DE69328671T2

DE69328671T2 - Handcodierinstrument

Info

Publication number: DE69328671T2
Application number: DE69328671T
Authority: DE
Inventors: Stephen A.A. Goddard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2013-12-01
Also published as: AU5846094A; EP0628210A4; WO1994012999A1; EP0628210B1; EP0628210A1; DE69328671D1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

1. Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft die Technik von Codierinstrumenten und insbesondere mit einer Hand zu betätigende Codier-, Steuerungs- und Kommunikationsinstrumente.

2. Beschreibung des Stands der Technik

In der Vergangenheit wurden schon Codier-, Steuerungs- und Kommunikationsinstrumente so ausgeführt, daß sie mit einer Hand gehalten werden und mehrere Schaltelemente, wie zum Beispiel Druckschalter, daran aufweisen. Solche Instrumente sind in der Regel in Fernschaltung mit anderen Einheiten so verbunden, daß zwischen den Instrumenten und solchen anderen Einheiten eine Schaltsignalübertragungswechselwirkung erfolgt.
In dieser Schrift wird im folgenden der Begriff "Codierer" oder vielleicht "Codierinstrument" oder "Codiervorrichtung" allgemein zur Bezeichnung solcher Instrumente verwendet, obgleich die spezielle Anwendung für Kommunikationstechnik, wie zum Beispiel ein Zellulartelefon, oder für eine Steuerung, wie zum Beispiel eine Fernsteuerung für zum Beispiel einen Fernsehapparat, sein kann.
Eine solche Vorrichtung ist in der Patenturkunde 4,517,424 beispielhaft dargestellt. Dort wird ein Codierinstrument gezeigt, das durch kurze Digitalbewegungen in einem umgebenden Rahmen betätigt wird. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein solches Codierinstrument ist der Patenturkunde Nr. 4,620,287 zu entnehmen. Es weist fingerbetätigte Schalter auf, die an einem verstellbaren Griff angebracht sind. Siehe auch das in der Patenturkunde Nr. 4,260,892 gezeigte mit einer Hand zu betätigende Tischcodiergerät.
In der Vergangenheit sind auch schon solche Codierinstrumente verwendet worden, die so ausgeführt sind, daß sie mit einer Hand festgehalten werden und einen oder mehrere durch den Daumen betätigbare Schalter aufweisen. Ein Ausführungsbeispiel für ein solches Instrument ist der Patenturkunde Nr. 4,739,128 zu entnehmen, die einen Betätigungs-Controlstick, der manchmal auch "Joystick" genannt wird, mit zur Betätigung durch einen Daumen ausgeführten Mehrpositionsschaltern zeigt. Solche durch den Daumen betätigte Codierinstrumente weisen nur eine begrenzte Anzahl von zu wählenden Schaltstellungen oder Steuerfunktionen auf.
Eine weitere bekannte Hand-Steuervorrichtung, die in der WO-A-90/08392 gezeigt wird, weist einen Griffteil auf, der sich in eine allgemein längs verlaufende Richtung erstreckt und eine Tastenfelderstreckung mit Steuerelementen auf einer flachen oder planaren Oberfläche aufweist, welche sich im großen und ganzen in der gleichen Richtung wie der sich in Längsrichtung erstreckende Griffteil erstreckt.
Bei keiner dieser Vorrichtungen wird ein Handcodierinstrument gezeigt, das Steuerschalter oder -tasten aufweist, die zum "nichtzurückziehbaren" Zugriff durch Handglieder oder den Daumen mit Bewegungen, die von der Ruhestellung der Handglieder ausgehen, angeordnet sind. Bei der Verwendung gemäß dieser Schrift soll im folgenden, wenn nicht anders angegeben, der Begriff "Handglied" den Daumen einer Hand mit umfassen, aber der Begriff "Finger" den Daumen einer Hand ausschließen.
Es hat sich herausgestellt, daß ein "Zurückziehen" des Daumens sowie der Finger anstrengend, schwierig und langsam ist. In dieser Schrift wird unter "Zurückziehen eine Bewegung der Spitze eines Handglieds in einer ungefähr geraden Linie zu der Basis eines solchen Handglieds hin, das heißt bei den vier Fingern zu dem Metakarpal-Phalangealgelenk und beim Daumen zu dem Metakarpal-Interkarpalgelenk hin, verstanden. Bei einem solchen "Zurückziehen" erfolgt gleichzeitig eine Extension und/oder eine Abduktion des proximalen Segments des Handglieds und eine Krümmung der beiden distalen Segmente des Handglieds.
In der Terminologie der Anatomie wirkt bei Extension des Metakarpus durch den Extensor pollicis brevis der Extensor pollicis longus, wenn ihm nicht durch den Flexor pollicis longus entgegengewirkt wird, damit dahingehend zusammen, die beiden Phalangen auszustrecken. Währenddessen wird die Krümmung des Phalanx distalis durch den Flexor pollicis longus von einer Krümmung des Phalanx medialis durch den Flexor pollicis brevis und den Adduktor pollicis begleitet. Da die Sehnenscheiden des Flexor pollicis brevis am Metakarpal-Phalangeal- oder Fingergrundgelenk verankert sind, wird eine Krümmung des Metakarpus durch Krümmung der Phalangen erzeugt. Eine Krümmung des Metakarpus wird nämlich normalerweise durch den am Metakarpal- Phalangealgelenk wirkenden Flexor pollicis brevis erzeugt. Siehe zum Beispiel W. Henry Hollinshead, Functional Anatomy of the Limbs and Back (2. Aufl., 1962) (W. B. Saunders Co., Philadelphia. Penn.), auf S. 192-94; und M. Gladys Scott, Analysis of Human Motion (2. Aufl., 1962) (Appleton-Century Crofts, New York), auf S. 241-42.
Bei einem "Zurückziehen" werden die beiden distalen Segmente eines Handglieds gekrümmt, während das proximale Segment ausgestreckt wird. Dies führt dazu, daß verschiedene Muskelgruppen und Sehnen einander entgegengesetzt wirken. Demgemäß ist diese Bewegungsart - insbesondere verglichen mit normaler gleichzeitiger Krümmung oder Extension aller Segmente eines Handglieds - ziemlich anstrengend, schwierig und langsam. Leider ist für die Betätigung derzeitiger Steuerungen und Codiervorrichtungen, wie zum Beispiel einer Fernsteuerung für einen Fernsehapparat, mit einer Hand ein solches "Zurückziehen" erforderlich. Solche Instrumente weisen unweigerlich Schalter und Tasten auf, die auf einem flachen Tastenfeld montiert und ohne Griff oder mit einem Griff, der im wesentlichen mit der Ebene des Tastenfelds zusammenfällt, ausgeführt sind. Wenn die Hand so positioniert ist, daß der Daumen die oberen Tasten erreichen kann, muß man den Daumen "zurückziehen", um den Knopf oder nähere Tasten, das heißt die Tasten, die näher am Handgelenk liegen, zu betätigen.
Des weiteren erfordert die Betätigung von Fernsteuerungen eines derzeitigen Fernsehapparats und anderer solcher Instrumente auch eine Ulnar- oder Palmarflexion des Handgelenks, das heißt eine Krümmung des Handgelenks nach unten in einem unbequemen Winkel, um einen Infrarot-Steuerungsstrahl auf die gesteuerte Vorrichtung, wie zum Beispiel einen Fernsehapparat, auszurichten.
Es ist schon seit langem nach einem anderen Codierinstrument gesucht worden, das sich leicht betätigen läßt, während es leicht in der Hand liegt und im Gleichgewicht gehalten wird, wobei sich das Handgelenk in einer im wesentlichen geraden Ruhestellung befindet. Weiterhin soll ein solches Codierinstrument mit einer einzigen Hand festgehalten werden, mit der mehrere Schaltfunktionen, die mit der Anzahl von Schaltfunktionen, die durch eine standardmäßige alphanumerische Tastatur betätigt werden können, geschaltet und betätigt werden können, während Betätigungsdruckschalter für die Handglieder der haltenden Hand ohne "Zurückziehen" (nach der hier verwendeten Definition) des Daumens und darüber hinaus auch ohne "Zurückziehen" der Finger zugänglich sind.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Handcodierinstrument nach dem nachfolgenden Anspruch 1 bereitgestellt.
Zweckmäßigerweise ist der Griff ergonomisch geformt, so daß er von einer haltenden Hand in im wesentlichen Ruhestellung gehalten werden kann, während auf der Oberfläche des Tastenfelds montierte Tasten durch den Daumen der haltenden Hand ohne Zurückziehen des Daumens betätigt werden können. Die Tasten auf dem Tastenfeld sind gemäß einem Aspekt in einer konkav gekrümmten Oberfläche positioniert, die im wesentlichen abstandsgleich von der Dreh- und Gelenkmitte des Daumens oder des Pollex der haltenden Hand ist. Fingerbetätigte Schalter, die entweder digital oder analog sein können, sind auf einander gegenüberliegenden Seiten eines Fingerlochs oder von Fingerlöchern so angebracht, daß sie durch Greifen eines Fingers durch das Fingerloch oder die Fingerlöcher gezielt betätigt werden können.
An oder in der Nähe der Stelle, an der die Spitze des Daumens auf dem Daumen-Tastenfeld aufliegt, ist eine Bewegungssteuerungsvorrichtung angebracht. Diese gestattet eine Bewegung eines Cursors oder einer anderen Positionsanzeigevorrichtung in eine beliebige Richtung auf einer im wesentlichen planaren Oberfläche, wie zum Beispiel einem Fernsehschirm. Eine solche Bewegungssteuerungsvorrichtung kann auch zur Wahl verschiedener Punkte von einem auf einer solchen planaren Oberfläche, wie zum Beispiel einem Fernseh- oder anderen Bildschirm, erscheinenden Menü verwendet werden.
Das Codierinstrument kann eine interne Verarbeitungs- und Speichereinheit aufweisen und eine Übertragungsvorrichtung zur Übertragung sich durch die Schalter- oder Tastenbetätigung ergebender elektrischer Signale durch einen optischen Infrarot-Trägerstrahl oder ein in dem Codierinstrument erzeugtes Funksignal enthalten. Das Codierinstrument kann mit einer Anzeige versehen sein, die der das Codierinstrument mit der Hand festhaltenden Person deren gewählte Schaltung anzeigt.
Bei einer alternativen Ausführungsform weist das Tastenfeld eine weniger konkav gekrümmte Oberfläche auf, die in einer Breitendimension im wesentlichen nicht gekrümmt ist. Die planare Oberfläche verläuft im wesentlichen tangential zu dem durch die Spitze eines Daumens definierten Bogen, wenn der Daumen in einer mit der oberen Achse des von der Hand der Person festgehaltenen Griffs im wesentlichen zusammenfallenden Ebene gekrümmt und ausgestreckt wird. Die planare Oberfläche verläuft im wesentlichen tangential zu einem durch die Spitze eines Daumens bei seinem Krümmen um seine Gelenke definierten Bogens. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform weist das beschriebene Tastenfeld eine im wesentlichen planare Oberfläche auf, die tangential zu dem Mittelpunkt des bei der obigen konkav gekrümmten Oberfläche beschriebenen Bogens verläuft. Bei noch einer anderen alternativen Ausführungsform können die Schaltsignalübertragungen über elektrische Kabelleitungen, wie zum Beispiel Lichtfasern oder optische Fasern, Leitungsdraht und dergleichen, erfolgen.
Diese und andere neuen Aspekte der vorliegenden Erfindung gehen zusammen mit anderen Aspekten davon aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen davon, die in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden sollen, deutlicher hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Seiten-Palmaraufriß einer menschlichen Hand in Ruhestellung, wobei die Handinnenfläche dem Betrachter zugewendet ist;
Fig. 2 ist ein Seitenaufriß einer menschlichen Hand in Ruhestellung, wobei der Daumen nach vorne in Ruhestellung auf dem Zeigefinger aufliegend gezeigt wird;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Steuerungsinstruments der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die das Steuerungsinstrument der bevorzugten Ausführungsform von Fig. 3 zeigt, welches mit einer Hand gehalten und in Wirkanordnung bezüglich einer gesteuerten Vorrichtung positioniert wird;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Codierinstrument mit einer gekrümmten Tastenfeldfläche zeigt;
Fig. 6 ist eine Seitenansicht der alternativen Ausführungsform von Fig. 5, in der eine haltende Hand in einer Position bezüglich des Codierinstruments gezeigt wird;
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer im wesentlichen planaren Tastenfeldfläche, die mit der Achse des Griffs nicht zusammenfällt; und
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht noch einer anderen alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein durch ein Kabel verbundenes Codierinstrument zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung läßt sich am besten durch Verstehen bestimmter Elemente und Aspekte der menschlichen Hand beschreiben, wobei auf die Fig. 1 bis 4 der beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es wird eine menschliche Hand 10 gezeigt, bei der sich die distalen Phalangen 12 der vier Finger in Ruhestellung befinden, wobei der Pollex oder Daumen 14 auf dem Zeigefinger aufliegt, wobei die Handinnenfläche 16 zu sehen ist. Der Karpus oder das Handgelenk 18 verbindet die Hand 10 mit dem Unterarm, was unten ausführlicher beschrieben wird. Der Daumen 14 umfaßt eine Spitze 15 und des weiteren einen Daumenballen oder Thenar 20, bei dem es sich um die Muskelgruppe handelt, die den Metakarpus des Daumens 14 mit der Innenfläche 16 der Hand 10 verbindet, wodurch für die Stärke und Bewegung des Daumens 14 beim Krümmen gesorgt wird. Des weiteren ist in Fig. 1 teilweise ein dorsaler Daumenballen 22 zu sehen, der eine Erstreckung des Daumens 14 gestattet.
Neben dem Daumenballen 20 umfaßt der Daumen einen proximalen Phalanx 24 und einen distalen Phalanx 26, dessen Spitze 15 das am weitesten außen liegende Glied des Daumens 14 ist. Der Metakarpus 25 verbindet den proximalen Phalanx 24 des Daumens 14 mit dem Karpus oder Handgelenk 18. Ein Karpal-Metakarpal- oder Sattelgelenk 28 sorgt für die bewegliche Verbindung zwischen dem Metakarpus 25 des Daumens und dem Karpus 18. Ein Metakarpal-Phalangealgelenk 30 stellt das bewegliche Gelenk zwischen dem proximalen Phalanx 24 des Daumens und dem Metakarpus 25 bereit, während das Interphalangealgelenk 31 für eine Bewegung zwischen dem distalen und dem proximalen Phalanx des Daumens 14 sorgt.
Der Daumen 14 kann eine vertikale Extensions- Abduktions- und Flexions-Adduktionsbewegung ausführen, wie in dem Seitenaufriß von Fig. 1 zu sehen. Diese Vertikalbewegung der Spitze 15 des Daumens 14 wird durch den Bogen 36 definiert. Der Bogen 36 ist der Bewegungsbereich der äußeren Daumenspitze 15 in ihrer Vertikalbewegung um seine beiden Scharniergelenke, nämlich das Metakarpal-Phalangealgelenk oder Daumengrundgelenk 30 und sein Interphalangealgelenk 31, und im geringeren Ausmaß um sein Karpal- Metakarpalgelenk 28 herum. Bei seiner Bewegung um die Gelenke 28, 30, 31 kann man sich vorstellen, daß der Daumen 14 eine vertikale Bewegungsmitte 32 hat. Während sich der Radius des Bogens 36, wie in Fig. 1 zu sehen, vom oberen Ende zum unteren Ende der Schwingbewegung vermindert, ist die Mitte 32 des Bogens 36 nur ungefähr festgelegt. Der Radius 34 der Bewegung des Daumens 14 ist ungefähr der Abstand zwischen der vertikalen Schwenkmitte 32 und der Spitze 15 des Daumens 14 über seine Vertikalbewegung nach Fig. 1.
Weiterhin besteht die Hand 10 aus einem Kleinfingerballen oder Hypothenar 38, bei dem es sich um die den vierten oder kleinen Finger mit der Handinnenfläche 16 verbindende Muskelgruppe handelt. Der Kleinfingerballen 38 sorgt für die Flexion- Extension und Abduktion-Adduktion des kleinen Fingers. Wie in Fig. 2 besser zu sehen, umfassen die Finger neben den distalen Phalangen 12 mediale Phalangen 40 und proximale Phalangen 42. Die proximalen Phalangen 42 der Finger sind durch entsprechende Metakarpal-Phalangeal- oder Fingergrundgelenke 44 mit dem Mittelhandknochen 45 verbunden. Auf der Palmarseite der Basis der proximalen Phalangen 42 der Finger 12 befinden sich Palmarfingerpolster 58, wie in den Fig. 1 und 2 besser zu sehen.
Der Daumen 14 hat auch eine laterale oder horizontale Schwingbewegung, wie aus der Perspektive von Fig. 2 gesehen, die durch seine Bewegung um sein Sattelgelenk 28 und in einem viel geringeren Ausmaß sein Daumengrundgelenk 30 definiert wird. Diese Bewegungsachsen 28, 30 gestatten eine anscheinend um einen Punkt in der Nähe des Sattelgelenks 28 verlaufende Bewegung des Daumens 14, wobei dieser Punkt hier als horizontale Schwenkachse 48 bezeichnet wird. Der Daumen 14 bewegt sich gemäß dem Radius 50, so daß die Spitze 15 des Daumens 14 einen Bogen 52 definiert. Der Radius 50 ist über seinen Bogen bei geringer Längenabnahme in der Nähe der Enden des Bogens 52 aufgrund lateraler Bewegung am Daumengrundgelenk 30 im wesentlichen konstant.
Beim Krümmen ihrer Handglieder 12, 14 oder bei allgemeiner Ruhestellung definiert die Hand 10 zwei Greifachsen in ihrer Handinnenfläche 16, die Hypothenarachse 54 zwischen den Palmarfingerpolstern 58 und dem Kleinfingerballen 38 und die Thenarachse 55 zwischen den Palmarfingerpolstern 58 und dem Daumenballen 20, wie am besten in Fig. 1 zu sehen. Beim Festhalten eines zylindrischen Objekts definiert die Handinnenfläche 16 eine einzelne Palmargreifachse 56, die allgemein das Mittel der Hypothenar- und der Thenargreifachse 54, 55 ist.
Die Position der Hand 10 bezüglich des Unterarms 57 wird durch die Unterarmachse 59 definiert. Wenn sich die Hand 10 in Ruhestellung befindet, erfährt das Handgelenk 18 eine leichte Ulnarflexion. Eine Ulnarflexion des Handgelenks 18 ist die Beugung des Handgelenks 18 und die sich daraus ergebende Bewegung der Hand 10 zu der Seite des kleinen Fingers der Hand 10. Radialflexion ist die Beugung des Handgelenks 18 und die sich daraus ergebende Bewegung der Hand 10 zur Daumenseite hin. Eine Beugung des Handgelenks 18 und eine Bewegung der Hand 10 zur Palmarseite der Hand 10 hin wird als Palmarflexion bezeichnet. Eine Beugung des Handgelenks 18 und eine Bewegung der Hand 10 von der Palmarseite der Hand 10 weg wird als Dorsalflexion bezeichnet. In dieser Schrift wird "Abduktion" als eine beliebige Bewegung der Hand 10, der Handglieder 12, 14 oder eines beliebigen Gliedmaßen von seinem "Ductus" oder seiner Mittellinie weg definiert, während "Adduktion" als eine beliebige Bewegung der Hand 10, der Handglieder 12, 14 oder einer beliebigen Gliedmaße zu seinem "Ductus" oder seiner "Mittellinie" hin definiert wird.
In Ruhestellung führt die leichte Ulnarflexion dazu, daß die Unterarmachse 59 am Interphalangealgelenk durch den lateralen Rand des Mittelfingers zwischen seinem proximalen und medialen Segment verläuft. Von dieser Stellung aus ist eine weitere Ulnarflexion des Handgelenks 18 begrenzt und anstrengend. Eine Radialflexion aus dieser Ruhestellung weist eine viel größere Reichweite auf und ist weniger anstrengend.
Wie in Fig. 3 besser zu sehen, besteht das Handcodierinstrument 60 der vorliegenden Erfindung aus einem Tastenfeld 62 und einem Griff 64. Der Griff 64 ist so geformt, daß er eine Thenargreifachse 55a, eine Hypothenargreifachse 54a und eine Thenarmulde 65 zur Aufnahme eines Daumenballens aufweist. Das Tastenfeld 62 weist eine Tastenfeldfläche 66 mit darauf angebrachten Tasten oder Druckschaltern 68 auf. Des weiteren kann ein Scheibenschalter 70 als Bewegungssteuerungsvorrichtung fungieren. Er befindet sich unten in der Mitte des Tastenfeldes 62 in im wesentlichen der Position, die die Daumenspitze 15 einnimmt, wenn der Daumen 14 in Ruhestellung gehalten wird. Das Tastenfeld 62 ist an einem Kopfgehäuse 72 angebracht. Das Kopfgehäuse 72 enthält einen Anzeigeschirm 74, der so darin ausgebildet ist, daß die das Codierinstrument 60 in einer Hand 10 festhaltende Person den Schirm 74 einsehen kann. Das Kopfgehäuse 72 weist auch eine Linse 76 auf, durch die ein Infrarotstrahl 90 auf ein durch das Codierinstrument 60 zu steuerndes Empfangsinstrument, wie zum Beispiel einen Fernsehapparat 92, wie in Fig. 4 besser zu sehen, fokussiert werden kann.
Der Rest des Gehäuses des Codierinstruments 60 enthält einen Griff 64 mit einem Fingerloch 80, das zur Aufnahme des distalen Phalanx 12 des Zeigefingers der Hand 10 positioniert ist. Das Fingerloch 80 weist eine vordere, nach hinten weisende Innenfläche mit einer darin angebrachten gegensinnigen Augentaste 82 auf. Auf der nach vorne weisenden, hinteren Innenfläche des Fingerlochs 80 befindet sich eine Augentaste 84. Sowohl die gegensinnige Augentaste 82 als auch die Augentaste 84 sollen durch einen durch das Fingerloch 80 greifenden Finger betätigt werden. Von dem Vorderrand des Fingerlochs 80 hängt ein Schnabel 86 nach unten, so daß durch ein Handglied gegen die hintere Fläche des Schnabels 86 ausgeübter Druck die durch Druck eine s Daumens auf das Tastenfeld 62 verursachte Vorwärtsneigung des Codierinstruments 60 ausgeglichen wird.
Die Tastenfeldfläche 66 weist eine konvex gekrümmte Oberfläche auf, deren Form gemäß der Bewegung der Spitze 15 eines Daumens 14 über seine Bewegungen um die Achsen 32, 48 durch die Bögen 36, 52 definiert ist. Die Tasten 68 des Tastenfelds 62 sollten für die Spitze 15 des Daumens 14 operativ zugänglich sein, wenn sich der Daumen im wesentlichen in Ruhestellung befindet und wenn der Daumen 14 ohne Zurückziehen um seine Achsen 32, 48 bewegt wird. Somit kann die äußerste Spitze 15 des Daumens 14 die Tasten 68 ohne Zurückziehen durch Bewegung über die Bögen 36, 52 und über die durch die Zwischenebenen zwischen den durch die in den Fig. 1 und 2 definierten Bögen 36, 52 definierten Bögen erreichen.
Die Form der Tastenfeldfläche 66 sollte somit so ausgebildet sein, daß die Oberfläche über alle Bewegungen der Spitze 15 des Daumens 14 hinweg abstandsgleich von den Achsen 32, 48 ist. Darüber hinaus ist ein scheibenförmiger Schalter, der im folgenden Scheibenschalter 70 genannt wird, an der Basis des durch den Daumen 14 ohne Zurückziehen des Daumens 14 zu betätigenden Tastenfelds 62 positioniert. Der Scheibenschalter 70 kann um 360 Grad in seiner im wesentlichen planaren Montagefläche bewegt werden, so daß der Schalter 70 als Bewegungssteuerung 70 verwendet werden kann. Jede Taste oder jeder Druckschalter 68, 70, die bzw. der auf dem Tastenfeld 62 angebracht ist, ist in einem Schaltkreis verbunden, um bei Hinunterdrücken ein Signal zu erzeugen. Die Bewegungssteuerungsvorrichtung 70 kann ein verschiebbarer Scheibenschalter, eine "Rollkugel", ein "Joystick" oder irgendeine andere Schaltvorrichtung sein, die sich auf planare oder halbkreisförmige Weise zur Steuerung eines Cursors oder Positionsanzeigegeräts frei bewegt. Der Bewegungssteuerungsschalter 70 bewegt sich im wesentlichen in einer kontinuierlichen Bewegung zur Erzeugung eines analogen elektrischen Signals, das auf die analoge Bewegung des Schalters 70 reagiert.
Wie in Fig. 4 zu sehen, wird das elektrische Signal dann auf einen optischen Strahl, wie zum Beispiel einen Infrarotlichtstrahl 90, aufmoduliert, der durch die Linse 76 auf das zu steuernde Instrument, wie zum Beispiel den Fernsehapparat 92, fokussiert wird. Das auf dem optischen Strahl 90 übertragene Signal wird in dem gesteuerten Instrument 92 decodiert und zum Schalten eines vorbestimmten Schaltkreises veranlaßt, um die gewählten Funktionen anzusteuern.
Der durch das Fingerloch 80 gesteckte Zeigefinger 88 kann die gegensinnige Augentaste 82 betätigen, wie in Fig. 3 besser zu sehen, indem er durch Extension des distalen Phalanx 12 des Fingers 88 die gegensinnige Augentaste 82 hinunterdrückt. Die Augentaste 84 kann von dem gleichen, durch das Fingerloch 80 greifenden Finger 88 betätigt werden, indem der Finger 88 gekrümmt wird. Die Tasten 82, 84 können elektrisch analog sein, so daß die Extension und das Krümmen des distalen Phalanx 12 des Betätigungsfingers 88 inkremental bewegt werden kann, um die durch die Tasten 82, 84 gesteuerten Schaltkreise inkremental zu schalten.
Wie in Fig. 4 besser zu sehen, ist der Griff 64 bezüglich der Tastenfeldfläche 66 und des Kopfgehäuses 72 so ausgebildet, daß das Codierinstrument 60 mit der Hand 10 ohne Ulnarflexion des Handgelenks 18 gehalten werden kann. Somit kann die Hand 10 den Griff 64 so festhalten, daß der Griff 64 im wesentlichen die Handinnenfläche der Hand 10 einnimmt. Der Griff 64 ist allgemein entlang der Palmargreifachse 56 der Hand 10 ausgerichtet. Somit versteht sich, daß der optische Strahl 90 durch die Linse 76 ohne Ulnarflexion, Radialflexion oder anderweitige Verdrehung des Handgelenks 18 auf das Empfängerinstrument, wie zum Beispiel den Fernsehapparat 92, wie in Fig. 4 gezeigt, ausgerichtet werden kann. Stattdessen behält das Handgelenk 18 weiter seine normale Ruhestellung bezüglich der Hand 10 bei, währenddessen aber der Daumen 14 ohne Zurückziehen leicht gekrümmt, ausgestreckt und gedreht werden kann, um alle Tasten 68 auf dem Tastenfeld zu betätigen, während er im wesentlichen in seiner Ruhestellung bleibt. Somit läßt sich das durch das Codierinstrument zu steuernde Instrument ohne Abduktion, Flexion, Extension oder sonstige Verdrehung des Handgelenks 18 voll betätigen.
Den Griff 64 kann man sich mit einer allgemein länglichen Erstreckung vorstellen, die durch das Ausmaß seiner Länge, den die Handinnenfläche 16 der Hand 10 durch Flexion der Finger umgreift, definiert wird. Wenn somit der Griff 64 festgehalten wird fällt die Längsdimension mit der Palmargreifachse 56 im wesentlichen zusammen. Tangential zu der Tastenfeldfläche 66 verlaufende Ebenen fallen bei der vorliegenden Erfindung mit der Längsdimension des Griffs 64 allgemein nicht zusammen.
In Fig. 4 wird das Codierinstrument 60 in Lagebeziehung zu einem Fernsehapparat 92 gezeigt, der ein zu steuerndes Instrument oder eine zu steuernde Vorrichtung beispielhaft darstellt. Das Codierinstrument 60 wird in der Darstellung von einer Hand 10 festgehalten, deren Daumen 14 im wesentlichen in Ruhestellung ist und auf die Tasten 68 des Tastenfelds 62 zugreift. Die Finger der Hand 10 umfassen den Griff 64, wobei der Zeigefinger 88 das Fingerloch 80 durchgreift und die Rückenseite des distalen Phalanx des zweiten Fingers an den Schnabel 86 anliegt.
Der Kopf 72 des Gehäuses wird mit der Linse 76 gezeigt, durch die ein durch die im Kopf 72 untergebrachte Schaltung erzeugter optischer Infrarotlichtstrahl 90 fokussiert wird, und wobei die elektronische Schaltungsanordnung durch die Tasten 68 gesteuert wird. Der Fernsehapparat 92 weist eine Lichtempfangslinse 94 auf, durch die der Strahl 90 aufgenommen wird. Die Linse 94 ist ein Teil eines Schaltungssystems in dem Fernsehapparat 92, das die im Lichtstrahl 90 getragenen Signale entkoppelt und die Funktionen des Fernsehapparats 92 gemäß der Auswahl der Tasten 68, die durch Ausübung von Druck durch die Spitze 15 des Daumens 14 der haltenden Hand 10 hinuntergedrückt oder geschaltet werden, gezielt ansteuert. Es versteht sich, daß der Daumen 14 eine beliebige Taste 68 drücken kann, während die Hand 10 den Griff 64 des Codierinstruments 60 hält, ohne daß ein Zurückziehen des Daumens 14 erforderlich ist. Der Daumenscheibenschalter oder Bewegungssteuerungsschalter 70 ist, wie in Fig. 3 besser zu sehen, an der Stelle positioniert, an der die Daumenspitze 15 aufliegt, wenn sich die Hand 10 in Ruhestellung befindet. Wie in Fig. 4 besser zu sehen, können weiterhin die von dem Strahl 90 getragenen Signale zu dem Fernsehapparat 92 übertragen werden, ohne daß eine Abduktion, Flexion oder sonstige Verdrehung des Handgelenks 18 der Hand 10 erforderlich ist.
Im Betrieb hält eine Hand 10 durch Krümmen der Finger um den Griff 64 herum, wobei der Daumen 14 in Ruhestellung verbleibt, das Handinstrument 60 fest. Der Zeigefinger greift durch das Fingerloch 80, während sich der Mittelfinger zwischen dem Griff 64 und dem Schnabel 86 anschmiegt. Die Spitze 15 des sich in Ruhe befindenden Daumens 14 kann ohne Zurückziehen die Tasten 68 auf der Tastenfeldfläche 66 erreichen. Die Linse 76 kann ohne Abduktion, Flexion oder sonstige Verdrehung des Handgelenks oder Karpus 18 der Hand 10 so gerichtet werden, daß der Lichtstrahl 90 auf die Lichtempfangslinse 94 des Fernsehapparats 92 gerichtet ist. Der Scheibenschalter 70 kann durch den distalen Phalanx 26 des Daumens 14 betätigt werden, wobei ein solcher Scheibenschalter 70 so ausgeführt ist, daß er unter minimaler Bewegung des Daumens 14 in mehrere Richtungen, wie zum Beispiel der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, lateral von Seite zu Seite usw., geschaltet werden kann.
Die gegensinnige Augentaste 82 kann durch Extension des in das Fingerloch 80 greifenden Zeigefingers betätigt werden. Ebenso kann die Augentaste 84 durch Flexion des in das Fingerloch 80 greifenden Zeigefingers betätigt werden. Die Betätigung der Tasten 68 erfolgt durch Hinunterdrücken durch die Spitze 15 des Daumens 14. Die Krümmung der Tastenfeldfläche 66 gestattet der Spitze 15 des Daumens 14 ohne Zurückziehen des Daumens 14 Zugriff auf die Tasten 68. Je nach Winkel der Taste 68 zum Daumen 14 können die Tasten 68 durch Bewegung des Daumens 14 von den Schwenkachsen 32, 48 aus hinuntergedrückt werden, oder sie können eine leichte Extension und ein leichtes Zurückziehen der Daumenspitze 15 erfordern.
In den Fig. 5 und 6 wird eine alternative Ausführungsform des Codierinstruments gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der ein Codierinstrument 96 ein Tastenfeld 98 und einen Griff 100 aufweist. Der Griff 100 weist eine Thenarmulde 101 zur Aufnahme des Daumenballens auf. Das Tastenfeld 98 weist eine Tastenfeldfläche 102 mit mehreren darauf angebrachten Tasten 104 auf. Des weiteren sind ein Scheibenschalter oder eine Bewegungssteuerungsvorrichtung 106 an einer Stelle durch die Tastenfeldfläche 102 montiert, die die Daumenspitze 121 des distalen Phalanx des Daumens 128 einnimmt, wenn sich der Daumen 128 in Ruhestellung befindet. Das Tastenfeld 98 ist in einem Kopfgehäuse 108 angebracht, in dem eine elektronische Schaltungsanordnung mit den Tasten 104, 106 in Wirkverbindung steht.
Der Griff 100 ist mit einem Fingerloch 110 ausgebildet, das zur Aufnahme eines der Finger der haltenden Hand 116 ausgeführt ist, wie unten ausführlicher beschrieben wird. In dem Fingerloch 110 ist in der hinteren, nach vorne weisenden Innenseite eine Augentaste 111 angebracht, die so ausgeführt ist, daß sie durch Krümmung des distalen Phalanx des in das Fingerloch 110 greifenden Fingers 118 betätigt werden kann. Des weiteren ist in dem Fingerloch 110 in seiner vorderen, nach hinten weisenden Innenfläche eine gegensinnige Augentaste 112 angebracht, die so ausgeführt ist, daß sie durch Extension des distalen Phalanx des eingeführten Fingers 118 betätigt werden kann.
Die elektronische Schaltungsanordnung ist so wirkverbunden, daß durch Betätigung der Tasten 104, 106 erzeugte Signale auf einen durch die Linse 114 fokussierten optischen Übertragungsstrahl aufmoduliert werden. Das Codierinstrument 96 ist so ausgeführt, daß es mit einem zu steuernden Instrument funktioniert, welches eine optische Übertragungsstrahlempfangs schaltungsanordnung zur Aufnahme des durch die Linse 114 übertragenen Strahls und zum Schalten von Schaltkreisen gemäß der bei der Betätigung der Tasten 104, 106, 111, 112 getroffenen Wahl aufweist.
Das Codierinstrument 96 wird, wie in der Ansicht von Fig. 6 zu sehen, festgehalten, indem die Finger der Hand 116 um den eine Längsachse oder -dimension 122 aufweisenden Griff 100 herumgelegt werden. Die Tastenfeldfläche 102 ist so geformt, daß die Tasten durch Krümmung und Extension des Daumens 120 an dem Daumengrundgelenk 124 und in einem geringeren Ausmaß dem Interphalangealgelenk 127 und dem Sattelgelenk 123 des Daumens 120 für die Spitze 121 des Daumens 120 zugänglich sind. Eine Krümmung des Daumens 120 zu nahe der Ruhestellung gestattet den Eingriff und die Betätigung des Scheibenschalters oder der Taste 106 durch die Daumenspitze 121.
Im Gebrauch wird das Codierinstrument 96 der vorliegenden Ausführungsform von der Hand 116 festgehalten, indem die distalen Phalangen 118 und anderen Teile der Finger um den Griff 100 herum gekrümmt werden, so daß die Palmargreifachse der Hand 116 mit der Längsdimension 122 des Griffs 100 im wesentlichen zusammenfällt. Die gekrümmte Tastenfeldfläche 102 des Tastenfelds 98 ist in einer im Querschnitt parabolischen Form gekrümmt. Die Breitendimension der Tastenfeldfläche 102 ist nicht gekrümmt. Die Krümmung der Tastenfeldfläche 102 verläuft derart, daß eine Mittellinie entlang der Längsrichtung durch die Bewegung der Spitze 121 des Daumens 120 definiert wird, wenn die Hand 116 den Griff 100 festhält und die Daumenspitze 121 durch Krümmen und Ausstrecken des Daumens 120 durch eine Vertikalebene bewegt wird, wie in Fig. 6 zu sehen. Die gegensinnige Augentaste 112 wird durch Extension des distalen Phalanx 118 des durch das Fingerloch 110 greifenden Fingers betätigt, während die Augentaste 111 durch Krümmung des distalen Phalanx betätigt wird. Die Schalter 111, 112 können gemäß der beim Entwurf des Instruments benötigten Schaltungsentwurfauswahlen entweder digital oder analog sein.
Es versteht sich, daß das Codierinstrument 96 ohne Abduktion des Handgelenks 129 bezüglich der Hand 116 von einer Hand 116 festgehalten wird. Stattdessen befindet sich das Handgelenk 129 genauso wie die Hand 116 selbst beim Festhalten und auch bei Betätigung des Codierinstruments 96 im wesentlichen in Ruhestellung.
Die Tasten 104, 106 sind durch Krümmung und Extension des Daumens 120 ohne Zurückziehen zugänglich, und die Tasten 111, 112 sind durch Krümmung und Extension eines durch das Fingerloch 110 greifenden Fingers zugänglich und betätigbar.
In Fig. 7 wird noch eine andere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Codierinstrument 130 weist ein Tastenfeld 132 und einen Griff 134 auf. Das Tastenfeld 132 umfaßt eine Tastenfeldfläche 136, an der hinunterdrückbare Tasten 138 angebracht sind. Die Tasten 138 sind bei Hinunterdrücken in dem Kopfgehäuse 142 gezielt in einem Schaltkreis verbunden, so daß bei Hinunterdrücken der Tasten 138 ein Schaltkreis geschlossen und so ein vorbestimmtes Signal erzeugt wird. Das Signal wird auf einen optischen Strahl aufmoduliert, der zur Übertragung zu einem nicht gezeigten Empfangsinstrument durch eine Linse 144 fokussiert wird. Ein Scheibenschalter oder eine Bewegungssteuerungsvorrichtung 140 ist so positioniert, daß er bzw. sie durch die Spitze oder das Polster des Daumens einer das Codierinstrument 130 um den Griff 134 herum festhaltenden Hand operativ kontaktiert wird.
Das Codierinstrument 130 weist eine durch den zylindrisch geformten Griff 134 mit einer Achse 146 definierte Längsdimension auf. Die Tastenfeldfläche 136 ist im wesentlichen planar, wobei ihre Ebene mit der Achse 146 nicht zusammenfällt, sondern zu ihr einen Winkel bildet und zu dem Griff 134 geneigt ist, so daß die Tastenfeldfläche 136 zu dem Teil des Griffs 134 geneigt ist, der zu dem Daumenballen weist, wenn die Hand den Griff festhält, wie bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform.
In Fig. 8 wird noch eine andere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die ein Codierinstrument 148 umfaßt. Das Codierinstrument 148 enthält ein Tastenfeld 150 und einen Griff 152. Das Tastenfeld 150 weist eine konkav gekrümmte Tastenfeldfläche 154 auf. Die Tasten 156 sind mit in dem Kopfgehäuse 160 angebrachten elektrischen Schaltungsanordnungen gezielt verbunden, so daß sie mit elektrischen Schaltkreisen verbunden werden, wenn die entsprechende Taste 156 durch einen Daumen der den Griff 152 festhaltenden Hand hinuntergedrückt oder kontaktiert wird. Die elektrische Schaltungsanordnung in dem Kopfgehäuse 160 erzeugt ein Signal, das einer bestimmten entsprechenden Taste 156 entspricht, wenn die Taste 156 durch den Daumen der haltenden Hand operativ kontaktiert wird. Das so erzeugte Signal wird über das Kabel 162, bei dem es sich um eine optische Faser oder um eine Sammlung optischer Fasern oder um ein elektrisch leitendes Medium, wie zum Beispiel einen Kupferdraht, handeln kann, übertragen. Das Kabel 162 ist mit einem durch das Codierinstrument 148 zu steuernden Instrument verbunden.
Im Gebrauch hält eine Hand den Griff 152 so fest, daß der Daumen der sich im wesentlichen in Ruhestellung befindenden Hand in der durch die Tastenfeldfläche 154 gebildeten Vertiefung positioniert wird, so daß die Daumenspitze durch Bewegung des Daumens um seine Interphalangeal-, Grund- und Sattelgelenkachsen ohne Zurückziehen der Daumenspitze die Tasten 156 operativ kontaktieren kann.
Für Fachleute können noch andere, alternative Ausführungsformen offensichtlich sein. Zum Beispiel kann die Tastenfeld- und Griffkombination der vorliegenden Erfindung einen digitalen elektronischen Speicher und eine Zentralverarbeitungseinheit enthalten, die in dem Griff und den Kopfgehäusen für die Tastenfelder angebracht sind. Bei solchen alternativen Ausführungsformen kann ein operativer Kontakt mit den Tasten Informationen in einen solchen Speicher codieren. Weiterhin sind für Fachleute unter Verwendung der Grundzüge der vorliegenden Erfindung andere und zusätzliche Konfigurationen ersichtlich, die zu einer noch leichteren und schnelleren und für die Handglieder, Hände und Handgelenke des Bedieners bei Betätigung der mit einer Hand zu betätigenden Codierinstrumente weniger anstrengenden Bedienung führen.

Claims

1. Handcodierinstrument, das folgendes umfaßt: ein Tastenfeld (62) mit einer Tastenfeldfläche (66), auf der sich mehrere manuell betätigbare Schaltermittel (68, 70) zur gezielten Schaltung von Schaltungsverbindungen befinden, und einen mit dem Tastenfeld (62) verbundenen Griff (64), der so ausgeführt ist, das er durch Krümmen von Fingern einer Hand (10), bei denen es sich nicht um den Daumen handelt, ergriffen werden kann, wobei sich der Griff in einer Längsrichtung (122) im wesentlichen zusammenfallend mit einer Palmargreifachse (56) einer Hand (10) beim Ergreifen des Griffs durch Krümmung der Finger, bei denen es sich nicht um den Daumen handelt, erstreckt, wobei die Schaltermittel (68, 70) auf der Tastenfeldfläche (66) für den Daumen (14) der Hand (10), mit der eine Bedienperson den Griff (64) festhält, zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastenfeldfläche (66) entweder im wesentlichen konkav gekrümmt oder im wesentlichen planar in einem Winkel von weniger als 180º zu der Längsrichtung (122) des Griffs verläuft, um die Betätigung der Schaltermittel (68, 70) durch den Daumen der Hand einer Bedienperson, wenn diese mit den anderen Fingern den Griff (64) festhält, zu erleichtern.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin mit den Schaltermitteln (68, 70) verbundene Übertragungsmittel (76, 90) zur Übertragung von Signalen über wesentliche Strecken als Reaktion auf Bewegung der Schaltermittel (68, 70) umfaßt.

3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastenfeldfläche (66) im wesentlichen konkav gekrümmt ist und mindestens einen Krümmungsradius aufweist.

4. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastenfeldfläche (66) einen Scheitel und eine Ebene aufweist, die zu der Tastenfeldfläche tangential ist und mit dem Scheitel zusammenfällt, und bei dem der Winkel zwischen der Längsrichtung (122) des Griffs und der tangentialen Ebene an dem Scheitel weniger als 180º beträgt.

5. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Tastenfeldfläche durch mindestens den durch die Tastenfeldfläche definierten Radius und ein Metakarpal- Phalangealgelenk des Daumens der Hand definiert wird.

6. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Tastenfeldfläche durch mindestens eine Kombination der durch (i) die Tastenfeldfläche und ein Metakarpal- Phalangealgelenk des Daumens der Hand und (ii) durch die Tastenfeldfläche und ein Sattelgelenk der Hand definierten Radien definiert wird.

7. Instrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Tastenfeldfläche weiterhin durch eine Kombination der Tastenfeldfläche und des Interphalangealgelenks des Daumens der Hand definiert wird.

8. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin mindestens ein Griffschaltermittel (82, 84) zum gezielten Schalten von Schaltungsverbindungen umfaßt, das an dem mit den Fingern, bei denen es sich nicht um den Daumen handelt, festgehaltenen Griff (64) angebracht und so positioniert ist, daß es mit mindestens einem der Finger, bei denen es sich nicht um den Daumen handelt, operativ ergriffen und geschaltet werden kann.

9. Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Griffschaltermittel (82, 84) einen Inkremental-Analogschalter umfaßt, der so ausgeführt ist, daß er mit einem der Finger, bei denen es sich nicht um den Daumen handelt, in Eingriff genommen und als Reaktion auf Krümmen bewegt werden kann und als Reaktion auf Ausstrecken des einen Fingers, bei dem es sich nicht um den Daumen handelt, in eine entgegengesetzte Richtung bewegt werden kann, wobei der Schalter einen gezielt fortschreitenden Eingriff aufweist, der durch die Bewegung des einen Fingers, bei dem es sich nicht um den Daumen handelt, bestimmt wird.

10. Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Griffschaltermittel (82, 84) weiterhin mehrere an dem Griff angebrachte Schalter umfaßt, wobei jeder der Schalter so ausgeführt ist, daß er durch Bewegung eines entsprechenden Fingers, bei dem es sich nicht um den Daumen handelt, in Eingriff genommen und betätigt werden kann.

11. Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltermittel weiterhin einen Bewegungssteuerungsschalter (70) umfaßt, der an dem Tastenfeld (62) in einer solchen Position angebracht ist, daß er durch die Spitze eines Daumens der Hand berührt werden kann, wenn die Hand den Griff (64) festhält und sich der Daumen in Ruhe befindet.