УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КУРСОРА НА ЭКРАНЕ ДИСПЛЕЯ Российский патент 1995 года по МПК G06K11/06 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для контролируемого перемещения курсора на экране дисплея. в частности, может применяться для ввода информации в ЭВМ, т.е. может быть использовано для ввода не только координатной, но и графической и текстовой информации.

Известно устройство для контролируемого перемещения курсора на экране дисплея (патент РСТ/US 88/04545, WO 89.06023, кл. G 06 K 11/06, 29.06.89). Устройство состоит из управляющей пластины, выполненной в виде диска, выступающего над корпусом и упруго соединенного в его центральной части с основанием корпуса. При нажатии на край диска он упруго наклоняется в соответствующую сторону благодаря опоре в центре диска. Сторону наклона и его величину регистрируют специальные датчики деформации, соединенные с диском и корпусом, выдавая информацию о направлении и величине управляющего воздействия. Полярные координаты вектора управляющего воздействия на управляющий диск регистрируют ортогонально ориентированные датчики деформации, преобразующие их в соответствующие декартовы координаты, которые являются управляющей информацией о местоположении курсора на экране дисплея.

Данное устройство по своим функциональным особенностям наиболее близко соответствует манипуляторам типа "джойстик", так как его управляющий элемент имеет устойчивое положение равновесия, в которое он всегда приходит под действием сил упругости, когда к нему перестают прикладывать управляющее воздействие. Поэтому оно более удобно для процесса фазирования первоначального наведения в нужную точку плоскости. Для выполнения процедуры коррекции точной установки данное устройство не очень подходит из-за сложности процедуры точной установки (например, в графических редакторах художники никогда из-за этой особенности не используют манипуляторы типа "джойстик"). Другим серьезным недостатком данного устройства является отсутствие управляющих кнопок на рычаге. Это влечет за собой необходимость использовать оператором для управления две руки одновременно одну для рычага, другую для кнопок.

Известно устройство типа "мышь" для контролируемого перемещения курсора на экране дисплея и передачи управляющих сигналов. Устройство имеет корпус, выполняющий функцию управляющего элемента, на котором расположены кнопки. Для работы "мыши" необходима рабочая поверхность, которая является обязательным дополнительным компонентом устройства и служит основанием, на котором располагается манипулятор "мышь". Внутри корпуса манипулятора находится датчик горизонтальных перемещений, состоящий из двух детекторов Х и Y, определяющих взаимно перпендикулярные линейные перемещения (соответственно осям Х и Y) корпуса относительно рабочей поверхности под воздействием руки оператора. В случае перемещения "мыши" детекторы Х и Y генерируют электрические сигналы, соответствующие изменению ее положения в декартовых координатах, которые являются управляющей информацией о местоположении курсора на экране дисплея. Также передается информация о нажатиях на кнопки.

Наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому результату является устройство оптического ввода информации типа "мышь" (патент Великобритании N 2214635, кл. G 06 K 11/06, 06.09.89). В этом манипуляторе датчик горизонтальных перемещений выполнен в виде оптического устройства, состоящего из источника света и двух детекторов-светоприемников Х и Y. На рабочую поверхность накладывается специальный планшет с метками в виде сетки. От него отражается свет, идущий от источника света, и попадает на детекторы. Если перемещать корпус манипулятора по планшету, то на пути от источника к детекторам-светоприемникам Х и Y свет отражается от разных точек планшета в соответствии с перемещением. Детекторы регистрируют количества меток по Х- и Y-направлениям, попавших на освещаемый участок при перемещении по планшету, и вырабатывают электрические сигналы, соответствующие изменению положения манипулятора в декартовых координатах, которые являются управляющей информацией о местоположении курсора на экране дисплея. Также передается информация о нажатиях на кнопки.

Недостатками этого устройства являются небольшая точность фиксирования местоположения корпуса манипулятора на поверхности планшета, так как в работе оператора задействованы мышцы всей руки или кисти руки, что ограничивает точность управления, более того, для нажатия кнопок "мыши" используются еще пальцы руки, в результате чего для управления манипулятором типа "мышь" оказываются задействованы мышцы разных системных уровней руки, кисти и пальцев. Планшет для работы устройства требует наличия специального рабочего пространства на поверхности стола, конструктивные особенности накладывают ограничения на минимальные размеры устройства около 25 х 20 см.

Цель изобретения расширение области применения устройства за счет упрощения его конструкции и более удобного управления, повышения надежности, уменьшения его размеров, увеличение чувствительности к управляющему воздействию и улучшение системной интеграции. Размер области перемещения (степень свободы) управляющего элемента согласован с физиологическими особенностями указательного пальца руки человека и имеет небольшие размеры (порядка 1 см), что делает устройство портативным, не требует наличия специальной рабочей повеpхности на столе. Небольшие перемещения управляющего элемента при помощи пальца руки позволяют выполнять эти перемещения с большой точностью и быстротой. Предлагаемые особенности конструкции позволяют расширить области применения устройства, так как оно может быть выполнено в виде миниатюрного блока или вмонтировано в какое-либо другое устройство за счет его небольших размеров.

Цель достигается тем, что в устройстве для перемещения курсора на экране дисплея, содержащем корпус, планшет с координатными метками, датчик координат, кнопку, введен элемент управления, выполненный в виде клавишной головки, со штоком на основании, в корпусе выполнено окно, в котором установлен шток клавишной головки, а основание жестко соединено с планшетом, установленным внутри корпуса и закрепленным с возможностью поступательного горизонтального перемещения по координатам, в клавишной головке выполнено углубление под кнопку, датчик координат установлен под планшетом внутри корпуса.

Такое сочетание элемента управления клавишной головки с кнопкой позволяет оператору выполнять управляющие действия (перемещения и нажатия) всего лишь одним пальцем руки. Причем управляющие действия выполняются в виде жестов только одного пальца, где работает самая точная группа мышц руки человека. Так как рабочая зона воздействия пальца руки имеет небольшой размер (около 1 см), то это устройство управления может иметь соответствующие небольшие размеры.

На фиг. 1 представлено устройство, в разрезе; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 показан датчик горизонтальных перемещений планшета.

Устройство для перемещения курсора на экране дисплея состоит из корпуса 1, клавишной головки 2 со штоком 3 на основании, планшета 4 с координатными метками на отражающей поверхности, датчика 5 координат, кнопки 6, микровыключателя 7. Перемещения клавишной головки 2 ограничены в плоскости четырьмя направляющими штангами 8. Скользящие хомуты 9 связывают планшет 4, штанги 8 и корпус 1 между собой. Планшет 4 с координатными метками, являющийся отражательной поверхностью, жестко соединен штоком 3 с клавишной головкой 2. Под планшетом 4 внутри корпуса 1 прикреплен датчик 5 координат, состоящий из источника света 10, шаровой линзы 11 и фотоприемника 12. Фотоприемник 12, в свою очередь, содержит два детектора-светоприемника 13 и 14, которые ориентированы взаимно перпендикулярно и раздельно регистрируют линейные перемещения планшета 4.

Устройство работает следующим образом.

Управление осуществляется пальцем руки. Палец устанавливается на кнопку 6. Небольшим усилием пальца на кнопку в горизонтальном направлении осуществляется перемещение клавишной головки 2 в нужном направлении. Через шток 3 перемещения передаются соответственно на планшет 4, который перемещается относительно датчика 5 координат. Система четырех штанг 8, объединенная между собой четырьмя скользящими хомутами 9 и связанная с планшетом 4, обеспечивает подвижность клавишной головки 2 в горизонтальном направлении и препятствует беспорядочному вращению планшета. Перемещения планшета 4 в горизонтальном направлении регистрируются детекторами-светоприемниками 13 и 14. Детекторы регистрируют перемещения соответствующих количеств меток на отражающей поверхности планшета 4 по Х- и Y-направлениям, попавших на освещаемый участок при перемещении планшета, и вырабатывают электрические сигналы, соответствующие изменению положения планшета в декартовых координатах. Эти сигналы являются управляющей информацией о местоположении курсора на экране дисплея. Также передается информация о нажатиях кнопки 6. В нужный момент оператор может нажимать кнопку 6 с микровыключателем 7. Сочетая перемещения клавишной головки 2 и нажатия кнопки 6, можно достигать требуемого эффекта управления. Управление выполняется жестами одного пальца руки, сочетающими перемещения клавишной головки 2 и нажатия кнопки 6.

Результаты патентных исследований показали, что данное устройство соответствует критериям охраноспособности.

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для перемещения курсора на экране дисплея, может применяться для ввода информации в ЭВМ, т. е. может быть использовано для ввода не только координатной, но и графической и текстовой информации. Устройство для перемещения курсора на экране дисплея содержит корпус 1, планшет 4 с координатными метками, датчик 5 координат, кнопку 6 микровыключателя 7, элемент управления, выполненный в виде клавишной головки 2 со штоком 3 на основании, жестко скрепленным с планшетом, установленным внутри корпуса с возможностью поступательного горизонтального перемещения по координатам. Перемещение планшета регистрируется датчиком координат, установленным под планшетом. Управление перемещением планшета осуществляется пальцем или рукой оператора, которые устанавливаются на клавишную головку. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КУРСОРА НА ЭКРАНЕ ДИСПЛЕЯ, содержащее корпус, планшет с координатными метками, датчик координат, кнопку, отличающееся тем, что в устройство введен элемент управления, выполненный в виде клавишной головки со штоком на основании, в корпусе выполнено окно, в котором установлен шток клавишной головки, а основание жестко закреплено на планшете, установленном в корпусе с возможностью поступательного горизонтального перемещения по координатам, на клавишной головке установлена кнопка, датчик координат расположен под планшетом внутри корпуса.