專利名稱：多指示筆輸入裝置和實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及數(shù)字化輸入裝置，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及可與數(shù)字化儀設(shè)備中的數(shù)字化陣列配合工作的多指示筆指示/輸入裝置的發(fā)展。
背景技術(shù)：
數(shù)字化儀系統(tǒng)是本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉的。電磁陣列或其它類型的系統(tǒng)通常對(duì)用戶所使用的指示筆作出響應(yīng)，以便通過寫、畫或?qū)⒅甘竟P指向數(shù)字化儀陣列來(lái)直接在柵格上輸入數(shù)據(jù)以及控制各種計(jì)算機(jī)功能。一些實(shí)施例將數(shù)字化儀直接放置在監(jiān)視器上；另一些實(shí)施例則將這兩種裝置分開。通常，在需要與諸如監(jiān)視器屏幕之類顯示裝置的尺寸相比較大的工作表面的情況下，采用分開的數(shù)字化儀。在便攜性和尺寸較為重要的情況下，采用集成的數(shù)字化儀和顯示裝置。因此，許多類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用基于指示筆的技術(shù)，并且可以包括便攜式系統(tǒng)、臺(tái)式系統(tǒng)、可運(yùn)輸?shù)幕蚧诮K端的系統(tǒng)。
集成的數(shù)字化儀-顯示系統(tǒng)僅在它們是共面的并一起裝在同一裝置中的意義上是集成的。它們的集成并非是由于需要信號(hào)處理器將數(shù)字化儀所產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)換成與顯示器兼容的顯示信號(hào)而進(jìn)行的。因此，即使在為了在數(shù)字化儀所在的同一顯示表面上直接輸入而集成的最簡(jiǎn)易數(shù)字化儀-顯示系統(tǒng)中，也涉及了額外電路和復(fù)雜度。
先有技術(shù)中存在若干種指示筆輸入數(shù)字化裝置。其中一種涉及指示筆尖與電容-電阻陣列的直接接觸。當(dāng)指示筆尖、如金屬筆尖或者甚至是用戶手指放置在數(shù)字化墊板的所選區(qū)域附近時(shí)，墊板中的電容-電阻電路檢測(cè)到指示筆的放置，并且根據(jù)眾所周知的基于柵格的陣列的數(shù)學(xué)公式來(lái)計(jì)算其位置。電容-電阻陣列通常用于如便攜式數(shù)字化儀屏幕或指壓鼠標(biāo)墊之類裝置中的較小區(qū)域。
第二種先有技術(shù)系統(tǒng)采用了電磁數(shù)字化儀，在用戶輸入數(shù)據(jù)或執(zhí)行所需動(dòng)作的過程中，它與磁性筆尖的指示筆或產(chǎn)生電磁場(chǎng)的指示筆進(jìn)行交互作用。指示筆尖與數(shù)字化儀上的磁場(chǎng)交互作用以傳遞來(lái)自用戶的信息和數(shù)據(jù)。通常，相交線的柵格產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)能夠由指示筆所產(chǎn)生的磁場(chǎng)主動(dòng)或被動(dòng)地進(jìn)行修改。交叉線能夠感測(cè)筆尖的磁場(chǎng)，以便產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)，或者能夠在交互作用過程中產(chǎn)生由指示筆改變的磁場(chǎng)。
另一個(gè)實(shí)施例是一種指示筆，它具有RF發(fā)射器，用以向數(shù)字化陣列發(fā)送信號(hào)，然后采用陣列中的接收電路來(lái)檢測(cè)所發(fā)送的信號(hào)?；蛘?，墊板位置可以加上涂層，指示筆所產(chǎn)生的RF信號(hào)與陣列交互作用并由指示筆中的接收器所接收。
此外，備選實(shí)施例可以結(jié)合光源、如可見光或紅外光，將其放置在指示筆尖中以從墊板反射回來(lái)。指示筆采用成像裝置、如CCD(電荷耦合器件)攝像機(jī)以光學(xué)方式檢測(cè)返回信號(hào)，從而檢測(cè)指示筆與數(shù)字化儀交互作用的位置。然后，系統(tǒng)對(duì)所接收信號(hào)及位置進(jìn)行處理并解碼，以便確定適當(dāng)?shù)男畔ⅰ?br> 這些系統(tǒng)中的每一個(gè)都有其可取之處，但它們都存在一些局限，使其難以使用或不愿意使用。例如，直接接觸技術(shù)在正常操作過程中易產(chǎn)生劃傷和磨損，比其它技術(shù)的耐用性低。
線柵電磁技術(shù)的實(shí)現(xiàn)費(fèi)用昂貴，并且對(duì)于較大分辨率需要許多獨(dú)立的導(dǎo)線。另外，電磁數(shù)字化儀在線柵傳感器后面通常需要平面磁性材料來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行雜散磁效應(yīng)屏蔽。在便攜式的使用中，它使實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)的系統(tǒng)的技術(shù)產(chǎn)生不必要的困難。在基于光的系統(tǒng)中，指示筆需要連線到數(shù)字化儀陣列，并且必須將產(chǎn)生光源的復(fù)雜電子線路以及CCD攝像機(jī)結(jié)合進(jìn)來(lái)并加以擴(kuò)展以實(shí)現(xiàn)這種指示筆。
還實(shí)現(xiàn)了基于指示筆的輸入裝置，以便將多指示筆結(jié)合到同一裝置中。例如，已經(jīng)研制了手套式輸入裝置，它以手套的形式戴在用戶手上，其中兩個(gè)或兩個(gè)以上的手指具有與其關(guān)聯(lián)的輸入裝置。不同的指示筆采用不同的信號(hào)以互相區(qū)分。因此，在有5個(gè)輸入裝置、拇指和其它手指各有一個(gè)輸入裝置的情況下，必須產(chǎn)生并管理五個(gè)不同的信號(hào)。如果用戶使用兩個(gè)手套，每個(gè)手套都具有五個(gè)輸入指示筆，則必須產(chǎn)生并管理10個(gè)不同的信號(hào)。
此外，多指示筆輸入裝置采用極為復(fù)雜的例程來(lái)觀察用戶手指的移動(dòng)、如特定關(guān)節(jié)和手指移動(dòng)的距離，以便提供數(shù)據(jù)輸入。需要額外的電子線路和換能器來(lái)測(cè)量各手指的各關(guān)節(jié)以及監(jiān)測(cè)用戶手指移動(dòng)的距離。因此，這種裝置的實(shí)現(xiàn)很昂貴且復(fù)雜。
因此，需要一種改進(jìn)的多指示筆輸入裝置和數(shù)字化設(shè)備，它采用一種輸入裝置，這種輸入裝置具有比先有技術(shù)系統(tǒng)更高的分辨率，更易于制造，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)時(shí)較為簡(jiǎn)單，以及在實(shí)際使用中更耐用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，公開一種用于用戶手上的輸入系統(tǒng)，其中包括分別布置在用戶手中分開的手指上的一個(gè)或多個(gè)指示筆、位置控制邏輯以及通信邏輯。另外，各指示筆能夠根據(jù)用戶輸入動(dòng)作來(lái)產(chǎn)生輸出信號(hào)。位置控制邏輯連接指示筆并且可用以根據(jù)用戶手上指定的、相對(duì)于用戶手上其它手指的手指位置來(lái)識(shí)別各個(gè)指示筆。連接位置控制邏輯的通信邏輯將指示筆所產(chǎn)生的信號(hào)發(fā)送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以便處理或顯示。額外的指示筆是可能的，并且還可映射第二只手以供使用。可提供數(shù)字化儀輸入板以與輸入指示筆交互作用，并且可采用與數(shù)字化儀輸入板結(jié)合的屏幕來(lái)實(shí)現(xiàn)觸摸屏系統(tǒng)。


從以下結(jié)合附圖的說(shuō)明中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)很清楚本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，圖中圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的具有顯示單元的數(shù)字化系統(tǒng)的示意圖。
圖2說(shuō)明指示筆交互作用在圖1所示磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)數(shù)字化墊板上留下軌跡的示意圖；圖3說(shuō)明與根據(jù)圖2所示輸入板的數(shù)字化儀輸入板交互作用的指示筆的剖面?zhèn)纫晥D。
圖4說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一對(duì)多指示筆輸入裝置的實(shí)施例的示意表示。
圖5說(shuō)明圖4所示多指示筆輸入裝置之一的各指示筆的映射。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的用來(lái)映射各指示筆以供使用并管理輸入數(shù)據(jù)的步驟的示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，主要結(jié)合示范實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理。不過，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)知道，相同的原理同樣適用于多種類型的具有顯示器的數(shù)字化儀系統(tǒng)。
圖1中說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明、連接顯示系統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)備。所公開的數(shù)字化儀100采用磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)單元陣列來(lái)用作基于指示筆的輸入裝置。該輸入裝置不限于基于指示筆的系統(tǒng)，而是還包括其它輸入裝置，例如指示裝置、數(shù)字輸入裝置，比如手指或指示筆或鼠標(biāo)。其它類型的數(shù)字化儀系統(tǒng)也是可行的，并且本發(fā)明不限于僅采用基于MRAM的數(shù)字化儀。數(shù)字化儀100連接到信號(hào)處理器102，后者還連接到顯示系統(tǒng)104。信號(hào)處理器102從數(shù)字化儀100接收信號(hào)，并且對(duì)它們進(jìn)行處理以便在視頻顯示器104上顯示。數(shù)字化儀100還包括控制邏輯105，用來(lái)在諸如陣列讀取、陣列寫入以及陣列清除之類的操作中控制數(shù)字化儀100，這些是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的。
圖2中詳細(xì)地說(shuō)明數(shù)字化儀100，圖中表示了至少一個(gè)指示筆尖在數(shù)字化儀100表面上的軌跡。數(shù)字化儀100包括存儲(chǔ)單元106的陣列。每個(gè)存儲(chǔ)單元根據(jù)單元108中得到的磁位的取向而具有至少兩種狀態(tài)可能性。指示筆與數(shù)字化儀100的表面交互作用時(shí)產(chǎn)生軌跡。單元中的位重新定向時(shí)形成該軌跡，使得存儲(chǔ)單元106的狀態(tài)如單元108中所示發(fā)生變化。軌跡110說(shuō)明了指示筆所采取的路徑。隨后，電信號(hào)作為讀取信號(hào)被施加到單元106的陣列上，產(chǎn)生通過位變化所修改的那些單元的讀輸出。隨后，作為由所改變位的位置所產(chǎn)生的經(jīng)過修改的電信號(hào)的讀輸出信號(hào)被發(fā)送給圖1所示的信號(hào)處理器102，在其中根據(jù)用戶所畫的圖案進(jìn)行處理。然后，軌跡110顯示在顯示裝置104上。
MRAM單元的出現(xiàn)代替了長(zhǎng)期存儲(chǔ)器，并且MRAM單元具有類似于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的快速存取的特性。由于它們具有無(wú)限期地存儲(chǔ)信息的能力，因此可用作長(zhǎng)期存儲(chǔ)裝置。MRAM單元根據(jù)設(shè)置在形成圖案的薄膜磁性元件中的磁化的磁性取向來(lái)存儲(chǔ)一位信息。這種磁性薄膜經(jīng)過設(shè)計(jì)，使其具有兩個(gè)穩(wěn)定且不同的磁狀態(tài)。穩(wěn)定的磁狀態(tài)定義了二進(jìn)制一(1)或二進(jìn)制零(0)。盡管數(shù)字信息存儲(chǔ)在磁性薄膜中，但是多層極為嚴(yán)格控制的磁性和介質(zhì)層與存儲(chǔ)元件相關(guān)聯(lián)。
所選存儲(chǔ)單元106的磁狀態(tài)可以通過向穿過所選存儲(chǔ)單元106的字線(未標(biāo)出)和位線(未標(biāo)出)施加電流來(lái)改變。電流產(chǎn)生兩個(gè)正交磁場(chǎng)，這兩個(gè)磁場(chǎng)結(jié)合時(shí)會(huì)在符合與非符合狀態(tài)、即分別稱作平行和反平行狀態(tài)之間切換所選存儲(chǔ)單元100的磁性取向。其它未選存儲(chǔ)單元僅接收來(lái)自穿過未選存儲(chǔ)單元的或者字線或者位線的磁場(chǎng)。單磁場(chǎng)的強(qiáng)度不足以改變未選單元的磁性取向，因此，它們?nèi)员３制浯判匀∠?。?dāng)具有磁尖的指示筆放置在靠近單元的位置時(shí)，則施加了一個(gè)足夠磁場(chǎng)，使該單元的磁狀態(tài)發(fā)生改變。這在平行和反平行狀態(tài)之間產(chǎn)生了取向的改變。
采用MRAM單元的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在沒有施加任何外力的情況下，它們永遠(yuǎn)保持其取向。這就是說(shuō)，不需要向MRAM單元施加任何電場(chǎng)或電流來(lái)保持其磁位的磁化取向。因此，如果關(guān)閉了該裝置，則會(huì)永遠(yuǎn)保持上次保留在單元中的取向。當(dāng)該系統(tǒng)重新通電時(shí)，讀出操作會(huì)發(fā)出信號(hào)，表明已經(jīng)保持這種狀態(tài)，因此保持了定向。這就允許發(fā)送一個(gè)信號(hào)來(lái)通知信號(hào)處理器，從而將斷電之前用戶在數(shù)字化儀陣列上繪制的先前軌跡顯示在顯示裝置上。
如圖4所示，系統(tǒng)采用手套式并且包括多個(gè)指示筆402-420的輸入裝置400，通常用戶的拇指及其它各手指各有一個(gè)指示筆。圖中表示出左、右手套，它們可單獨(dú)使用或前后使用。輸入裝置400象手套一樣戴在用戶手上，并提供高于其它非手掌集成的輸入裝置、如筆式指示筆或鼠標(biāo)類型輸入裝置的靈活性。在一個(gè)實(shí)施例中，各指示筆402-420還包括能夠在數(shù)字化儀陣列上掃描的磁尖。在墊板表面之下放置了與上述MRAM體系結(jié)構(gòu)極為相似的MRAM單元陣列。當(dāng)指示筆移動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)由指示筆尖中的磁體產(chǎn)生，使指示筆移動(dòng)路徑中的位翻轉(zhuǎn)并留下如圖2所示的軌跡。MRAM陣列不斷地被讀取并掃描其中記錄的位組合的變化。當(dāng)指示筆402-420通過陣列時(shí)，軌跡改變?cè)摻M合，其路徑顯示在顯示器上。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖3所示的指示筆尖包括產(chǎn)生已知磁場(chǎng)的永磁體。磁體可以放置在用來(lái)與輸入板交互作用的筆尖中，或者指示筆可以涂上一層產(chǎn)生可以影響MRAM存儲(chǔ)單元的磁場(chǎng)的磁性材料。在數(shù)字化儀中有支持驅(qū)動(dòng)電子電路，它們是本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉的。這些驅(qū)動(dòng)電子電路最初將存儲(chǔ)單元陣列中的全部位設(shè)置為第一方向。當(dāng)指示筆尖劃過陣列時(shí)，磁場(chǎng)使一個(gè)位改變?yōu)榕c其原始對(duì)準(zhǔn)方向相反的方向。驅(qū)動(dòng)電子電路可以定期地或者當(dāng)用戶指示時(shí)將全部位恢復(fù)到其原始取向。
在另一個(gè)實(shí)施例中，指示筆尖112可以采用載流線圈來(lái)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。由于可以通過改變電流的方向和強(qiáng)度來(lái)改變電流，因此，存儲(chǔ)單元中受影響的位在對(duì)用戶用指示筆所選的電流模式作出響應(yīng)而在空間和時(shí)間上均發(fā)生改變時(shí)，將會(huì)被設(shè)置成唯一的位組合?？赏ㄟ^可表示類似在鼠標(biāo)型指示裝置上的按下按鈕操作的用戶朝陣列向下按壓筆尖，或者通過可表示類似于選擇鼠標(biāo)中左、右或中鍵的不同按鍵點(diǎn)擊的選擇指示筆上一個(gè)或多個(gè)按鈕，從而改變電流模式。在另一個(gè)實(shí)施例中，變化的電流模式還可以表示變化的色彩，下面將會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。
由于MRAM單元獨(dú)立于其它單元以及指示筆而進(jìn)行工作，因此可方便地使用一個(gè)以上指示筆。各指示筆被設(shè)計(jì)成獨(dú)立于其它指示筆而進(jìn)行操作，因?yàn)樗鼈兯绊懙膯卧彩潜舜霜?dú)立工作的。例如，可以實(shí)現(xiàn)多指輸入系統(tǒng)。多指輸入裝置400還設(shè)計(jì)成用來(lái)確認(rèn)各指示筆因其在用戶手上的位置而只能在有限范圍內(nèi)操作，如圖5所示。
圖5說(shuō)明具有五個(gè)輸入指示筆402-410的單個(gè)手套。各指示筆402-410還連接到信號(hào)處理器102，后者經(jīng)過編程而作為位置控制邏輯系統(tǒng)和通信邏輯系統(tǒng)來(lái)工作。分離的邏輯裝置也是可行的，但執(zhí)行兩種功能的集成裝置減少了部件和成本。
各指示筆402-410分別具有所定義的操作范圍，如范圍430-438所示。各范圍430-438可與相鄰指示筆的范圍略有重疊，但不可以與較遠(yuǎn)的指示筆(多個(gè)指示筆)重疊。例如，范圍430和432可以部分重疊，但范圍430和434則不可以重疊，即使范圍432和434可以重疊。操作范圍被定義或映射到各指示筆。這是可行的，因?yàn)橥粋€(gè)手上的手指彼此間不可能移動(dòng)太遠(yuǎn)，只能相隔這么大的距離。操作規(guī)則按照用戶的手的自然限制條件，并且可編碼為位置控制邏輯中的約束。因此各手指均限制在其自身在相同手套上彼此間影響范圍上。位置相關(guān)的操作范圍由信號(hào)處理器102的位置控制邏輯部分進(jìn)行管理。通信邏輯使來(lái)自輸入裝置400的信號(hào)能夠被發(fā)送到信號(hào)處理器102。在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)處理器102是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用作輸入指示筆系統(tǒng)的控制邏輯。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常包括但不限于具有中央處理器、用戶輸入裝置以及輸出裝置。
映射可考慮用戶的平均手指尺寸，或者經(jīng)過編程，用于用戶的特定手和手指尺寸。這些規(guī)則可能強(qiáng)調(diào)一個(gè)或多個(gè)分開的手指不會(huì)彼此交叉，從而防止其操作范圍重疊。此外，在雙手均戴上輸入裝置手套時(shí)，雙手最好是不要交叉，使一個(gè)手套上的操作范圍不會(huì)影響另一個(gè)手套上的操作范圍。另外，用戶天生最經(jīng)常用任一只手的食指開始輸入，這將用作相對(duì)于通過其它手指所執(zhí)行的任何動(dòng)作的基準(zhǔn)點(diǎn)。其它能夠?qū)崿F(xiàn)并看作本發(fā)明的實(shí)施例的可能配置包括以下各項(xiàng)。一個(gè)實(shí)施例包括使用指向一塊板的單個(gè)指示筆，其中，基于約束的位置控制邏輯將指示筆看作是與實(shí)際上哪個(gè)手指在那里無(wú)關(guān)的單一食指。另一個(gè)實(shí)施例包括布置在每只手上的單個(gè)指示筆，從而提供兩個(gè)指示裝置來(lái)指向兩個(gè)不同點(diǎn)。在這種配置中，獨(dú)立的指示裝置被看作是兩個(gè)獨(dú)立的食指。另一個(gè)實(shí)施例允許來(lái)自分開的個(gè)體的分開的指示裝置，其中每一個(gè)均具有指定給一只手并指向同一板的指示筆。這種配置與一個(gè)用戶將指示裝置放在每只手上時(shí)的情況相同。
磁單元陣列對(duì)磁場(chǎng)敏感。選擇指示筆所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度，使其足以在沒有直接接觸的情況下被陣列所檢測(cè)。這就允許在MRAM單元的上表面放置覆蓋物，從而可以直接在墊板上書寫，而不用擔(dān)心劃傷或損壞下面的屏幕或陣列表面。這提供了一種采用本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的輸入系統(tǒng)的觸摸屏視頻顯示器。
圖6說(shuō)明實(shí)現(xiàn)和使用圖4和5的多指示筆指示裝置400的一種方法的流程圖，與應(yīng)用于圖1-3的MRAM數(shù)字化儀100的使用中一樣。最初，如框600所示，定義多個(gè)指定指示筆402-410(412-420)與數(shù)字化儀配合使用。與MRAM數(shù)字化儀100配合使用的各存儲(chǔ)單元包括額外控制邏輯，以便識(shí)別數(shù)字化儀板上任何指示筆交互作用的特定位置。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)改變所選單元內(nèi)位取向的指示筆交互作用的檢測(cè)使信號(hào)能夠發(fā)送給信號(hào)處理單元，信號(hào)處理單元?jiǎng)t使軌跡顯示在顯示設(shè)備上。
隨后，如框602所示，通過用戶手上指示筆的布局來(lái)定義哪個(gè)指示筆與手上的哪個(gè)手指相關(guān)聯(lián)。一旦將指示筆分配給唯一的手指，則如框604所示，通常在信號(hào)處理器102中進(jìn)行編程的映射方案將各指示筆映射到所指定的手指，并根據(jù)其手指分配來(lái)定義指示筆的操作范圍。
這時(shí)，輸入裝置400將通過數(shù)字化儀系統(tǒng)100來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用戶將多指示筆應(yīng)用于數(shù)字化儀系統(tǒng)時(shí)，存儲(chǔ)單元被改變，系統(tǒng)將讀電信號(hào)加至陣列以確定用戶的動(dòng)作，如框606所示。如果該動(dòng)作只是在數(shù)字化儀表面上進(jìn)行繪制，從而改變受影響存儲(chǔ)單元的狀態(tài)，系統(tǒng)則如框608所示，根據(jù)以前定義的映射從各指示筆讀取輸出信號(hào)。這個(gè)由受影響單元所修改的電信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)給信號(hào)處理器以對(duì)其進(jìn)行處理，以便識(shí)別已經(jīng)修改的單元。一旦識(shí)別了這些單元，則激活屏幕上與數(shù)字化儀的單元位置對(duì)應(yīng)的像素，從而在顯示器上再現(xiàn)該軌跡，如框612所示。通過指定用于顯示的特定顏色以區(qū)分不同的軌跡，可以清楚地觀查各指示筆。
如果系統(tǒng)檢測(cè)到用戶已經(jīng)執(zhí)行所需的動(dòng)作，則該系統(tǒng)如框610所示，執(zhí)行用戶所請(qǐng)求的動(dòng)作。通常，這些動(dòng)作與用戶可采用例如鼠標(biāo)或軌跡球之類的指示裝置來(lái)進(jìn)行的動(dòng)作相似。這些動(dòng)作可以包括鼠標(biāo)左、右或中鍵點(diǎn)擊。運(yùn)行程序或打開網(wǎng)頁(yè)也可以方便地設(shè)置在用戶所實(shí)現(xiàn)的指示筆工作范圍內(nèi)。
雖然所示的手套式輸入裝置與MRAM數(shù)字化儀系統(tǒng)配合工作，但也不必這樣限定。實(shí)際上，本發(fā)明的輸入裝置可以應(yīng)用到其它非基于MRAM的數(shù)字化儀顯示器上。
本發(fā)明的輸入裝置避免了先有技術(shù)中存在的若干問題。例如，多指示筆輸入裝置不需要各自編碼的指示筆，而這是先有技術(shù)中需要的。這就避免了這類多個(gè)信號(hào)的額外信號(hào)生成和處理的必要。此外，在本發(fā)明中還降低了這種多信號(hào)多指示筆輸入裝置所產(chǎn)生的費(fèi)用。
多指示筆輸入裝置提供一種智能系統(tǒng)，它通過映射各指示筆和與其匹配的手指來(lái)進(jìn)行識(shí)別。用戶的手移動(dòng)時(shí)，手指的運(yùn)動(dòng)使系統(tǒng)可以根據(jù)直覺來(lái)限制或約束用戶的手的動(dòng)作。例如，如果使用兩個(gè)手套式多指示筆輸入裝置，一只手用一個(gè)，則用戶憑直覺不會(huì)讓手指或手交叉。因此，交互作用的指示筆區(qū)域的位置由其相對(duì)其它手指或指示筆的布局來(lái)約束。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例將顯示面板104設(shè)計(jì)為在物理上與數(shù)字化MRAM陣列100緊密配合。顯示器104放置在數(shù)字化儀100上，使得當(dāng)用戶在顯示器104表面移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)指示筆時(shí)，磁場(chǎng)與下面的陣列100交互作用，并且就在指示筆與顯示面板交互作用處產(chǎn)生繪制的軌跡，或者使由特定指示筆所調(diào)用的功能執(zhí)行。信號(hào)被發(fā)送給信號(hào)處理器102，然后再被發(fā)送到顯示面板104進(jìn)行顯示。它的優(yōu)點(diǎn)在于，將數(shù)字化設(shè)備100與顯示設(shè)備104結(jié)合在一起，正如膝上型計(jì)算機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)裝置等中采用的一樣。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例將顯示設(shè)備104與數(shù)字化儀設(shè)備100緊密結(jié)合，使得采用MRAM單元的數(shù)字化儀主動(dòng)控制顯示面板104中的顯示像素。這種類型的系統(tǒng)中所用的顯示面板通常采用晶體管，例如在有源矩陣中那樣，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的。根據(jù)本發(fā)明，陣列中的MRAM單元與所選晶體管配合，以便激活顯示器中的像素。這允許用戶查看數(shù)字化儀墊板上的軌跡，好象用戶直接在紙上使用諸如鋼筆或鉛筆之類的標(biāo)記器一樣。
陣列可包括從X和Y方向中的少數(shù)幾個(gè)像素、到提供傳統(tǒng)大小的顯示設(shè)備所需的尺寸的任何位置。這種顯示器通常在X和Y維上都具有一千線以上。
這樣就證明可結(jié)合采用MRAM單元陣列的數(shù)字化裝置，以便與顯示裝置交互作用，以及數(shù)字化儀裝置實(shí)際上可以與采用薄膜晶體管單元的顯示器結(jié)合，使存儲(chǔ)單元直接激活有源矩陣顯示器中的像素。結(jié)果就是一種數(shù)字化儀-顯示器，它幾乎不需要其它數(shù)字化儀-顯示裝置中所需的信號(hào)處理邏輯。因此，當(dāng)用戶直接在顯示器上書寫軌跡時(shí)，該軌跡直接顯示在屏幕上，而幾乎不需要任何中間處理。組合裝置產(chǎn)生一種觸摸屏，它采用MRAM單元作為記錄裝置或位置感應(yīng)裝置。
在另一個(gè)實(shí)施例中，指示筆是與大屏幕上投影的圖像交互作用的激光指示器。指示筆運(yùn)動(dòng)由攝像機(jī)進(jìn)行捕捉，它把指示筆交互作用和活動(dòng)的位置映射到屏幕。指示筆限制在一個(gè)區(qū)域中，其中，它們因手的構(gòu)造的自然限制及其上面指示裝置的設(shè)置而彼此相對(duì)進(jìn)行工作。此外，由于MRAM陣列用作可尋址存儲(chǔ)陣列，因此簡(jiǎn)化了先有技術(shù)系統(tǒng)通常需要的驅(qū)動(dòng)電子電路。另外，所顯示的圖像/圖形或者所定義的信息因MRAM單元的上述特性而能夠以非逸失方式存儲(chǔ)。由于MRAM單元永久地保持存儲(chǔ)位的上次選定取向，當(dāng)顯示系統(tǒng)斷電然后再通電時(shí)，不會(huì)丟失任何信息。顯示器作為可寫和可再用紙介質(zhì)，而不是始終要求將數(shù)據(jù)保存到永久存儲(chǔ)器而非直接存儲(chǔ)在數(shù)字化儀本身中的傳統(tǒng)數(shù)字化儀輸入板。
在一個(gè)實(shí)施例中，MRAM單元可采用薄膜晶體管(TFT)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。也可采用其它的顯示單元，其中可包含隧道磁阻(TMR)效應(yīng)。其它單元包括基于磁阻(MR)效應(yīng)、巨磁阻(GMR)效應(yīng)、磁性隧道結(jié)(MTJ)效應(yīng)或者超巨磁阻(CMR)效應(yīng)的單元。
有四種產(chǎn)生不同類型MR的極為不同的物理效應(yīng)AMR(各向異性)、GMR(巨)、TMR(隧道)以及CMR(超巨)。隧道磁阻(TMR)或隧道磁阻效應(yīng)(TMR效應(yīng))是在磁隧道結(jié)(MTJ，有時(shí)又稱作SDT結(jié))中可見到的自旋相關(guān)隧道(SDT)的物理效應(yīng)所產(chǎn)生的電阻變化。
應(yīng)當(dāng)知道，上述方案只是對(duì)本發(fā)明原理的應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)大量修改和替換方案，只要不違背本發(fā)明的精神和范圍，而且所附權(quán)利要求意在涵蓋這些修改和方案。因此，雖然在附圖中結(jié)合目前認(rèn)為是本發(fā)明最可行的最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚地知道，可以進(jìn)行包括但不限于大小、材料、形狀、構(gòu)造、功能以及工作方式、安裝和使用等方面的大量修改，只要不背離權(quán)利要求書所提出的本發(fā)明的原理和概念。
權(quán)利要求
1.一種用在用戶的手上的輸入系統(tǒng)，包括第一指示筆和第二指示筆，所述第一指示筆分配給用戶手上的第一手指，以及所述第二指示筆分配給用戶手上的第二手指，各個(gè)指示筆能夠根據(jù)用戶輸入動(dòng)作來(lái)產(chǎn)生輸出信號(hào)；位置控制邏輯，連接到所述第一指示筆和所述第二指示筆，以便根據(jù)用戶手上所指定的相對(duì)于用戶手上其它手指的手指位置來(lái)識(shí)別各個(gè)指示筆；以及通信邏輯，連接到所述位置控制邏輯，以便將所述指示筆產(chǎn)生的信號(hào)發(fā)送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
2.一種數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，包括用在用戶的手上的輸入指示筆，所述輸入指示筆包括第一指示筆和第二指示筆，所述第一指示筆分配給用戶手上的第一手指，以及所述第二指示筆分配給用戶手上的第二手指；數(shù)字化儀輸入板，檢測(cè)所述第一和第二指示筆的運(yùn)動(dòng)，并將所述運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為輸出的信號(hào)；以及位置控制邏輯，連接到所述第一指示筆和所述第二指示筆，以便根據(jù)用戶手上所指定的、相對(duì)于用戶手上其它手指的手指位置來(lái)識(shí)別各個(gè)指示筆，并且處理所述數(shù)字化儀輸入板所產(chǎn)生的信號(hào)。
3.一種數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，包括供用戶使用的輸入裝置，所述輸入裝置包括第一指示筆和第二指示筆，為所述第一指示筆分配第一操作區(qū)域，以及為所述第二指示筆分配相對(duì)于所述第一指示筆的第二操作區(qū)域；數(shù)字化儀輸入板，檢測(cè)所述第一和第二指示筆在其操作區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)，并將所述運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為輸出的信號(hào)；以及控制邏輯，連接到所述第一指示筆和所述第二指示筆，以便根據(jù)指示筆相對(duì)于用戶動(dòng)作的操作區(qū)域來(lái)識(shí)別各指示筆，以及處理所述數(shù)字化儀輸入板所產(chǎn)生的信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的輸入系統(tǒng)，其特征在于還包括分配給用戶手上的第三手指的第三指示筆，以及所述位置控制邏輯根據(jù)其手指位置來(lái)識(shí)別所述第三指示筆。
5.如權(quán)利要求4所述的輸入系統(tǒng)，其特征在于還包括分配給用戶手上的第四手指的第四指示筆，以及所述位置控制邏輯根據(jù)其手指位置來(lái)識(shí)別所述第三指示筆。
6.一種采用手套式輸入系統(tǒng)輸入信息的方法，所述手套式輸入系統(tǒng)包括戴在用戶手指上的多個(gè)輸入指示筆，所述方法包括根據(jù)用戶手指上的所述輸入指示筆的布局來(lái)映射所述多個(gè)輸入指示筆；以及根據(jù)所述輸入指示筆映射來(lái)識(shí)別來(lái)自各個(gè)輸入指示筆的信號(hào)。
7.一種供用戶使用的數(shù)字化輸入系統(tǒng)，包括第一指示筆和第二指示筆，所述第一指示筆分配給用戶的第一手指，以及所述第二指示筆分配給用戶的第二手指，各個(gè)指示筆能夠根據(jù)用戶輸入動(dòng)作來(lái)產(chǎn)生輸出信號(hào)。
位置控制邏輯，連接到所述第一指示筆和所述第二指示筆，以便根據(jù)分配給所述第一和第二指示筆的所述手指位置來(lái)識(shí)別各個(gè)指示筆，并且根據(jù)各指示筆相對(duì)于其它指示筆的位置來(lái)約束各指示筆的操作；以及通信邏輯，連接到所述位置控制邏輯，以便將所述指示筆產(chǎn)生的信號(hào)發(fā)送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
8.一種采用手套式輸入系統(tǒng)輸入信息的方法，所述手套式輸入系統(tǒng)包括戴在用戶手指上的多個(gè)輸入指示筆，該方法包括根據(jù)用戶手指上的輸入指示筆的布局來(lái)映射所述多個(gè)輸入指示筆；以及根據(jù)所述輸入指示筆映射來(lái)識(shí)別來(lái)自各個(gè)輸入指示筆的信號(hào)。
9.如權(quán)利要求2或3所述的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字化儀輸入板包括基于磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器陣列的數(shù)字化儀輸入板。
10.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，其特征在于還包括顯示器，它與所述數(shù)字化儀輸入板連接并與其共面，以便所述指示筆與所述顯示器和數(shù)字化儀輸入板進(jìn)行交互作用。
全文摘要
公開一種計(jì)算機(jī)輸入系統(tǒng)，它采用根據(jù)其手指位置(402－420)進(jìn)行映射以便操作的手套式多指示筆裝置(400)。輸入系統(tǒng)還可包括例如采用磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器單元(106)的數(shù)字化儀輸入板(100)。
文檔編號(hào)G06F3/00GK1487464SQ0313607
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月16日
發(fā)明者M·沙馬, M 沙馬 申請(qǐng)人:惠普開發(fā)有限公司