CN1122029A - 便携式计算机用的跟踪球 - Google Patents

Abstract

本发明的用于便携式计算机的跟踪球不仅能在跟踪球被安装在计算机本体上时工作，亦可在与之分开的状态下工作。所设置的跟踪球装置能检测其自身是被安装在计算机体上还是与之分离的，当安装在计算机体上时经由连线发送光标移动信号，而在分开状态下则发送无线光标移动信到空间。

Description

便携式计算机用的跟踪球

本发明是关于在便携式计算机，例如笔记本计算机、膝上计算机等中用作输入装置的跟踪球。更具体说本发明是关于一种既可在被安置在计算机本体的情况下，也可在与计算机本体分离的条件下工作的便携式计算机用的跟踪球。

计算机中，用于通过移动显示屏上光标来输入数据的输入装置通常或者是在离开计算机本体的区间内操作的鼠标器，或者是一被安置在计算机主体上工作的跟踪球。依靠鼠标器的操作来移动计算机显示器的光标时，此鼠标器是在与计算机主体分开的区间内工作的。此光标也可由一跟踪球来控制其移动，此时它是被安置在计算机主体上面的情况下工作的。

在这样一台通常的装设有跟踪球的硬携式计算机中，如图(中所示，设置有：用于显示字母数字信息和数据的显示器200；用于输入数据的键盘201；作为计算机上部机壳支撑键盘的上罩202；以及安装在上罩202上用于移动显示器200上的光标的跟踪球204。

运行中，如果用户转动跟踪球204上的小球，就可移动显示器上的光标来选择合适的菜单。

可是在这样一种通常的装设有跟踪球的便携式计算机中，由于跟踪球是固定在此便携式计算机本体上的，所以在与便携式计算机分开的地方使用该跟踪球就十分不方便。即使可以采用导线连接的鼠标器，连线长度亦是有限制的，因而限制了其工作空间。

本发明的目的就在于提供一种用于便携式计算机的跟踪球，在空间狭窄处可采用安装在便携式计算机本体上的跟踪球，在开阔空间也可采用与便携式计算机本体分离的跟踪球。

为实现这一目标采用一种跟踪球，它能检测出是被安装在便携式计算机体上还是与之分离的，当跟踪球系安装在便携式计算机体上时它通过连线发送光标移动信号，而当跟踪球是与便携式计算机体分离时则将无线光标移动信号发射到空中。在此具有一系统控制器的便携式计算机内部设置一接口，能检测出跟踪球是安装在计算机体上还是与其分开的，并在跟踪球被安装在计算机体上时处理由连线传送的光标移动信号，而当跟踪球系与便携计算机分开时处理由空中传来的无线光标移动信号。

在参照附图对本发明的优选实施例加以描述后，会清楚理解本发明的上述目的和其它优点。

图1为一通常的装设跟踪球的便携式计算机的外观图；

图2为按照本发明的便携式计算机其本体为搬运而被褶叠时的截面图；

图3为表明按照本发明跟踪球与便携式计算机本体间的关系的平面图；

图4为表明安装有跟踪球的按照本发明的便携式计算机(部分地被剖开)的前视图；

图5为沿图4切线A—A′所取的详细截面图；

图6为表明图4中所示便携计算机的一接收窗口位置改变后的本发明另一优选实施例的外观图；

图7A为按照本发明的便携式计算机的接口系统的方框图；

图7B为按照本发明的便携计算机的跟踪球系统方框图；

图8为图7B中所示跟踪球系统的电路图；和

图9为图7A中所示接口系统的电路图。

图2到图6用于说明本发明优选实施例的操作。如图所示，本发明的设有跟踪球的便携式计算机(以后简称为“计算机”)的结构与前述通常的安装跟踪球的便携式计算机相类似，本发明在系统上亦采用显示字母数字信息和数据的显示器100作为计算机的输出装置，输入数据的键盘101作为计算机输入装置，和上盖板105及底板104作为计算机外罩。它们之间结构上不同的部件是跟踪球102和一接口。此接口是计算机主电路板中电路的一部分，图中未作出。

跟踪球102由用户控制发送沿X和Y轴运动的光标移动信号，在跟踪球安装在计算机上时通过引线，而在跟踪球与计算机分离时以光信号通过空间。

接口通过引线或通过空间接收跟踪球102发出的光标移动信号，并处理这些信号。跟踪球和接口自身检测跟踪球是安装计算机上还是与其分开。

在电气结构上，见图7B和8，跟踪球102包含有一由光发射器件D₁、D₂组成的位置检测器408，寄存器R1，和将小球的运动变换成光标运动的电信号的光电管PD₁、PD₂；一跟踪球联结器置于跟踪球的后侧，用于在当跟踪球102被安装在计算机上时将光标运动信号等传送至接口；一跟踪球检测器404用来提供跟踪球102是否被安装在计算机上的检测信号；一跟踪球控制器403利用由跟踪球检测器404和位置检测器408所得到的检测信号和光标移动信号对整个跟踪球系统102进行控制；发射器406采用一晶体管TR2和一电阻R4以及一光发射器件D3，用来将光标移动信号以光信号方式发送到空中；一发射器开关402由电阻R2、R3和晶体管TR1构成，用于在跟踪球控制器403的控制下接通或切断给发射器406供电的电源；一充电器401由电池401a和二极管D4组成，当跟踪球102安装在计算机上时它经由接口为电源Vcc进行充电，而在跟踪球102处于与计算机分离的情况下则用来供给整个跟踪球系统102所充电的电源；和一由开关S₁—S₃组成的键选择器407用于选取或取消显示器100上的菜单。

参看图7A和9，设置在计算机本体中的接口由下列部件组成：位于计算机主电路板上的主连接器305，用于接收来自跟踪球102的信号；采用电阻R12、R13的主跟踪球检测器304用于提供跟踪球102是否被安装在计算机上的检测信号；接收器306用来通过一接收窗口110接收发射器406所发送的信号，将光信号变换为电信号；主控制器303利用来自主跟踪球检测器304的检测信号控制接口的全部操作，并将时钟信号和光标移动数据由光标移动信号分离开；利用电阻R14和晶体管TR4构成的接收器开关302用于在主控制器303的控制下对供给接收机306的电源作通断控制；和一充电电压电源301，经由主连接器和跟踪球连接器305和405供给充电器401以经调整的电压。

剩下的一个在图7A中以307标明的方框为系统控制器(它不属于本发明的结构，仅仅是计算机主电路板的组成部分)，它对光标移动数据作与时钟信号用步的处理，并使显示器100上的光标作X和Y轴方向的运动。

主连接器305和跟踪球连接器405均系插接对式的，具有二接地端GND1、GND2，一充电端CHA，一跟踪端TRA，和一状态端STA。跟踪端TRA将光标移动数据由跟踪球控制器403传送到主控制器403，或反向传送。状态端STA将表明跟踪球控制器403的当前状态的状态信号传送到系统控制器307(表明主控制器303当前状态的状态信号被直接送至主控制器307)，使得系统控制器307能对主控制器303和跟踪球控制器403进行监测。

跟踪球接口的充电电压电源301包括有：一由电阻R7、R8、R9和齐纳二极管ZD1组成的电压调整器301a，用于调整供电电源VCC，此电压调整器301a的接地端GND1为一独立接地点，而接地端GND2是系统地；一比较器301b，用来对经由充电端CHA供给到充电器401的充电电压与由电压讯节器301a所得的讯节电压进行比较；和一由晶体管TR3及电阻R10、R11和二极管D5构成的电压控制器301c，用于根据比较器301b的输出作开关操作来控制经由充电端CHA送至充电器401的充电电压电平。

图8和9中的标号102c和300a分别指使跟踪球控制器403和跟踪球303复位的复位电路，而102d和300b则分别指针对上述二控制器303和403产生系统时钟的时钟发生器。

在机械结构上，跟踪球102带有一为便于用户操作的可将此跟踪球102由内部向外拉出的抽屉手柄102a。此抽拉式手柄102a在跟踪球102的外壳102b中滑动。在计算机本体上具有固定跟踪球102的安装夹座102c。

现对照图2～9详细介绍本发明的工作。首先讨论跟踪球被安装在计算机上时的运行。

关于电源充电的运行，在当跟踪球102安装在计算机本体上时，跟踪球连接器405和主连接器305连接在一起，使得状态信号STA、充电信号CHA、和跟踪信号TRA等在跟踪球与接口之间来回传递。

在连接器205和405不互相连接时，主连接器305的独立地端GND1不与系统地GND2相通。一旦二连接器305与405连到一起时，接地端GND1即不再是一独立的地，而成为系统地GND2的一部分。因此，充电电压电源301就可提供充电器401中电池401a的输出电压。

供电源Vcc在电压调节器301a处被调整到均衡电平，并将此经过调整的电压送至比较器301b的正相端(+)。同时，供电源Vcc经过电调节器301C中的电阻R11和二极管D5借助连接器305和405的充电端CHA，再通过跟踪球102中的二极管D4被送至电池401a，从而使电池401a由上述电压控制器301c以供电源充电。在主连接器305的充电端CHA测得的电压值随电池401a的充电量的增加正比增大，而此充电端CHA上的电压则出现在充电电压电源301中比较器301b的反相端(-)。

在电池401a被充电期间，由于比较器301b反相端的电压小于其正相端电压(比较器301b正相端上的电压，亦即由电压调节器301a所提供的调整电压，正就是电池401a的目标充电电压)，比较器301b就输出一高电平信号而使电压控制器301c中的晶体管TR3导通。

这时，因为电阻R10的阻值被调节得小于电阻R11的阻值，所以充电电流就经过晶体管TR3和电阻R10而不是电阻R11流进电池401a。为什么充电电流经过二极管D4去到电池401a的正端而不流向别处的原因是，电池401a的阻抗因电池还未被完全充电而要小于其他各个电路的阻抗。

在电池401a充电完成时，由于比较器301b的反相端上的电压成为等于或高于正相端的电压，比较器301b就输出一低电平信号而使得晶体管TR3截止。

此时，充电电流，在这种情况下为供电电源电流，经由电阻R11而不经过电阻R10和晶体管TR3，被送往跟踪球102。电阻R11的阻值被设置到这样的大小，即使得流过的电源电流仅仅足以驱动跟踪球102的小信号电路，因为不再需要时电池401a进行充电。由于电池401a的阻抗高于任何其他电路的阻抗，所以没有电源电流流进电池401a。

关于检测跟踪球102是否安装在计算机上的操作，在当主连接器305和跟踪球连接器405连到一起时，接地端GND1的接地通路被连接到系统接地端GND2而被接地，这样在主控制器303的输入口P2就出现低电平逻辑。

相应地，主控制器303就检测到跟踪球102系安装在计算机上，从而由其输出口P5输出一高电平信号，使得接收开关302中的晶体管TR4截止。主控制器303将等待经由跟踪端TRA来自跟踪球102的光标移动信号。

在晶体管TR4截止时，用于驱动接收器306的供电源Vcc端去除，因而避免不必要的能源消耗。因为现在跟踪球是安装在计算机上的，所以接收器306就是不必要的。

与此同时，在跟踪球102中，跟踪球控制器403由电压读数，在这种情况下即是通过电阻R5来自接口中电压控制器301C的充电电源电压，检测得知现在跟踪球102是安装在计算机上的。换言之，当跟踪球控制器403的输入口P12上出现高电平逻辑时，跟踪球控制器403就判定此时跟踪球是安装在计算机上。从而，跟踪球控制器403就由其出口P9输出一低电平信号，使得发射器开关402中的晶体管TR1截止。

在晶体管TR1截止时，发射器406中晶体管TR2也被截止，使得光发射器件D3的驱动电源Vcc被去掉，从而可避免不必要的能源消耗。因为现在跟踪球是安装在计算机上的，发射器406亦即没有必要。

在跟踪球102的总体运行中，当用户操纵跟踪球102上的小球来移动计算机显示器上的光标时，由位置限定器408中光发射器件D1、D2所发射的光信号，为所设置的与小球的运动成比例地分别顺X和Y轴旋转的机械装置变换成为脉冲光标移动信号。而后此光标移动信号由光电管PD1、PD2所接收，并传送给跟踪球控制器403的输入口P1—P4。同时，键选择器407的每一键开关S1—S3的选取信号，亦即这些键开关S1—S3是打开还是闭合的状态信号，也被送往跟踪球控制器403的输入口P6—P8。

接着，跟踪球控制器403按位置限定器408送出的光标移动信号进行数据处理，并由其输出口P10输出经数据处理的光标移运输信号。这种经过数据处理的光标移动信号并不经由跟踪球连接器405和主连接器305的跟踪端TRA去往主控制器303的发射器406，而是进入一输入口P6，因为发射器开关402的晶体管TR1一直是维持截止状态的。

主控制器303由此经过数据处理的光标移动信号中分离出光标移动数据和时钟信号，并将它们送至系统控制器307。一表明跟踪球控制器403当前状态的状态信号通过状态端STA被送到系统控制器307。而表明主控制器303当前状态的状态信号则被直接送往系统控制器30)。

系统控制器307与时钟信号同步地处理光标移动数据，以便使得计算机显示器上光标能作X和Y轴方向的运动。

与此同时，再考虑跟踪球102与计算机分离状态下的运行，因为跟踪球102很小，用户难以握住它，所以最好是利用处于跟踪球外壳102b内部的抽拉式手柄102a，如图3中所示。

在跟踪球102与计算机分开时，即就是主连接器305与跟踪球连接器405互不相连时，接地端GND1与系统地GND2分开，从而充电电压电源301即不再工作。

随着接地端GND1的分离，供电源Vcc以高电平逻辑被加给主控制器303的输入口P2，而主控制器303即据此来判断现在跟踪球102已与计算机脱离。此时，主控制器303由其输出口P5输出一低电平信号给接收器开关302的晶体管TR4，并由其输入口P6接收经过数据处理的光标移动信号，后者来自跟踪球102中的发射器406。当晶体管因来自主控制器303输出口P5的低电平信号而导通时，供电源Vcc就被加到接收器306。

如图8中所示，在跟踪球102中，输入至跟踪球控制器403输入口P12的电压由高变至低电平，被经由充电端CHA所供给的充电电源因二连接器305和405的断接而消失。

由此跟踪球控制器403得知现在跟踪球102已脱离了计算机本体。接着，跟踪球控制器403即由其输出口P9输出一高电平信号，使得发射器开关402中的晶体管TR1导通。在晶体管TR1导通时，经过数据处理的光标移动信号就可作为门信号由跟踪球控制器403的输出口P10通过晶体管TR1传送到发射器406中晶体管TR2的基极。

晶体管TR2按照来自输出口P10的经过数据处理的光标移动信号导通或截止，由此而使得光发射器件D3断续地发射出与该经过处理的光标移动信号的周期相一致的光。

在无线方式下工作的跟踪球102的能源由充电器401供给。充电器401中的二极管D4防止在跟踪球连接器405与主连接器305分开时电池401a中电流逆向流通。

在这种情况下的总体工作与在跟踪球102被安装在计算机上时的情况相同，不过有所不同的是，光标移动信号是以光信号经由空间从跟踪球102传送至接口的。

这就是说，依靠跟踪球102中的发射器406，将跟踪球控制器403的输出口P10送出的经过数据处理的光标移动信号，以光信号形式发送到空中，而不通过跟踪球连接器405的跟踪端TRA。接口以接收器306接收通过空间所发射的光信号，而不通过主连接器305。

图6表示本发明的另一优选实施例，其中接收窗口110的位置相对于图4作了改动。接收窗口110可以置于任何位置。

如上所述，本发明所提供的优点就在于跟踪球可以在每一种情况下利用：空间狭窄时可以将其安装在计算机上应用，而在空间宽裕时可将其分开利用。

Claims (18)

1.用于便携式计算机的跟踪球，其特征是包括有：

一跟踪球，能检测出自己是安装在一便携式计算机本体上还是与之分离的，当所述跟踪球安装在计算机本体上时通过连线发送电信号，而当所述跟踪球与计算机本体分离时发送无线信号至空中；和

一接口，置于便携式计算机内，能检测出所述跟踪球系安装在计算机本体上还是与之分离的，当所述跟踪球被安装在计算机体上时处理通过连线的电信号，而当所述跟踪球与计算机本体分离时处理经由空间的无线信号。

2.按照权利要求1的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述跟踪球包括：

位置确定装置，利用所述跟踪球上小球的运动，提供对应于计算机的光标位置的电信号；

连接装置，用于在所述跟踪球安装在计算机体上时发送和接收信号；

跟踪球检测装置，用于检测所述跟踪球是安装在计算机本体上还是与之分离，并产生作为检测结果的检测信号；

控制装置，利用所述跟踪球检测装置产生的检测信号和所述位置确定装置产生的电信号控制所述跟踪球的整个操作，并对所述位置确定装置产生的电信号作数据处理以提供经过数据处理的信号；

发送装置，将由所述控制装置产生的经过数据处理的信号变换为无线信号，以及将经过数据处理的信号发送进空间；

发送开关装置，在所述控制装置的控制下按照所述跟踪球检测装置对所述发送装置作开关控制；和

充电装置，在所述跟踪球安装在计算机本体上时以计算机本体内的供电电源进行充电，而在所述跟踪球与计算机体分离时则以所充电得到的电能供给所述跟踪球。

3.按照权利要求1的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述接口包括有：

连接装置，在所述跟踪球安装在计算机本体上时接收和发送信号；

跟踪球检测装置，用于检测所述跟踪球是安装在计算机体上还是与之分离开，并提供作为检测结果的检测信号；

接收装置，用于接收所述跟踪球产生的无线信号，并将该无线信号变换成电信号；

控制装置，由判断所述跟踪球是安装在计算机本体上还是与之分离开来控制所述接口的全部操作，并由在所述接收装置所得的无线信号变换成的电信号中分离出数据和时钟信号；

接收开关装置，在所述控制装置的控制下，按照所述跟踪球检测装置产生的检测信号对所述接收装置作开关控制；以及

充电电压供给装置，当所述跟踪球安装在计算机本体上时供给所述跟踪球以充电电压给所述跟踪球供电。

4.按照权利要求2的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述跟踪球检测装置根据检测是否出现充电电压来对所述控制装置提供指明所述跟踪球是安装在计算机本体上还是与之分离的电信号。

5.按照权利要求2的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述控制装置

利用所述跟踪球检测装置产生的检测信号判断所述跟踪球是安装在计算机体上还是与之分离来提供控制所述发送开关装置的信号；

对所述位置确定装置产生的电信号进行数据处理，并提供经数据处理的信号；和

通过所述连接装置提供载有所述控制装置当前状态的信号。

6.按照权利要求2的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述发送开关装置包括一在所述控制装置的控制下对所述发送装置作开关控制的开关元件。

7.按照权利要求2的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述充电装置包括：

一在所述跟踪球被安装在计算机本体上时由供电电源加以充电的电池；和

一个二极管，用于防止当所述电池被充电完成时或者在所述跟踪球与计算机本体分离时，所述电池中的被充的电能流向所述控制装置。

8.按照权利要求2的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述发送装置发送一个无线信号到空中，该无线信号由所述发送开关装置转换。

9.按照权利要求3的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述跟踪球检测装置对所述控制装置提供表明所述跟踪球是安装在计算机本体还是与之分离的电信号。

10.按照权利要求3的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述控制装置

利用所述跟踪球检测装置产生的检测信号检测所述跟踪球是安装在计算机本体上还是与之分离来提供对所述接收开关装置的控制信号；和

对所述系统控制器提供载有所述控制装置当前状态的信号。

11.按照权利要求3的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述接收开关装置在所述控制装置的控制下对所述接收装置作开关控制。

12.按照权利要求3的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述充电电压供电装置包括有

一致地调整供电源的电压调节器；

将所述电压调节器得到的调整电压与所述充电电压供电装置的输出电压加以比较的比较器；和

按照所述比较器的输出进行开关来控制所述充电电压供电装置的输出电压的电压控制器

13.按照权利要求12的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述电压控制器在当所述电压调节器的输出电压高于所述电压控制器的输出时提供大电流电压，而在所述电压讯节器的输出电压低于所述电压控制器的输出时提供小电流电压。

14.按照权利要求11的便携式计算机用的跟踪球，其特征在于所述接收装置在所述跟踪球与计算机本体分离时正常工作，而在所述跟踪球被安装在计算机本体上时不工作。

15.按照权利要求1的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述跟踪球设置有一抽拉式手柄，可由所述跟踪球的箱壳内抽出。

16.按照权利要求15的便携式计算机用的跟踪球，其特征是所述抽拉式手柄在所述跟踪球的箱壳内滑动。

17.按照权利要求1的便携式计算机用的跟踪球，其特征是具有一安装夹座用来保持所述跟踪球。

18.按照权利要求3的便携式计算机的跟踪球，其特征是具有一接收窗用于保护所述接收装置。

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