feder 18 in Richtung des benach­ barten inneren Oberflächenabschnitts der Membran vorge­ spannt.

Wenn die Membran 8 fortschreitend durch den Bediener um den Kern in einer beliebigen Richtung gedreht wird, schnappt der Ball in aufeinanderfolgende Höhlungen 8a und wird aus ihnen herausbewegt. Jedesmal, wenn dies passiert, kann der Benut­ zer mit seiner Hand die resultierende Änderung der der Rota­ tion der Membran entgegenlaufenden Kraft spüren. Durch ein Zählen dieser aufeinanderfolgenden Wahrnehmungen, kann der Benutzer das Ausmaß der Winkelrotation der Membran in der betroffenen Richtung feststellen und damit die Endposition des Cursors auf dem Anzeigeschirm. Wenn der Benutzer den Handkontakt von der Membran löst, wird die Membran dazu nei­ gen, falls erforderlich, ihre Position so auszurichten, daß der Ball 17 im Zentrum einer Höhlung 8a angeordnet wird.

Falls der Benutzer die Membran in einer Richtung dreht, die nicht ausgerichtet ist mit, oder die von einer Richtung, in der die Höhlungen ausgerichtet sind, versetzt ist, werden die sensorischen Anzeigen beginnen, sich zu ändern, wenn der Ball 17 beginnt, aus dem Zentrum bezüglich der Öffnungen 8a sich zu bewegen. Alternativ wird, falls der Ball eine be­ schränkte Freiheit aufweist, seitlich bezüglich der Richtung bewegt zu werden, in der die Membran bewegt wird, ein klei­ nes seitliches Zittern den Ball auferlegt werden, wenn er abwechselnd in entgegengesetzten seitlichen Richtungen be­ wegt wird. Auf diese Weise kann der Benutzer sofort fest­ stellen, daß er die Membran in einem Winkel zu irgendeiner der Richtungen bewegt, in der die Höhlungen ausgerichtet sind.

In Abhängigkeit von den Eigenschaften des zum Bilden der Membran ausgebildete Materials, kann die Einschnapptätigkeit jedesmal auch ein hörbares Klicken oder Geräusch erzeugen, um die Empfindung, die durch den Bediener gefühlt werden kann, zu ergänzen. Alternativ kann die Auslegung so sein, daß ein klares hörbares Klicken oder Geräusch gegeben wird, jedoch keine oder eine vernachlässigbare Empfindung dem Be­ nutzer zuteil wird. Es wird jedoch allgemein bevorzugt, daß sowohl eine sensorische als auch eine hörbare Anzeige gege­ ben werden.

Es wird festgestellt werden, daß, da die Membran 8 in einem gedehnten Zustand um den Kern 7 gehalten wird, so daß sie mit den äußeren Konturen des Kerns übereinstimmt, sich die Beabstandung zwischen zwei benachbarten Öffnungszentren leicht verändert, gemäß der verschiedenen momentanen Öff­ nungs-Positionen um den Kern und gemäß der sich ändernden Position von jeder Öffnung, wenn die Membran rotiert wird. Es wird jedoch davon ausgegangen, daß die Unterschiede der Öffnungsbeabstandungen klein sind und eine minimale Auswir­ kung auf die endgültige Position des Cursors auf dem Schirm haben, wie sie durch den Benutzer festgestellt wird, bezüg­ lich der entsprechenden tatsächlichen Cursorposition.

Die beschriebene Anordnung der Öffnungen in der Membran ist eine bevorzugte, andere Anordnungen sind jedoch möglich. Es können zum Beispiel im Interesse eines ökonomischen Herstel­ lers weniger Öffnungen bereitgestellt werden, mit einer Be­ abstandung zwischen jeder Öffnung und der benachbarten. Solch eine Anordnung wird jedoch weniger Klicks zur Folge haben und eine weniger klare Anzeige für den Bediener, im Hinblick auf die Position des Cursors auf dem Schirm.

In Fig. 10 sind die Höhlungen 8a anstatt in der äußeren Oberfläche der Membran gebildet und der Ball 17 und dessen zugeordnete Feder 18 ist innerhalb einer Bohrung in der Un­ terseitenwand 2a des Gehäuses 2 eingepaßt, so daß der Ball in aufeinanderfolgende Höhlungen schnappt, wenn die Membran auf dem Kern 7 rotiert wird. In anderer Hinsicht ist der Aufbau und der Betrieb der gleiche wie in dem Ausführungs­ beispiel der Fig. 9, 9A.

Ein Herstellen der Membran/Kernanordnung kann gemäß einer der beiden Herstellungstechniken vorgenommen werden, wie für das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 beschrieben. Es wird festgestellt, daß die Membran dicker gemacht werden muß, im Hinblick auf die Notwendigkeit, die in der Membran­ wand gebildeten Höhlungen unterzubringen.

In der Abwandlung gemäß Fig. 5, anstatt eines Anzeigepositi­ onssteuerers, der die durchgehende elastomerische Membran um den formgebenden Kern umfaßt, umfaßt das Eingabeelement ein relativ dickwandiges rundlich geformtes Element 8' aus ela­ stomerischem Material, zum Beispiel einen dickwandigen Gum­ miball, der zwischen der oberen flachen Oberfläche der Bo­ denwand 2a des Gehäuses und dem inneren umfangsbezogenen Ab­ schnitt 2b der Oberwand in einem verformten Zustand gehalten wird. Der Abschnitt des rundlich geformten Elements 8', der die zentrale Öffnung in der oberen Wand 2b überspannt, neigt dazu, sich nach oben zu biegen und dadurch durch die Öffnung in dem Gehäuse hervorzutreten, um einen Konvexer, teil­ rundlichen freigelegten Oberflächenabschnitt darzustellen. Es wird festgestellt, daß die Wanddicke des dickwandigen Elements 8' sorgsam ausgewählt werden muß, damit sie eine ausreichende Steifigkeit aufweist, um aufwärts in einer teil-rundlichen Form hervorzutreten, jedoch zur gleichen Zeit in der Lage zu sein, sich um eine ziemlich enge Kurve entlang der äußeren Kante des verformten rundlich geformten Bauteils zu biegen.

Gemäß einer weiteren Entwicklung, wie in Fig. 6 gezeigt, ist das Eingabebauteil eine normalerweise rundliche (d. h. wenn undeformiert) massive Masse 8' aus elastomerischem Material, wiederum durch die entsprechenden Abschnitte des Gehäuses in ihrem verformten Zustand gehalten, wie im Fall des Ausfüh­ rungsbeispiels gem. Fig. 5. Wiederum muß die Eigenschaft des elastomerischen Materials sorgsam ausgewählt werden, so daß der aufwärts hervortretende Abschnitt des Anzeigepositions­ steuerers die erforderte teil-rundliche Form annimmt, und so daß der freigelegte Abschnitt um dessen Krümmungszentrum ro­ tiert werden kann, ohne übermäßigen Reibungswiderstand.

Es wird festgestellt, daß die beschriebenen Vorrichtungen zum Steuern des Positionsanzeigers, wie zum Beispiel Cursor oder Zeiger, auf dem Anzeigeschirm aus einfacher und billi­ ger Herstellung sind. Weiterhin, da der Anzeigepositions­ steuerer in jedem Ausführungsbeispiel eine Höhenausdehnung hat, die weniger als das Doppelte des Krümmungsradius R des zentralsten Bereichs des teil-rundlichen Abschnitts ist, er eine Eingabevorrichtung des Balltyps mit einer niedrigeren Höhe als eine Vorrichtung mit einem sphärischen Track-Ball mit der gleichen Krümmung bietet. (Es wird darauf hingewie­ sen, daß ein sphärischer Track-Ball eine Höhenausdehnung von 2R aufweist). In der Tat ist in den Ausführungsbeispielen gem. Fig. 3 die Höhe des Anzeigepositionssteuerers 6, wie die Figur klar zeigt, etwas weniger als der Radius der Krüm­ mung R für den zentralsten Bereich des freigelegten teil­ rundlichen Abschnitts, was in der Tat eine höhenbezogen sehr kompakte Anordnung darstellt.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind lediglich Bei­ spiele von bevorzugten Ausführungsweisen der Erfindung. Es wird festgestellt, daß die genaue Form des formgebenden Kerns des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 und 4 und die ge­ nauen Formen des verformten dickwandigen elastomeren Balls und massiven Balls gemäß der Fig. 5 bzw. 6 von keiner beson­ deren Bedeutung sind, vorausgesetzt, daß die Höhenausdehnung weniger als das Doppelte des Krümmungsradius R des zentral­ sten Bereichs des teil-rundlichen Abschnitts des Anzeigepo­ sitionssteuerers ist. Allgemein wird jedoch der Anzeigeposi­ tionssteuerer eine vergrößerte Weite zusammen mit seiner verminderten Höhe aufweisen.

Zusätzlich ist die Anzahl, Anordnung und der Typ der Bewe­ gungsdetektoren 11, 12 von keiner besonderen Bedeutung. Die offenbarte 90° winkelbezogene Verschiebung und Ausrichtung der zwei Bewegungsdetektoren um die senkrechte Achse ist be­ vorzugt, jedoch nicht wesentlich. Wenn ein Winkel gewählt wird, der von 90° verschieden ist, müssen die Ausgabesignale korrigiert werden, um sie in auf einem rechtwinkligen Koor­ dinatensystem basierende Signale umzuwandeln. Obwohl rollen­ typartige Detektoren besonders erwähnt wurden, können andere Typen, wie zum Beispiel optische Detektoren an deren Stelle verwendet werden.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Eingabevorrichtungen des Balltyps, es wird jedoch festge­ stellt, daß sie eine leichte Anwendung auf einer Maus fin­ den, die die gleichen Konstruktionsmerkmale aufweist, jedoch effektiv in einer invertierten Position verwendet werden würde.

Obwohl es bevorzugt wird, daß die beschriebenen Steuervor­ richtungen in Laptop-Computern verwendet werden sollen, kön­ nen sie auch für andere Anwendungen verwendet werden, wo ein Positionsanzeiger auf einer Sichtanzeige gesteuert werden soll, wenn z. B. ein Zeiger auf einer Sichtanzeigeeinheit, deren Bild für eine Zuhörerschaft auf eine Leinwand proji­ ziert wird.

Claims (14)

1. Eine Vorrichtung zum Steuern eines Positionsanzeigers auf einer Sichtanzeige, mit einem Gehäuse (2), einen Anzei­ gepositionssteuerer (6), der in-dem Gehäuse gehalten wird, so daß er einen teil-rundlichen Abschnitt (7a, 8a) des Posi­ tionssteuerers (6) freilegt, um es einem Benutzer zu ermög­ lichen, diesen im wesentlichen um das Krümmungszentrum (10) des zentralen freigelegten Bereichs des teil-rundlichen Ab­ schnitts (7a, 8a) zu rotieren, und eine Detektorvorrichtung (11, 12), um Ausgabesignale in Abhängigkeit von der Rotation des teil-rundlichen Abschnitts (7a, 8a) zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssteuerer ein aus elastomerischem Material her­ gestelltes Steuerelement (8) umfaßt, das zwischen voneinan­ der beabstandeten oberen und unteren Abschnitten (2a, 2b) des Gehäuses in einem Verformungszustand gehalten wird, um so den teil-rundlichen Abschnitt (7a, 8a) des Positionssteu­ erers (6) bereitzustellen, und um eine Höhenausdehnung auf­ zuweisen, die entlang der Richtung, in der die oberen und unteren Abschnitte des Gehäuses voneinander beabstandet sind, weniger als zweimal der Kurvenradius (R) des zentralen freigelegten Bereichs des teil-rundlichen Abschnitts (7a, 8a) ist.

2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement aus elastomerischem Material eine durchge­ hende dünnwandige Hülle (8) ist, die um einen formgebenden Kern (7) gespannt ist, um die dünnwandige Hülle (8) in ihrem Verformungszustand zu halten, und es in der Lage ist, auf dem Kern zu gleiten, um es einem Benutzer zu ermöglichen, den teil-rundlichen Abschnitt (7a, 8a) um das Krümmungszen­ trum (10) zu rotieren.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Schmiermittel (15) zwischen dem Äußeren des formgebenden Kerns (7) und dem Inneren der durchgehenden dünnwandigen Hülle (8).

4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drückbauteil (13) frei in einem Durchgang befestigt ist, der sich durch den formgebenden Kern (7) von hinter dem zen­ tralen freigelegten Bereich des freigelegten teil-rundlichen Abschnitts (7a, 8a) erstreckt, im wesentlichen in der Rich­ tung, in der die oberen und unteren Abschnitte (2a, 2b) des Gehäuses (2) voneinander beabstandet sind, und ein Schalter (14) in dem Gehäuse (2) befestigt ist, um ein Ausgabesignal in Antwort auf ein Auslösen des Schalters (14) durch das Drückbauteil (13) zu erzeugen, wenn Druck an den freigeleg­ ten teil-rundlichen Abschnitt (7a, 8a) des Anzeigepositions­ steuerers (6) angelegt wird.

5. Eine Vorrichtung gemäß irgendeines der vorhergehenden Ansprüche, worin der formgebende Kern (7) ein Rotationskörper um eine senkrechte Achse mit einer eliptischen senkrechten Quer­ schnittsform ist.

6. Eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der formgebende Kern (7) ein Rotationskörper um eine senk­ rechte Achse ist, der eine senkrechte Querschnittsform auf­ weist, die bestimmt ist durch einen oberen halbkreisförmigen Bogen, eine gerade Bodenlinie und zwei Bereiche von kleine­ rem Kurvenradius (r₂) als des halbkreisförmigen Bogens (r₁), die jede ein jeweiliges Ende der Bodenlinie mit einem jewei­ ligen Ende des halbkreisförmigen Bogens verbinden.

7. Eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des formgebenden Kerns (7) konkav ist, um ein Luftreservoir (16) zwischen dem Kern und der dünnwandigen Hülle (8) zu bilden.

8. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigepositionssteuerer (6) ein dickwandiges, normaler­ weise teil-rundliches Element (8') aus elastomerischem Mate­ rial ist, das durch die oberen und unteren Abschnitte (2a, 2b) des Gehäuses (2) in dem Verformungszustand gehalten wird.

9. Eine Dateneingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigepositionssteuerer (6) eine normalerweise teil­ rundliche massive Masse (8'') aus elastomerischem Material ist, die durch die oberen und unteren Abschnitte (2a, 2b) des Gehäuses (2) in dem Verformungszustand gehalten wird.

10. Eine Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) eine runde Öffnung (4) in einem (2b) des oberen und unteren Abschnitts (2a, 2b) des Gehäuses be­ stimmt, durch die der teil-rundliche Abschnitt (7a, 8a) des Anzeigepositionssteuerers (6) hervortritt, wobei der Steue­ rer (6) zwischen der Kante der runden Öffnung in einem Sei­ tenabschnitt (2b) des Gehäuses und der Innenoberfläche des anderen (2a) des oberen und unteren Abschnitts des Gehäuses in dem Verformungszustand gehalten wird.

11. Eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (8a, 17, 18), eine sensorische und/oder hörbare Indikation des Ausmaßes der Rotation der durchgehen­ den dünnwandigen Hülle (8) um den formgebenden Kern (7) für den Benutzer zu liefern.

12. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, in direkter oder indi­ rekter Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Bereitstellen einer sensorischen und/oder hörbaren Indikation eine Vielzahl von Höhlungen (8a) in der durchgehenden dünnwandigen Hülle (8) umfaßt, und einen Ball (71), der in Richtung der Hülle vorgespannt ist, so daß er in aufeinanderfolgende Höhlungen einschnappt, wenn die Hülle um den formgebenden Kern rotiert wird.

13. Eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Vorrichtung vom Balltyp ist, deren teil-rundlicher Abschnitt (7a, 8a) für eine Drehung durch die Hand oder einen Finger des Benutzers vorgesehen ist.

14. Eine Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Maus ist, deren teil-rundlicher Ab­ schnitt (7a, 8a) für einen Reibungskontakt mit einer Bo­ denoberfläche vorgesehen ist.