DE4241937C2

DE4241937C2 - Taktiles Bildwiedergabegerät

Info

Publication number: DE4241937C2
Application number: DE19924241937
Authority: DE
Inventors: Gunnar Matschulat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-12
Filing date: 1992-12-12
Publication date: 2001-02-08
Anticipated expiration: 2012-12-13
Also published as: DE4241937A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art.

Auf dem Hilfsgerätemarkt für Blinde werden als Sehhilfen überwiegend Braillezeilen angeboten, die den in Computern benutzten ASCII-Code in Brailleschrift oder synthetische Sprache umwandeln und damit für Blinde lesbar oder hörbar machen (Anbieter unter anderem: Fa. Tieman aus Schwalmstadt, Fa. Metec aus Stuttgart, Fa. Baum aus Wiesenbach, Fa. Papenmeier aus Schwerte).

Um Originalformen von Grafik, Bildern oder Schriftzeichen umzusetzen, sind die Braillezeilen weitestgehenst ungeeignet, da sie nur einen schmalen Bildschirmausschnitt abbilden können. Das Ertasten grafischer Formen, die taktil umgesetzt werden, ist damit sehr zeitaufwendig und bislang auch sehr unübersichtlich.

Es ist ein Gerät zur Grafik- und Bildumsetzung bekannt, das "Optacon" der Fa. TeleSensory in Marburg. Es kann mit einer Mini-Videokamera kleine Zeichen (zum Beispiel Buchstaben) in vibrierende taktil wahrnehmbare Informationen umcodieren (dabei vibrieren dunkle Vorlagen-Stellen wesentlich stärker als helle). Mit der einen Hand führt der Optacon-Benutzer die Kamera, mit der anderen ertastet eine Fingerkuppe auf dem Feld mit ca. 244 vibrierenden Stiften das übertragene "Bild". Das neueste auf dem Markt befindliche Modell ist mit einer Computer-Schnittstelle ausgestattet und setzt die Zwei-Hand- Bedienung fort, bei auch weiterhin nur einer Tastfläche.

Weitere Unternehmen die Sehhilfen für Blinde vertreiben, finden sich in der Liste "EDV-Hilfsmittel für Sehbehinderte und Blinde" von Dr. Konrad Gerull in Bielefeld, und in der "Übersicht über elektronische Hilfsmittel für Blinde und ihre Hersteller bzw. Vertreiber", zusammengestellt vom Hilfsmittelreferenten Werner Krauße beim Bayerischen Blindenbund e. V., Arnulfstraße 22, 80335 München.

Versuche, dem Blinden visuelle Informationen zugänglich zu machen, sind in den letzten Jahrzehnten vielfältig gewesen. Namentlich hervorzuheben sind dabei wohl u. a. die Arbeiten von Rul Gunzenhäuser und Waltraud Schweikhardt, Universität Stuttgart (Institut für Informatik) sowie von Paul Bach-y-Rita. Von diesen sind Forschungsanordnungen bekannt, die aufgrund des Fehlens einiger entscheidender Eigenschaften, die die vorliegende Erfindung aufweist, trotz ähnlicher Versuchsanordnungen kein marktfähiges und für den Alltagsgebrauch taugliches Ergebnis erbrachten.

Die Informationsschrift "Access to Visual Computer Information by Blind Persons" des Projektes "Technology and Blindness" der EG, herausgegeben von K. Fellbaum (1990) gibt hier weitere Auskunft.

Unabhängig von den Erkenntnissen der Forschung liegen der Erfindung und insbesondere der theoretischen Ausarbeitungs des Gerätekonzeptes im Bereich der Blinden-Hilfsmittel vor allem philosophische, sprachwissenschaftliche, zeichentheoretische, kognitionswissenschaftliche und KI-Forschungsarbeiten zugrunde. Hervorzuheben sind dabei die Arbeiten von Sir Karl Popper (hier z. B. das Modell der Welt 1, Welt 2 und Welt 3, z. B. in "Das Ich und sein Gehirn"), G. Helbig, Ludwig Wittgenstein, Rudolf Carnap.

Die zunehmende Zahl grafisch-orientierter Oberflächen in Softwareprogrammen für Normalsichtige hat zu verstärkten Forschungsanstrengungen geführt, um diese auch für Blinde benutzbar zu machen. So startete im Dezember 1991 "The Tide Guib Project" der Europäischen Kommission zur Lösung dieses Problems. In einer Projektinformation wurden allerdings leicht modifizierte, übliche Braillezeilen dargestellt.

Aus der österreichischen Patentschrift 386 335 B ist ein als Datenendgerät ausgebildetes Kommunikationsgerät für Blinde bekannt, von der die vorliegende Erfindung ausgeht. Dieses Gerät verfügt über ein taktiles Punktraster, über die ein blinder Benutzer Bildinformationen in taktiler Form wahrnehmen kann. Die Bildinformation wird dabei über eine Datenverarbeitungsanlage für die Bildwiedergabe auf dem taktilen Punktraster aufbereitet. Zum Dialog mit der Datenverarbeitungsanlage sind Funktionstasten vorgesehen mittels derer die Datenverarbeitungsanlage bedient werden kann.

Von besonderem Nachteil bei diesem bekannten Kommunikationsgerät für Blinde ist, daß lediglich ein Umschalten zwischen einer Dokument-Grob- Erfassung, also der Darstellung des kompletten Dokuments in taktiler Form und einer Feinerfassung zum Buchstabenlesen oder zur Bildwiedergabe möglich ist. Der blinde Benutzer hat daher große Probleme sich auf einem dargestellten Dokument zurechtzufinden und bei der Feinerfassung herauszufinden in welchem Teil des Dokumentes er sich nun befindet.

Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung liegt weiter das Problem zugrunde, daß bisherige Sehhilfen für Blinde zur Betrachtung von Normalschrift, Grafiken und Bildern mit Farben und Halbtönen zu unflexibel und zu langsam waren. Dies kommt insbesondere in Bezug auf unterschiedliche Lichtverhältnisse, den ortbaren Bildausschnitt (Standort), die Synchronisation des rezipierenden Körperteils und des steuernden Körperteils, die Bildausschnittsgröße, die stufenlose Ausschnittsveränderung, die stufenlose Ausschnittsbewegung, die Ausschnittsbewegung in beliebigen Winkeln und Geschwindigkeiten über das Gesamtbild, die Farbwahrnehmung und die Kontrastwahrnehmung zum Ausdruck.

Diese Aufgabe wird durch die, insbesondere in den Patentansprüchen 1 und 2 aufgeführten Merkmale mit einer spezifischen Umcodierung der visuell wahrnehmbaren Informationen in eine bestimmte taktile Aufbereitung (aus mehreren Tastfeldern und ggf. auditiven Signalen mit jeweils unterschiedlichen Informationsinhalten); sowie einer echten Bildausschnitt-Gesamtbild-Interaktion und einer echten Mensch-Maschine- Interaktion durch Bewegungssensoren gelöst, die die Bildwahrnehmung für Blinde mit einer Hand und in bislang nicht gekannter Geschwindigkeit und Präzision ermöglicht.

Zwei Punkte sind wichtig zu beachten:

1. Die Menge der gleichzeitig bewußt erfassbaren Daten ist begrenzt. Beim Normalsichtigen natürlich trotz seiner enormenZahl an Rezeptoren auch. Von der anzunehmenden gleichzeitigen Wahrnehmbarkeit von vielleicht 1 Mrd. Bit pro 1/20 Sekunde beim Auge, bleiben vielleicht auch nur etwa 1000 Bit übrig, die über das Vorbewußtsein hinaus in das Bewußtsein dringen. Und auch hiervon sind die meisten Daten nach einer Zeitspanne von etwa acht Sekunden (= Kurzzeitgedächnis) wieder vergessen. Mit dem taktiler Interaktions-Monitor lassen sich auf einem beispielhaften Cursor- Tastfeld 256 Punkte wahrnehmen. Je nach Tastfeld-Technologie, liegt die Setzrate der Tastpunkte bei 10 Hz oder mehr. Das heißt, daß eine Wahrnehmung, bei simultaner Cursor-Tastfeld-Bewegung, von z. B. 1000 Tastpunkten pro Sekunde erreichbar ist. Und diese Zahl kommt bereits deutlich in die Nähe, der mit dem Auge bewußt wahrgenommenen Zahl an Bits. Eventuell kann auch das tastende Körperteil (z. B. die Hand), ähnlich wie das Auge, eine noch sehr viel größere Menge an Tastpunkten vorbewußt wahrnehmen, - hier muß die Forschung ansetzen. Die vorbewußte Wahrnehmungsstufe ist eine vorbewußte Orientierungshilfe und beschleunigt die Decodierung der danach bewußt wahrgenommenen Daten.
2. Die Ortung des eigenen Standortes ist erforderlich. Der Normalsichtige hat hier verschiedene "automatische" Orientierungshilfen, unter anderem das Gleichgewichtsorgan. Neigt der Normalsichtige seinen Kopf, oder wird gar der gesamte Körper geneigt, so sorgt das Gehirn für "Ausgleich", der Mensch weiß (außer unter Extrembedingungen) immer wo er ist, und welchen Bildausschnitt er in welche Richtung wahrnimmt. Das Referenz-Tastfeld leistet genau diese Informationsarbeit. Es gibt zu jeder Zeit Auskunft über den Standort und die Größe des Cursors auf dem Computer-Monitor (selbiger braucht natürlich nicht eingeschaltet zu sein, dies ist nur für die Repräsentanz der computer internen Datenstrukturen der genormte Wahrnehmungsausschnitt).

Diesen beiden Punkten, der begrenzten Datenrate und der Standortorientierung, wurde bei der Konstruktion besonders Rechnung getragen. Man könnte dies als die Übertragung der physiologischen und psychologischen Eigenschaften des Auges auf die Konstruktion bezeichnen.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile bestehen vor allem darin, daß Blinden mit dem taktilen Interaktions-Monitor die Welt der Sehenden praktisch vollkommen zugänglich gemacht wird. Damit wird es Blinden zum Beispiel möglich werden, als Grafiker zu arbeiten, Normalschrift und Schreibschrift lesen zu lernen, und mit dem Gerät ebenfalls zu schreiben (z. B. in Schreibschrift). Erstmals ist es möglich, daß sich Blinde in der optisch wahrnehmbaren Welt orientieren können. Dieses Gerät könnte demnach zur Außenorientierung für Blinde besonders geeignet sein. Es kann Pfützen, Löcher oder Barrieren auf dem Gehweg wahrnehmbar machen, und selbst das grüne Lichtsignal einer Ampel wäre erfassbar. Ebenso könnten Sinneseindrücke von sich bewegenden Körpern erlangt werden, weil ein Hinterherschwenken mit Cursor und Kamera möglich ist.

Am Rande sei darauf hingewiesen, daß ein geschickter Nutzer in der Erkennung von IR- und UV-Spektren dem Normalsichtigen sogar weit überlegen sein könnte, was zum Beispiel ganz neue Berufsbilder für Blinde eröffnen könnte. Zum Beispiel den "Wärmetechniker", der Gebäude nach Quellen des Wärmeverlustes untersucht.

Doch so schön sich das anhört, zur Umweltorientierung mit dem taktiler Interaktions-Monitor gehört ein wahrscheinlich ein- bis zweijähriges intensives Lernpensum. Die Bedeutung von Zeichen (z. B. Normalschrift, Verkehrszeichen, Pictogramme), aber auch die Schattengeometrie, die Farberscheinungen und anderes muß erst gelernt werden. Dabei hilft gleichsam der taktile Interaktions-Monitor, denn er macht möglich, z. B. Lernvideos zu betrachten, die den erstmals ertasteten Gegenstand benennen.

Die Wahrnehmungsqualität und Geschwindigkeit gegenüber Normalsichtigen dürfte, gemäß einer groben Schätzung des Patentanmelders, bei etwa fünf Prozent bis 15% liegen. Dies hängt von der Apparatetechnik, der eingesetzten Software, der Vorlage und dem Lern- und Rezeptionseifer des Benutzers ab.

Das Gerät kann für verschiedene Körperteile, z. B. Kopf, Hände, Füße, geeignet sein. Eine besondere Eignung haben die Hände. Zum einen, weil sie besonders viele differenziert wahrnehmbare taktile Reizpunkte besitzen, zum anderen, weil sie über eine mechanische Vielseitigkeit verfügen (Fingerbewegungen, Handbewegungen und Armbewegungen, jeweils in mehrere Richtungen), die sich in besonderer Weise zum Mensch-Maschine-Dialog, also zur Interaktion, eignen. Die Hand besitzt demnach nicht nur besonders gute sensorische, sondern auch besonders gute signalgebende Eigenschaften. Der Gehörsinn kann hier ergänzend eingesetzt werden.

In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen taktilen Interaktions-Monitor für die rechte Hand in dreidimensionaler Darstellung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen taktilen Interaktions-Monitor für die rechte Hand,

Fig. 3 schematisch einen Computerarbeitsplatz für Blinde,

Fig. 4 schematisch einen weiteren Computerarbeitsplatz für Blinde,

Fig. 5 schematisch einen taktilen Interaktions-Monitor als Lernstation,

Fig. 6 einen taktilen Interaktions-Monitor zur Außenorientierung,

Fig. 7 schematisch, einen in eine Braillezeile integrierten taktilen Interaktions-Monitor in Draufsicht,

Fig. 8 schematisch einen taktilen Interaktions-Monitor für die rechte Hand und einen lesenden Finger in Draufsicht,

Fig. 9 schematisch einen taktilen Interaktions-Monitor für die rechte Hand und einen lesenden Finger in Draufsicht,

Fig. 10 schematisch einen taktilen Interaktions-Monitor für die rechte Hand und vier Fingerkuppen in Draufsicht,

Fig. 11 schematisch einen taktilen Interaktions-Monitor mit einer Taste in Seitenansicht,

Fig. 12a schematisch eine, in einem Tastfeld integrierte Taste in einem schematisierten Querschnitt,

Fig. 12b die in einem Tastfeld integrierte Taste aus Fig. 12a schematisch in Draufsicht,

Fig. 13a schematisch eine Grundkonstruktion von Cursor, Tastfeld und Bewegungssensoren in Draufsicht,

Fig. 13b die Grundkonstruktion aus Fig. 13a in einem schematisierten Querschnitt,

Fig. 14 einen taktilen Interaktions-Monitor für die rechte Hand und zwei lesende Finger schematisch in Draufsicht,

Fig. 15 einen taktilen Interaktions-Monitor für die rechte Hand schematisch in Draufsicht,

Fig. 16 ein Cursortastfeld und ein Referenz-Tastfeld schematisch in Draufsicht,

Fig. 17a sehr schematisch ein PC-Monitorbild in Draufsicht,

Fig. 17b ein Cursor-Tastfeld und ein Referenz-Tastfeld, in denen Inhalte des PC-Monitorbilds aus Fig. 17a dargestellt sind,

Fig. 18a sehr schematisch ein PC-Monitorbild in Draufsicht,

Fig. 18b ein Cursor-Tastfeld und ein Referenz-Tastfeld, in denen Inhalte des PC-Monitorbilds aus Fig. 18a dargestellt sind,

Fig. 19a sehr schematisch ein PC-Monitorbild in Draufsicht,

Fig. 19b ein Cursor-Tastfeld und ein Referenz-Tastfeld, in denen Inhalte des PC-Monitorbilds aus Fig. 19a dargestellt sind.

Das Grundkonzept stellt praktisch einen "Baukasten" aus den wichtigsten Elementen des taktilen Bildwiedergabegeräts/Interaktions-Monitors dar

1. Das interaktive Cursor-Tastfeld 30, welches in direkter oder indirekter Verbindung mit Bewegungssensoren 21 steht. Es kann sich wie ein Maus-Pfeil am PC-Monitor 25 frei über Bild/Grafik/Text bewegen (Fig. 17 und Fig. 18).
Das Cursor-Tastfeld 30 ist simultan bewegbar. Z. B. ein leichter Druck der Hand in eine Richtung, läßt unter den Fingern die grafischen Gebilde, über die es sich simultan bewegt, hinweglaufen.
Der Eindruck ist für die Finger vergleichbar so, als wenn unter der still liegenden Hand sich ein Relief 37, 42 der grafischen Gebilde hin und her bewegt. Die Bewegung des Reliefs 37, 42 hängt in Geschwindigkeit und Richtung von der Stärke des Druckes, der z. B eingesetzten Hand in die entsprechenden Richtungen ab. Die Größe des simulierten Reliefs 37, 42 könnte mit dem auf normalen Computer-Monitoren 25 dargestellten Ausschnitten 27 (Bildern, Texten, Windows . . .) identisch sein. Dies hätte einfach praktische Gründe, weil so die gesamte vorhandene Hard- und Software- Technologie benutzt werden kann.
Es sei zur Verdeutlichung erwähnt: Über dieses kleine Cursor- Tastfeld 30 sind innerhalb von Sekundenbruchteilen alle originalen PC-Monitor-Punkte erreichbar. Dies sind, je nach Monitor- Auflösung, zwischen ca. 1/4 Mio. und über einer Millionen Punkte. Jeder einzelne Punkt kann sehr schnell aufgesucht und auf Wunsch verändert werden. Je nach Geräteausführung ist die Größe des Cursor-Tastfeld-Bildausschnittes 27 ebenfalls frei wählbar (Fig. 19). Das heißt, daß das "Relief" beliebig zu vergrößern und zu verkleinern ist. Z. B. unter dem Daumen könnte ein Wippschalter 31 angebracht werden über den das "Relief" 37 innerhalb von Bruchteilen von Sekunden vergrößert oder verkleinert werden kann. Ein vergrößertes Cursor-Tastfeld 30 bedeutet nichts anderes, als das ein größeres Bildpunktefeld (z. B. 120 × 120 Punkte) auf eine z. B. 16 × 16 Punkte große Matrix umgerechnet wird. Der Vorzug der z. B. eingesetzten Drucksensoren 21, die auch kleine Winkel beim simultanen Bewegen über das Bild ermöglichen, ist, daß z. B. auch leicht schräg eingescannte Schriftvorlagen ohne stufenförmige Bewegungen lesbar sind.
2. Das Referenz-Tastfeld 40, welches die Stellung und die Größe des Cursor-Tastfeldes 30 auf der aktuellen Datenlandschaft (z. B. ein im Computerchip in Bits repräsentiertes Bild) darstellt. Der Blinde kann damit zum Beispiel die simultanen Bewegungen des Cursor- Tastfeldes 30 über die Datenlandschaft, oder einen festgelegten Ausschnitt 27 daraus, im größeren Zusammenhang wahrnehmen.
3. Ein Grobübersichts-Tastfeld, welches eine grobe Darstellung der gesamten, aktuellen Datenlandschaft liefert. Auch diese Grobübersicht soll in der Ausschnittsgröße wählbar sein.
4. Anzeigen für die Bildhelligkeit 41.
5. Anzeigen für die Farbsättigung.
6. Anzeigen für den Kontrastumfang.
7. Richtungs- 34 und Geschwindigkeitsanzeigen für die simultanen Bewegungen des Tastfeld-Cursors über die Datenlandschaft (Fig. 8).
8. Der Auslöser (die Taste) zum Schreiben und Zeichnen kann ohne Anheben der Hand ausgelöst werden (z. B. als Daumen-Taste 36 (Fig. 11) oder als Taste 23 unter der Zeigefingerkuppe, (Fig. 12). Die taktile Abbildung des Geschriebenen/Gezeichneten erscheint gleichzeitig entweder unter der Zeigefingerspitze oder in der Mitte des Cursor-Tastfeldes 30. Gleichsam ist die Cursorbewegung auch als Veränderung von Punkten auf dem Referenz-Tastfeld 40 wahrnehmbar. Es können, einzelne Punkte und auch dicke Striche, korrekte (ungezackte) Kreise, Wellen etc. gezeichnet werden.
9. Verschiedene, die Software und Hardware steuernde Funktionstasten 22: Z. B. um von Farb- auf Schwarz/Weiß-Darstellung zu wechseln, oder um reine Farbauszüge betrachten zu können. Auch um Video- oder Computerbilder zwischenspeichern zu können. Um auf OCR- Schrifterkennung und Wandlung in Braille-Schrift-synthetische Sprache umschalten zu können. Um die Tasten des Computers, zumindest die wichtigsten ("Shift", "Return") schnell (z. B. mit der Hand am taktilen Interaktions-Monitor) erreichen zu können Oder um einige Funktionstasten 22 vom Computer auf den taktilen Interaktions-Monitor zu verlagern. Oder um z. B. einen bestimmten Zeilensprung zu programmieren, um beim Lesen (von z. B. auch eingescannten Texten) nicht immer den nächsten Zeilenanfang suchen zu müssen. Ein Ein-/Ausschalter. Ein Umstellschalter, von Video auf Personal-Computer, BTX, oder anderes. Eine Nullstelltaste, die alle Parameter auf eine Grundeinstellung bringt.

Unabhängig von dieser Liste werden grundsätzlich immer Tastfelder 30, 40 benötigt, ggf. auditive Signalgeber, eine ggf. in den taktilen Interaktions-Monitor eingebaute Signalverarbeitung (z. B. Computerchips), entsprechende Schnittstellen zu anderen Informationsverarbeitungssystemen und eine entsprechende Software. Die Bauart der Tastfelder kann dabei der üblichen Bauart von Braillezeilen 33 (Fig. 7), dem Optacon-Prinzip oder anderen Arten der Reizübertragung entsprechen.

Die Darstellung von sogenannter Strich-Grafik ist einfach, weil sie dem einfachsten Setzmodus (gesetzt/nicht gesetzt) der taktil wahrnehmbaren Reizpunkte ("Pins") entspricht. Für die Wiedergabe von Halbtönen (Grauwerten) und/oder Farben sind andere Modi einzusetzen. Sicherlich sind Mehrfachcodierungen einzelner Pins möglich (unterschiedlicher Druck, unterschiedliche Vibration, unterschiedliche Strömstärke, unterschiedliche Wärme). Die eventuell exakter wahrnehmbaren Modi sind solche, die die binäre Codierung der Pins benutzen. Hierfür gibt es z. B drei denkbare Modi:

1. Die Aufteilung des Cursor-Tastfeldes 30 (wie in Fig. 1 und Fig. 2) in z. B. vier Tastfelder (z. B. für jeden langgestreckten Finger der Hand). Jedes dieser vier Tastfelder könnte nun einen bestimmten Grauwertauszug empfangen, bzw. die additiven Grundfarben (Schwarz), Rot, Gelb, Blau.
2. Die Grauwert- und/oder Farbauszüge werden, z. B. bei Cursor- Tastfeld-Stillstand, nacheinander übertragen.
3. Dunkles Grau oder dunkle Farben werden durch enger zusammenstehende Punkte repräsentiert, helle Bildteile durch weiter auseinanderstehende Punkte (Prinzip z. B. der Telefaxgeräte).

Diese Modi sind auch kombinierbar. So erscheint z. B. die Kombination von Punkt 3 zusammen mit der Farbaufteilung auf die vier langen Finger der Hand als besonders sinnvoll.

Um die taktilen Interaktions-Monitor-Geräte ergonomisch einzusetzen, sollten Justiermöglichkeiten bestehen, um die Lage der Tastflächen und Tasten/Schalter an die verschiedengroßen Körperteile anzupassen, die mit dem taktilen Interaktions-Monitor arbeiten.

Ausführungsbeispiel 1 (Fig. 1 und Fig. 2)

Der mit einer Hand steuerbare taktile Interaktions-Monitor, der zum Beispiel am Computerarbeitsplatz zum Einsatz kommen kann.

Die im folgenden beschriebene Konstruktion ist mit Tastfeldern 30, 40 ausgestattet, die Tastpunkte 24 im Abstand von ca. 2 mm aufweisen. Die Funktionsweise entspricht handelsüblichen Braillezeilen, die mit herausragenden (gesetzten) oder nicht-herausragenden (nicht gesetzten) Pins arbeiten.

Das interaktive Cursor-Tastfeld 30 hat eine Gesamt-Pinzahl von 16 × 16 = 256. Das Cursor-Tastfeld wird hier aufgeteilt, um unter den Fingern platziert zu werden. Die Tastflächenteile der langen Finger liegen direkt nebeneinander, das Tastflächenteil des kleinen Fingers liegt leicht versetzt, weil der kleine Finger für gewöhnlich besonders kurz ist. Ob also das Umlernen lohnt (eine durchgehende waagerechte Linie würde beim kleinen Finger um einen Stufensprung nach unten versetzt weitergeführt werden), das müssen sicherlich erst ausführliche Praxistests erweisen. Dennoch hat diese Anordnung ganz besondere Vorzüge für die Grauwerte- und Farberkennung, die hier jeweils unter einem Finger - wahrnehmungs logisch günstig getrennt - rezipiert werden können.

Im Handballen wird das Referenz-Tastfeld 40 angebracht. Es hat eine Größe von 24 × 16 Reizpunkten und entspricht in seinen Seitenverhältnissen ungefähr denen von normalen PC-Monitoren. Der Daumen erreicht, ohne daß die Hand angehoben zu werden braucht, mindestens einen Wippschalter 31, der den Software-Zoom bedient (dieser legt die Bildausschnittsgröße 27 (Fig. 16-19) fest, der vom Cursor- Tastfeld 30 wahrgenommen werden soll) und zwei Tasten, die zum Beispiel mit den Funktionen der Computer-Maus-Tasten identisch sein können.

Das Referenz-Tastfeld 40 könnte auch gleichzeitig als Grobübersichts- Tastfeld genutzt werden. Cursor-Tastfeld-Stand und -Größe könnten dann durch Ein- und Ausschalten in bestimmten Intervallen markiert und ggf. invertiert in die Grobübersichts-Darstellung eingeblendet werden.

Am Rand des Referenz-Tastfeldes 40 befindet sich in Fig. 2 eine gesonderte Tastpunktereihe 41, die Auskunft über die Helligkeitswerte gibt.

Der taktile Interaktions-Monitor 20 verfügt in dieser Ausführung über keinerlei weitere Tastfelder. Alle anderen Anzeigen werden durch entsprechende Software in die bestehenden Tastfeldanzeigen entweder durch Umschaltung, oder durch zusätzliche Einblendung realisiert.

Die Schalter, die die Wahrnehmungsparameter (z. B. Bildausschnitt aus der Datenlandschaft, Helligkeit des Bildes, Kontrastumfang, Farbwerte) beeinflussen können, sind in das Gerät integriert, und werden möglichst von dem zur Rezeption der tastbaren Information eingesetzten Körperteil bedient (z. B. von den Fingern, der mit dem taktilen Informations-Monitor arbeitenden Hand).

So kann die Kontrast- und die Farbsättigungsanzeige z. B. per Umschaltung mit dem kleinen Finger an der neben dem kleinen Finger liegenden Taste erfolgen. Die Steuerung, auch der Helligkeit, geschieht hier mit dem neben dem kleinen Finger liegenden und gleichsam von ihm betätigten Wippschalter 32.

Die Gerätekomponenten, die Helligkeits-, Kontrastumfangs- und/oder Farbinformationen zur verarbeiteten aktuellen Datenlandschaft (z. B. ein in Bits repräsentiertes Bild) wahrnehmbar machen, realisieren dies entweder taktil (z. B. durch eine Punktereihe aus taktil wahrnehmbaren Reizpunkten, die z. B. bei voller Helligkeit des rezipierten Bildes gar nicht wahrnehmbar sind und mit zunehmender Dunkelheit des Bildes die Zahl der gesetzten, wahrnehmbaren Punkte zunimmt), oder aber durch verschiedene hörbare Töne, die parallel zum Helligkeits-, Kontrast- und Farbwert an- oder abschwellen darstellten.

Die für die verschiedenen Funktionen vorgesehenen Wippschalter können gegebenenfalls mehrere Schalterzustände (nicht nur Ein/Aus) differenzieren, so daß z. B. leichter Druck auf den Schalter langsames - und starker Druck auf den Schalter schnelles Vergrößern des Bildausschnittes oder Verändern der Helligkeit des rezipierten, in taktil- oder auditiv-wahrnehmbare Informationen umgesetzten Bildes ermöglicht.

Wenn nun die Hand auf dem taktilen Interaktions-Monitor 20, z. B. durch Druck in eine Richtung, eine Bewegungssimulation auslöst, dann erscheinen entweder am Rand des Cursor-Tastfeldes 30, oder am Rand des Referenz-Tastfeldes 40 sich simultan bewegende Punktreihen. Sie geben gemäß Druckrichtung die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit an. Eine andere Möglichkeit ist die Einblendung eines Rasterfeldes 34, welches sich entsprechend der Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit über z. B. das Referenz-Tastfeld 40 simultan bewegt. Wenn hier von sich bewegenden, oder sich simultan bewegenden Punkten die Rede ist, so ist die rythmische Aktivierung dieser Reizpunkte gemeint, vergleichbar mit Bewegungssimulationen bei Lauflichterketten. Auch eine angedeutete Drehbewegung der flachen Hand kann so angezeigt werden; z. B. indem sich im Referenz-Tastfeld 40 ein Fadenkreuz oder ähnliches simultan dreht.

In den Fig. 3 bis 6 ist dargestellt, daß der blinde Benutzer Zugang zu praktisch allen bildverarbeitenden elektronischen Medien wie Computer 50, TV, BTX, Modem, Fax, Scanner, Videokamera 53, Videorekorder 52, etc hat.

Ausführungsbeispiel 2 (Fig. 8-Fig. 10, Fig. 14)

Die Funktionen gleichen weitgehend dem Ausführungsbeispiel 1, nur daß hier die ertastbaren Punkte auf viel kleinerem Raum zusammenstehen. Je nach Ausführung (ein Tastfeld, zwei Tastfelder oder vier Tastfelder) ist die Orientierungsmöglichkeit unterschiedlich umfangreich.

Die Ausführung mit nur einem Tastfeld könnte z. B. so angelegt sein, daß während der Betätigung des Software-Zooms statt des sonst eingeschalteten Cursor-Tastfeldes 30 das Referenz-Tastfeld 40 gezeigt wird.

In der Zwei-Finger-Ausführung kann ein Tastfeld das Cursor-Tastfeld 30 enthalten, das zweite das Referenz-Tastfeld 40.

Die Vier-Finger-Ausführung ermöglicht z. B. Farbauszüge unter jeder Fingerkuppe wahrzunehmen.

Ausführungsbeispiel 3 (Fig. 7)

Dies ist eine z. B. mit Drucksensoren 21 ausgestattete Braillezeile 33. Sie ermöglicht z. B. neben dem Lesen von grafisch-orientierten Informationen auch den individuellen Zeilenvorschub beim Lesen von Braillebuchstaben. So ist die Buchstabensetzgeschwindigkeit innerhalb von Sekundenbruchteilen an die Lesegeschwindigkeit anpaßbar, und das diagonale oder senkrechte Durchqueren von Texten möglich.

Ferner sind weitere Ausführungsbeispiele denkbar.

So kann der Benutzer bei der Rezeption vielschichtiger Grafik (z. B. farbig, hell/dunkel, bewegte Bilder) im ruhenden Zustand (wenn der Benutzer z. B. sitzt, steht oder liegt), z. B. eine zweite Hand oder die Füße zur Wahrnehmung (z. B. des Grobübersicht-Tastfeldes, eines zweiten Cursor-Tastfeldes, der differenzierten Farbwahrnehmung, oder anderem) benutzen.

Der Benutzer kann ebenso bei der Rezeption vielschichtiger Grafik (z. B. farbig, hell/dunkel, bewegte Bilder) im bewegten Zustand (wenn der Benutzer z. B. geht oder fährt), mit z. B. einer vom Kopf gelenkten Videokamera, die z. B. auf dem Kopf des Blinden befestigt ist oder von seinem Kopf simultan gesteuert wird, diese vielschichtige Grafik über den Kopf selber abtasten. Hierfür kann ein Grobübersichts-Tastfeld derart vorgesehen sein, dass es mittels des Kopfes abgetastet werden kann.

Bei dieser Ausführungsform könnte eine Hand weiterhin die Fein- Rezeption der Bilddetails mit allen oben beschriebenen Eigenschaften für die Bilddecodierung bei Einhandsteuerung und Cursor-Tastfeld übernehmen.

Zur taktilen Reizung können neben den hier im Vorhergehenden beschriebenen Taststiften auch vibrierende Stifte, elektrischer Strom oder ähnliches eingesetzt werden.

Um eine leichte Betätigbarkeit der Bewegungssensoren zu erreichen und so die freie Bewegung des zur Interaktion mit dem taktilen Interaktions- Monitor eingesetzten Körperteils (z. B. der Hand) zu ermöglichen, können Kugellager 35 unterhalb der Tastfelder vorgesehen sein oder aber ein hängendes oder auf einem Balancepunkt bestehendes Tastfeld vorgesehen sein.

Bezugszeichenliste

20

taktiler Interaktions-Monitor/taktiles Bildwiedergabegerät

21

Druck-Sensoren/Bewegungssensoren

22

Funktionstasten

23

integrierte Tasten

24

setzbare, ersetzbare Pins, Tastpunkt

25

PC-Monitor

26

Text

27

Bildausschnitt/Ausschnitt

30

Cursor-Tastfeld

31

Cursor-Tastfeld-Zoomtaste/Wippschalter

32

Helligkeits-Wippschalter

33

Braillezeile

34

Laufrichtungsanzeiger

35

Kugellager

36

Taste

37

gesetzte Pins/Relief

40

Referenz-Tastfeld

41

Helligkeitsanzeige

42

gesetzte Pins/Relief

50

Computer

51

PC-Tastatur

52

Videorecorder

53

Videokamera

Claims

1. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde, mit wenigstens einem taktilen Tastfeld, welches ein taktiles Punktraster aufweist,
einer, die eingehenden Bildsignale verarbeitenden Datenverarbeitungseinheit,
und einer Anzahl Funktionstasten zur Einstellung von Hardware- und Softwareparametern der Datenverarbeitungseinheit,
dadurch gekennzeichnet,
daß unmittelbar an dem taktilen Tastfeld Einrichtungen zur Steuerung des taktilen Bildwiedergabegerätes derart angeordnet sind, daß eine taktile Bildwahrnahme und gleichzeitige Steuerung der Bildwiedergabe, über den gleichen Körperteil erfolgt.

2. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde, insbesondere nach Anspruch 1, mit wenigstens einem taktilen Tastfeld, welches ein taktiles Punktraster aufweist,
einer, die eingehenden Bildsignale verarbeitenden Datenverarbeitungseinheit,
und einer Anzahl Funktionstasten zur Einstellung von Hardware- und Softwareparametern der Datenverarbeitungseinheit,
dadurch gekennzeichnet,
daß der auf dem taktilen Tastfeld darstellbare Bildschirmausschnitt über ein Software-Zoom frei wählbar verkleiner- und vergrößerbar ist.

3. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das taktile Tastfeld ein Cursor-Tastfeld und ein Referenz-Tastfeld umfaßt,
wobei der, auf dem Cursor-Tastfeld darstellbare Bildschirmausschnitt über einen Software-Zoom frei wählbar verkleiner- und vergrößerbar ist
und auf dem Referenz-Tastfeld die Position und die Ausschnittgröße des Bildausschnitts im Cursor-Tastfeld in Relation zu dem Gesamtbild darstellbar ist.

4. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastfelder aus einer Anordnung taktil stimulierender Reizgeber aufgebaut sind.

5. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Zeitpunkt des Betriebes die aktuellen Bildinformationen des aktuell ausgewählten Bildschirmausschnittes von der Datenverarbeitungseinheit in mechanische Stellungs- und/oder Bewegungskonfigurationen der taktilen Reizgeber des Cursortastfeldes umcodiert werden und dergestalt im Cursortastfeld darstellbar sind.

6. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Steuerung des taktilen Bildwiedergabegerätes Sensoren sind, die die Bewegungsandeutungen des rezipierenden Körperteils direkt oder indirekt aufnehmen.

7. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Cursortastfeld selbst oder ein das Cursortastfeld umfassender Geräteteil in geringem Maße beweglich gelagert ist und die Sensoren und die Bewegungsandeutungen des rezipierenden Körperteils mittelbar über geringfügige Bewegungen des Cursortastfeldes aufnehmen.

8. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach Ansprüch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren als Drucksensoren ausgeführt sind.

9. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren vorgesehen sind, die feine Druckunterschiede wahrnehmen können.

10. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren so angeordnet sind, daß lineare Bewegungsandeutungen des rezipierenden Körperteils in der Tastfeldebene oder parallel hierzu detektierbar sind.

11. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren so angeordnet sind, daß lineare Bewegungsandeutungen des rezipierenden Körperteils senkrecht zur Tastfeldebene detektierbar sind.

12. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüch 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren so angeordnet sind, daß Nick- und Roll bewegungsandeutungen des rezipierenden Körperteils detektierbar sind.

13. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Sensoren von der Datenverarbeitungseinheit in Informationen zur Auswahl der im Cursortastfeld darzustellenden Bildinformation aus der Gesamtheit der von der Datenverarbeitungseinheit aufbereiteten Datenlandschaft umcodiert werden.

14. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der im Cursorfeld darzustellenden Bildinformation der Positionierung eines Auswahlrahmens in einer zweidimensionalen Repräsentation der von der Datenverarbeitungseinheit aufbereiteten Datenlandschaft entspricht.

15. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Auswahlrahmens wählbar ist und die Größenanpassung des im Cursortastfeld dargestellten Bildausschnittes durch Umskalierung durch die Datenverrechnungseinheit ohne Äderung der Tastfeldgröße erfolgt.

16. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde, nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage und Größe des Auswahlrahmens relativ zu der zweidimensionalen Repräsentation der von der Datenverarbeitungseinheit aufbereiteten Datenlandschaft durch die Datenverarbeitungseinheit in mechanische Stellungs- und/oder Bewegungskonfigurationen der taktilen Reizgeber des Referenztastfeldes umcodiert werden und dergestalt im Referenztastfeld darstellbar sind.

17. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenztastfeld räumlich getrennt vom Cursortastfeld als eigenständige Einheit angeordnet ist.

18. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenztastfeld mit dem Cursortastfeld eine räumliche Einheit bildet.

19. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Referenz-Tastfelder zur Repräsentation unterschiedlicher Ausschnitte aus der Datenlandschaft vorgesehen sind.

20. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde, nach einem der Ansprüche 3 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Cursortastfeld als Grobübersichtstastfeld vorgesehen ist, in welchem die gesamte Datenlandschaft oder ein besonders großer Ausschnitt hiervon darstellbar ist.

21. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Auswahlrahmens durch ein oder mehrere Regelelemente, insbesondere Wippschalter einstellbar ist.

22. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Bildparameter, wie Helligkeit, Kontrast, Farbsättigung etc. durch Regelelemente, insbesondere Schalter oder Knöpfe einstellbar sind.

23. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelelemente, in das Gerät integriert und derart angeordnet sind, und daß sie durch das rezipierende Körperteil ohne Unterbrechung der Rezeption bedienbar sind.

24. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere zusätzliche Tastfelder vorgesehen sind, wobei die Datenverarbeitungseinheit die veränderlichen Bildparameter in mechanische Stellungs- und/oder Bewegungskonfigurationen der taktilen Reizgeber der zusätzlichen Tastfelder umcodiert.

25. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine akustische Ausgabeeinheit vorgesehen ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit Bildparameter wie Helligkeit, Kontrast, Farbsättigung etc. und/oder deren Änderung in akustische Signale umcodiert.

26. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere zusätzliche Tastfelder vorgesehen sind, wobei die Datenverarbeitungseinheit die Bewegungsrichtung und/oder -geschwindigkeit des Auswahlrahmens in mechanische Stellungs- und/oder Bewegungskonfigurationen der taktilen Reizgeber der zusätzlichen Tastfelder umcodiert.

27. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Tastfelder als zwei senkrecht zueinander stehende, taktile Punktrasterzeilen ausgeführt sind, wobei die jeweilige Geschwindigkeit der einzelnen Richtungskomponenten der Bewegung des Auswahlrahmens dargestellt wird als Durchlaufgeschwindigkeit eines periodischen, taktilen Musters auf der jeweils zugeordneten Punktrasterzeile.

28. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine akustische Ausgabeeinheit vorgesehen ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit die Bewegungsrichtung und/oder -geschwindigkeit des Auswahlrahmens in akustische Signale umcodiert.

29. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 3 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Cursor-Tastfeld als Braille-Zeile ausgeführt ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit zu jedem Zeitpunkt die im aktuell ausgewählten Bildausschnitt enthaltene Textinformation in der als Braille-Code bekannten Weise in Stellungskonfigurationen der taktilen Reizgeberanordnung umcodiert.

30. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß in den Tastfeldern mehrere Taster vorgesehen sind, deren wenigstens teilweise gleichzeitige Betätigung von der Datenverarbeitungseinheit gemeinsam registriert und gemäß einem voreingestellten Code umcodiert wird.

31. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß acht Taster vorgesehen sind, und die Umcodierung dem ASCII-Code entspricht.

32. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 30 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung auf dem oder den Cursorfeldern erfolgt.

33. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung auf dem Gerät als Braillezeichen erfolgt.

34. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinheit zusätzliche Schnittstellen für den Anschluß von Zusatzgeräten, wie PC, TV-Empfänger, BTX, Videokamera, Videorekorder, etc. aufweist.

35. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Anordnung der Tastfelder und der Funktionsschalter in sich und zueinander verstellbar und auf die individuellen Bedürfnisse des Benutzers einstellbar ist.

36. Taktiles Bildwiedergabegerät für Blinde nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß in die Tastfelder Tasten eingebaut sind.