CN1653412A

CN1653412A - 光标控制装置

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Publication number: CN1653412A
Application number: CNA038106434A
Authority: CN
Inventors: 克瑞斯特·劳瑞尔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2023-05-13
Also published as: US20050200602A1; BRPI0309962B1; US7154471B2; SE0201457D0; CN1285029C; RU2004135060A; SE0201457L; ZA200409469B; RU2319998C2; WO2003096174A1; BR0309962A; EP1504331A1; JP2005525636A; AU2003231460A1; SE519593C2; KR20040107519A; HK1078665A1; CA2525079A1

Abstract

计算机(130)屏幕或显示器上光标(140)的控制装置，包括具有两个传感元件(20、30)的手部件(10)，传感元件被贴附在使用者的两只手指上，拇指和食指上，传感元件的交叉点(80)控制着光标的位置。传感元件与处理器连接，处理器用于确定相邻的丝线的交叉点并根据该交叉点控制光标的位置。

Description

光标控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制计算机显示器上光标的装置。

发明背景及现有技术

用于移动计算机显示器上光标的指示器通常包括鼠标，鼠标内有一个滚球，当鼠标移动时，滚球被带动而在平表面上转动。鼠标在不同方向上的相对移动以及滚球相应的转动会引起屏幕上光标坐标的相应变化。在一个很小的平面范围内移动鼠标并偶尔抬起鼠标再把它放置在先前的位置，就可以实现屏幕上光标在一定方向上的长距离移动。

传统鼠标的一个替代物是一种包括一个控制球的装置，该控制球在一个固定位置上可以绕任意轴转动。控制球内嵌在一个带有传感器的特殊的托架内，传感器将小球的运动转换成相应的光标坐标的相对变化。这个替代物的优点就在于，光标在同一方向上的长距离移动完全可以由小球绕同一方向轴连续转动来实现。

另外，指示器还可以包括触摸板，光标坐标的变化可以通过手指在触摸板上不同方向的移动来实现，此时手指只是轻轻地按压在触摸板上。光标在同一方向上的长距离移动可以以鼠标的相似方式来完成，在手指移动过程中抬起手指再将手指放置在先前的位置上。

在以上例子中，为了实现点击的功能，通常使用两个键，一个键实现“左击”和“双击”，另一个键实现“右击”。在触摸板这个例子里，“左击”和“双击”功能也可以由手指轻敲触摸板一次或两次来完成。

在以上所叙述的样例当中，通常假设使用者在桌子或办公台旁工作，至少有指示器，触摸板，可能还有显示器放在桌面上。尤其是，指示器确实需要一个平表面提供一定大小范围来移动鼠标。但是，条件和环境也会有不同的时候，例如当无法提供桌子或者类似的平表面的时候。因此，这就需要提供一种不同的指示器，直接由使用者使指示器产生活动，而不需要依靠任何平表面。在日本专利10301706A的摘要中描述有这样一个例子，这个指示器包括一个用于移动屏幕上光标的短而小的杆，这个杆安装在一个圆柱状的套内并可以在食指上滑动，这个指示器还包括类似鼠标的左击和右击功能的开关，和一个用于传送相关信号给主机的无线发射器。日本专利11015597A的摘要中描述有另外一个例子，指示器包括一个固定部分和一个可移动的指尖触摸球，固定部分包括一个小球的托架，而且提供点击功能。固定部分还有一拴在手指上的细绳。

以上所描述指示器的缺点在于，那些调节屏幕上光标坐标的装置，例如第一个例子的短杆和第二个例子的小球，都具有很小的尺寸，因此，相比较先前所述的指示器而言，操作起来都更困难。对于这些装置，其点击功能的控制也更困难。为了准确地调节光标坐标和启动点击功能，需要手指移动的高精确度，也需要花更多的时间，特别是对于一个有肌肉活动障碍的人来说。用于控制计算机屏幕或显示器上光标的指示器的使用也是疲劳损伤的一个危险因素。对于一个固定不动的计算机来说，普通计算机鼠标的使用会造成肌肉疼痛，例如在左臂的右侧以及相应的肩膀和手腕处。

因此，这就需要一种改善的指示器用于控制光标，不论是大型的静止的计算机屏幕、便携式计算机(膝上型)、小的掌上型显示器，还是所谓的玻璃屏幕，它都能减少疲劳损伤的危险，也不需要一个平表面，也不需要在计算机上有一个特殊的触摸板，而且同时操作简便，提供有效的点击功能，还能由有肌肉活动障碍的人轻松操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖的和改良的计算机屏幕或显示器上光标的控制装置，该装置不需要任何平表面，能降低使用者疲劳损伤的危险，操作简便，提供有效的点击功能，可以在使用者走动或者以任何方式移动的情况下使用。术语“计算机”在这里定义为一个包含CPU(中央处理器)、和屏幕或者显示器连接的设备。

本发明目的是由根据权利要求1的控制装置来实现的。该计算机屏幕或显示器上光标的控制装置包括一个具有两个传感元件的手部件，所述两个传感元件适于贴附在使用者的两个手指上，当使用者相互移动手指时，所述两个传感元件相互交叉接触在一个交叉点上，交叉点的位置控制计算机屏幕上光标的位置；所述传感元件与一个处理器连接，所述处理器用于确定两个传感元件相邻时的交叉点并根据交叉点在两个相互垂直的方向上控制光标位置。

由于计算机使用者可以通过拇指和食指来操作该控制装置，这是一个高精确度的手指夹握动作，不需要有极好的肌肉活动能力，就可以完成有效的光标控制。因为在多数情况下，手通常都可以随意做这种夹握动作，疲劳损伤的危险就很小。而且，因为不需要平表面，即使计算机使用者在移动的状况下，比如走动时，都可以使用所述的手部件。

所述处理器可以包括用于测量传感元件的电阻和根据这些测量值确定交叉点的坐标的装置。

为了实现一个选择功能，相当于传统计算机鼠标的左击、双击或右击，其中一个贴附有传感元件的手指快速抬起两次并按压在另外一个贴附有第二个传感元件的手指上。将拇指分别向左和向右按压食指，就实现了左击和右击。

选择功能还可以通过一个贴附有传感元件的手指快速两次按压另外一个没有贴附传感元件的手指来完成。

传感元件可以是由两个长条组成，其中一个长条的电阻比另一个长条的电阻要高很多，低电阻的长条是一个很好的导体。至少其中一个长条的电阻应该要适合确定坐标。一种柔性材料的电绝缘层置于两个长条之间。按压这两个长条时不需要费太大力气就可以让这两个长条穿过电绝缘层而相互电连接在一起。长条可以置于一个管筒内部，该管筒至少部分是由柔性材料制成的。当压力被释放时，管筒的柔性部分弹回并缓缓排除压力，因此中断两长条之间的电连接。

该管筒可以完全密封，并充满空气或者其他气体。由这些传感元件组成的手部件也可以调整成在第三方向上控制光标位置，第三方向与前两个方向垂直，通过一个贴附有传感元件的手指按压另外一个没有贴附传感元件的手指来完成。

在另外一个可能的传感元件的实施例中，传感元件包括具有均匀电阻系数的金属线，即电阻丝，它们在交叉点上相互电连接。

传感元件可以通过手套贴附在拇指或者其他手指上，最好在食指上。也可以通过其他固定装置使传感元件贴附在手指上，例如通过指环、夹子、护指套或者胶水。

处理器可以安装在手镯或者腕带里以便能环套在使用者的手腕上。

计算机的软件控制着光标，传感元件的交叉点若位于其中一个传感元件的端点上，便完成了光标在一定方向上的持续移动，传感元件的端点即相当于坐标轴的端点。

控制装置的相关参数可以在计算机内调节，例如屏幕上光标移动相对于传感元件交叉点移动的灵敏度。

附图说明

下面结合图1-图4对本发明作进一步详细说明。

图1是计算机使用者的拇指和食指的示意图，在拇指和食指上贴附有传感元件；

图2是传感元件的最佳实施例的示意图；

图3是手部件的示意图，包含传感元件，传感元件与处理器连接，处理器与计算机连接；

图4a和图4b是长方形管筒的传感元件实施例的横截面示意图；图4a显示未受影响状态下的管筒，图4b显示受影响状态下的管筒。

具体实施方式

本发明的光标控制装置包括一个具有两个传感元件的手部件。在本发明的最佳实施例中，这两个传感元件状如两条丝线，适合贴附在计算机使用者的手指上，最好是使用者一只手的拇指和食指。

因此，丝线会跟随和遵循拇指和食指的运动，而且，这两条丝线相当于两正交轴，并确定计算机屏幕或显示器上光标的位置。除了这两个手指，丝线还可以贴附在同一只手的拇指和其他手指上，或者在一只手的任意一个手指和另一只手的任意一个手指上。

当两条丝线相邻很近时，其交叉点控制着计算机屏幕上光标的位置，当拇指和食指的运动引起丝线交叉点的变化，光标也在屏幕上移动。在这种情形下，当拇指和食指相邻很近时，导致丝线也很相近，屏幕上光标的位置便由拇指和食指的运动控制。当丝线没有很相近的时候，光标就在屏幕上静止不动。

一个选择功能，例如相当于传统计算机鼠标的左击、双击或者右击，可以由使用者快速抬起一个手指并重新放置在另一个手指上来完成。左击或右击分别由使用者运用拇指按压食指的左边或右边来实现。

选择功能也可以由贴附有传感元件的拇指按压两次没有任何传感元件的第三个手指来完成。

不同的选择功能可以由不同的方式来完成，这由计算机内软件来控制。光标移动相对于手指移动的灵敏度也由软件控制。

有关控制装置的某些参数可以很简便地由使用者在计算机内调整，例如，光标移动的灵敏度和双击的速度。

根据最佳实施例，处理器和传感元件的端点连接，处理器包括电阻值的测量装置，如电压源和电流计。处理器可以做成手镯状以套在使用者的手腕上。通过施加一电压然后测量其电流，测量装置连续不断地测量传感元件某些端点间的电阻。处理器记录下测量电阻的变化，然后转换成传感元件交叉点的坐标变化，再将结果传给计算机用于光标的控制。

图1显示计算机使用者的一只手，根据本发明，手上贴附有手部件10，拇指和食指上贴附有传感元件20、30。拇指相对于食指的位置变化直接对应计算机屏幕上光标位置的变化。手指的相对位置由两个相互垂直的轴确定，如在食指上的x轴和拇指上的y轴，两轴的交叉点80的变化对应光标坐标的变化。在某一方向上位置的大的变化可以由在不同位置上重复抬起和放下拇指来实现。因此，光标的移动跟随和遵循相互接触的拇指和食指的相对运动。

手部件10包括两个传感元件，这两个传感元件最好如丝线状20、30，而且适宜地贴附在食指的一侧边和拇指的下边，例如缝制在手套里。丝线可以看作是一个二维坐标系统的两个轴，如图1，拇指上的丝线30构成y轴，而食指上的丝线20构成x轴。传感元件20有端点40、50，传感元件30有端点60、70。传感元件相互接触在交叉点80上，交叉点80有坐标x(50和80之间的距离)和坐标y(60和80之间的距离)。

坐标可以由测量几个传感元件的电阻值确定。连续测量电阻值就可以得到传感元件20、30的交叉点的连续的坐标值。

测量和计算最好由处理器完成，处理器与传感元件的端点连接，并制做成手镯形状，如本发明的最佳实施例。

根据本发明的第二个实施例，必要的计算由集成在计算机内部的相应处理器完成，并且和手部件通过无线电链路进行无线通讯。从计算机发出的射频信号被手部件的无源电路接收，无源电路再发送谐振信号给计算机，计算机便连续计算交叉点的坐标，于是光标的移动就根据交叉点的移动来控制。

交叉点坐标的缩放比例一定要合乎要求，以达到交叉点坐标变化和相应屏幕光标坐标变化之间的合适的比例关系。这个工作通常由处理器或者计算机通过坐标乘以一个合适的比例因子来实现。

状如丝线的传感元件可以缝制在手套内或者在使用时由固定装置固定在计算机使用者的手指上，如指环、夹子、指套或者胶水。坐标轴的交叉点80表示出光标的位置，当拇指和食指相处临近并相互移动，引起交叉点的移动，光标便在屏幕或显示器上移动。当拇指和食指相隔不近的时候，光标静止不动。使用者重复抬起拇指再放在左边然后拖到右边，光标便向右移动一段任意距离。

相应地，重复移动食指可以实现光标向上或向下移动一段任意距离。当轴的交叉点位于任一轴端点40、50、60、70时，光标在那个方向上的持续移动便完成了。光标的移动灵敏度，例如相对于手指一定的移动距离时光标的的移动距离，由计算机内软件控制。

图2显示传感元件的一个最佳实施例，传感元件由两个长条90、100组成，一个是由导电材料组成，另一个由具有一定电阻系数的材料组成，柔性材料组成的电绝缘层110置于两长条之间。至少有一长条要具有足够高的电阻使坐标确定成为可能。柔性材料可以包括，例如，凝胶状材料。电压U被施加在两个长条之间，电流A由电流计测出。

传感元件通过一个合适的连接设备贴附在使用者的两个手指上，例如拇指和食指，因此两传感元件的交叉点80由拇指轻轻按压在食指上得到，也引起长条之间有电流通过。根据此实施例，测得的电阻和端点40到交叉点80之间的距离成正比，因此交叉点80的坐标很容易计算得到。长条90、100可以贴在由非刚性材料做成的柔性管筒里，因此通过轻压管筒，长条就相互接触。当压力终止时，柔性管筒解压，长条间的电连接也中断。管筒可以完全密封，并充满空气或者其他气体。因为长条之间的压力会影响电阻，因此管筒横截面的设计必须使得长条在受到压力的状态下其所受压力是均衡的。图4a和图4b显示传感元件一种可能的实施例，传感元件是具有长方形横截面的管筒150，长条90、100贴附在管筒内两个相对的内壁上。贴附有长条90的那个内壁在受到压力的时候会产生变形。图4a显示的是未受到压力时(即未受影响状态)的管筒横截面，图4b显示的是受到压力时(即受影响状态)的管筒横截面。

当传感元件的构成如上所述时，通过贴附有传感元件的拇指按压没有贴附任何传感元件的第三只手指，手部件还可以在第三方向上控制光标，第三方向垂直于前两个方向。这意味着手部件可以用于屏幕上的三维视觉。拇指按压第三只手指还可以相当于是鼠标上的滚轮作用，或者应用成改变参数值，如控制音量、屏幕亮度或者对比度。

根据本发明控制装置的第二个实施例，传感元件由具有均匀电阻系数的金属丝构成，如所谓的电阻丝，它可以是一种特殊合金的金属丝。为了找到具有均匀电阻系数的金属丝的交叉点的坐标，在手部件上若干端点间的电阻必须被测量出来。如果图1中端点50和60间的电阻标记为R₁₁，端点50和70间的电阻标记为R₁₂，端点60和70间y轴的总电阻标记为R_y，则交叉点的x坐标(50和80的间距)和y坐标(60和80的间距)可以由下面的公式计算出：

x＝(R₁₂+R₁₁-R_y)/2 (1)

y＝R₁₁-x (2)

除了在公式(1)和(2)中出现的电阻R₁₁和R₁₂，也存在通过选择一对电阻值来计算x和y的其他方法。在这种情况下，端点40和60间、端点40和70间的电阻也需要被测量出来。电阻对必须由“相邻的”电阻值构成。在公式里，通常假设构成x轴和y轴的传感元件的总电阻R_x和R_y是已知的或者已经测出。有三种其他方法没有在这里详细描述，但是它们提供了一种控制结果偏差的可能，而这种结果偏差是由传感元件的缺陷造成的。出错的警报可以通过光信号或者声音信号传递给使用者。

图3显示控制装置的最佳实施例，控制装置包括两个传感元件20、30，这两个传感元件形成坐标系统的x轴和y轴，而交叉点80的坐标控制着计算机屏幕上光标的位置。端点40和70与处理器120连接，处理器包括测量装置，如电压源和电流计，它们在一些端点上施加电压然后测量电流，因此传感元件交叉点的x坐标和y坐标可以分别确定。例如，处理器可以安装在手镯里以便环套在计算机使用者的手腕上。由处理器计算出的传感元件交叉点的坐标最好由无线链路传送到计算机，例如蓝牙，但是非无线连接也是可以的。

计算机内的软件处理接收到的坐标值，并控制光标的位置。

本发明并不局限于以上描述的具体实施例，可以在附属的权利要求的范围内得到更改。

Claims

1、计算机屏幕或显示器上光标的控制装置，其特征在于，具有手部件(10)，它包括两个传感元件(20、30)，所述两个传感元件适于贴附在计算机使用者的两个手指上，且在交叉点上相互连接，所述交叉点控制屏幕上光标的位置；所述传感元件与处理器(120)连接，当传感元件相处临近时所述处理器用于确定传感元件的交叉点并根据交叉点控制光标在两个相互正交方向上的位置。

2、根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，处理器(120)包括测量传感元件电阻和确定传感元件交叉点坐标的装置。

3、根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述手部件(10)具有选择功能，它是通过贴附有传感元件的一只手指快速抬起两次并按压另外一只贴附有传感元件的手指实现的。

4、根据权利要求1至3中任一权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述手部件(10)具有选择功能，它是通过贴附有传感元件的一只手指快速抬起两次并按压另外一只没有传感元件的手指实现的。

5、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述传感元件由两个长条(90、100)构成，其中一个长条的电阻比另一个长条的电阻要高很多，且有柔性材料的电绝缘层置于两个长条之间。

6、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述传感元件由两个长条(90、100)构成，所述两个长条放置在充满气体的管筒里，所述管筒至少部分是由柔性材料制成。

7、根据权利要求5或6所述的控制装置，其特征在于，所述两长条中至少有一个长条具有能够确定坐标的电阻。

8、根据权利要求1至7中任一权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述手部件(10)可在第三方向上控制光标位置，所述第三方向垂直于前两个方向，它是通过贴附有传感元件的一只手指按压没有贴附任何传感元件的另外一只手指实现的。

9、根据权利要求1至3中任一权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述传感元件由具有均匀电阻系数的金属丝组成。

10、根据权利要求1至9中任一权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述传感元件具有贴附装置，用于在使用时贴附在使用者手指上。

11、根据权利要求1至9中任一权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述传感元件通过手套贴附在拇指和另外一只手指上。

12、根据权利要求1至11中任一权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述处理器(120)安装在手镯里以便套在使用者的手腕上。

13、根据前述任一权利要求所述的控制装置，其特征在于，所述计算机内的软件用于当传感元件的交叉点(80)位于传感元件的任一端点(40、50、60、70)时，控制屏幕上光标在一定方向上的持续移动。

14、根据前述任一权利要求所述的控制装置，其特征在于，控制装置的相关参数在计算机内可以调整。