Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung mit entlang einer Achse verschiebbarer Oberfläche und einen Computer umfassend eine solche Eingabevorrichtung und eine graphische Benutzerschnittstelle mit räumlicher Erscheinung. Heutzutage sind Anzeigen weit verbreitet, die ein zweidimensionales Bild anzeigen können. Auf diesen Anzeigen werden häufig graphische Benutzerschnittstellen angezeigt, in denen sich Fenster überlagern, wie beispielsweise in den Betriebssystemen Mac OS von Apple Inc. oder Windows von Microsoft Inc. Diese Überlagerung erzeugt beim Benutzer den Eindruck, als seien die Fenster vor- beziehungsweise hintereinander angeordnet. Ebenso sind Anzeigen bekannt, die Darstellungen derart anzeigen, dass bei einem Benutzer ein räumlicher dreidimensionaler Eindruck der Darstellung entsteht. Bei solchen Anzeigen können Objekte ebenfalls vor und hinter anderen Objekten für einen Benutzer erscheinen. Hierin beziehen sich die Begriffe vor und hinter beziehungsweise vor- und hintereinander sowohl auf Fälle, in denen Objekte (beispielsweise Fenster) nur zweidimensional, wie oben beschrieben, angezeigt werden oder auf Anzeigen, die einen dreidimensionalen Eindruck erzeugen, angezeigt werden, wie ebenfalls oben beschrieben. Weiter hinten befindliche Objekte erscheinen dem Benutzer„tiefer" zu liegen.

Aus der US 2008/0120568 A1 ist eine Vorrichtung zur Eingabe von Daten bekannt, die eine graphische Benutzerschnittstelle auf einem Bildschirm anzeigt und die dreidimensionalen Bewegungen eines Zeigers verwendet. Je nachdem in welcher Raumschicht über der Vorrichtung sich der Zeiger befindet, wird eine andere graphische Benutzerschnittstelle ausgewählt. Um mit der ausgewählten Benutzerschnittstelle zu interagieren wird der Zeiger auf den Bildschirm geführt. Die dreidi- mensionale Position des Zeigers wird mithilfe von zwei Kameras erfasst.

Diese Vorrichtung hat zum einen den Nachteil, dass ein Zeiger zur Eingabe benötigt wird, und zum anderen, dass die Erfassung des Zeigers mit zwei Kameras geschieht, die für Verschmutzung und Verkratzungen anfällig sind. Außerdem ist die Bedienung insoweit nicht intuitiv, als dass der Zeiger zum Interagieren auf den Bild- schirm geführt werden muss. Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Eingabevorrichtung nach Anspruch 1 und einen Computer nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Eine Eingabevorrichtung, umfasst: Eine berührungsempfindliche Oberfläche, Mittel zum Befestigen der Oberfläche, wobei der Oberfläche eine Ebene zugewiesen ist, wobei die Mittel zum Befestigen dazu eingerichtet sind, eine Verschiebung der Oberfläche entlang einer zur zugewiesenen Ebene senkrechten Achse zu ermögli- chen, und dazu eingerichtet sind, dass die Oberfläche eine erste Position und durch Verschiebung eine davon verschiedene zweite Position einnehmen kann.

Die berührungsempfindliche Oberfläche ist dazu eingerichtet Berührungseingaben zu empfangen und kann ein sogenanntes Touch Päd oder ein Touch Screen sein, gegebenenfalls sogar eine berührungsempfindliche autosteroskopische Anzeige zur Darstellung von dreidimensionalen Inhalten. Die Verschiebung der Oberfläche erfolgt entlang oder entgegen einer Verschiebungsrichtung. Die Oberfläche ist insbesondere flach und liegt in der der Oberfläche zugewiesenen Ebene. Die Oberfläche ist somit senkrecht zu ihrer Ausdehnung verschiebbar. Anders ausgedrückt ist die Oberfläche versenkbar. Auch bei einer gebogenen Oberfläche wird die zugewiesene Ebene bevorzugt so gewählt, dass für den Benutzer beim Verschieben der Eindruck entsteht, die Oberfläche sei versenkbar. Häufig wird die Ebene bei einer fest installierten Eingabevorrichtung so gewählt, dass sie horizontal ist.

Auf diese Weise wird dem Benutzer eine berührungsempfindliche Oberfläche bereitgestellt, die sich für den Benutzer in zwei verschiedenen Positionen befinden kann, die vom Benutzer leicht mit der Vorstellung von .Tiefe" verbunden werden kann. Diese verschiedenen Positionen der Oberfläche können wiederum vor- beziehungsweise hintereinander angeordneten Objekten einer graphischen Benutzerschnittstelle zugeordnet werden. Die Objekte der Ben utze rsch n ittstelle können Fenster oder Arbeitsflächen, sogenannte Desktops, oder Ebenen einer dreidimen- sionalen Benutzerschnittstelle sein. Je nachdem in welcher Position sich die Ober- fläche befindet, kann für das der Position zugeordnete Objekt eine Berührungseingabe auf der Oberfläche vorgenommen werden. Anders ausgedrückt: Eine tiefere Positionierung der Oberfläche wählt ein tiefer liegendes Objekt der Benutzerstelle aus. Die Berührungseingabe kann darin bestehen, die Position der Berührungsein- gäbe auf der Oberfläche zu verändern, wodurch die Position eines Zeigers bezogen auf das Objekt {beispielsweise in einem Fenster oder in einer zugeordneten Ebene) verändert wird.

Der Benutzer benötigt zur Eingabe keinen Zeiger, sondern kann die Eingabe beispielsweise mit seinem Finger vornehmen. Auch werden keine Kameras zur Positi- onserfassung des Fingers benötigt, dies geschieht über die berührungsempfindliche Oberfläche, die wesentlich robuster gegen Verschmutzung oder Verkratzungen ausgelegt sein kann. Die Eingabe in vor- oder hintereinander angeordneten Objekten ist für den Benutzer intuitiv, da eine Verknüpfung zwischen der Versenkung, anders ausgedrückt der Tiefe, der berührungsempfindlichen Oberfläche und der Tiefe der Eingabe in die Benutzerschnittstelle, beziehungsweise der Auswahl eines vorderen oder hinteren Objekts, hergestellt werden kann.

Bevorzugt umfassen die Mittel zum Befestigen eine Führung, insbesondere eine Führungsschiene. Die berührungsempfindliche Oberfläche kann an mehreren Punkten der Kanten durch die Führung befestigt werden, insbesondere in einem Gehäu- se.

Vorteilhafterweise umfasst die Eingabevorrichtung ferner einen Positionssensor, der dazu eingerichtet ist, zu erfassen, ob die Oberfläche in der ersten oder zweiten Position ist. Der Positionssensor kann einen Potentiometer, einen Hall-Effekt Sensor, eine Lichtschranke oder ähnliches umfassen. Weiterhin kann der Positionssensor dazu eingerichtet sein die Position der Oberfläche kontinuierlich zu erfassen und gegebenenfalls einem ersten oder zweiten Positionsbereich zuzuordnen, wobei die Positionsbereiche wiederum der ersten beziehungsweise zweiten Position zugeordnet sind.

Generell kann die Eingabevorrichtung und insbesondere die Oberfläche und die Mittel zum Befestigen dazu eingerichtet sein, der Oberfläche die Einnahme von mehr als zwei Positionen zu ermöglichen, beispielsweise drei, vier oder fünf Positionen. Jede dieser Positionen kann dann ein weiter vorne beziehungsweise weiter hinten angeordnetes Objekt der Benutzerschnittstelle zugewiesen werden. Ebenfalls können die Eingabevorrichtung und insbesondere die Oberfläche und die Mittel zum Befestigen dazu eingerichtet sein, dass die Oberfläche kontinuierlich, also stufen los, Positionen einnimmt, die gegebenenfalls kontinuierlich durch den Positionssensor erfasst werden. Jeder erfassten Position kann dann eine„Tiefen" beziehungsweise Ebene einer insbesondere dreidimensionalen Benutzerschnittstelle zugeordnet sein. Anders ausgedrückt gibt es eine Vorschrift für eine kontinuierliche Zuordnung der Position der Oberfläche zu einer„Tiefe" beziehungsweise Ebene einer Benutzerschnittstelle.

In einer Weiterentwicklung umfasst die Eingabevorrichtung Mittel zum Ausüben von Kräften auf die Oberfläche parallel zur Achse, wobei die Mittel zum Ausüben von Kräften insbesondere dazu eingerichtet sind unterschiedlich starke wahrnehmbare Kräfte in Abhängigkeit der Position der Oberfläche auszuüben. Die Eingabevorrichtung kann damit dem Benutzer Gegenkräfte beziehungsweise Gegendruck bei der Verschiebung der berührungsempfindlichen Oberfläche bereitstellen. Die ausgeübten Kräfte sind in oder gegen die Verschiebungsrichtung orientiert. Die Mittel zum Ausüben von Kräften ermöglichen es für den Menschen über seine Hand bezie- hungsweise Finger gut wahrnehmbare Kräfte auszuüben, die dem Benutzer der Eingabevorrichtung ein Feedback bereitstellen. Die Mittel zum Ausüben von Kräften können so ausgelegt werden, dass die ausgeübten Kräfte auf die Oberfläche dann besonders groß (aber nicht unüberwindbar) sind, wenn die Oberfläche die erste oder zweite Position eingenommen hat. Mithilfe dieser Kräfte kann dem Benutzer ein Hinweis bereitgestellt werden, dass sich die Oberfläche in der ersten bezie- hungswiese zweiten Position befindet. In diesem Fall ist die Kraft entgegen der durch den Benutzer hervorgerufenen Verschiebungsrichtung der Oberfläche ausgerichtet. In manchen Fällen wird über diesen Mechanismus eine sogenannte Arretierung bereitgestellt. Die Mittel zum Ausüben von Kräften können mechanische Federn, einen Elektromotor, einen Magneten und/oder einen Elektromagneten umfassen. Diese werden auf an sich bekannte Weise eingesetzt um die Kräfte auf die Oberfläche auszuüben. Insbesondere kann auch die Oberfläche (Elektro)Magnete umfassen und die (Elekt- ro)Magnete der Mittel zum Ausüben von Kräften können so angeordnet (und angesteuert) werden, dass sie eine Arretierungsposition der Oberfläche (ohne festen Anschlag) erzeugen. Vorteilhafterweise sind die Mittel zum Ausüben von Kräften dazu eingerichtet, Kräfte derart auszuüben, dass die Oberfläche in der ersten und/oder zweiten Position verbleibt, ohne dass Kräfte durch einen Benutzer auf die Oberfläche ausgeübt werden, und dass die Oberfläche nicht in der ersten oder zweiten Position verbleibt, ohne dass Kräfte durch den Benutzer ausgeübt werden, und wobei die Mittel zum Aus- üben von Kräften insbesondere dazu eingerichtet sind, Arretierungspositionen für die Oberfläche zu erzeugen.

Ein Computer umfasst: Eine Eingabevorrichtung wie oben dargestellt mit Positionssensor; Eine elektronische Recheneinheit; Eine Anzeige, die dazu eingerichtet ist, eine graphische Benutzerschnittstelle anzuzeigen, wobei die Benutzerschnittstelle bei einem Benutzer den Eindruck erweckt, ein erstes Objekt sei räumlich vor einem zweiten Objekt angeordnet, wobei die elektronische Recheneinheit dazu eingerichtet ist, die Position der Oberfläche zu empfangen und die erste Position der Oberfläche dem ersten Objekt zuzuordnen und die zweite Position der Oberfläche dem zweiten Objekt zuzuordnen. Auf diese Weise wird dem Benutzer eine intuitive Verknüpfung zwischen der räumlichen Position der Eingabevorrichtung und der scheinbar räumlichen Position der Objekte der Benutzerschnittstelle bereitgestellt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Versenken der berührungsempfindlichen Oberfläche von einer ersten Position zu einer zweiten Position zu einem weiter hinten liegenden Objekt der Be- nutzerschnittstelle führt und dort Eingaben/Positionierungen eines Zeigers ermöglicht.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Oberfläche eine dritte Position einnehmen kann und dass die elektronische Recheneinheit dazu eingerichtet ist, die dritte Position der Oberfläche einem dritten Objekt zuzuordnen, das räumlich hinter dem zweiten Objekt angeordnet ist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Ober- fläche kontinuierlich Positionen einnehmen kann, die ebenfalls kontinuierlich Objekten zugordnet sind, beispielsweise der Tiefe in einer dreidimensionalen Benutzerschnittstelle.

Die Anzeige kann ein typischer LCD Bildschirm sein, ein autostereoskopisches Dis- play für dreidimensionale Anzeigen, ein Display mit zu verwendenden Shutter- Brillen für dreidimensionale Anzeige, aber auch ein insbesondere binokulares Head- Mounted Display. Die angezeigten Objekte können Fenster, Icons, Arbeitsflächen (auch Desktops genannt), oder Ebenen in einer dreidimensionalen Benutzerschnittstelle sein. Insbesondere können dediziert hintereinander angeordnete Ebenen in einer dreidimensionalen Benutzerschnittstelle vorgesehen sein.

In einer Variante ist die erste Position der Oberfläche für den Benutzer vor der zweiten Position der Oberfläche oder die erste Position der Oberfläche für den Benutzer hinter der zweiten Position der Oberfläche.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das erste Objekt eine Fläche, insbe- sondere ein Fenster, und die Recheneinheit ist dazu eingerichtet, die Position einer Berührung auf der Oberfläche zu empfangen und die Position der Berührung einer Position in der Fläche des ersten Objekts zuzuordnen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Eingabevorrichtung im Querschnitt. Fig. 2 zeigt eine Ebenenstruktur einer graphischen Benutzerschnittstelle.

Fig. 3a bis 3f zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Eingabevorrichtung in verschiedenen Zuständen im Querschnitt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Eingabevorrichtung. Es ist ein Gehäuse 1 umfasst, das eine stützende Struktur für die Eingabevorrichtung bildet. Ein rechteckiges Touch Päd 3 ist an seinen Ecken oder Kanten an einer vertikalen Führung 2 befestigt. Dem Touch Päd 3 ist eine Ebene derart zugeordnet, dass das Touch Päd 3 in dieser Ebene liegt. Statt einem Touch Päd 3 ist auch denkbar ein berührungsempfindliches Display vorzusehen. Die Führung 2 bietet dem Touch Päd 3 Halt und ist dazu eingerichtet vertikal nach oben und vertikal nach unten Kraft auszuüben. Dazu umfasst die Führung 2 beispielsweise am Touch Päd 3 angeordnete Magneten beziehungsweise Elektromagneten und in der Führung 2 angeordnete Magnete beziehungsweise Elektromagnete. Alternativ oder zusätzlich kann in der Führung 2 ein Elektromotor angeordnet sein. Um die Position des Touch Pads 3 zu erfassen umfasst die Führung 2 darüber hinaus noch einen Positionssensor. Im Ausgangszustand befindet sich das Touch Päd 3 nahezu an der obersten Kante des Gehäuses 1. Drückt der Benutzer mit seinem Finger 4 auf das Touch Päd 3, so versenkt sich das Touch Päd 3 weiter nach unten ins Gehäuse 2 und zwar senkrecht zu der dem Touch Päd 3 zugeordneten Ebene und vorliegend auch senkrecht zur Ausdehnung des Touch Pads 3. Dadurch kann der Benutzer nicht nur in einer Ebene navigieren, sondern auch in die dritte Dimension. Mithilfe der Führung 2 und den (Elekt- ro)Magneten/Elektromotoren kann ein Gegendruck/eine Gegenkraft auf das Touch Päd 3 ausgeübt werden, was es ermöglicht, dass Touch Päd 3 bei ausreichend geringem oder keinem Kraftaufwand des Fingers 4 sich wieder nach oben bewegen kann aus einer versenkten Position heraus.

Die Eingabevorrichtung wird zur Navigation in einer dedizierten Ebenenstruktur beziehungsweise Schichtstruktur einer dreidimensionalen Benutzerschnittstelle ver- wendet, wie in Figur 2 gezeigt und wie sie durch ein autostereoskopisches Display angezeigt werden kann. In Figur 2 wird eine Benutzerschnittstelle schematisch dargestellt, die dem Benutzer insofern räumlich erscheint, als dass die Ebene 1 räumlich vor der Ebene 2 angeordnet zu sein scheint, die wiederum räumlich vor der Ebene 3 angeordnet zu sein scheint. Die Anordnung der Ebenen vor- und hinterei- nander wird durch eine unterschiedliche Anordnung der Ebenen in der z-Richtung erreicht. Die z-Richtung repräsentiert die„Tiefe" der Benutzerschnittstelle. Die Ebenen sind ein Beispiel für die oben erwähnten Objekte. Innerhalb jeder Ebene können sich Fenster oder beispielsweise Icons befinden. In diesem Anwendungsfall kann der Benutzer auf jeder einzelnen Ebene in x-/y- Richtung mithilfe einer Bewegung des Fingers auf dem Touch Päd 3 navigieren beziehungsweise einen Zeiger positionieren. Eine andere Ebene erreicht der Benutzer indem er das Touch Päd 3 in das Gehäuse 1 drückt und es damit versenkt oder nach oben hervorkommen lässt (mit- hilfe von (Elektro)Magneten/Elektromotoren). Die Führung 2 kann mithilfe von (Elektro)Magneten/Elektromotoren fühlbare Hinweise bereitstellen, wenn die Position des Touch Pads 3 einer Ebene der Benutzerschnittstelle entspricht, beispielsweise durch kurzzeitiges Arretieren (ohne Anschlag) des Touch Pads 3 in der entsprechenden Position. Fig. 3a bis 3f zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Eingabevorrichtung in verschiedenen Zuständen im Querschnitt. Die Eingabevorrichtung entspricht der Eingabevorrichtung wie in Fig. 1 gezeigt und wird zur Navigation in verschiedenen Ebenen einer dreidimensionalen Benutzerschnittstelle wie in Fig. 2 gezeigt verwendet.

Fig. 3a zeigt die Interaktion eines Fingers eines Benutzers mit dem Touch Päd in x- beziehungsweise y-Richtung. Diese Interaktion wird verwendet um einen Zeiger in Ebene 1 der Benutzerschnittstelle nach Fig. 2 zu bewegen.

Fig. 3b zeigt wie ein Benutzer über seinen Finger eine Kraft bzw. Druck auf das Touch Päd ausübt und damit das Touch Päd versenkt, oder anders ausgedrückt, tiefer in das Gehäuse schiebt. Dadurch wird das Touch Päd von einer ersten Positi- on in eine zweite Position verschoben. Dies geschieht senkrecht zur Ebene des Touch Pads, die vorliegend zugleich die Bezugsebene darstellt.

Fig. 3c zeigt, wie ein Benutzer die gewünschte Tiefe, oder anders ausgedrückt Position, des Touch Pads erreicht hat und wieder in x- beziehungsweise y-Richtung Navigationseingaben vornimmt. Die Tiefe des Touch Pads ist einer tiefer liegenden Ebene einer dreidimensionalen Benutzerschnittstelle zugeordnet, nämlich Ebene 2. Die Eingabevorrichtung gibt dem Benutzer beim Erreichen der zugeordneten Tiefe einen Widerstand zurück, mithilfe der Mittel zum Ausüben von Kräften. Dies kann auch als Arretierung betrachtet werden. Dies signalisiert dem Benutzer, dass er mit dem Touch Päd die nächste Ebene erreicht hat. Fig. 3d zeigt, wie ein Benutzer wieder die Tiefe, allgemeiner die Position, des Touch Pads ändert. Dazu löst er die Arretierung und drückt das Touch Päd tiefer. Alternativ kann er dem Gegendruck nachgeben, zu dem die Mittel zum Ausüben von Kräften eingerichtet sein können, was das Touch Päd nach oben bewegt. Fig. 3e zeigt, wie ein Benutzer das Touch Päd in eine dritte Tiefe, anders ausgedrückt Position, bewegt hat, die wiederum einer weiter hinten liegenden Ebene der dreidimensionalen Benutzerschnittstelle entspricht, nämlich Ebene 3. In dieser Ebene navigiert der Benutzer nun einen Zeiger.

Fig. 3f zeigt, wie ein Benutzer die Arretierung des Touch Pads löst oder dem Gegendruck nachgibt und das Touch Päd wieder höher bewegt wird, das heißt in die rückwärtige z-Richtung.