CN104160363A - 计算机系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算机系统，该计算机系统包括一个数据处理单元(1)、一个与数据处理单元(1)进行数据通信的触敏位置解析输入表面(2)、以及一个可自由移动的输入设备，为了对数据处理单元(1)进行输入，输入表面(2)通过该可自由移动的输入设备被触摸。可自由移动的输入设备为一个与数据处理单元(1)进行数据通信的计算机鼠标(3)。具有相对较低的传感器复杂性，尤其是，数据处理单元(1)因此可以非常容易地检测计算机鼠标(3)的绝对位置并且还有计算机鼠标(3)的微小位置变化。

Description

计算机系统及其控制方法

本发明涉及一种计算机系统，并且涉及其控制方法。

根据本发明的计算机系统具有一个数据处理单元、一个触敏位置解析输入表面以及一个可自由移动的输入设备，为了对该数据处理单元进行输入，该可自由移动的输入设备可以用于触摸该输入表面。

EP 1050015 B1描述了一种用于所谓的“光学计算机鼠标”的一般原理。借助于滑动引导，输入设备在一个表面上被移动。其照亮了该表面的一个小的表面区域，记录被照亮的表面区域的图像，并且使用像素的偏移来计算已经发生的位置偏移，这些像素在时间上被连续地记录并且被相同地标识。该设备很好地适合于测量输入设备在一个表面上自一个点的相对偏移。如果外壳在形式上为一支笔，手写过程中所需要的移动使用所述笔也可以很好地进行，并且在写操作中已经可以因此检测出手写。

US 4464652 A示出了一种所谓的“机械计算机鼠标”。在这种情况下，从外壳中伸出的一个球的表面的一部分在一个表面上滚动。测量该球相对于外壳围绕两条彼此垂直的轴线的旋转，并且输出为与两个坐标的变化相关的信息。

US 5,371,516 A在具有例如笔形式的设备上实施了所描述的“机械计算机鼠标”的原理，在此情况下，球相对较小并且被安排在尖端。因此有可能将手写线条或者手绘草图以一种较使用传统计算机鼠标更好的方式输入到计算机内。

在此文献的意义上，计算机鼠标是一种可自由移动的输入设备，其具有至一个数据处理单元的数据传输连接；使用一个位置变化传感器来测量相对于一个表面的相对偏移，该设备沿该表面在两个坐标上被移动；并且将测量数据传输给数据处理单元。这种“光学计算机鼠标”也可以在形式上为一支笔，如在例如CN 101751146 A中所示的。

WO 2007046604 A1示出了一种具有例如笔形式的输入设备。其包含多个相互独立的用于测量位置变化的传感器设备。一个传感器设备基于“光学计算机鼠标”的原理(如以上所讨论的)，并且进一步的传感器设备是惯性传感器。结果，当从一个表面被提起时，输入设备还在起作用。一个接触传感器检测该设备是否停留在一个表面上。如果停留在表面上，工作状态的“光学计算机鼠标”被自动地设置，在此情况下，手写或者手绘在生产过程中已经可以被非常有效地读入。

WO 2010006348 A1和WO 2010118450 A1示出了一种计算机系统，该计算机系统可以通过一个光敏感的、位置敏感的输入表面被控制。输入表面是一个平坦的光波导，并且可移动的输入设备是一个发射光束的定点设备。因为发光，从定点设备入射到输入表面上的光造成了波导模式下的更长波的光，该光的强度随着到成因光的入射点的距离而降低。将多个小的光电传感器装配在入射表面上的多个点上，在这些光电传感器上产生多个电信号，这些电信号的信号强度取决于在波导模式下的局部光强，并且从这些电信号来推测成因光的入射点。借助于以下事实，即，输入表面也可以是用于数据处理单元所输出的图像信息的输出表面，定点设备也能够从一段距离处有效地确定处理标记(“光标”)的绝对位置。处理标记的一些小的移动(例如是在借助于可能具有笔形式的定点设备将“手写”作用到输入表面时所发生的)可以使用计量来有效地检测，然而，仅当输入表面允许非常高的位置分辨率时。这种高位置分辨能力只能配备有非常大量的硬件，尤其是在输入表面足够大到还可以用作数据处理单元的输出表面以用于在相对较多的观众面前进行演示的情况下。

在此文献的意义上，触敏位置解析输入表面是一个以这种方式配备有多个传感器的表面，使得一旦被物体触摸，该表面为数据处理单元提供一个表明该表面被触摸的传感器信号，并且提供在该表面上的接触点的位置坐标。数据处理单元通常使用被传送到数据处理单元的位置坐标来计算处理标记(通常被称为“光标”)在一个由数据处理单元所控制的显示表面上的坐标，并且来相应地在显示表面上定位处理标记。

有很多用于实施触敏位置解析输入表面的提议以及充分发展的技术。同样，有很多用于以触敏位置解析输入表面和笔的组合来替代计算机鼠标的提议以及充分发展的技术。代替通过在一个表面上移动鼠标来产生位置变化数据并且将所述数据读取到一个数据处理单元，测量笔(或者手指)与输入表面之间的接触点的坐标、并且将其读入数据处理单元。这种情况的示例在如下文献中示出：DE 10110744 A1、US 6128007 A、DE 9316194U1、GB 2266038 A、US 2004150632 A1、WO 2005096217 A1、KR100859010 B1和CN101520696 A。CN 101520696 A示出了一种用于这种位置敏感输入表面的像笔一样的输入设备，这个输入设备另外具有多个按钮，如也在传统计算机鼠标(“右键单击”；“左键单击”)中所典型配备的。与计算机鼠标相反，CN101520696(A)中的输入设备并不具有其自身的用于位置检测的装置。位置仅使用输入表面来确定，如以笔或者手指进行输入的过程中。

与真实的计算机鼠标相比较，优点是可以立即确定光标的绝对位置，因为根据固定规则可以容易地将其分配给笔或者手指与输入表面之间的接触点的绝对位置。

缺点是对于接触点内的小的偏移的灵敏度受到输入表面的位置分辨能力的限制。

触摸屏(即除了所讨论的传感器功能之外，还具有用于数据处理单元的显示表面的功能的表面)经常用作触敏位置解析输入表面。尤其是在特别大的触摸屏的情况下，出于负担能力的原因，未安装过度高位置分辨能力。这可能于是导致高度破坏性的限制，尤其是当输入手写时或者当创建精密手绘时。不足的位置分辨能力经常导致数据处理单元无法辨别在输入表面上是否有一个或多个接触点的附加困难，也就是说，例如是否使用一个或多个笔来“写”或者“画”。

因此，本发明所基于的目标是提高在使用输入表面进行输入的过程中的位置分辨能力，而不必为此目的渐增地为输入表面提供传感器。

为了实现该目标，提出了提供一种计算机鼠标作为可自由移动的设备，为了向数据处理单元进行输入，该可自由移动的设备可用于触摸触敏位置解析输入表面，并且还用于将由这个计算机鼠标所生成的数据读取到数据处理单元内。

与大的触摸屏相比较，现今可以用有成本效益的方式获得的并且具有在技术上充分发展的优良质量的计算机鼠标(进一步参见以上对“计算机鼠标”的定义)具有非常好的位置分辨能力，并且与其他的相对强大的位置传感器相比非常有成本效益。借助于以下事实，即，输入表面是通过位置分辨率触敏的，可以在其上立即确定和检测输入标记的位置，不必首先以一种合适的方式从显示器边缘来定向输入标记，与在计算机鼠标内相似。

借助于以下事实，即，可自由移动的输入设备本身具有一个有着高位置分辨能力的位置变化传感器，也可以有效地检测对于灵敏的输入表面的位置分辨能力来说太精细的位置变化。计算机鼠标优选地具有笔的形式，在该情况下，位置变化传感器被安排在笔的尖端。

计算机鼠标因此可以像笔或铅笔一样由其使用者来方便地移动。因此在将手绘与手写施加到输入表面的过程中已经可以用一种有效的方式将其方便地读取到数据处理单元内，而与输入表面的位置分辨能力无关。计算机鼠标优选地具有一种传感器功能，该传感器功能用于检测是否计算机鼠标停留在一个表面上。

实际上，所有现今可商购的计算机鼠标具有这种传感器功能，这就是为什么此处无需讨论准确的技术实施例的原因。如果计算机鼠标被放置到输入表面上，一个信息项因此通过计算机鼠标以及通过输入表面被传输到数据处理单元。计算机鼠标所传输的信息表明该计算机鼠标已经与一个表面相接触。输入表面所传输的信息描述了一个刚刚产生的接触点的坐标。两个信息项在数据处理单元内的到来在时间上的接近意味着数据处理单元能够精确地分辨传输计算机鼠标位于具体的接触点。因此，在将多个计算机鼠标在相同的数据处理单元上和相同的输入表面上进行时间上的重叠使用的情况下，数据处理单元能够以一种非常有效的方式来区别并且清楚地标识单独的计算机鼠标。

即使多个计算机鼠标在输入表面上的接触点被偏移，数据处理单元仍然能够清楚地标识单独的计算机鼠标，由于输入表面连续地传输与每一个计算机鼠标相关的绝对位置数据，并且计算机鼠标本身连续地传输相对位置变化数据；以及由于两类数据必须互相关联，即，必须描述大致相同的位置和在相同的时间处的大致相同的运动方向。

在最优选的实施例中，计算机鼠标具有一个用于相对于一个表面的位置变化的光学传感器，计算机鼠标沿着该表面滑动。(描述了相关传感器原理，例如EP 1050015 B1中在开始部分所提到的。)然而，例如US5,371,516 A中在开始部分所提到的原理为此目的也是彻底有用的，根据该原理，“机械计算机鼠标”外部形式为笔。

在此文献的意义上以及因此还在本发明构思的意义上，那些严格上讲不直接检测物体的接触而是仅检测物体到它们的表面上的一个点的非常接近的输入表面也可以被认为是触敏位置解析输入表面。例如，这种“触敏”位置解析输入表面可以通过正好在其前以一种与其定向平行的方式安排一个光幕(即，由线形延伸到面形的一个挡光板)来实施，该光幕被强制穿透，也就是说，当一个物体触摸输入表面时，该光幕被该物体中断。

用一个绘图来展示本发明：

图1示出了根据本发明的一个示例性计算机系统的多个设备，这些设备对理解本发明是必不可少的。数据连接被示出为多条配备有方向符号的虚线。

图1中所示出的计算机系统具有一个数据处理单元1、一个形式为触摸屏的输入表面2、以及一个计算机鼠标3。

在数据处理单元1内生成的图像信息通过形式为触摸屏的输入表面2来进行输出。用于数据处理单元1的控制信息由输入表面2以及计算机鼠标3来生成，并且被传输到数据处理单元1。

在对数据处理单元1进行输入时，借助数学内插法，每隔一定时间，将由输入表面2传输到数据处理单元的信息、与计算机鼠标3的绝对位置相关的数据有利地与计算机鼠标3所传输的与计算机鼠标的相对位置变化相关的数据进行比较。好的内插法可以通过例如测试来有效地确定。这个比较的目标和结果是确定处理标记的位置，使得该位置代表如输入表面所测量的计算机鼠标的位置与如计算机鼠标本身所测量的计算机鼠标的位置之间的一种良好的折衷。如果被实现，处理标记总是在计算机鼠标3的尖端附近，即使在长期连续的输入过程的情况下，并且仍然有效地经受计算机鼠标的小的精细移动。

Claims (4)

1.一种计算机系统，该计算机系统具有一个数据处理单元(1)、一个具有至该数据处理单元的数据连接的触敏位置解析输入表面(2)、以及一个可自由移动的输入设备，为了对该数据处理单元(1)进行输入，该可自由移动的输入设备可以用来触摸该输入表面(2)，

其特征在于

该可自由移动的输入设备是一个计算机鼠标(3)，该计算机鼠标配备有多个用于检测多个相对位置变化的传感器、并且具有到该数据处理单元(1)的一个数据连接。

2.如权利要求1所述的计算机系统，其特征在于，该计算机鼠标(3)具有一支笔的形式。

3.如权利要求1或权利要求2所述的计算机系统，其特征在于，该计算机鼠标(3)具有一种可以用来检测该计算机鼠标是否停留在一个表面上的传感器功能。

4.一种用于操作计算机系统的方法，该计算机系统具有一个数据处理单元(1)、一个具有至该数据处理单元的数据连接的触敏位置解析输入表面(2)、以及一个可自由移动的输入设备，为了对该数据处理单元(1)进行输入，该可自由移动的输入设备可以用来触摸该输入表面(2)，该可自由移动的输入设备是一个具有至该数据处理单元(1)的一个数据连接的计算机鼠标(3)，

其特征在于

在对该数据处理单元(1)进行输入的过程中，每隔一定时间间隔，将通过该输入表面(2)所测量的该计算机鼠标(3)的绝对位置与从该计算机鼠标所测量的位置信息的结果中计算的那个位置进行比较，其特征在于，由该数据处理单元(1)通过数学插值法来为该两个位置指派一个共同表示该两个位置的第三位置，该第三位置在与两个第一位置之间的距离相比离该两个第一位置更短的一段距离处，其特征在于，由该数据处理单元(1)为这个第三位置指派一个输入标记，并且其特征在于，这个第三位置被假定为是用于计算该计算机鼠标的在时间上下一次移动的起点。