專利名稱：操作者輸入裝置的制作方法
發(fā)明的背景本發(fā)明涉及電腦系統(tǒng)的輸入裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及基于輸入裝置的移動向計算機系統(tǒng)提供位置信息的輸入裝置。
傳統(tǒng)的計算機輸入裝置，例如鼠標(biāo)，包括一個殼體，在殼體中安裝有一個球狀物。該球狀物既可以在傳統(tǒng)的方式配置，即在其中在正常工作位置，該球狀物接合一工作表面，并且根據(jù)用戶鼠標(biāo)通過該工作表面的移動而旋轉(zhuǎn)。該球狀物也可以設(shè)置為一個軌跡球，它是通過來自用戶的手指操作而旋轉(zhuǎn)的。在任一情況下，位置編碼器被用于檢測在鼠標(biāo)中的球狀物的旋轉(zhuǎn)，并且對這臺電腦提供表示旋轉(zhuǎn)的位置信息。在許多情況中，位置信息被用于控制在電腦的顯示屏幕上的可視圖像的移動(例如一只鼠標(biāo)指針)。
而且，在一個已有裝置中，鼠標(biāo)被配置成具有在上面描述的軌跡球結(jié)構(gòu)。軌跡球是預(yù)先印制有一個預(yù)定圖像的。一電荷耦合裝置被用于檢測在軌跡球上的圖像和檢測該圖像的移動。預(yù)定圖像的移動被用于向計算機提供位置信息。
然而，使用電荷耦合器件的已有技術(shù)的電腦鼠標(biāo)具有許多明顯的缺點。首先，電荷耦合器件的反應(yīng)時間是相當(dāng)慢的。另外，處理來自電荷耦合器件的圖像信號計算量大并且需要相對大和昂貴的處理器。而且，電荷耦合器件對飽和狀態(tài)是非常敏感的。換句話說，如果周圍環(huán)境光狀態(tài)是不定的，電荷耦合器件不能很好的工作。另外，如果一外來的光源，例如一個相對地明亮的光指向圖像產(chǎn)生表面，那么電荷耦合器件可以輕易地變成飽和的，并且它們的性能快速降低。
此外，另一已有技術(shù)的商業(yè)上可用的電腦鼠標(biāo)來自CA的鼠標(biāo)系統(tǒng)，包括包括一個具有LED的鼠標(biāo)，LED與在其上具有預(yù)定圖案的一鼠標(biāo)襯墊結(jié)合使用。圖案是由藍和紅線的網(wǎng)格形成的。來自LED的光發(fā)射被鼠標(biāo)襯墊反射到提供模擬輸出信號的一個檢測器上。該信號是具有與不同的色彩的網(wǎng)格線相應(yīng)的峰值的波形狀。根據(jù)這個波形，線條被計數(shù)和內(nèi)插以獲得位置信息。這樣的一個鼠標(biāo)系統(tǒng)需要一個在那上面具有實現(xiàn)一個特殊的圖案的一個特定鼠標(biāo)襯墊。
發(fā)明概述一個操作者輸入裝置，其被配置成根據(jù)操作者輸入裝置和表面的的相對的移動提供位置信息。操作者輸入裝置包括一圖案檢測器，其被設(shè)置成檢測在表面上的圖案并且提供與檢測的圖案相應(yīng)的一個圖案圖像信號。該表面上沒有預(yù)定的圖案?？刂破鞅贿B接到圖案檢測器，并且被設(shè)置成收到圖像信號和根據(jù)該圖案相對于該圖案檢測器的位置提供位置信息。
在一個優(yōu)選的實施例中，控制器被連接到圖案檢測器和被配置成接收在開始的時間的初始圖像信號和接收隨后可變的時間的二次圖像?？刂破鞲鶕?jù)從初始圖像到二次圖像觀察到的確定的移動變化，計算并且提供位置信息。
附圖的簡短的描述

圖1是實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的輸入裝置的示例環(huán)境的方塊圖。
圖2舉例說明以部分截面的和部分方塊圖形式顯示的根據(jù)本發(fā)明一個實施例的計算機輸入裝置。
圖3A-3F舉例說明由圖2畫出的計算機輸入裝置檢測出的圖像或圖案的移動。
圖4A和4B是舉例說明根據(jù)本發(fā)明的某些方面的計算機輸入裝置的操作的流程圖。
圖5舉例說明根據(jù)本發(fā)明的一個方面的多源電磁輻射線發(fā)射器。
圖6A-6D舉例說明用于檢測操作者輸入裝置的旋轉(zhuǎn)的圖像區(qū)域。
圖7A和7B舉例說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一個運算符輸入裝置。
圖8A-8D舉例說明使用圖7A和7B畫出的操作者輸入裝置的圖像或圖案的檢測。
圖9A是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一個用戶輸入裝置的一部分的方塊圖。
圖9B-9E舉例說明利用圖9A中所示的輸入裝置的圖案檢測。
圖10A是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一個用戶輸入裝置的一部分的方塊圖。
圖10B舉例說明使用圖10A中所示裝置的圖案檢測。
圖11A是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一個用戶輸入裝置的一部分的方塊圖。
圖11BB舉例說明使用圖11A中所示裝置的圖案檢測。
圖12A是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一個用戶輸入裝置的一部分的方塊圖。
圖12B舉例說明由圖12A中所示用戶輸入裝置部分產(chǎn)生的波形。
實施例的詳細描述本發(fā)明提供了一個用戶輸入裝置，用于產(chǎn)生產(chǎn)生位置信息和向一個計算機系統(tǒng)提供信息。該位置信息是根據(jù)檢測的用戶輸入裝置的移動或它的一個部分的移動產(chǎn)生的。該移動是通過識別在相對于用戶輸入裝置可移動的一個表面上圖案或圖像并且監(jiān)視圖案的相對移動進行檢測的。
概述圖1和有關(guān)的討論是有意提供對于可以實現(xiàn)本發(fā)明的一個適當(dāng)?shù)挠嬎悱h(huán)境的簡短的、通用描述。雖然不需要，本發(fā)明將被至少部分地描述在被個人計算機或其它計算裝置執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令例如程序模塊的通用描述中。通常，程序模塊包括例行程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等執(zhí)行特別的任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特別的抽象數(shù)據(jù)類型。此外，對于那些本領(lǐng)域的熟練者來說將能夠理解本發(fā)明可以利用其它計算機系統(tǒng)配置所執(zhí)行，包括掌上型的裝置、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器或可編程的消費電子裝置、網(wǎng)絡(luò)PC機、小型機、大型主機等等。本發(fā)明也可適用在分布的計算環(huán)境中，在此時任務(wù)是由經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠程處理裝置執(zhí)行的。在一個分布計算環(huán)境中，程序模塊可以位于本地和遠程兩者的存儲器存儲裝置中。
參照圖1，用于本發(fā)明的一可仿效的環(huán)境包括傳統(tǒng)的個人計算機20形式的一個通用目的計算裝置，其包括處理單元21、系統(tǒng)存儲器22以及將包括系統(tǒng)存儲器的不同的系統(tǒng)零組件連接將處理單元21的一個系統(tǒng)總線23。系統(tǒng)總線23可以是包括存儲器總線或存儲器控制器、外圍總線以及利用多種總線體系中的任何一個的局部總線等幾種類型的總線結(jié)構(gòu)中的任何一種。系統(tǒng)存儲器包括只讀存儲器(ROM)24、隨機存取存儲器(RAM)25。包含幫助在個人計算機20內(nèi)元件之間(例如在啟動的時候)傳送信息的基本例行程序的基本輸入輸出26(BIOS)被儲存在ROM24中。個人計算機20還包括用于從一個硬盤(未顯示)讀出和向硬盤寫入的一個硬盤驅(qū)動器27，用于從可移動的磁盤29讀取或向其寫入的一個磁盤驅(qū)動器28，以及一光盤驅(qū)動器30，用于從可移動的光盤31例如CD ROM或其它光學(xué)媒體讀取和向其寫入。硬盤驅(qū)動器27、磁盤驅(qū)動器28以及光盤驅(qū)動器30是分別通過硬盤驅(qū)動器接口32、磁盤驅(qū)動器接口33以及光盤驅(qū)動器接口34連接到系統(tǒng)總線23。這些驅(qū)動器和關(guān)聯(lián)的計算機可讀媒體為個人計算機20提供非易失的計算機可讀的指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊以及其它數(shù)據(jù)的存儲。
雖然在此處描述的可仿效的環(huán)境使用硬盤、可移動的磁盤29和可移動的光盤31，應(yīng)該理解對于那些熟練于本技術(shù)領(lǐng)域的人來說，其它類型的可以存儲能由計算機存取的數(shù)據(jù)的計算機可讀的媒體也可以被使用在這個可仿效的操作環(huán)境中，例如磁錄音帶、快擦寫存儲卡、數(shù)字視頻盤、貝努利盒式磁帶、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)等等。
許多程序模塊可以被儲存在硬盤、磁盤29、光盤31、只讀存儲器24或隨機存取存儲器25上，包括操作系統(tǒng)35、一個或更多應(yīng)用程序36，其它程序模塊37以及程序數(shù)據(jù)38。用戶可以通過輸入裝置例如鍵盤42和鼠標(biāo)40將命令和信息輸入個人計算機20。其它輸入器件(未示出)可以包括麥克風(fēng)、游戲桿、游戲襯墊、碟形衛(wèi)星天線、掃描儀等等。這些以及其它輸入裝置經(jīng)常是通過連接到系統(tǒng)總線23的一個串行端口接口46連接到處理單元21，但是也可能是由其它接口連接的，例如聲卡、并行端口、游戲端口或通用的串行總線(USB)。監(jiān)視器47或另外一個類型的顯示裝置通過一接口例如視頻適配器48也被連接到系統(tǒng)總線23。除了監(jiān)視器47，個人計算機通?？赡馨ㄆ渌鈬敵鲈O(shè)備，例如揚聲器45和打印機(未示出)。
個人計算機20可以在利用與一個或更多遠程計算機，例如與一臺遠程計算機49邏輯連接，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中運轉(zhuǎn)。遠程計算機49可以是另外一個個人計算機、服務(wù)器、路由器、網(wǎng)絡(luò)PC機、同等的裝置或其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，并且通常包括許多或者所有的的在上面相對于個人計算機20所描述的那些部件，即使在圖1中僅僅畫出一個存儲器存儲裝置50。在圖1中描述的邏輯連接包括局域網(wǎng)(LAN)51和廣域網(wǎng)(WAN)52。這樣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在辦公室、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中是共同的。
當(dāng)使用于局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時，個人計算機20通過一個網(wǎng)絡(luò)接口或適配器53被連接到局域網(wǎng)51。當(dāng)使用于廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時，個人計算機20通常包括一臺調(diào)制解調(diào)器54或者其它裝置用于在廣域網(wǎng)52之上建立通信，例如因特網(wǎng)。調(diào)制解調(diào)器54可以是內(nèi)部或者外部的，其通過串行端口串行端口接口46連接到系統(tǒng)總線23。在一個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，相對于個人計算機20描述的程序模塊或它的一部分可以被儲存在遠程記憶存儲裝置中，顯然，所示網(wǎng)絡(luò)連接是可仿效的，并且在計算機之間建立通信鏈接的其它裝置也可以被使用。
圖2示出一個操作者輸入裝置，例如鼠標(biāo)40。鼠標(biāo)40包括殼體102、電磁發(fā)射源(其可以是簡單地一個光源例如LED)104、限定在殼體102的底部的孔106、透鏡108、圖像或圖案檢測器110、控制器112和電流驅(qū)動器114。在圖2中，鼠標(biāo)40被顯示出被相對于工作表面116所支持的。圖案檢測器110可以是任何合適的檢測器，并且可以是一人造的視網(wǎng)膜圖案檢測器。
光源104可以是合適的電磁輻射源。在一個實施例中，光源104包括LED118和透鏡120。從LED118發(fā)出的放射線經(jīng)過透鏡120傳輸，如此以致它經(jīng)過殼體102中的孔106并且照射其上可以具有預(yù)定圖案或圖像的工作表面116上。然后光從工作表面116反射向透鏡108。透鏡108聚集從表面116反射的放射線并且將其引導(dǎo)到圖像檢測器(例如，人造的視網(wǎng)膜)110。應(yīng)該注意到利用在LED118、圖像檢測器110中任何一個或它們兩個上增加透鏡，可以去掉透鏡108。
圖像檢測器110生成表示在工作表面116上的圖像或圖案的圖像信號。在一個示例性實施例中，圖像信號被提供到控制器112，控制器112根據(jù)該圖像信號計算位置信息。該位置信息顯示鼠標(biāo)40相對于工作表面116的移動，如在下面將更詳細地描述的。位置信息以信息包的形式由控制器112經(jīng)過一輸出例如一電纜(未示出)提供到圖1中畫出的計算機20。鼠標(biāo)40也可以經(jīng)過一個無線的傳輸鏈路例如紅外線的超聲波，或無線電頻率鏈路，向控制器112提供輸出。在一示例性實施例中，控制器112提供的位置信息是按照一個傳統(tǒng)的格式提供的，例如經(jīng)過一個串行接口、一通用的串行總線(USB)接口，或任何其它適當(dāng)?shù)慕涌诟袷健?br> 在一個示例性實施例中，圖像檢測器110是由三菱電氣公司制成的一人造的視網(wǎng)膜，而且包括以已知方式操作的一可變靈敏度光電檢測器(VSPD)二維陣列。簡要地說，VSPD是由集成的彼此鄰接并且由半絕緣GaAs層(pn-np結(jié)構(gòu))分開的二極管對構(gòu)成。在一個實施例中，該陣列是一個32×32元素排列，但是根據(jù)要求可以是更大的或更小的。光電檢測器電流在符號和大小上取決于所施加的電壓。這樣的VSPD展現(xiàn)出在存在一光寫脈沖中當(dāng)施加一電壓時，儲存導(dǎo)電率信息的一模擬記憶影響。這個信息是通過注入一光讀出脈沖檢取的。
在這樣的裝置中的圖像處理是基于光矩陣向量乘法的。輸入圖像被投射在該裝置上作為權(quán)矩陣。所有的VSPD具有沿著行連接的一個電極，產(chǎn)生靈敏度控制矢量。因此，在每一行中VSPD靈敏度可以被設(shè)置為在某一個范圍內(nèi)的任意的值。另外，剩余VSPD電極被沿著列連接，產(chǎn)生到權(quán)矩陣乘靈敏度控制矢量的矩陣矢積定義的輸出電流矢量。
在一示例性實施例中，圖像檢測器110被控制以執(zhí)行邊緣取出操作。兩個相鄰的檢測器行的靈敏度分別地被設(shè)置為+1和-1，而所有的其它靈敏度被設(shè)置為0。在這個實施例中，輸出電流是與兩個有效的行的光線照強度中的差別成比例的。通過在周期的方式(0，+1，-1，0，0等)移動控制電壓圖案，感測出輸入圖像的水平邊緣。因此系統(tǒng)以一時間連續(xù)的和半并行方式操作。
在一個示例性實施例中，鼠標(biāo)40也包括連接到光源104的電流驅(qū)動器114。在該實施例中，控制器112間歇地檢測由光源104產(chǎn)生的放射線強度并且調(diào)整通過電流驅(qū)動器114提供到光源104的電流。換句話說，如果感測的強度比要求范圍下降，控制器112提供一個反饋信號到電流驅(qū)動器114以提高提供到光源104的電流，以便增加自光源104發(fā)射的電磁輻射線。另一方面，如果輻射線的強度比要求范圍更高，控制器112提供反饋信號到電流驅(qū)動器114以減少提供到光源104的電流，從而降低從光源104發(fā)出的輻射線。這個可能降低鼠標(biāo)40的總體功率消耗。
圖3A-3E和4A舉例說明按照本發(fā)明一個方面的鼠標(biāo)40的操作。圖3A舉例說明在圖像檢測器110上的32×32 VSPD(象素)陣列，來自表面116的圖像被引導(dǎo)到其上。圖像檢測器110的整個查看區(qū)域123是與32×32象素排列一致的。然而，在整個查看區(qū)域123內(nèi)定義的是采樣區(qū)域124。采樣區(qū)域124是比查看區(qū)域更小的，并且在一個示例性實施例中包括通常圍繞查看區(qū)域123的中心126居中的大致10象素乘10象素的區(qū)域。
在操作中，控制器112首先觸發(fā)該源104以致輻射線照射工作表面116。這是由圖4中的功能塊128所示的。如果只是在顯微鏡的水平上，每個表面實質(zhì)上具有某些不規(guī)則的或表面凹凸。假設(shè)光源足夠強大，商業(yè)上可用的人造的視網(wǎng)膜能夠分辨幾微米大小的圖像。因此，輻射線被從表面116反射回以照射查看區(qū)域123，攜帶表示由表面116上的表面凹凸形成的圖像或者圖案的信息。
接下來，識別在工作表面116上的圖案，并且選擇地使輻射源104無效。這是在功能塊130和134中顯示的。圖3B舉例說明在查看區(qū)域123的采樣區(qū)域內(nèi)部圖像或圖案132的識別。如在上面討論的，圖像的識別可以利用邊緣取出或任何其它適當(dāng)?shù)募夹g(shù)實現(xiàn)。一旦圖像132被識別，相應(yīng)于那個圖像的數(shù)據(jù)就被儲存在與控制器112關(guān)聯(lián)的存儲器中。這是在圖4A中由功能塊136顯示的。
接下來，控制器112只是等待一預(yù)定超時周期。超時周期的持續(xù)時間確定系統(tǒng)的采樣率，并且因此將取決于鼠標(biāo)的最大預(yù)期速度。在一個示例性實施例中，暫停持續(xù)時間是大約1-10毫秒。超時周期是在圖4A中由功能塊138顯示的。
過了超時周期后，控制器112使輻射源104恢復(fù)工作(如果它已經(jīng)被停用)，如功能塊140所顯示，并且確定圖像132是否已經(jīng)移動。這是由功能塊142顯示的。當(dāng)然，在查看區(qū)域123內(nèi)圖像132的移動是說明在鼠標(biāo)40(或至少鼠標(biāo)40的圖像檢測器110)和表面116之間從圖像132被檢測開始的相對的移動。圖3C舉例說明圖像132從圖3B所示第一位置向偏移開第一位置并在圖3C所示的第二位置的移動。
根據(jù)檢測的移動，控制器112在一輸出(例如通過一電纜)以習(xí)慣的和可接受的格式提供位置信息。這樣的位置信息能被一計算裝置使用，例如相對于圖1所描述，對于許多情況，包括在監(jiān)視器42上鼠標(biāo)光標(biāo)的移動。提供位置信息是在圖4A中由功能塊144顯示的。
在檢測圖像或圖案132的移動之后，在查看區(qū)域123的采樣區(qū)域124內(nèi)檢測新的圖像或圖案例如圖像146。這是由功能塊130顯示的。光源104可以被停用而表示新的圖像146的圖像數(shù)據(jù)被存儲。這是由功能塊134和136顯示。然后控制器112再一次等待下次超時周期并且確定圖像146是否已經(jīng)移動，比如圖3E中所畫出的。這個過程繼續(xù)以致鼠標(biāo)40繼續(xù)提供表示鼠標(biāo)40和工作表面116的相對移動的位置信息。
移動檢測在查看區(qū)域123中圖像移動的檢測可以用許多方式完成。例如，交互相關(guān)可用于確定在查看區(qū)域123內(nèi)圖像的移動。在采樣區(qū)域124中的圖案和用于整個查看或搜索區(qū)域123的圖案之間的交互相關(guān)性被定義如下 其中Lp是采樣區(qū)124的長度；(i，j)是在32×32像素陣列上的位置數(shù)據(jù)；P(i，j)是函數(shù)，其指示光強度并且其是對應(yīng)于檢測的圖案或圖像的；Q(i，j)是表示在整個查看區(qū)域123之上光強度的函數(shù)；R(x，y)是P和Q的相關(guān)性。
這個公式可以被寫成下列求和形式，因為該圖案是在人造的視網(wǎng)膜單元格陣列上并且在樣品區(qū)域的整個長度Lp上具有一量值 根據(jù)公式2，可以確定為了獲得圖像的移動，首先必須獲得P(i，j)，然后過了超時周期后，獲得Q(i，j)。其后，x和y的值移動遍及與圖像檢測器關(guān)聯(lián)的整個查看區(qū)域(或象素區(qū)域)123，并且公式2在每一點求值的。R(x，y)的最大值將指示交互相關(guān)為最大值的那一點，并且因此將指示圖像已經(jīng)移動的距離。在圖像檢測器110是由三菱電氣公司制作的人造的視網(wǎng)膜芯片實現(xiàn)的一個示例性實施例中，通過在一時間簡單地對在光檢測器陣列中一行的電流求和，可以獲得公式2中的求和公式。這等于公式2的一個求和。
還應(yīng)該注意到，比識別在采樣區(qū)域124中的一特定的形狀、圖案或圖像更好，整個采樣區(qū)域124可以被能被使用作為圖像。那么，交互相關(guān)只是簡單地在整個圖像和在超時周期后其上留有圖像的一部分陣列之間確定。
與使用線性坐標(biāo)關(guān)聯(lián)的一個潛在的缺點是他們提供隨鼠標(biāo)42的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生變化的位置信息。因此，在另外一個示例性實施例，圓諧函數(shù)被用于提供不受約束轉(zhuǎn)動的位置信息。表示一采樣圖像的數(shù)據(jù)可以被寫為P(r，θ)。這可以通過圓諧函數(shù)擴展為 其中，i=-1的平方根，虛數(shù)單位而在求和中每一項的參數(shù)被計算如下 首先，在采樣區(qū)域中識別半徑r的一個圓，并沿著該圓的周長進行傅立葉展開。存儲所計算出的諧函數(shù)的系數(shù)。在超時周期之后，在查看區(qū)域中重復(fù)對于那個圓的這些步驟。然后將這些系數(shù)比較以獲得表示圖像的移動方向和數(shù)量的一個值。
應(yīng)該注意到，公式3是作為從-∞向+∞的一個總和顯示的。然而，該總和實際上只是需要從0到查看區(qū)域的尺寸取值。此外，在一個示例性實施例中，公式3是作為一個歐拉(Euler)函數(shù)對待，以便使得計算簡單，如下所示eiθ=cosθ+isinθ 公式5在示例性實施例中，圖案瞬時特性被用于確定在采樣區(qū)域內(nèi)圖像或圖案的變化。在采樣區(qū)域中圖案可以由P(x，y)表示，在其中采樣區(qū)域是具有邊長Lp的一個正方形。圖案瞬時mpq可以表示如下 在此p和q是可以取任何有效的值的連續(xù)整數(shù)。通常，給出在p、q相等的0的第0個瞬時如下所示m00∫∫P(x，y)dxdy公式7該第0個瞬時被理解為圖案數(shù)據(jù)的總計質(zhì)量。第一個瞬時m10、m01是如下所示給出的公式8m10=∫∫p(x，y)xdxdym01=∫∫p(x，y)ydxdy當(dāng)?shù)谝粋€瞬時被第0個瞬時除時，獲得的質(zhì)量的中心坐標(biāo)如下 m01m00=yc]]>然后使用第二階瞬時m20、m02執(zhí)行相同的過程以獲得主軸。
然而在另一示例性實施例中，弦直方圖方法被用于確定移動。圖案的形狀可以由一個弦直方圖表示，比如圖3F所示。在圖3F中只是顯示出單一弦152和一個角154。然而，每個弦可以由它的長度和角h(r，θ)寫出。假設(shè)在形狀周長上象素數(shù)據(jù)的每個點是1，而其它點是0，那么弦的必要條件是滿足下列公式。
公式10Dpix(x，y)Dpix(x+rcosθ，y+rsinθ)=1弦的總數(shù)是如下所給出的，因為Dpix被定義為取1或0值公式11h(r，θ)=∫∫Dpix(x，y)Dpix(x+rcosθ，y+rsinθ)dxdy為使得計算簡單，假定h只是r的一個函數(shù)。那么必須簡單地計數(shù)在外形周長上的象素數(shù)。從數(shù)學(xué)上說，在該形狀上簡單地設(shè)置一個點作為原點，然后圍繞這個原點一半徑r畫圓。計算該圓周交叉該周長的交叉點的數(shù)。該半徑被增加直到?jīng)]有交叉點為止。記錄的交叉點變成代表該周長的形狀。
檢測轉(zhuǎn)動的移動圖5和6A-6D舉例說明根據(jù)本發(fā)明的另外一個優(yōu)選的實施例。由于傳統(tǒng)的計算機鼠標(biāo)經(jīng)常是被使用者旋轉(zhuǎn)的以及線性的移動，在一些實例中，想要的是具有用于檢測無轉(zhuǎn)動變量的圖像或圖案的移動的檢測算法，以致它們不檢測鼠標(biāo)的旋轉(zhuǎn)移動。然而，在其它實施例中，可能想要具有檢測鼠標(biāo)的旋轉(zhuǎn)移動的算法。在后者中，可能將改變輻射源104。
在一個示例性實施例中，其中要求旋轉(zhuǎn)移動的檢測，透鏡120(在圖2所示)被成形為以圖6A所示的伸長的或橢圓的圖案160發(fā)射輻射線。那么，如果鼠標(biāo)被旋轉(zhuǎn)，圖案160如圖6B所示的移動。通過使得圖案延長(例如橢圓的)而不是簡單地圓，這類旋轉(zhuǎn)運動可以更輕易地檢測出。
另外，圖5舉例說明根據(jù)本發(fā)明的可以使用的一個光源162的另一實施例。光源162實際上包括兩個點光源164和166(它們可以是發(fā)光二極管和相關(guān)的透鏡)，它們被用于向被觀察的表面發(fā)射輻射線。在那個實例中，由圖像檢測器110檢測的圖像圖案可用于檢測在該圖像中的最強點。那些最強點168和170將對應(yīng)于由在或接近光源164和166的中心的一個區(qū)域發(fā)出的光。因此，鼠標(biāo)的旋轉(zhuǎn)將使點168和170產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)如圖6B所示。同樣，這使得將更容易地檢測鼠標(biāo)40的旋轉(zhuǎn)的移動。
圖7A舉例說明根據(jù)本發(fā)明另一實施例的鼠標(biāo)170。鼠標(biāo)170具有類似于圖2中所示的那些零組件，并且它們被標(biāo)以相同的編號。然而，鼠標(biāo)170還包括輪子172。在示例性實施例中，輪子172被設(shè)置在殼體102上，以致操作者可以旋轉(zhuǎn)輪子172使產(chǎn)生將從鼠標(biāo)170提供的另外的位置信息。在圖7A所示的實施例中的，輪子172被介于輻射源104發(fā)射的電磁輻射線的路徑中。然而，輪子172最好還有它的透明部分，例如在其中的切口或裂縫，以允許某些放射線照射表面116。裂縫174的一個實施例被畫在圖6B中，它是輪子172的一個側(cè)視圖。為了清楚的緣故裂縫174被放大到非常大，而且可以取任何適當(dāng)?shù)某叽?。示例中裂縫174是以一個預(yù)定圖案提供的，該預(yù)定圖案是容易地由圖像檢測器110和控制器112辨別的。然而，裂縫174提供一個相當(dāng)大的透明區(qū)域以致輻射線可以經(jīng)過該透明區(qū)域發(fā)射在表面116上，然后被反映到圖像檢測器110。那么，圖像檢測器110和控制器112可以獲得表示來自表面116的圖像的信號，并且還可以檢測和監(jiān)視輪子172的旋轉(zhuǎn)移動。
例如，圖8A舉例說明由裂縫174造成的在查看區(qū)域123上的一個圖案。如在圖3A-3E所示，查看區(qū)域123包括采樣區(qū)域124，在其中圖案被識別，并且從中確定圖案的移動。然而，因為輻射線只是通過切口174的透明部分傳播，所以查看區(qū)域123還包括一個加在其上的一預(yù)定圖案176。隨著輪子172被旋轉(zhuǎn)，加上去的圖案176移動通過查看區(qū)域123。例如，如果輪子172被稍微旋轉(zhuǎn)，那么在查看區(qū)域123上加上的圖案176像圖8B所示的移動。
當(dāng)然，也可以使用其它形狀的裂縫。例如，圖8C和8D舉例說明可以是簡單的矩形的裂縫的裂縫174。在這種情況下，圖案178被加在查看區(qū)域123上。然后，隨輪子172的旋轉(zhuǎn)，圖案移動通過查看區(qū)域123如圖8B中所示。這允許圖像檢測器110和控制器112提供位置信息，該位置信息不只是反映鼠標(biāo)40相對于表面116的移動，而且也表示輪子172(或輪子172的表面)相對于圖像檢測器110和光源表面104的移動。這是無需傳統(tǒng)的位置編碼器和相關(guān)的電路的，并且沒有在已有的傳統(tǒng)的用戶輸入裝置中使用的硬件。
圖9A是示出一個用戶輸入裝置(例如鼠標(biāo))180的一部分的方塊圖。鼠標(biāo)180類似于在圖7A所示的鼠標(biāo)170，而類似的項目被標(biāo)以同樣地編號。為了清楚起見，輪子172已經(jīng)被從圖7A所示的位置移動出，而且在圖7A顯示的許多項目沒有顯示在圖9A中。鼠標(biāo)180不只是包括導(dǎo)線104，而且最好包括兩個另外的電磁放射線源，例如LED 182和184。此外，鼠標(biāo)180包括多個光導(dǎo)管186和188。每個光導(dǎo)管186和188可以是由單一整體的部件形成的，或由彼此連接的多個部件形成的，以形成合適的光路徑。
在運轉(zhuǎn)中，LED 104、透鏡108和圖像檢測器110相對于在表面116上的圖像，以與在上面描述的類似的方式操作。然而，根據(jù)另一優(yōu)選的實施例，輪子172被裝備有圍繞它的外圍外圍間隔的多個暗區(qū)域192(如圖9E顯示的)。LED182被配置以發(fā)射輻射線，輻射線照射在輪子172上緊鄰的暗區(qū)域192的區(qū)域。隨著輪子172旋轉(zhuǎn)，交互的暗區(qū)域，以及位于暗區(qū)域192之間的光亮區(qū)域191反射LED182發(fā)射的輻射線。光導(dǎo)管188是配置為收到由輪子172反射的輻射線以及引導(dǎo)輻射線到圖像檢測器110的預(yù)定的部分194上。因為暗部分190是由較亮部分191分開的，隨著輪子170旋轉(zhuǎn)，從輪子172反射的通過光導(dǎo)管88的反射光的強度將改變。因此，控制器112(顯示在圖7A)被配制成檢測在圖像檢測器110上的預(yù)定區(qū)域194，以確定照射在該區(qū)域上的光強度，以便確定輪子172是否已經(jīng)旋轉(zhuǎn)或者正在旋轉(zhuǎn)。
同樣地，鼠標(biāo)180包括激勵按鈕196。激勵按鈕196最好是常規(guī)結(jié)構(gòu)按壓按鈕，其可以由用戶壓按以便執(zhí)行一激勵操作。因此，顯示出激勵按鈕196是圍繞樞軸點198按箭頭200指示的方向可樞軸的移動的。在一個優(yōu)選的實施例中，激勵鈕扣196包括一依賴表面202。LED184被配置為引導(dǎo)從那里發(fā)射的輻射線進入光導(dǎo)管86，其引導(dǎo)輻射線到圖像檢測器110的第二預(yù)定部分204。
隨著激勵按鈕196被壓按，表面202向下移動以中斷從LED184向光導(dǎo)管186發(fā)出的輻射線。在一個優(yōu)選的實施例中的，表面202既可以是不透明的，或者或者是由濾光材料形成的，該濾光材料過濾由LED184發(fā)射的部分輻射線。因此，當(dāng)激勵按鈕196被壓按時，在圖像檢測器110的預(yù)定部分204上發(fā)出的光強度相對于當(dāng)激勵按鈕196未被壓按時照射在那個區(qū)域的強度降低。
因此，控制器112最好被設(shè)置成間歇地檢查預(yù)定部分194和204，以確定輪子172是否旋轉(zhuǎn)，以及還要確定激勵按鈕是否被壓按。
應(yīng)該注意到，在當(dāng)前的某些操作者輸入裝置中，車輪172還可以作為一激勵按鈕操作，而且可以以與激勵按鈕196一樣的方式壓按。因此，可以提供相似的結(jié)構(gòu)以檢測輪子172的下壓(或激勵)。而且應(yīng)該注意到，與其在輪子172上提供暗部分190，到不如那些部分可以是透明的部分。因此，當(dāng)LED182照射在一個透明區(qū)域時，從輪子190反射的光的量將減少。
圖9B舉例說明查看區(qū)域123和采樣區(qū)域124。圖9E也舉例說明在查看區(qū)域123上的預(yù)定區(qū)域194和204，它們被用于檢測輪子172的旋轉(zhuǎn)和按鈕196的激勵。當(dāng)然，應(yīng)該注意到，在查看區(qū)域123上可以設(shè)置任何數(shù)量的預(yù)定區(qū)域，只要那里還有足夠的剩余區(qū)域以檢測在表面116上對象的移動。
其它方法可用于檢測相對于表面116的移動，輪子172的旋轉(zhuǎn)和下壓以及激勵按鈕196的下壓。例如，如果查看區(qū)域123的一指定部分是不可用的，那么直方圖算法可用于檢測通過輪子172的旋轉(zhuǎn)或下壓以及通過激勵按鈕196的下壓增加的光。
然后光導(dǎo)管186和188被重定位以引導(dǎo)傳導(dǎo)的輻射線，從而以致它照射在圖像檢測器110的整個查看區(qū)域123上。因此，照射在查看區(qū)域123上的輻射線的總體強度隨著從輪子172反射的光增加，而且LED184提供的光增加。
圖9C舉例說明一圖形206，其繪制了表示在相對于查看區(qū)域123上位置的強度(例如電壓)的一信號。圖9C舉例說明，在圖像檢測器110是人造的視網(wǎng)膜的該實施例中，輸出是在查看區(qū)域上變化的一模擬信號。
圖9C舉例說明三個波形，208、210和212。波形208是由圖像檢測器110提供一波形實例的一般圖形，其表示在查看區(qū)域123內(nèi)在表面116上的圖像。波形208具有一基線強度并且隨圖像沿著查看區(qū)域123的變化而產(chǎn)生變化。在該信號中峰和谷對應(yīng)在查看區(qū)域123上圖像的不同的部分。
波形210舉例說明與波形208一樣的波形，但是隨旋轉(zhuǎn)的輪子172到了一位置，在該位置引起大量的光將從那里反射經(jīng)過光導(dǎo)管188到整個查看區(qū)域123。在這種情況下，波形210仍然由它的外形表示在表面116上檢測的圖像。然而，相對于波形208存在偏移量214。因此，控制器112可以被配置為檢測偏移量214并且解釋意味著輪子172已經(jīng)旋轉(zhuǎn)到一位置，在那個位置更多光被從那里反射。
同樣地，波形212舉例說明與波形208和210一樣的波形，但是其也包括來自波形210的一偏移量216。波形212對應(yīng)于一波形，在該波形輪子172是在它反射大量光的一位置，而且激勵按鈕196是在一位置，以致它不會照射從LED184發(fā)射到光導(dǎo)管186的輻射線。在當(dāng)前討論的這個實施例中，光導(dǎo)管186被安排為在整個查看區(qū)域123上發(fā)射輻射線，控制器212可以被配置為檢測偏移量216并且把其解釋為是激勵按鈕196處于未壓下的位置。
在一個優(yōu)選的實施例中，偏移量214和216是數(shù)量不同的，以致控制器112可以區(qū)別這兩個偏移量，并且因此確定由給出的偏移量指示的是哪一事件。
圖9D舉例說明用于檢測可以在鼠標(biāo)180中發(fā)生的各種的事件的另一技術(shù)。在圖9D畫出的實施例中，LED 104、182和184最好是發(fā)射不同波長的輻射線。由于人造的視網(wǎng)膜圖像檢測器提供模擬輸出信號，在陣列的輸出端得到的信號可以被過濾以使該信號的各種頻率組件隔離。圖9D舉例說明一繪制的信號，其表示由圖像檢測器110提供的強度(例如電壓)與頻率的關(guān)系。如果圖像檢測器110的輸出信號被濾波并且受到閾值檢測，強度的級別以各種的射線頻率可以被隔離開，以提供在鼠標(biāo)180中發(fā)生哪一事件的指示。例如，圖9D顯示四個頻率，f1，f2，f3，和f4。假設(shè)頻率f1-f3對應(yīng)于LED104、182和184發(fā)射的輻射線頻率，控制器112可以基于在那些頻率級別收到的輻射線的強度，確定輪子172是否被旋轉(zhuǎn)或壓按，以及激勵按鈕196是否被壓按。
在另一實施例中，LED 104、182和184可以以周期的方式被觸發(fā)。這個周期是由圖像檢測器110提供的信號同時發(fā)生的，而控制器可以根據(jù)強度和采樣時間周期確定哪一事件發(fā)生。
圖10A舉例說明從圖9A所示鼠標(biāo)做改變后的鼠標(biāo)180。不是提供分開的不連續(xù)的LED104、182和184，在圖10A所示的鼠標(biāo)180只是提供單一LED104，具有多個光導(dǎo)管215、217和219，引導(dǎo)由LED104發(fā)射的部分輻射線到畫出的特定的位置。因此，不需要提供分開的電磁輻射線源。
圖10B舉例說明檢測在鼠標(biāo)180中各種的事件的另一方法。圖10B顯示預(yù)定部分194、204、218和220不是沿著查看區(qū)域123的頂端安排的，如圖9B畫出的，而是改為安排在查看區(qū)域123的邊角處。在一個優(yōu)選的實施例中，這可以通過如下所述方式實現(xiàn)的，即，提供光導(dǎo)管186和188(在圖9A中的)或光導(dǎo)管215、217和219(在圖10A中)和任何其它想要的數(shù)目的光導(dǎo)管，以及安排那些光導(dǎo)管致使發(fā)出的光被引導(dǎo)到預(yù)定的區(qū)域194、204、218和220。
圖11A舉例說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面輸入裝置224的另外一個實施例。輸入裝置224的許多項目是類似于圖7A所示項目的，而且是同樣地標(biāo)號。然而，為了清楚，電流驅(qū)動器114和控制器112已經(jīng)從圖11A中除去。為了清楚，在圖11A中相對于圖7A中所示的那些元件也被稍做重新排列。例如，LED104仍然被安排為照射輻射線在表面116上。然而，透鏡108和圖像檢測器110被安排為致使從表面116反射的輻射線向上反射到接合鏡元件226上。鏡面元件226將輻射線重定向回到透鏡108，在那里它被聚集和傳輸?shù)綀D像檢測器110。輸入裝置224還包括一第二LED228和一軌跡球230。軌跡球230最好是以傳統(tǒng)的方式安裝到殼體102，致使它相對于殼體102可在所有方向旋轉(zhuǎn)。LED228是安排為發(fā)射輻射線，輻射線照射軌跡球230的表面。自軌跡球230的表面反射的光被反射到透鏡108?？刂破?12(在圖11A中未顯示)最好配置為即可根據(jù)用戶要求或以在上面提到的周期的方式在LED104和LED228的激勵之間切換。
因此能看出，當(dāng)LED104被激勵時，用戶輸入裝置224能被使用作為一傳統(tǒng)的鼠標(biāo)并且相對于表面116移動。
然后控制器112提供表示鼠標(biāo)224相對于表面116的移動的位置信息。然而，當(dāng)LED228被觸發(fā)時，用戶輸入裝置224能被與傳統(tǒng)的軌跡球輸入裝置大致相同的使用。用戶只是旋轉(zhuǎn)軌跡球230而軌跡球230的表面上的圖像被圖像檢測器110檢測。由于裝置圖像檢測器是表面不受約束的，所以鼠標(biāo)球不需要將被印在鼠標(biāo)球表面上的任何特定的圖案。因此控制器110提供表示軌跡球230旋轉(zhuǎn)的位置信息。
應(yīng)該注意到，一優(yōu)選的實施例中，可以放置可選擇的不透明的隔離元件232以分開照射透鏡108和圖像檢測器110的輻射線。在該實施例中，圖像檢測器110被分成兩個圖像檢測器區(qū)域234和236，如圖11B顯示的。因此，LED104和228兩者可以同時被激勵，而控制器112可以提供合并或分開的位置信息，表示不只是用戶輸入裝置224相對于表面116的移動，而且也表示用戶的軌跡球230的移動。這將用戶輸入裝置224改動成為有四個自由度的裝置。
圖12A是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一個用戶輸入裝置250的一部分的方塊圖。圖12A所示的許多項目類似于以前的圖中所示的那些項目，并且被同樣地編號。然而，圖12A舉例說明用戶輸入裝置250包括模式開關(guān)252、連接到輪子172的軸254，爪輪256和爪阻斷器258。在一個優(yōu)選的實施例中，圖12A也舉例說明控制器112包括可變的電阻器260，模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器262和微處理器264。
在一個優(yōu)選的實施例中的，爪輪256被軸254被固定地連接到輪172。爪輪256最好在它的外面包括多個爪266。因此，隨著輪172旋轉(zhuǎn)，爪輪256也經(jīng)過軸254旋轉(zhuǎn)被傳動。
在一個優(yōu)選的實施例中的，爪阻斷器258是接合在爪輪256上的爪266的一有彈力的元件。因此，隨著用戶旋轉(zhuǎn)輪172，爪266旋轉(zhuǎn)引起爪阻斷器258的相應(yīng)的偏向。爪阻斷器258的彈回提供給用戶一與輪172的旋轉(zhuǎn)一致的觸覺的反饋。
而且，在一個優(yōu)選的實施例中的，理想的是允許輪172作為一自由輪，沒有觸覺的爪反饋。因此，裝置250被裝備有模式開關(guān)252。用戶激勵模式開關(guān)252引起爪阻斷器258將從與爪輪256上爪266接合中縮回。這可以是利用任何適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。在該結(jié)構(gòu)中的，輪172可以由用戶自由地旋轉(zhuǎn)，作為一自由輪，而沒有任何觸覺的反饋。
也應(yīng)該注意到，使用離合器機構(gòu)(未示出)可以獲得相同的自由輪結(jié)構(gòu)。在這樣的一離合器機構(gòu)中，第一離合器表面(或離合器輪)被硬附加到輪172，并且具有面對爪輪256的一爪輪接合面。爪輪256最好是可朝向或離開離合器輪移動的。為了接合離合器，爪輪256向離合器輪移動致使配合面或爪輪256得到與離合器輪接合，從而使爪輪256與輪172旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然，為解開離合器，爪輪256移出與離合器輪的接合，因此不隨輪172轉(zhuǎn)動，允許輪172如一自由輪轉(zhuǎn)動。
圖12A也詳細地舉例說明控制器。在一個優(yōu)選的實施例中，圖像檢測器110的模擬輸出被饋送進入可變電阻器260。反過來，可變電阻器260的輸出提供到A/D轉(zhuǎn)換器262。A/D轉(zhuǎn)換器262提供一數(shù)字輸出，其表示從可變電阻器(或力敏感電阻器)260收到的輸入。微處理器264接收數(shù)字輸出用于此外處理。
圖12B舉例說明表示對A/D轉(zhuǎn)換器262的輸入的一波形266。在正常操作的時候，來自圖像檢測器110的模擬輸出信號基于照射在那上面的光度而變化。在該畫出的實例中，如果輪子172被連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，致使在輪子172上暗區(qū)域190連續(xù)地通過由LED104發(fā)射的輻射線，在一個優(yōu)選的實施例中，來自圖像檢測器110的輸出是一連續(xù)變化地模擬信號，例如由正弦波266顯示的一正弦波信號。在經(jīng)過可變的電阻器260之后，該信號的幅度被降低并且被提供以A/D轉(zhuǎn)換器262。
在圖12A中畫出的結(jié)構(gòu)中，在爪266的力作用下，爪阻斷器268偏向，使可變的電阻器260改變值。這導(dǎo)致從可變的電阻器260向A/D轉(zhuǎn)換器262提供的信號的幅度也以相應(yīng)的方式改變。在一個優(yōu)選的實施例中，在一個爪266的力的作用下，爪阻斷器258的偏向引起可變的電阻器260的電阻將被降低。這導(dǎo)致提供對A/D轉(zhuǎn)換器262的信號幅度相應(yīng)的增加。在圖12B中，到達A/D轉(zhuǎn)換器262的較高幅度的信號268對應(yīng)于阻斷器258的每個偏向。因此，A/D轉(zhuǎn)換器262的輸出包括隨著波形266的幅度變化的一數(shù)字值。因此微處理器264不只是檢測輪子172旋轉(zhuǎn)的方向和速度，而且它還可以檢測通過其使輪172旋轉(zhuǎn)的爪或槽口數(shù)目。這允許微處理器264從該信號中獲得速度信息，以及爪信息。
應(yīng)該注意到，本發(fā)明也可以使用于其它用戶輸入結(jié)構(gòu)，例如游戲桿。本發(fā)明的操作不需要表面上有預(yù)定圖案和不用昂貴的電荷耦合器件。應(yīng)該注意到，整個查看區(qū)域最好是大約10mm×10mm。任何適當(dāng)?shù)膮^(qū)域能被使用。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用于在這樣較小的區(qū)域上聚焦的合適的透鏡是較昂貴的。還應(yīng)該注意到，固態(tài)的人造的視網(wǎng)膜圖像檢測器110可以與控制器112合并在同一模子中。
因此，本發(fā)明提供一種用戶輸入裝置，它能夠檢測用戶輸入裝置相對于一個或多個表面的移動檢測(當(dāng)表面是一例如表面116的工作面，或安裝在用戶輸入裝置上的可移動的裝置的表面例如輪，或者一軌道圈或一激勵按鈕時)。本表面上需要沒有預(yù)定圖案。這是通過檢測圖像或圖案，以及監(jiān)視檢測的在表面上圖像或圖案相對于用戶輸入裝置的移動實現(xiàn)的。因此，這是無需傳統(tǒng)的位置編碼器和不用昂貴的電荷耦合器件而實現(xiàn)的。此外，本發(fā)明提供了用于檢測識別的圖案的移動的許多不同的算法，提供反饋以調(diào)整電磁輻射線源的強度，并且還提供節(jié)約電能技術(shù)以降低用戶輸入裝置消耗的電能。
雖然已經(jīng)參照優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明，該技術(shù)領(lǐng)域的熟練者將理解在形式和細節(jié)上是可以做出改變的，但并沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一個操作者輸入裝置，其被配置成提供基于一表面和所述操作者輸入裝置的相對移動的位置信息，所述位置信息被提供以控制在計算裝置的可視的顯示屏幕上一可視圖像的移動，操作者輸入裝置包括一殼體；一圖案檢測器，其連接殼體并且被配置成檢測在所述表面上的第一圖案并且提供與檢測的第一圖案相應(yīng)的一圖案信號；以及一控制器，其被連接到所述圖案檢測器，并且被設(shè)置成接收圖案信號和根據(jù)該圖案相對于該圖案檢測器的位置提供位置信息。
2．如權(quán)利要求1所述的操作者輸入裝置，其特征在于控制器被配置成確定第一圖案相對于所述圖案檢測器的位置并且根據(jù)第一圖案自該位置的移動提供位置信息。
3．如權(quán)利要求2所述的操作者輸入裝置，其特征在于所述控制器被配置成在第一圖案移動之后，檢測第二圖案和所述第二圖案相對于所述圖案檢測器的位置，以及根據(jù)所述第二圖案自所述位置的移動提供位置信息。
4．如權(quán)利要求1所述的操作者輸入裝置，其特征在于所述殼體包括一孔，并且在其中安排所述圖案檢測器以通過所述孔檢測在一工作面上的第一圖案。
5．如權(quán)利要求1所述的操作者輸入裝置，其特征在于還包括安裝到殼體內(nèi)的一可移動的元件，并且所述表面被布置在所述可移動的元件上。
6．如權(quán)利要求5所述的操作者輸入裝置，其特征在于所述可移動的元件包括可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述殼體的一軌跡球。
7．如權(quán)利要求5所述的操作者輸入裝置，其特征在于可移動的元件包括被安裝為用于相對于所述殼體旋轉(zhuǎn)的一可旋轉(zhuǎn)的輪。
8．如權(quán)利要求5所述的操作者輸入裝置，其特征在于所述可移動的元件包括被活動安裝到所述殼體的一激勵按鈕。
9．如權(quán)利要求5所述的操作者輸入裝置，其特征在于所述殼體包括一孔，并且在其中所述圖案檢測器配置成通過所述孔檢測在一工作面上的第一圖案，并且檢測在所述可移動的元件的表面上的第二圖案。
10．如權(quán)利要求1所述的操作者輸入裝置，其特征在于所述圖案檢測器包括一電磁輻射線源。
11．如權(quán)利要求10所述的操作者輸入裝置，其特征在于所述圖案檢測器包括被安排為接收載有關(guān)于所述表面的圖案信息的輻射線的一圖像傳感器。
12．如權(quán)利要求11所述的操作者輸入裝置，其特征在于所述圖案檢測器包括被安排為接收載有關(guān)于所述表面的圖案信息的輻射線的一人造視網(wǎng)膜。
13．如權(quán)利要求10所述的操作者輸入裝置，其特征在于還包括一驅(qū)動器，其連接到電磁的輻射線源，提供一驅(qū)動信號以驅(qū)動所述的電磁的輻射線源；以及在其中控制器被連接到所述驅(qū)動器，并且被配置成檢測電磁的輻射線源的強度和根據(jù)檢測的強度提供一反饋信號到所述驅(qū)動器以調(diào)整所述強度。
14．如權(quán)利要求13所述的操作者輸入裝置，其特征在于控制器被配置成確定檢測的強度是否在所要求的范圍內(nèi)，以及根據(jù)所述的確定結(jié)果調(diào)整對該驅(qū)動器的反饋信號。
15．如權(quán)利要求10所述的操作者輸入裝置，其特征在于控制器被連接到電磁的輻射線源的表面，并且被配置成只是間歇地激勵電磁的輻射線源。
16．如權(quán)利要求10所述的操作者輸入裝置，其特征在于電磁的輻射線源被配置成以伸長圖案輻射電磁的輻射線。
17．如權(quán)利要求10所述的操作者輸入裝置，其特征在于電磁的輻射線源包括多個點光源。
18．如權(quán)利要求9所述的操作者輸入裝置，其特征在于所述圖案檢測器還包括多個光導(dǎo)管，它們將來自所述電磁的輻射線源的電磁能量引導(dǎo)到多個表面；以及一檢測裝置；以及第二多個光導(dǎo)管，第二多個光導(dǎo)管將從所述多個表面反射的電磁能量引導(dǎo)到所述檢測裝置。
19．一種提供信息的方法，用于控制在計算裝置的顯示屏幕上可視圖像的移動，其特征在于所述方法包括提供相對于一表面可移動的一操作者輸入元件；檢測在所述表面上的圖案；檢測所述操作者輸入元件和在所述表面上的圖案的相對的移動；以及提供表示檢測的相對的移動的位置信息。
20．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于檢測相對的移動包括檢測所述圖案的第一位置；以及檢測所述圖案自所述第一位置的移動。
21．如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于檢測所述圖案自第一位置的移動包括檢測所述圖案自所述第一位置的移動的距離。
22．如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于檢測所述圖案自第一位置的移動包括檢測所述圖案自所述第一位置的移動的速度。
23．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于檢測在所述表面上的圖案包括將電磁的輻射線照射在所述表面上；以及檢測載有表示在所述表面上的圖案的信息的電磁的輻射線。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于還包括從檢測的電磁的輻射線中提取所述圖案。
25．根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于還包括間歇地檢測電磁的輻射線的強度；以及根據(jù)想要的強度范圍調(diào)整檢測的強度。
26．如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于提取所述的圖案包括檢測所述圖案的轉(zhuǎn)動的移動。
27．根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于電磁的輻射線照射包括以伸長圖案發(fā)出電磁輻射。
28．根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于電磁的輻射線照射包括用多個分開的輻射線源發(fā)出電磁輻射。
全文摘要
一操作者輸入裝置(40),其被設(shè)置成根據(jù)一表面(116)和該操作者輸入裝置(40)的相對移動提供位置信息。操作者輸入裝置(40)包括:一圖像檢測器(110),其被配置成檢測在表面(116)上的圖像并且提供與檢測的圖像相應(yīng)的一圖像信號。一控制器(112)被連接到圖像檢測器(110),并且被設(shè)置成接收圖像信號和根據(jù)該圖像相對于該圖案檢測器(110)的位置提供位置信息。
文檔編號G06F3/033GK1296590SQ99804608
公開日2001年5月23日 申請日期1999年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月28日
發(fā)明者馬諾立托·E·阿丹, 青柳哲司, 托德·E·霍姆達爾, 特里·M·利普斯科姆, 三浦竹志 申請人:微軟公司