DE102006024872A1

DE102006024872A1 - Portable computer input device with tactile feedback

Info

Publication number: DE102006024872A1
Application number: DE200610024872
Authority: DE
Inventors: Bernd FRÖHLICH; Jan Hochstrate; Hendrik Schneider; Marc Ehrle
Original assignee: Bauhaus Universitaet Weimar
Current assignee: Bauhaus Universitaet Weimar
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2007-11-29
Also published as: WO2007135127A3; WO2007135127A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein tragbares Computereingabegerät (01) mit einem Gehäuse (03), welches während der Dateneingabe vom Benutzer freitragend in einer Hand (02) gehalten werden kann, und mit einer Eingabeeinheit, welche die Steuerung eines virtuellen Zeigers in einer Computeranwendung gestattet. Weiterhin umfasst das Computereingabegerät eine Rückkoppeleinheit, welche eine veränderliche Auslenkung mindestens einer Tastfläche (06) gegenüber dem Gehäuse (03) bewirkt, die von der Position des virtuellen Zeigers innerhalb eines von der Computeranwendung definierten Raumes abhängig ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur interaktiven Bedienung einer Computeranwendung.The invention relates to a portable computer input device (01) having a housing (03) which can be cantilevered in a hand (02) during data input by the user, and an input unit which allows control of a virtual pointer in a computer application. Furthermore, the computer input device comprises a feedback unit, which causes a variable deflection of at least one touch surface (06) relative to the housing (03), which is dependent on the position of the virtual pointer within a space defined by the computer application. The invention also relates to a method for the interactive operation of a computer application.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein tragbares Computereingabegerät mit einem Gehäuse, welches während der Dateneingabe vom Benutzer freitragend in der Hand gehalten werden kann, und mit einer am Gehäuse angeordneten Eingabeeinheit, welche die Steuerung eines virtuellen Zeigers in einer Computeranwendung gestattet.The The present invention relates to a portable computer input device having a Casing, which during data entry by the user cantilevered in the hand can, and with one on the case arranged input unit, which is the control of a virtual Pointer in a computer application.

Für die Steuerung von Computern werden neben Tastaturen vor allem auch Eingabegeräte verwendet, mit denen ein virtueller Zeiger oder ein anderes virtuelles Objekt auf einer graphischen Anzeige positioniert werden kann, um damit verschiedene Funktionen von bzw. in Computeranwendungen zu steuern. Im einfachsten Fall kann es sich bei dem virtuellen Zeiger um den Cursor in einem Textverarbeitungsprogramm handeln, der mit Hilfe der so genannten Computermaus gesteuert werden kann. Der virtuelle Zeiger kann beispielsweise in Spielprogrammen durch eine virtuelle Figur ersetzt sein, deren Bewegungen mit dem Eingabegerät gesteuert werden.For the controller computers use not only keyboards, but also input devices with which a virtual pointer or another virtual object can be positioned on a graphic display to use it to control various functions of or in computer applications. In the simplest case, the virtual pointer may be around the Cursor to act in a word processor using help the so-called computer mouse can be controlled. The virtual one For example, pointers can be played in game programs by a virtual Figure replaced, whose movements are controlled by the input device become.

Ein häufiger Anwendungsfall für virtuelle Zeiger findet sich in Präsentationsprogrammen, wo der Benutzer mit dem Eingabegerät sowohl den Ablauf der Präsentation steuert, als auch auf bestimmte Elemente der präsentierten Darstellung hinweisen kann. Da Präsentationen üblicherweise vor einem größeren Publikum abgehalten werden, kommen hier Eingabegeräte zum Einsatz, die es dem Benutzer gestatten, sich relativ frei im Raum zu bewegen und das Eingabegerät dabei mit sich zu führen. Es handelt sich häufig um tragbare Computereingabegeräte, die eine Einhandbedienung gestatten. Für die Steuerung von Präsentationen und die Positionierung eines virtuellen Zeigers ist es normalerweise ausreichend, wenn der virtuelle Zeiger in einer zweidimensionalen Ebene bewegt werden kann. Dies lässt sich beispielsweise durch Verwendung des vom so genannten Trackball bekannten Eingabeprinzips erreichen, wobei das mobile Eingabegerät in einem Gehäuse eine Bedienkugel besitzt, die vom Benutzer in Drehung versetzt werden kann und deren Rotation in zwei Richtungen abgefragt und als Steuersignal an die Computeranwendung übermittelt wird. Alternativ können aber auch andere Prinzipien, beispielsweise das so genannte Touchpad für die Positionssteuerung des virtuellen Zeigers verwendet werden.One frequently Use case for virtual pointers can be found in presentation programs, where the user with the input device both the course of the presentation controls, as well as to point to certain elements of the presentation presented can. Because presentations are usually in front of a larger audience be held, come here input devices are used, which it the Allow users to move around the room relatively freely while holding the input device to lead with you. It is common portable computer input devices, which allow a one-hand operation. For the control of presentations and positioning a virtual pointer is usually it sufficient if the virtual pointer is in a two-dimensional plane can be moved. This leaves For example, by using the so-called trackball reach the known input principle, the mobile input device in a Housing one Operating sphere has, which are rotated by the user in rotation can and their rotation queried in two directions and as a control signal transmitted to the computer application becomes. Alternatively you can but also other principles, for example the so-called touchpad for the Position control of the virtual pointer can be used.

Problematisch bei der Steuerung von Präsentationen ist es allerdings, dass die tragbaren Eingabegeräte von den Benutzern weniger präzise gehandhabt werden können, als beispielsweise eine hochauflösende Computermaus. Es fällt dem Benutzer insbesondere bei der Nutzung sehr großer Präsentationsflächen schwer, den virtuellen Zeiger exakt zu steuern oder bei hochauflösenden Anzeigen einen relativ kleinen Bereich einer Schaltfläche anzusteuern. Aus größerem Abstand ist es für den Benutzer außerdem schwierig, die aktuelle Position des virtuellen Zeigers auf der Präsentationsfläche wieder zu finden, da er den Blick während der Präsentation häufig von der Anzeige wegrichten muss, um in einem guten Kommunikationskontakt mit seinem Publikum zu bleiben.Problematic in the control of presentations It is, however, that the portable input devices of the users less precise can be handled, as, for example, a high-resolution Computer mouse. It's falling difficult for the user, especially when using very large presentation surfaces, to control the virtual pointer exactly or in high-resolution displays to control a relatively small area of a button. From a greater distance is it for the user as well difficult to change the current position of the virtual pointer on the Presentation area again to be found, as he has the look during the presentation often from the ad must be pointing in order to get in good communication contact to stay with his audience.

Aus der US 5,506,605 ist eine dreidimensional arbeitende Computermaus mit taktiler Rückkopplung bekannt. Dieses Eingabegerät kann vom Benutzer in einer Hand gehalten werden und dient der Positionierung eines virtuellen Zeigers im dreidimensionalen Raum. Das Gerät besitzt mehrere deformierbare Elemente, die von einzelnen Fingern bedienbar sind. Daran können einfache Schalter oder Kraftsensoren angekoppelt sein.From the US 5,506,605 is a three-dimensional computer mouse with tactile feedback known. This input device can be held in one hand by the user and serves to position a virtual pointer in three-dimensional space. The device has several deformable elements that can be operated by individual fingers. This can be coupled with simple switches or force sensors.

Aus der Lage des Eingabegerätes und der Betätigung der deformierbaren Elemente werden Steuersignale generiert, die an die Computeranwendung übermittelt werden können. Für eine taktile Rückkopplung an den Benutzer ist ein Vibrator in dem Eingabegerät vorhanden, der von der Computeranwendung aktiviert werden kann. Damit können dem Benutzer bestimmte Zustände der Computeranwendung signalisiert werden. Die erzeugte Vibration kann für den Benutzer aber nur als Aufmerksamkeitssignal dienen, da sie in Abhängigkeit unterschiedlicher Zustände der Computeranwendung allenfalls in ihrer Stärke oder Frequenz variiert werden kann.Out the location of the input device and the operation the deformable elements are generated control signals, the transmitted to the computer application can be. For one tactile feedback the user has a vibrator in the input device, which can be activated by the computer application. So that can User specific states be signaled to the computer application. The generated vibration can for the Users only serve as an attention signal, as they depend on different states the computer application may vary in strength or frequency can be.

Für die Abtastung einer Handbewegung und deren Umsetzung in eine Cursorbewegung stehen unterschiedliche Verfahren und Geräte im Stand der Technik zur Verfügung, die mit der vorliegenden Erfindung verknüpft werden können. Beispielhaft sei auf eine gyroskopische Sensortechnologie verwiesen, bei welcher die Bewegung der Hand des Benutzers im Raum und die damit hervorgerufenen Lageveränderung des Eingabegerätes abgetastet wird. Ein Eingabegerät, welches von dieser Technologie Gebrauch macht, ist beispielsweise in der US 5,898,421 beschrieben.For the scanning of a hand movement and its translation into a cursor movement different methods and devices are available in the prior art, which can be linked to the present invention. By way of example, reference is made to a gyroscopic sensor technology in which the movement of the user's hand in space and the change in position of the input device caused thereby is scanned. An input device which makes use of this technology, for example, in US 5,898,421 described.

Weiterhin kommen Eingabegeräte zum Einsatz, bei denen die Zeigerichtung der Hand des Benutzers durch optische oder elektromagnetische Trackingverfahren (Ortungsverfahren) sowie durch Trägheitssensoren (Beschleunigungsmessung) oder kompassartige Sensoren abgetastet werden. Die verwendeten Sensoren arbeiten teilweise absolut und teilweise relativ. Die Sensorik der Eingabeeinheit ist häufig im Gehäuse eines vom Benutzer getragenen Eingabegerätes angeordnet, kann in bestimmten Anwendungsfällen – z.B. beim optischen Tracking – aber auch außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Da dem Fachmann diese Technologien bekannt sind, wird die vorliegende Erfindung nur beispielhaft in Verbindung mit einer einfachen Gestaltung einer Eingabeeinheit beschrieben. Dem Fachmann ist bewusst, dass genauso gut auch andere Eingabeeinheiten und -technologien verwendbar sind.Furthermore, input devices are used, in which the pointing direction of the user's hand is scanned by optical or electromagnetic tracking methods (positioning methods) as well as by inertial sensors (acceleration measurement) or compass-like sensors. The sensors used work partly absolutely and partly relatively. The sensor system of the input unit is often arranged in the housing of a user-carried input device, can be arranged in certain applications - eg in optical tracking - but also outside of the housing. Since these technologies are known to the person skilled in the art, the present invention will be described only by way of example in conjunction with a simple design of a Input unit described. It will be appreciated by those skilled in the art that other input devices and technologies may be used as well.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein tragbares Computereingabegerät bereit zu stellen, welches dem Benutzer insbesondere bei der Vorführung einer Präsentation eine taktile Rückkopplung aus der Computeranwendung ermöglicht, wobei eine direkte Verbindung zwischen der Position des virtuellen Zeigers auf einer Anzeigefläche und der hervorgerufenen taktilen Rückkopplung möglich sein soll.A Object of the present invention is a portable Computer input device ready to provide which the user in particular in the demonstration of a presentation a tactile feedback from the computer application allows being a direct link between the position of the virtual Pointer on a display area and the evoked tactile feedback be possible should.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 definierte Computereingabegerät gelöst. Außerdem gibt der unabhängige Anspruch 11 ein Verfahren zur Lösung der genannten Aufgabe an.These The object is achieved by the defined in claim 1 computer input device. There are also the independent one Claim 11 a method for solution to the above task.

Das erfindungsgemäße Computereingabegerät stellt dem Benutzer mindestens eine Tastfläche bereit, die von einer Rückkoppeleinheit in Abhängigkeit von der Position des virtuellen Zeigers innerhalb der Computeranwendung unterschiedlich stark ausgelenkt werden kann, um dem Benutzer darüber das Erreichen einer bestimmten Position zu signalisieren, beispielsweise das Überfahren einer Trennlinie in einer angezeigten Tabelle oder das Erreichen einer Fensterbegrenzung in der graphischen Anzeige. Gerade bei der heutzutage häufig verwendeten quasi-dreidimensionalen Darstellung von Schaltknöpfen in einer graphischen Oberfläche einer Computeranwendung lässt sich auf diese Weise das Überfahren von erhabenen Symbolen mit dem virtuellen Zeiger durch eine mehr oder weniger starke Auslenkung der Tastfläche an den Benutzer signalisieren.The inventive computer input device provides the user at least one touch surface ready from a feedback unit dependent on from the position of the virtual pointer within the computer application can be deflected differently to reach the user about it signal a certain position, for example, driving over a dividing line in a displayed table or reaching it a window boundary in the graphic display. Especially at the nowadays often used quasi-three-dimensional Illustration of buttons in a graphical interface a computer application In this way, driving over raised symbols with the virtual pointer by a more or signal less strong deflection of the touch surface to the user.

In ähnlicher Weise können über die Tastfläche des erfindungsgemäßen Computereingabegeräts auch dreidimensionale Szenen an den Nutzer vermittelt werden, die von einer Computeranwendung zur Anzeige gebracht werden. Einerseits kann die tatsächliche Tiefe der Szene in linearer oder nicht-linearer Weise auf die Auslenkung der Tastfläche abgebildet werden. Andererseits ist es auch möglich, die Normale oder den Gradienten der Oberfläche unter einem dreidimensionalen Cursor auf die Auslenkung der Tastfläche abzubilden.In similar Way can over the touch surface the computer input device according to the invention also three-dimensional scenes are conveyed to the user, by a computer application for display. On the one hand can the actual Depth of the scene in a linear or non-linear manner to the deflection the touch surface be imaged. On the other hand, it is also possible, the normal or the Gradients of the surface under a three-dimensional cursor on the deflection of the tactile surface.

Die Rückkoppeleinheit umfasst neben der eigentlichen Tastfläche, die beispielsweise als auslenkbarer Fingerknopf gestaltet sein kann, weiterhin einen Antrieb und gegebenenfalls ein Getriebe bzw. eine Umsetzmechanik, um die vom Antrieb bereitgestellte Bewegung in die gewünschte, lineare oder profilierte Auslenkung der Tastfläche umzusetzen. Bei der Verwendung eines Linearantriebs kann auf eine gesonderte Umsetzung verzichtet werden. Beispielsweise lässt sich im einfachsten Fall ein Tauchspulenantrieb einsetzen, der bei unterschiedlich starker Bestromung die Tastfläche mehr oder weniger stark aus dem Gehäuse des Computereingabegerätes ausfahren lässt. Es können aber auch rotatorische Antriebe eingesetzt werden, die beispielsweise über ein Zahnstangengetriebe die Auslenkung der Tastfläche bewirken. Für kleinere Auslenkungen sind piezoelektrische Antriebe denkbar. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die taktile Empfindlichkeit der Fingerspitzen sehr hoch ist, so dass bereits minimale Auslenkungsänderungen der Tastfläche vom Benutzer wahrgenommen und voneinander unterschieden werden können.The Feedback unit includes next to the actual touch surface, for example, as deflectable finger button can be designed to continue a drive and optionally a gear or a Umsetzmechanik to the provided by the drive movement in the desired, linear or profiled Deflection of the touch surface implement. When using a linear actuator can on a separate implementation be waived. For example, can be in the simplest case, use a plunger coil drive that varies in different ways strong energization of the touch surface extend more or less strongly out of the housing of the computer input device leaves. It can but also rotary drives are used, for example, via a Rack and pinion cause the deflection of the touch surface. For smaller ones Deflections are conceivable piezoelectric drives. It is too consider, that the tactile sensitivity of the fingertips is very high, so that even minimal deflection changes of the touch surface of Users can be perceived and distinguished from each other.

Bei einer alternativen Ausführungsform erfolgt der Antrieb der Tastflächen durch steuerbare Formgedächtnismetalle, die durch die Einwirkung von Strom bzw. Wärme ihre Form ändern. Insbesondere eignen sich dafür spezielle Drähte, die durch stromflussbedingte Erhitzung eine relativ starke Längenänderung erfahren. Mehrere solcher Drähte lassen sich in Form einer Matrix anordnen, sodass die Tastfläche aus den Stirnflächen zahlreicher Drähte zusammengesetzt ist. Alternativ können die Drähte unter einer Tastfläche entlang laufen und diese bewegen.at an alternative embodiment the drive of the touch surfaces takes place through controllable shape memory metals, which change their shape through the action of electricity or heat. Especially are suitable for it special wires, the current flow caused by heating a relatively large change in length Experienced. Several such wires can be arranged in the form of a matrix, so that the touch surface off the faces composed of numerous wires is. Alternatively you can the wires under a tactile surface walk along and move them.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse des Computereingabegerätes in Form eines Pistolengriffs gestaltet, welcher vom Benutzer gut gegriffen und über längere Zeit gehalten werden kann. An der Oberseite des Gehäuses kann die Eingabeeinheit, beispielsweise in Form eines Trackballs oder eines Touchpads angeordnet sein, während die Tastfläche beispielsweise an der Vorderseite des Pistolengriffes angeordnet ist und auf den Zeigefinger des Benutzers einwirkt.at a preferred embodiment is the case of the computer input device designed in the form of a pistol grip, which is good for the user gripped and over longer Time can be kept. At the top of the case can the input unit, for example in the form of a trackball or a touchpad, while the touch surface, for example is arranged on the front of the pistol grip and on the Forefinger of the user acts.

Bei abgewandelten Ausführungsformen können im Computereingabegerät mehrere Tastflächen integriert sein, die beispielsweise auf verschiedene Finger des Benutzers einwirken und darüber unterschiedliche Rückkopplungen von der Computeranwendung ermöglichen. Ebenso ist es möglich, die Tastfläche nicht auf einen einzelnen Finger, sondern auf die Handfläche des Benutzers einwirken zu lassen.at modified embodiments can in the computer input device integrated several tactile surfaces be, for example, act on different fingers of the user and above different feedbacks from the computer application. It is also possible the touch surface not on a single finger, but on the palm of the hand To let the user interact.

Eine nochmals abgewandelte Ausführungsform zeichnet sich durch die Bereitstellung einer aus mehreren Teilflächen zusammengesetzten Tastfläche aus. Damit lässt sich eine richtungsabhängige Rückkopplung erreichen. Beispielsweise kann die Tastfläche in Form einer Matrix von 4×4 kleinen Nadelköpfen bzw. den oben bereits erwähnten Drahtenden bestehen, die individuell angesteuert werden können. Die Technologie zur Gestaltung solcher Matrizen ist prinzipiell aus Geräten bekannt, mit denen Braille-Zeichen automatisch abgebildet werden können.A again modified embodiment is characterized by the provision of a composite of several sub-areas touch surface out. Leave it is a directional feedback to reach. For example, the tactile surface may be in the form of a matrix of 4 × 4 small needle heads or the already mentioned above Wire ends exist, which can be controlled individually. The Technology for designing such matrices is in principle out devices known, with which braille characters are automatically displayed can.

Bei einer weitergebildeten Ausführungsform ist an die Tastfläche ein Wegsensor (z.B. ein Potentiometer) oder ein Kraftsensor angekoppelt, mit welchem die vom Benutzer gegen eine rückkopplungsbedingte Auslenkung der Tastfläche aufgebrachte Rückstellkraft oder -weg abgetastet werden kann. Über diesen Kraftsensor lassen sich spezielle Schaltfunktionen auslösen. Beispielsweise ist es möglich, die Positionssteuerung des virtuellen Zeigers beim Erreichen einer Fenstergrenze davon abhängig zu machen, ob der Benutzer eine von der Rückkoppeleinheit aufgebrachte Verschiebekraft durch Einprägen einer Gegenkraft überwindet, wobei nur in diesem Fall das Verlassen des aktiven Fensters mit dem virtuellen Zeiger gestattet wird.at a further developed embodiment to the touch surface a displacement sensor (e.g., a potentiometer) or a force sensor is coupled, with which the user against a feedback-related deflection the touch surface applied restoring force or-scanned. Leave over this force sensor to trigger special switching functions. For example it is possible, the Position control of the virtual pointer when reaching a window boundary depends on to make whether the user applied one of the feedback unit Displacement force by impressing overcomes a counterforce, only in this case leaving the active window with the virtual pointer is allowed.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Ausrichtung der haptischen Rückkopplung in Richtung des Bildschirms in direktem Zusammenhang mit der Zeigerbewegung steht. Wenn der virtuelle Zeiger vom Benutzer mit der Hand- bzw. Fingerbewegung von links nach rechts über ein Anzeigefenster bewegt wird, dann kann der Benutzer durch diese Rückkopplung z.B. den Fensterrand genau dann haptisch bemerken, wenn der virtuelle Zeiger den Fensterrand erreicht. Falls der Fensterrand als eine Vertiefung dargestellt wird, dann fährt in diesem Moment die Tastfläche oder ein Bereich davon aus und gleich wieder ein. Für den Benutzer fühl sich dies an, wie ein verlängerter Finger, der auf der Bildschirmoberfläche entlang fährt.It is particularly advantageous when the orientation of the haptic feedback in the direction of the screen in direct connection with the pointer movement stands. If the virtual pointer from the user with the hand or Finger movement is moved from left to right across a display window, then, by this feedback, the user can e.g. the window border Note exactly when the virtual pointer reaches the edge of the window. If the window border is shown as a pit, then drives in this moment the touch surface or an area of it and immediately again. For the user feel this as an extended one Finger moving along the screen surface.

Das Computereingabegerät ist in an sich bekannter Weise über drahtgebundene oder drahtlose Datenübertragungsverbindungen an einen Computer angeschlossen. Außerdem kann eine optische Einheit integriert sein, die beispielsweise einen Laserstrahl generiert, um ohne Umweg über die Computeranwendung auf bestimmte Stellen im realen Raum zeigen zu können. Dies erweitert die Einsatzmöglichkeiten des Computereingabegerätes. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann die Eingabeeinheit weiterhin Schalttasten umfassen, wie dies aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt ist.The Computer Input Device is about in a known manner wired or wireless communication links a computer connected. In addition, an optical unit be integrated, which generates a laser beam, for example, around without detour show the computer application to specific locations in real space to be able to. This extends the application possibilities of the computer input device. In modified embodiments For example, the input unit may further include switch keys as well is known in principle from the prior art.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Computereingabegeräts ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further Advantages, details and developments of the computer input device according to the invention result from the following description of a preferred embodiment, with reference to the drawing. Show it:

1 eine perspektivische Prinzipdarstellung eines tragbaren Computereingabegerätes, welches von einer Benutzerhand gehalten wird; 1 a perspective schematic representation of a portable computer input device, which is held by a user's hand;

2 eine vereinfachte, teilweise aufgebrochene Seitenansicht des Computereingabegeräts. 2 a simplified, partially broken side view of the computer input device.

In 1 ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines tragbaren Computereingabegerätes 01 gezeigt. Das Computereingabegerät 01 lässt sich vom Benutzer mit einer Hand 02 halten und bedienen. Dazu besitzt das Computereingabegerät 01 vorzugsweise ein pistolengriffförmig gestaltetes Gehäuse 03. Andere Gehäuseformen sind natürlich möglich.In 1 Figure 5 is a simplified perspective view of a preferred embodiment of a portable computer input device 01 shown. The computer input device 01 can be handled by the user with one hand 02 hold and use. The computer input device has this 01 preferably a pistol grip-shaped housing 03 , Other housing forms are of course possible.

In an sich bekannter Weise umfasst das Computereingabegerät eine Eingabeeinheit, welche bei der gezeigten Ausführungsform einen Joystick 04 und zwei Schalttasten 05 besitzt. Anstelle des Joysticks können auch eine Bedienkugel, ein Touchpad oder andere bekannte Eingabeelemente verwendet werden. Der Benutzer kann den Joystick 04 verschwenken oder die Bedienkugel mit dem Daumen in Drehung versetzen, um einen virtuellen Zeiger in einer Computeranwendung hinsichtlich seiner Position zu steuern. Die Schalttasten 05 können ebenfalls mit dem Daumen bedient werden, um spezielle Schaltfunktionen in der Computeranwendung auszulösen. Der Joystick 04 und die Schalttasten 05 sind bei der gezeigten Ausführungsform an der Oberseite des Gehäuses 03 angeordnet.In a manner known per se, the computer input device comprises an input unit, which in the embodiment shown has a joystick 04 and two buttons 05 has. Instead of the joystick, a control ball, a touchpad or other known input elements can also be used. The user can use the joystick 04 or pivot the operating ball with your thumb to control a virtual pointer in a computer application with respect to its position. The switch buttons 05 can also be operated with the thumb to trigger special switching functions in the computer application. The joystick 04 and the buttons 05 are at the top of the housing in the embodiment shown 03 arranged.

Das Computereingabegerät umfasst weiterhin eine Rückkoppeleinheit, die eine Tastfläche 06 an der Vorderseite des pistolengriffförmigen Gehäuses 03 besitzt. Während der Benutzung liegt der Zeigefinger des Benutzers an der Tastfläche 06 an, so dass darüber eine Verlagerung der Tastfläche 06 gegenüber dem Gehäuse 03 für den Benutzer spürbar wird.The computer input device further comprises a feedback unit, which is a touch surface 06 at the front of the pistol grip case 03 has. During use, the user's index finger is on the touch surface 06 so that about a shift of the touch surface 06 opposite the housing 03 becomes noticeable to the user.

Aus der in 2 gezeigten Seitenansicht des Computereingabegeräts ist die Funktionsweise der Tastfläche 06 besser ersichtlich. Die Tastfläche 06 kann in Form einer Drucktaste ausgestaltet sein, die sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Gehäuses 03 an dessen Vorderseite erstreckt. Die Tastfläche 06 ist verschiebbar im Gehäuse 03 gelagert, so dass sie unterschiedlich weit aus dem Gehäuse herausragen kann. Die Bewegungsrichtung ist in der 2 durch einen Doppelpfeil angegeben.From the in 2 shown side view of the computer input device is the operation of the touch surface 06 better visible. The touch surface 06 may be configured in the form of a push button, which extends substantially over the entire width of the housing 03 extends to the front. The touch surface 06 is movable in the housing 03 stored so that they can protrude different distances from the housing. The direction of movement is in the 2 indicated by a double arrow.

Die mögliche lineare Verschiebung der Tastflächen 06 kann mehrere Millimeter umfassen. Dadurch, dass der Zeigefinger des Benutzers an der Vorderseite der Tastfläche 06 anliegt, wird deren Verlagerung sofort vom Benutzer gespürt. Es ist beispielsweise möglich, beim Überfahren einer Trennlinie in einer Tabelle durch den virtuellen Zeiger die Tastfläche 06 um etwa ein Drittel ihres Bewegungsweges aus dem Gehäuse 03 herauszufahren und das Erreichen einer Fenstergrenze auf der graphischen Anzeige durch vollständiges Herausfahren der Tastfläche 06 zu signalisieren.The possible linear displacement of the touch surfaces 06 can span several millimeters. Characterized by the user's index finger on the front of the touch surface 06 is applied, their relocation is immediately felt by the user. It is possible, for example, when passing a dividing line in a table by the virtual pointer, the touch surface 06 about a third of their movement path out of the housing 03 to move out and reaching a window border on the graphic display by completely retracting the touch surface 06 to signal.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die Tastfläche 06 sehr feinstufig angesteuert werden kann, so dass bei speziellen Anwendungen beispielsweise der Oberflächenverlauf eines vom virtuellen Zeiger überstrichenen Weges durch die Bewegung der Tastfläche 06 nachgebildet werden kann. Dem Benutzer wird auf diese Weise ein taktiler Eindruck einer Topographie eines virtuellen Weges vermittelt.It should be noted that the tactile surface 06 can be controlled very finely, so that in special applications, for example, the surface history of a virtual pointer over dashed path through the movement of the tactile surface 06 can be reproduced. In this way, the user is provided with a tactile impression of a topography of a virtual path.

Zur Ansteuerung der Tastfläche 06 ist im Computereingabegerät ein Antrieb 07 und bei Bedarf ein Getriebe angeordnet, die in der Figur nur symbolisch dargestellt sind. Die gestrichelt eingezeichneten weiteren Positionen der Antriebseinheiten verdeutlichen die Verschiebebewegung. Es können Linearantriebe verwendet werden, wodurch sich das Umsetzungsgetriebe einsparen lässt. Vorzugsweise kommen elektrische oder piezoelektrische Antriebe zum Einsatz, jedoch wäre auch eine pneumatische oder hydraulische Betätigung der Tastfläche 06 denkbar.For controlling the touch surface 06 is a drive in the computer input device 07 and if necessary arranged a gear, which are shown only symbolically in the figure. The dashed lines further positions of the drive units illustrate the displacement movement. It can be used linear actuators, which can save the conversion gear. Preferably, electrical or piezoelectric drives are used, but would also be a pneumatic or hydraulic actuation of the sensing surface 06 conceivable.

0101: ComputereingabegerätComputer Input Device
0202: Hand des Benutzershand the user
0303: Gehäusecasing
0404: Bedienkugelcontrol ball
0505: Schalttastengearshift buttons
0606: Tastflächetouch surface
0707: Antriebdrive

Claims

Portable computer input device ( 01 ) with a housing ( 03 ), which is cantilevered by the user during data entry in one hand ( 02 ), and with an input unit which allows the control of a virtual pointer in a computer application, characterized in that it further comprises a feedback unit which has a variable deflection of at least one touch surface ( 06 ) opposite the housing ( 03 ), which depends on the position of the virtual pointer within a space defined by the computer application.

Computer input device according to claim 1, characterized in that the input unit ( 04 . 05 ) on or in the housing ( 03 ) is arranged.

Computer input device according to claim 2, characterized in that the input unit with the aid of position and / or acceleration sensors and / or gyroscopic sensors spatial Hand movements of the user scans.

Computer input device according to claim 1 or 2, characterized in that the input unit is designed as a trackball unit which is a user-rotatable control ball and sensors for scanning the direction of rotation of the control ball.

Computer input device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the input unit as a touchpad or joystick ( 04 ) is configured.

Computer input device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the feedback unit at least one drive ( 07 ), which is used to generate the variable deflection of the tactile surface ( 06 ) is controlled by the computer application.

Computer input device according to claim 6, characterized in that the housing ( 03 ) is designed pistol grip-shaped, wherein the input unit ( 04 . 05 ) at the top and the touch surface ( 06 ) of the feedback unit at the front of the housing ( 03 ) are arranged, and wherein the touch surface ( 06 ) of at least one finger of the operating hand ( 02 ) can be embraced.

Computer input device according to claim 7, characterized in that the touch surface ( 06 ) is arranged so that it rests on the index finger of the user when the pistol grip-shaped housing ( 03 ) and that the tactile surface ( 06 ) from the drive ( 07 ) out of the housing ( 03 ) is out and / or retractable.

Computer input device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the drive ( 07 ) comprises a gear, which converts the drive movement into a linear displacement movement and this to the touch surface ( 06 ) transmits.

Computer input device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the drive ( 07 ) is selected from the group consisting of: - rotary electric motor, - plunger drive, - linear direct drive, - piezoelectric drive, - electric lifting magnet, - compressor, - variable-length electrically activated wires.

Computer input device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the touch surface ( 06 ) is divided into several sub-areas, which are independently controllable.

Computer input device according to one of claims 1 to 11, characterized in that further comprises switch buttons ( 05 ) on the housing ( 03 ) are arranged, which transmit switching signals to the computer application when actuated.

Computer input device according to one of claims 1 to 12, characterized in that it is connected to a computer via a wired or wireless data transmission connection is pelbar.

Computer input device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the touch surface ( 06 ) is coupled to a force or displacement sensor which determines the force applied by the user against a deflection counterforce and / or the user forced position of the touch surface.

Method for interactive operation of a computer application, comprising the following steps: - generating control signals in an input unit ( 04 ) of a computer input device ( 01 ); - transmitting the control signals to a computer application; Positioning a virtual pointer within the computer application in response to the control signals; Generating a feedback signal when the virtual pointer occupies a predetermined position in a virtual space predefined by the computer application; Transmitting the feedback signal to the computer input device ( 01 ); and - moving a tactile surface ( 06 ) of the computer input device ( 01 ), which is scannable by the user, in response to the feedback signal.

Method according to claim 15, characterized in that the tactile surface ( 06 ) is moved against a user's finger when the virtual pointer reaches a boundary of a display window, input field, or menu item.