DE2855935A1

DE2855935A1 - Interaktive vorrichtung zur dateneingabe in ein geraet kleiner abmessungen

Info

Publication number: DE2855935A1
Application number: DE19782855935
Authority: DE
Inventors: Jean-Felix Perotto; Christian Piguet
Original assignee: Centre Electronique Horloger SA
Current assignee: Centre Electronique Horloger SA
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1978-12-23
Publication date: 1979-07-05
Also published as: JPS54103636A; US4242676A; DE2855935C3; DE2855935B2; JPS6261966B2

Description

PATENTANWALT DIPL-PHYS. HEINRICH SEIDS 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 12068 · Telefon (0 6121) 56 53 82 Postscheck Frankfurt/Main 181008 · Bank Deutsche Bank 3956372 · Nass. Sparkasse 108003065

Wiesbaden, den 18. Dezember 19 78 C 148 S/rd

Centre Electronique Horloger SA CH-2000 Neuchätel 7

Interaktive Vorrichtung zur Dateneingabe in ein Gerät kleiner Abmessungen

Priorität: Schweizerische Patentanmeldung Nr= 16 178/77 vom 29. Dez. 1977 und

Schweizerische Patentanmeldung Nr. 769O/78 vom 17„ Juli 1978

Die Erfindung bezieht sich auf eine interaktive Vorrichtung zur Dateneingabe in ein Instrument kleiner Abmessungen mit mindestens einem manuell betätigten Sensor, einer Steuerungs-Anzeigeeinheit und Einrichtungen für elektronische Umsetzung, Speicherung und Dekordierung«

Das prinzipielle Problem, das sich bei einer manuell betätigten Einrichtung zur Dateneingabe für Geräte kleiner Dimensionen, beispielsweise einer Kleinuhr, stellt, ist die geringe Anzahl von Sensorelementen (Tasten oder

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Transducern), die individuell nur mit einem Finger erreicht bzw. betätigt werden können. Diese geringe Anzahl von Sensorelementen begrenzt das direkt zugängliche wirksame Alphabet.

Wie unten erläutert, hat es sich bisher gezeigt, dass alle Einrichtungen zur Dateneingabe ein zusätzliches Element benötigen, um in der Praxis benutzt zu werden. Das zusätzliche Element in Benutzungsinstruktionen bestehen, die der Benutzer einhalten muss, um die Vorrichtung wirksam zu betätigen (beispielsweise geschriebene Dateneingabe), oder in einem Satz von Markierungen," die den Eingabeelementen zugeordnet sind, ähnlich Beschriftungen, die beispielsweise auf den Tasten angebracht sind.

In US-PS 3 803 834 ist eine mit einem Rechner versehene Armbanduhr beschrieben, der Tasten zur Dateneingabe und zui Wahl von Funktionen aufweist, wobei jede Taste mit einer entsprechenden Ziffer oder einem Symbol markiert ist. Solche Miniatur-Tastaturen können jedoch nicht mit einem Finger betätigt werden, und es ist ein Stäbchen erforderlich, um die individuellen Tasten zu betätigen.

US-PS 3 75 7 322 zeigt durchscheinende Tasten, unter welchen eine Anzeige vorgesehen ist, um das der Taste

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entsprechende Symbol anzuzeigen. Die in einer Tastatur gruppierten Tasten können als Multifunktionstasten angesehen werden, da es vorgesehen ist, die Tastatur zu ändern, d.h. von Buchstaben auf Ziffern zu ändern usw..

Aus CH-PS 533 332 ist ein mit einer Anzeige versehenes System bekannt, um aufeinanderfolgend die Daten anzuzeigen, wie sie von einem dafür vorgesehenen Stromkreis geliefert werden. Das System enthält ein Steuerelement, das es gestattet, die gewünschte Information einzugeben. Ein solches System erfordert nur eine geringe Anzahl von Tasten, aber es ist langsam und ermüdend.,

US-PS 3 309 785 offenbart eine Schreibfläche, auf die Symbole geschrieben werden können. Die Fläche ist mit Sensoren versehen, die auf das Vorbeiführen eines Fingers oder eines Schreibstiftes reagieren. Die Aufeinanderfolge des Vorbeilaufens wird aufgenommen, wobei die Fläche eine Aufeinanderfolge von Signalen erzeugt, aus der wiederum ein Stromkreis das Symbol erkennt und seine Anzeige steuert. Der Benutzer einer solchen Vorrichtung muss sich der Mühe unterziehen, zu lernen, wie er die Symbole in richtiger Weise zu schreiben hat.

Aus DE-AS 2 235 620 ist eine interaktive Anzeige mit einer Schreibfläche bekannt, die mit vierzehn Sensor-

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elementen und einer Anzeigeeinrichtung mit vierzehn Segmenten versehen ist, die ohne jegliche Beziehung zum Schreiben von Symbolen angeordnet ist. Es ergibt sich aus dieser Bedingung, dass der Benutzer für jedes der sechsunddreißig Symbole (Buchstaben und Ziffern) die Konfiguration lernen muss, die der Hersteller der Vorrichtung vorschreibt, nämlich wo jedes Symbol auf zumindes· einem Teil der vierzehn Elektroden zu schreiben ist. Eine solche Dateneingabe ist für einen Durchschnittsbe- · nutzer undurchführbar.

Die Aufgabe der Erfindung ist es eine interaktive Vorrichtung zur Dateneingabe zu schaffen, die die Nachteile der oben beschriebenen bekannten Vorrichtungen vermeidet und die mit den Abmessungserfordernissen für tragbare Instrumente kleiner Abmessungen, beispielsweise Kleinuhren verträglich ist. Diese interaktive Vorrichtung für Dateneingabe soll geeignet sein, manuell betätigt zu werden und eine Information abzugeben, die für die Lage eines Fingers auf einem Sensor repräsentativ ist^ und zwar unabhängig von der Fingerbreite.

Zur Lösung dieser Aufgabe soll erfindungsgemäss die interaktive Vorrichtung zur Dateneingabe in ein Gerät kleiner Abmessungen, die mindestens einen manuell betätigten Sensor, eine Steuerungsanzeigeeinheit und Einrichtung«

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zur elektronischen Umsetzung, Speicherung und Dekodierung enthält, sich dadurch kennzeichnet, dass der Sensor eine Mehrzahl von Elektroden in solcher Anordnung enthält, dass jeglicher Lage des Fingers auf dem Sensor eines der Symbole eines Alphabets zum Aufsuchen und Wählen alphanumerischer Daten entspricht, welches Symbol daraufhin in Abhängigkeit von der vom Sensor gegebenen Information auf der Steuerungs-Anzeigeeinheit erscheint.

Die Vorrichtung erfordert keinerlei Instruktionen für die Benutzung, noch auf dem Gerät angebrachte Markierungen, weil seine Arbeitsweise auf permanenter, visueller Rückkopplung beruht. Der Benutzer sucht das zu wählende Symbol auf, in dem er seinen Finger auf dem Sensor verschiebt und dabei auf die Steuarungsanzeigeeinheit sieht. Der Komplex "Mensch-Maschine" ist in diesem Fall ein Servosystem genau gleich beispielsweise in dem Fall der Einstellung eines Potentiometers für die Regulierung der Lautstärke einer Verstärker-Lautsprecher-Kette oder der Helligkeit an einem Fernsehgerät, bei denen ebenfalls mit akustischer bzw. visueller "Rückkopplungs"-Steuerung gearbeitet wird.

Ein Ausfuhrungsbeispxel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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-AS-

Fig. 1 die Frontfläche einer erfindungsgemässen

Vorrichtung;
Fig. 2 den Einfluss der Fingerbreite auf einen Sensor mit einer Mehrzahl von Elektroden; Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Transcoder gemäss

der Erfindung;
Fig. 4 das Blockdiagramm eines einem Sensor

nach Figur 1 und dem Transcoder nach Fig„ 3 zugeordneten elektronischen Kreises; Fig. 5 eine andere Ausführungsform der Anordnung

des Sensors entlang eines Teilumfanges

auf der Frontfläche der Vorrichtung; Fig. 6 eine weitere Ausführungsform für die Anordnung des Sensors nach Figur 1 längs des Umfanges auf der Frontfläche der

Vorrichtung;
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform des Sensors

gemäss der Erfindung;

Fig. 8 eine Blockdiagramm für den dem Sensor nach Fig. 7 zugeordneten Kreis;

Fig. 9 eine andere Ausführungsform des Sensors

gemäss der Erfindung;
Fig. 10 das Blockdiagramm eines einen Sensor gemäsjs

Fig. 9 zugeordneten Kreises; Fig. 11 eine zweidimensionale Anordnung des Sen

sors gemäss der Erfhdung;

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Fig. 12 eine 1-bit-Anordnung eines erfindungsge-

mässen Sensor;
Fig. 13 eine 3-bit-Anordnung eines erfindungsgemässen Sensors;
Fig. 14 eine Anzeige mit Lichtzeiger, zugeordnet

zu jedem Symbol des Alphabets; Fig. 15 eine Anzeige mit Lichtzeiger, zugeordnet

zu jeder Gruppe von jeweils drei Symbolen des Alphabets und
" Fig. 16 eine Anzeige mit Lichtzeiger, zugeordnet

zu jeder Zehnerstelle der Anzeige.

Figur 1 zeigt die Frontfläche einer erfxndungsgemassen Vorrichtung. Sie weist einen Sensor 100 auf, der von einer Mehrzahl gleicher, seitlich nebeneinander angeordneter Elektroden 101, einer Steuerungsanzeige 110 und einer Anzeige 111' des Gerätes oder Instruments 111, beispielswei se eines Taschenrechners gebildet ist. Ein Ausgang 103 ist jeder Elektrode 101 zugeordnet, wie dies gestrichelt in Figur 1 angedeutet ist. Die Elektroden 101 des Sensors 100 geben eine binär kodierte Information auf die Ausgänge 103, die für die Lage X des Fingers auf dem Sensor repräsentativ ist. Der Sensor kann von kapazitiver Art oder von Art eines Ohm'sehen Widerstandes sein.

Die N-Elektroden 101 eines solchen Sensor sind geeignet

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(2N - 1) verschiedene Lagen des Fingers zu definieren, also (2N - 1) kodierte Ausgangsinformationen, die von der Breite d des Fingers unabhängig sind. Die (2N - 1) Lagen schliessen die N-Lagen der entsprechenden N-Elektroden und zuzüglich die (N-I) Lagen zwischen den benachbarten Elektroden ein.

Die (2N - 1) kodierten Informationen, die durch N bits (N-Elektroden) abgegeben werden,können auf M bit transkodiert werden, wobei M kleiner als N ist, um den zugeordneten elektronischen Kreis zu vereinfachen und den Einfluss der Fingerbreite zu eliminieren.

Figur 2 zeigt für die gleiche Fingerlage den Einfluss der Fingerbreite im Fall eines Sensor, der beispielsweise elf Elektroden 101 enthält, jeder von der Breite Δ .

Es soll erkannt werden, dass die Anordnung der durch den Finger betätigten Elektroden von der Stellung X des Fingers und von dessen Breite d abhängt. Es ist daher möglich, dass entsprechend seiner Breite der Finger eine oder mehrere benachbarte Elektroden betätigt.

Jedoch ist der einzige interessierende gewünschte Wert die Lage X des Fingers. Dies bedeutet, dass es notwendig ist, die mittlere Elektrode aus der Gruppe der aktivierten Elektroden zu ermitteln.

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Das Auffinden des mittleren Elektroden kann leicht durch einen kombinatorischen Transcoder ausgeführt werden, der dann den gleichen Kode des Wertes von X für die drei verschiedenen, in Fig. 2 angedeuteten Fingerbreiten abgibt.

Figur 3 zeigt das Blockdiagramm einer Eingangsanordnung mit einem Transcoder 104, zugeordnet zu den vier Elektrode^ 101, a, b, c und d des Sensors 100. Der Transcoder 104 enthält einen ersten Transcoder 105 mit 2N - 1 =2·4 1=7 Zwischenausgängen entsprechend den sieben möglichen Lagen X, die durch die vier Elektroden des Sensors definiert sind, und einen zweiten Transcoder 106, der dazu gedacht ist, die Anzahl der Ausgangsleitungen des Kreises zu vermindern. Der Transcoder 106 gibt Information über die Lage unter den sieben möglichen Lagen in einem 3-bit-Kode, so dass die Anzahl der am Ausgang 107 des Transcoders 106 benötigten Leitungen auf drei vermindert ist.

Die folgende Tabelle 1 gibt den logischen Status der Eingänge a, b, c und d des Transcoders 1O5 in Abhängigkeit von den sieben möglichen Lagen wieder, wie sie durch die vier Elektroden des Sensors bestimmt sind, den logischen Status der Ausgänge 104A bis 104G (Zwischenausgänge) des Transcoders 105 und den logischen Status

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der Ausgänge 107a, 107b und 107c des Transcoders 106 in einem auf drei bit reduzierten Kode. Die Ausgänge des Transcoders 106 sind gleichzeitig die Ausgänge des gesamten Transcoders 104. Die Tabelle zeigt beispielsweise, dass die Position 3 sowohl der Lage des Fingers auf der einzigen Elektrode b als auf der gleichzeitigen Betätigung der Elektroden a, b und c durch einen Finger grosser Breite entspricht. Für beide Fälle zeigt der Zwischenausgang C=I und der Ausgang 107 zeigt 3 in ■ binärem Kode, wenn der Transcoder 104 wirklich die zentrale Elektrode wählt, die in unserem Beispiel die Elektrode b ist. Tabelle 1 zeigt auch, dass jeder Lage X des Fingers auf dem Sensor 100 ein besonderer Kode entspricht, der an den Ausgängen 1Ο7 des gesamten Transcoder 104 von der Breite des Fingers unabhängig ist.

Es ist auch zu sehen, dass unter'den sechzehn möglichen EingangsStadien die durch die vier Elektroden 101 vorgesehen sind, eine Anzahl von Stadien niemals vorkommen, wie sie in Tabelle 1 durch * markiert sind. Dies beruht auf der Tatsache, dass es nicht möglich ist, mit nur einem Finger zwei nicht benachbarte Elektroden zu betätigen. Sollte jedoch eine solche Kombination eintreten, beispielsweise durch unbeabsichtigte Berührung des Sensors 100 mit einem anderen Finger, dann nimmt der Ausgang des Transcoders 104 einen logischen Status 000 an, wie

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Dipl.-Phys.	Heinrich Seids ·	Patentanwalt · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 5105 · 6200 Wiesbaden 1 · ® (0 61 21) 56 53 82 ve- 2855935 *-20-*	gezeigt ist, so dass	Zwischenausgänge GFEDCBA	keine	107b	Aus-
	dies in	der Tabelle 1	Position eintritt.			0	107a
	falsche	Anzeige einer	1	0 0 0 0 0 0 0		0	0
		Tabelle	0 0 0 0 0 0 1		1	1
5	Lagen	Eingänge d c b a	0 0 0 0 10 0		ι ·	1
			0 0 0 0 0 10		0	0
		0 0 0 0	O 0 1 O 0 0 0	reduziert kodierte gänge	0	1
	1	0 0 0 1	0 0 0 0 0 0 0	107c	0	0
	3	0 0 10	0 0 0 10 0 0	0	1	0
	2	O 0 1 1	0 0 O 0 1 O 0	0	1	1
10	5	0 1 0 O	10 0 0 0 0 0	0	0	1
	*	0 10 1	0 0 0 0 0 0 0	0	0	0
	4	0 110	0 0 0 0 0 0 0	1	0	0
	3	Olli	0 0 0 0 0 0 0	0	1	0
	7	10 0 0	0 10 0 0 0 0	1	0	0
15	*	10 0 1	0 0 0 0 0 0 0	0	0	0
	*	10 10	0 0 10 0 0 0	1	0	1
	*	10 11	0 0 0 1 0 0 O	0		0
	6	110 0	0
	*	110 1	0
20	5	1110	1
	4	1111	0
1
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Figur 4 zeigt das Blockdiagramm eines logischen Kreises 113, der dem Sensor 100 und dem Transcoder 104 zugeordnet ist. Die Ausgänge 107 des Transcoders sind mit einem logischen Kreis 109 verbunden und die Eingänge B sind mit diesem Kreis über einen Verzögerungskreis 108 verbunden, der drei Flipp-Flopp-Schaltungen des Typs D enthält, deren Zeitgebereingänge 108a ein Signal mit einer Frequenz von beispielsweise 100 Hz von einem (nicht dargestellten) Impulsgenerator aufnehmen.

Der Kreis 109, der beispielsweise vom Typ 74C 181 sein kann, ist ein 4-bit-Komparator, dessen Ausgänge 109a, 109b und 109c sich im logischen Status 1 befinden, wenn die Bedingungen an sainen Eingängen sind: A>B, A 4= 0 bzw. A Φ B. Die Wahl dieser Kriterien basiert auf den folgenden Überlegungen: der logische Status des Eingangs A des Kreises 109 repräsentiert die bestehende Lage X, des Fingers auf dem Sensor, und der Status des Eingangs B repräsentiert die Lage X_t_, bei dem vorhergehenden Zeitgeberimpuls auf 108a. Dadurch ergibt sich:

a) wenn die Bedingung A 4= 0 besteht, ist der

Finger in Berührung mit dem Sensor.

b) Wenn die Bedingung A^¹B besteht, hat sich der Finger nach links bewegt. Im anderen Fall hat sich der Finger nach rechts bewegt oder er hat seinen Platz nicht verändert. Diese Bedingung

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bestimmt die Zählrichtung eines Aufwärts-Abwärts-Zählers 115.

c) Wenn die Bedingung A $ B besteht, zeigt dies an, dass der Finger seinen Platz geändert hat.

Wenn eine horizontale Verschiebung des Fingers auf dem Sensor in Betracht gezogen wird, hat der Finger den Sensor nicht verlassen, und es besteht noch die Bedingung ΑΦΟ. Das Gatter 114 überträgt dann dem Zähler 115 den Zeitgeberimpuls , der durch den Ausgang A 4= B über einen Verzögerungskreis 112 zugeführt wird. Wenn eine vertikale Stellung des Fingers in Betracht gezogen wird, hat der letztere den Sensor verlassen, und die Bedingung A + O besteht nicht mehr. Das Gatter 114 kann dann nicht den Zeitgeberimpuls übertragen, so dass der Status des Zählers 115 sich nicht ändert. Der Ausgang 112a des Verzögerungskreises 112 (beispielsweise 30 ms) steuert über ein UND-Gatter 114, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang 109b verbunden ist, den Zeitimpuls-Eingang des Aufwärts-Abwärts-Zählers 115, dessen Zählrichtung durch den Ausgang 109a des Kreises 109 gesteuert wird. Der logische Status des Zählers 115, der für das gewählte Symbol repräsentativ ist, wird über die Ausgänge zum Benutzungskreis 111, den Decoder 117 und die Steuerungsanzeige 110 übertragen.

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Das Arbeitsprinzip der Anordnung ist wie folgt: Wenn der Finger den Sensor nicht berührt, befindet sich der Ausgang 109b auf logischem Status 0, und der Zähler ist blockiert. Wenn sich der Finger auf dem Sensor berührt, entspricht jede Statusänderung der Ausgänge 107 einem Status 1 des Ausganges 109c, der nach der Verzögerung 112 den Inhalt des Zählers 15 (je nach dem logischen Status von 109a) erhöht oder vermindert»

Wenn der Finger den Sensor verlässt, beispielsweise wenn · das gewünschte Symbol auf der Anzeige 110 erscheint, schalter der Ausgang 109b auf den Status 0 und verhindert jegliches zusätzliches Zählen am Zähler 115, das aufgrund der Tatsache eintreten könnte, dass der Finger den Sensor durch Erzeugen vieler unerwünschter folgender logischer Stadien verlässt.

Zusammenfassend gestattet die Kombination eines mit N-Elektroden ausgestatteten Sensor mit einem Decoder die Auswahl eines unter (2N - 1) Symbolen, während die Benutzung der Schaltungsanordnung nach Figur 4 das Alphabet der möglichen Symbole mittels eines umkehrbaren Zählers erweitert. Die Grenze in der Grosse des Alphabets wird durch die Grosse des Zählers gesetzt. Wenn der Finger immer in einer Richtung auf dem gesamten Sensor bewegt wird, wird der Zähler durch (2N - 1) Einhexten erhöht. Auf diese Weise wird eine schnelle Wahl

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eines Symbols in der Gruppe durch langsamere Bewegung des Fingers bis zum Erscheinen des gewünschten Symbols in der Anzeige erzielt. Wie in Figur 5 gezeigt, kann der Sensor 36 längs eines Teilumfanges an der Frontfläche einer Vorrichtung angeordnet sein. Dies führt zu einem Sensor mit einer grossen nutzbaren Länge, die dazu dient, die normalerweise für die Betätigung des Sensor erforderliche manuelle Empfindlichkeit zu vermindern.

' In anderer, in Figur 6 gezeigter Ausführungsform kann der Sensor längs des gesamten Umfanges am Rand der Frontfläche einer Vorrichtung ausgebildet sein.

Nach Figur 7 enthält der Sensor 120 nur sechs Elektroden, die es gestatten, die zwölf Symbole der Steuerungsanzeige 125 zu wählen. Wenn der Benutzer eine einzige Elektrode des Sensor 120 betätigt, wählt er das zugehörige Symbol. Auf diese Weise kann er die Symbole 2, 4, 6, 8, 0 und C wählen. Wenn er zugleich zwei benachbarte Elektroden betätigt, wählt er das zwischen den beiden Elektroden liegende Symbol. So kann er die Symbole 1, 3, 5, 7 und F wählen.

Figur 8 zeigt das Blockdiagramm einer der Ausführungsform nach Figur 7 zugeordneten Schaltungsanordnung.

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Der Sensor 120 ist an einem Transcoder 104 angeschlossen, von welchem die Ausgänge 107 einerseits zu einem Register 128 mit Flip-Flop-Schaltung des Typs D und andererseits mit einer logischen Schaltungsanordnung 113 verbunden sind, deren Ausgang 114a den Zeitimpulseingang des Registers 128 betätigt. Nur der Ausgang 114a des Kreises 113 wird benutzt, um gleichzeitig A + 0 und A 4= B anzugeben. Daher wird bei Berühren einer oder zweier Elektroden des Sensors mit dem Finger des Benutzers der .Ausgang 114a betätigt, wenn ein Statuswechsel im Transcoder 104 eintritt. Der neue logische Status wird in das Register 128 eingeführt, wenn das Signal bei 114a von 0 auf 1 überschaltet.

Wenn der Benutzer gleichzeitig zwei Elektroden betätigt, dann wird der diesen logischen Status repräsentierende Kode in das Register 128 eingegeben, nachdem die Verzögerung des Kreises 117 erfolgt ist. Wenn der Benutzer den Finger abhebt, verlässt er notwendigerweise eine Elektrode vor der anderen und - wenn der Verzogerungskreis 113 nicht vorhanden wäre - würde die Eingabe in das Register 12 8 notwendigerweise der bis zuletzt aktivierten Elektrode entsprechen. Die Signale an den Ausgängen 12 des Registers 128 werden im Decoder 117 dekodiert, um die Steuerungsanzexge 125 zu steuern.

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Gemäss Figur 9 ist es möglich, zwei Sensoren 121 und 121a zu benutzen, während die Ausgänge 107 und 107a der Transcoder 104 und 104a (siehe Fig. 10) entsprechend dem gleichen besonderen Kode benutzt werden. Mit einer Kontrollanzeige 12 6 in Form einer Tabelle von Symbolen ist es möglich, ein Symbol in zwei Schritten zu wählen. Eine erste Wahl auf dem Sensor 121 lässt die gesamte Spalte von Leuchtpunkten (LED) aufleuchten, die den Symbolen dieser Spalte zugeordnet sind. Eine zweite Wahl ■ auf dem SensorA21a schaltet alle Leuchtpunkte ab, ausser einem, der zu der am Sensor 121a gewählten Zeile gehört. Es ist auch möglich, mit der Wahl der Zeilen am Sensor 121a zu beginnen und dann die Spalten durch den Sensor 121 zu wählen.

Figur 10 zeigt ein Blockdiagramm der Schaltungsanordnung wie sie einer Ausführungsform nach Figur 9 zugeordnet ist. Die Ausgänge des Sensor 121 werden von einem Transcoder 104 transkodiert, dessen Ausgänge 107 mit den Eingängen des Registers 128 verbunden sind, das durch das vom Verzögerungskrexs 113 gegebene Zeitsignal 114a synchronisiert ist. Die Ausgänge des Sensor 121a werden durch den Transcoder 104a transkodiert, dessen Ausgänge 107a mit den Eingängen des Registers 128a verbunden ist, das auch durch ein Zeitsignal 114b, nämlich vom Verzögerungskreis 113a synchronisiert ist. Die Ausgänge der

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Register 128 und 128a werden vom Decoder 117 dekodiert, um die Anzeige 126 zu steuern.

Eine andere Ausführungsform des Sensor gemäss der Erfindung ist in Figur 11 wiedergegeben. Hier sind die Kapazitiven oder Widerstands-Elektroden a bis n, die auf den Finger des Benutzers ansprechen, entsprechend einer zweidimmensionalen Anordnung gelagert. Das Aufsuchen der Symbole wird dann längs zweier Achsen X und Y ausgeführt, und ein • Symbol wird durch die Koordinate X und die Koordinate Y des Fingers auf dem Sensor 35 bestimmt.

Figur 12 zeigt eine 1-bit-Anordnung eines erfindungsgemässen Sensor. Der Sensor 23 enthält eine Mehrzahl von gleichen Kapazitiven oder Widerstands-Elektroden, die auf den Finger des Benutzers ansprechen„ und wobei jede Elektrode mit der unmittelbar benachbarten Elektrode verbunden ist. Die Verschiebung des Fingers auf einem solchen Sensor erzeugt Impulse in der Anzahl η in Abhängigkeit von der Verschiebungsweite Ax. Diese Impulse werden in einem Zähler 2 4 gezählt und jeder Status des Zählerinhaltes repräsentiert ein Symbol des Alphabets. Wenn das gewünschte, von Decoder 25 abgegebene Symbol auf der Steuerungsanzeige 2 6 erscheint, hört der Benutzer mit der Bewegung seines Fingers auf und gibt eine Bestätigungsorder, um den gewählten Wert in das Instrument einzu-

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geben.

Es ist möglich, den Sensor gemäss Figur 12 in einer Anordnung gemäss Figur 6 zu benutzen«. Dies gibt den Vorteil, dass das Aufsuchen eines Symbols in einem grossen Alphabet sehr stark beschleunigt wird.

Eine andere Ausführungsform des Sensor ist in Figur 13 gezeigt. Dieser Sensor 3 4 enthält eine Mehrzahl Kapazitiver oder Widerstands-Elektroden 29 bis 33, die in parallelen Linien angeordnet sind, wobei jede Linie eine logische Variable wiedergibt. Die Anzahl der Linien entspricht der bit-Zahl am Ausgang des Sensor. Die Lage X des Fingers wird unmittelbar auf einen binären Kode am Ausgang des Sensor umgesetzt.

Um das Aufsuchen der Syirbole zu beschleunigen, ist es möglich, die Vorrichtung mit einer Anzeige zu versehen, die die generelle Lage des gewählten Symbols bezüglich des ganzen oder eines Teiles des Alphabets wiedergibt. Eine solche besondere Anzeige oder Zeiger kann in verschiedenen Weisen ausgeführt werden.

Figur 14 zeigt eine solche besondere Anzeige. Die Anzeige enthält beispielsweise einen Satz von Licht aussendenden Dioden A bis Z, von denen jede Diode dem von ihr markierten

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Symbol des Alphabets zugeordnet ist. Jeder Lage des Fingers auf dem Sensor entspricht das Aufleuchten derjenigen Elektrode, die für das gewählte Symbol repräsentativ ist. Dies gestattet es dem Benutzer abzuschätzen, in welchem Abstand er sich von dem gewünschten Symbol befindet und so die Bewegung seines Fingers auf dem Sensor mehr oder weniger schnell zu steuern. Figur 14 zeigt die Wahl des Symbols "E". Eine andere Ausführungsform des Zeigers nach Figur 14 ist in Figur 15 gezeigt. Hier ist jede Licht emittierende Diode einer Gruppe von Symbolen zugeordnet. Figur 15 zeigt die Wahl eines der Symbole aus der Gruppe "JKL" an. Eine weitere Ausführungsform des Zeigers nach Figur 14 ist in Figur 16 gezeigt, wo' jede Licht emittierende Diode einer Zehnerstelle einer Anzeige zugeordnet ist, mit sieben Segmenten oder mit Leuchtpunkten. Dies gestattet zunächst eine Gruppe von Symbolen in einem Alphabet zu wählen und dann eines dieser Symbole des Alphabets mittels des Sensor auszuwählen.

Der Typ einer der Vorrichtung zugeordneten Steuerungsanzeige wird durch das benutzte Alphabet bestimmt.

In einer ersten Ausführungsform ist das Alphabet im wesentlichen numerisch, was die Wahl einer Anzeige mit sieben Segmenten für die Steuerungsanzeige gestattet.

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in einer zweiten Ausführungsform ist das Alphabet alphanumerisch und es ist dann eine Anzeige mit fünfunddreißig Matrixelementen oder Leuchtpunkten erforderlich.

Wenn schliesslich die Vorrichtung für die Dateneingabe gemäss der Erfindung dazu gedacht ist, eine Uhr oder ein Instrument mit einer analogen Anzeige zu steuern, kann die Steuerungsanzeige die Analoganzeige der Vorrichtung selbst sein.

Um das gewählte Symbol in den Benutzungskreis des Instru-XO ments einzuführen, ist es notwendig, eine Bestätigungs-ί order zu dieser Schaltungsanordnung zu geben, wenn das gewünschte Symbol angezeigt ist. Dies kann beispielsweise mittels einer speziellen Elektrode oder eine für diesen Zweck vorgesehenen Taste geschehen, die mit demselben 1 Finger oder gleichzeitig mit einem anderen Finger zu be- S

tätigen ist. j

In einer ersten Ausführungsform ist es möglich, einen Verzögerungskreis zu benutzen, der eine Bestätigungsorder abgibt, nachdem eins vorherbestimmte Zeit nach der ί letzten Änderung des Symbols auf der Steuerungsanzeige ; abgelaufen ist.

In anderer Ausführungsform ist es möglich, das gewählte Symbol auf der Grundlage _des__Abtastens oder Feststeilens

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einer abrupten Lageänderung des Pingers auf dem Sensor auszuführen, beispielsweise wenn der Finger den Sensor sehr rasch verlässt, nachdem das gewünschte Symbol gewählt worden ist.

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Claims

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Centre Electronique Wiesbaden, den 18 _o Dezember 19

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Patentansprüche

Interaktive Vorrichtung zur Dateneingabe in ein Gerät kleiner Abmessungen mit mindestens einem manuell betätigten Sensor, einer Steuerungs-Anzeigeeinheit und Einrichtungen für elektronische Umsetzung, Speicherung und Dekodierung_? dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (23; 34; 35; 36; 37;1OO; 120; 121, 121a) eine Mehrzahl von Elektroden (a bis n; 29 bis 33; 101) in solcher Anordnung enthält, dass jeglicher Lage des Fingers auf dem Sensor eines der Symbole eines Alphabets zum Aufsuchen und Wählen alphanumerischer Daten entspricht, welches Symbol daraufhin in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage des Fingers auf dem Sensor auf der Steuerungs-Anzeigeeinheit (26; 110; 125; 126) erscheint„
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (35; 36; 37; 100; 120; 121, 121a) eine Mehrzahl gleicher Elektroden (ΙΟΙ) seitlich nebeneinander angeordnet enthält und dass dieser Sensor dazu ausgebildet ist, an seinem Ausgang eine Information entsprechend einem Kode abzugeben, der für die

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Lage des Fingers auf dem Sensor repräsentativ ist.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (35; 36; 37; 100; 120; 121, 121a) N-Elektroden (101) enthält, die (2N - 1) mögliche Lagen des Fingers definieren, und dass der Sensor dazu ausgebildet ist, mindestens (2N - 1) kodierte Informationen an seinem Ausgang abzugeben.
4) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Transcoderkreis (104) enthält, der an die N-Ausgänge des Sensor angeschlossen ist, wobei dieser Transcoderkreis (104) einen ersten Transcoder (105) mit (2N - 1) Ausgängen enthält, von denen jeder einzelne einer der (2N - 1) möglichen Lagen des Fingers auf dem Sensor entspricht und betätigt wird, wenn der Finger in dieser Lage ist, und einen zweiten Reduktions-Transcoder (106) der dazu ausgebildet ist, die (2N - 1) Information entsprechend N-bit am Ausgang des ersten Transcoder (105) auf M bit zu kodieren, wobei die Zahl M -c N ist.

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5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine elektronische Schaltanordnung (108, 109, 112, 114) enthält, die dazu ausgebildet ist, die Ausgangswerte des Transcoderkreises (109) und ein Zeitgebersignal aufzunehmen und entsprechend der Verschiebung des Fingers auf dem Sensor (100) und in Abhängigkeit von logischen Kriterien und mit mindestens einer Zeitverzögerung Zeitimpulse in den Eingang eines Aufwärts-Abwärts-Zählers (115) sowie ein Steuersignal für die Zählrichtung dieses Zählers (115) abzugeben, wobei der Zählerinhalt für ein gewähltes Symbol repräsentativ ist, und dass der Ausgang des Zählers einerseits mit dem jeweiligen Instrument bzw. Gerät (111) zur Eingabe der gewählten Daten und andererseits über einen Decoder (117) mit der Steuerungs-Anzeigeeinheit (110) verbunden ist.
6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltungsanordnung einen Komparator (109) enthält, der an seinen ersten Eingängen

(A) M-bit-Signale vom Transcoderkreis (104) direkt aufnimmt und an seinen zweiten Eingängen (B) diese Signale indirekt über einen Zeitverzögerungskreis (108) _t dass dieser Komparator (109) an seinem Ausgang Signale in Funktion des Vergleiches der an seinem ersten Eingang

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(A) und an seinem zweiten Eingang (B) anliegenden Signale entsprechend logischer Kriterien als Steuersignal für die Zählrichtung des Zählers abgibt, wobei die beiden anderen Ausgangssignale des !Comparators (109) eines direkt und das andere indirekt über ein Zeitverzögerungsglied (112) in ein logisches Gatter (114) kombiniert werden, um das Zählsteuersignal für den Zähler (115) abzugeben.
7) Vorrichtung nach Anspruch 5, dass der Sensor (loo) in der von ihm definierten Anzahl von Lagen kleiner als das Alphabet der in das Gerät (111) einzuführenden Daten ausgelegt aber der Aufwärts-Abwärts-Zähler (115) in seiner Kapazität auf dieses Alphabet angepasst ist.
8) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor längs eines halben Umfanges an der Frontfläche der Vorrichtung angeordnet ist.
9) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (37, 120) längs eines vollen Umfanges an der Frontfläche der Vorrichtung angeordnet ist.
10) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transcoderkreis (104) entsprechend einem besonderen Kode dazu ausgebildet ist, bei Betätigung

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einer der Elektroden des Sensors (120) ein dieser Elektrode zugeordnetes Symbol anzuwählen und bei gleichzeitiger Betätigung zweier benachbarter Elektroden des Sensors ein zwischen diesen beiden benachbarten Elektroden eingeschlossenes Symbol anzuwählen.
11) Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Transcoderkreises (104) einerseits mit den Eingängen eines Registers (128) und andererseits mit einem logischen Kreis (113) verbunden ist, wobei das Ausgangssignal dieses logischen Kreises (113) das Zeitgebersignal für das Register (128 zu dessen Öffnen für die Eingabe der Daten bildet, und dass eine Zeitverzögerungsschaltung in diesen logischen Kreis (113) einbezogen ist, die es gestattet, den logischen Status entsprechend der gleichzeitigen Betätigung von zwei Elektroden in das Register (128) einzuführen.
12) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sensoren (121, 121a) vorgesehen sind, von denen jeder Sensor mindestens eine Elektrode enthält, und dass eine Störungsanzeigeeinheit (126) in Form einer Tabelle von Symbolen mit Leuchtpunkten vorgesehen ist derart, dass die Betätigung eines ersten Sensor (121) es gestattet, die Leuchtpunkte aller Symbole einer Spalte dieser Tabelle einzuschalten und die darauf

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folgende Betätigung des zweiten Sensor (121a) die Leuchtpunkte abzuschalten ausser desjenigen, der zu der mit dem zweiten Sensor (121a) gewählten Zeile gehört.
13) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sensoren (121, 121a) jeweils mit mindestens einer Elektrode, und eine Steuerungs-Anzeigeeinheit (126) in Form einer Tabelle von Symbolen mit Leuchtpunkten vorgesehen sind, wobei die Betätigung eines ersten Sensor (121a) das Anschalten aller Leuchtpunkte einer mit diesem ersten Sensor (121a) gewählten Zeile dieser Tabelle gestattet und das darauf folgende Betätigen des zweiten Sensor (121) das Abschalten aller Leuchtpunkte mit Ausnahme desjenigen der zu der mit diesem zweiten Sensor (121) gewählten Tabellenspalte gehört.
14) Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich net, dass jeder dieser Sensoren (121, 121a) mit einem entsprechenden logischen Kreis (113 bzw. 113a) und einem entsprechenden Register (128 bzw. 128a) zur Aufnahme von ZeitgeberSignalen aus dem jeweiligen logischen Kreis (113, 113a) verbunden ist und dass die Ausgänge der Register (128, 128a) durch einen Decoder (117) zur Betätigung der Steuerungsanzeigeeinheit (126) dekodiert werden.

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15) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden des Sensor in einer zweidimmensionalen Anordnung liegen und der Sensor zur Abgabe einer kodierten Information in Zuordnung zu den Lagekoordinaten X und Y des Fingers auf zwei koordinaten Achsen ausgebildet ist.
16) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (23) eine Mehrzahl von gleichen Elektroden enthält, und jede Elektrode mit dem unmittelbar benachbarten Elektroden verbunden ist und dass der Sensor (23) zum Aufsuchen des gewünschten Symbols durch Veränderung der Fingerlage auf dem Sensor ausgebildet ist.
17) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (34) eine Mehrzahl von Elektroden (29 bis 33) in Anordnung in parallelen Linien enthält, wobei jede Linie eine logische Variable des Ausgangssignals ist, und dass der Sensor an seinem Ausgang zu direkter Abgabe einer binär kodierten Information über die Lage des Fingers auf dem Sensor (23) ausgebildet ist.

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18) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranzeigeeinheit durch mindestens mehr als einen Lichtzeiger entsprechend zu Symbolen, Gruppen von Symbolen oder dem Platz eines Symbols in einem Alphabet ausgebildet ist.
19) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranzeigeeinheit durch Leuchtzeiger entsprechend den Zehnerstellen einer Anzeige mit sieben Segmenten oder Leuchtpunkten ausgebildet ist„(Fig. 16)
20) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor kapazitiver Art ist.
21) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Widerstands-Sensor insbesondere mit Ohm¹sehen Widerständen ausgebildet ist.
22) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs-Anzeigeeinheit als numerische Anzeige mit sieben Segmenten ausgebildet ist.
23) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs-Anzeigeeinheit als alphanumerische Anzeige mit 35-Leuchtpunkt-Elementen ausgebildet ist.

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24) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsanzeigeeinheit eine Analoganzeige einer Uhr ist.
25) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennsLchnet,

dass eine besondere, mit dem Wählfinger zu betätigende oder gleichzeitig mit dem Wählen mittels eines anderen Fingers zu betätigende Eingabetaste für den gewählten Wert vorgesehen ist.
26) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schaltungsanordnung ein Ausgang eines Zeitverzögerungskreises zum Eingeben des gewählten Wertes in das Gerät vorgesehen ist, der durch die letzte Tätigkeit auf dem Sensor eingeschaltet wird.
27) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor und die angeschlossene Schaltungsanordnung dazu ausgebildet ist, durch besondere Tätigkeit am Sensor den gewählten Wert in das Gerät eingeben.

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