CN1910541A - 多用途光学鼠标 - Google Patents

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Abstract

一种用于从输入装置向计算机(541)或其它装置产生不同的“点击”信号的设备和方法。该点击信号类似于常规计算机鼠标的右或左点击。所述点击信号可以通过把手指或其它物体从光学传感部件(500)的窗口(112)抬高并放回并且同时下压计算机键盘(532)的键(537)来从光学传感部件产生。

Description

多用途光学鼠标
本发明涉及一种用于通过测量、识别并表征由用户从用户输入装置所进行的同期输入来简化用户接口的构造和操作的方法，所述用户接口诸如计算机鼠标、膝上型计算机的触摸板或图形输入板。
输入装置之一可以包括光学传感部件。物体和光学传感部件相互之间的移动被测量、识别并表征为“点击”信号。由传感部件所执行的测量包括以下步骤：利用测量激光束来照明物体表面，由发射测量光束的二极管激光器腔来捕获由所述物体所反射的测量光束辐射，测量并识别由重新进入激光器腔中的测量光束辐射和光波的干涉所引起激光器操作的变化。本发明还涉及一种用于执行所述方法的输入装置和一种包括这种输入装置的设备。
可以从PCT专利申请WO 02/37410和申请号为PCT/IB03/02474(申请人概要号NL 020567)的在先欧洲申请中获知一种用户光学传感部件。WO 03/37410和PCT/IB03/02474的光学传感部件(也被称作“激光器甲壳虫(laser beetle)”)目的在于例如在手持式或膝上型计算机中用于在显示器上移动光标，例如用于选择所显示的菜单的功能。为了从菜单中选择功能或项，在穿过传感部件外壳中的透明窗的方向上移动人手指(物体)。此移动被称作滚动动作。另一种类型的移动方向例如可以垂直于滚动移动的方向。为了激活所选择的功能，在垂直于所述窗口的方向上移动手指。此移动被称作点击动作。因为光学传感器可以被做得非常小，所以光学传感部件可以很小。特别地是，本发明结合包括光学传感部件的输入装置的这一实现方式打开了通向许多新应用的通路。例如，用户的接口功能可以内置于移动电话中用以选择菜单项和访问因特网页面，也可以内置于其它手持式设备或笔记本计算机中。
WO 02/37410和PCT/IB03/02474的滚动和点击输入测量方法和装置大体上比现有技术的方法和装置更可靠且简单又便宜。在PCT/IB03/02474中，使用了对于这里所提及的光学传感部件类型来说是新的原理。此原理是多普勒位移的组合，像人类手指之类的移动物体引入测量激光束并且在二极管激光器中引入所谓的自混合效应，其中所述二极管激光器提供了测量光束。自混合是由二极管激光器所发射的辐射并且在从物体反射之后重新进入所述二极管激光器腔而引起的所述二极管激光器增益的变化并因而引起由所述激光器所发射的辐射的变化的现象。
WO 02/37410和PCT/IB03/02474的滚动和点击方法和装置使得能够借助于两个二极管激光器测量路径(传感器)来测量滚动移动的速度和方向并且检测点击动作，所述两个二极管激光器测量路径相对于装置窗口例如位于相对的锐角上。此方法被称作向量分解方法。可以向二极管激光器提供周期性改变的电流，并且可以把在第一和第二半周期期间所产生的测量信号相比较以便确定滚动动作的方向。
PCT/IB03/02474(NL020567)的方法是基于以下理解：可以使用迄今在传感器的测量光束中未使用的信息来检测手指在光学传感部件的窗口上的存在。单个点击动作由手指朝向装置窗口的快速移动和反向动作组成，并且点击动作被按照期间不发生移动的时间间隔提前并且延后。另一种可能是：把手指放在窗口上，缩回手指并且把它逼近所述窗口。在移向窗口和移离窗口之间，手指只在所述窗口上搁置较短时间间隔。如果检测到这种手指搁置或出现在窗口上，那么可以断定发生了点击动作。可以由传感器来执行此检测，其中所述传感器测量滚动移动，从而可以节省一个传感器并且特别是节省一个二极管激光器。由于二极管激光器是光学传感部件最昂贵的组件，所以PCT/IB03/02474的方法大体上比使用两个传感器进而使用两个二极管激光器的方法更便宜。此外，节省一个二极管激光器意味着减小了空间，所述空间应当在设备中被保留，其中向所述设备提供了用于执行所述方法的能力。
在WO 02/37410的装置中，使用传感器输出信号的高频分量来确定滚动和点击动作。在PCT/IB03/02474的方法中，使用以下的理解：输出信号的低频和DC部分包括关于手指存在于输入装置的窗口上进而关于正执行可能的点击动作的可用信息。还是在PCT/IB03/02474中，通过测量用于驱动二极管激光器的电流中的变化来确认物体存在于所述装置的窗口上。在PCT/IB03/02474中所公开的第三种方法，通过在时间上与测量光束脉冲周期相应的周期内检测到存在输出信号波动模式来确认物体存在于装置的窗口上，所述模式对于物体存在于所述装置的窗口上来说是特定的。
用于检测手指或另一物体存在于传感部件窗口上的PCT/IB03/02474的方法的实施例包括把该方法与依照先前申请号为PCT/IB03/02056(PHNL020523)的方法相组合。此组合提供了以下优点：通过组合借助于这两种方法所获得的数据，最终的测量结果是非常可靠的。对于关于使用由滚动动作和点击动作所产生的不同信号的时间模式差异来处理这些信号的细节以及对于用于执行此处理的算法的实施例来说，可以参考申请PCT/IB03/02056，在此将其内容引入，以供参考。
已知的用户接口以及其它简化输入装置的缺点在于：大部分计算机应用要求由鼠标产生两个不同的点击，左点击用于选择菜单上的项，而右点击用于调出上下文敏感的菜单，其中所述简化输入装置避免包括用于该目的的独立硬件组件。然而，已知的装置只可以进行单个点击。然而，所述装置的操作给出了产生两个不同点击信号的可能性。
本发明的目的在于提供一种用于测量点击移动的新方法和设备，例如其向WO 02/237410和PCT/IB03/02474的光学鼠标添加了第二种不同的点击信号。所述方法是这样的：在本发明相对于使用此类光学传感部件的输入装置的实现方式中，可以只使用一个光学传感器来识别左点击和右点击移动的等效情况。
由两个同时的动作产生例如类似于计算机鼠标的右点击信号的附加类点击信号。一个动作根据第一输入装置产生第一类点击信号，所述第一输入装置例如可以来自于激光器甲壳虫装置。在激光器甲壳虫装置的情况下，启动第一类点击信号可以通过把手指从所述装置的窗口上抬高并且把它放回到所述窗口上来实现。通过把手指从装置的窗口上抬高，把它放回到所述窗口上并且同时从同一输入装置的另一、第二输入装置或第二组件启动第二信号(诸如通过下压计算机键盘的键)的组合动作，来产生例如类似于右点击信号的第二点击信号。来自第一输入装置的第一类点击信号和来自下压键的第二信号或来自第二输入装置的其它输入的组合出现可以被处理器解释为第二种不同类的点击。
当把光学传感部件内置于键盘时，用于充当第二输入源的键的选择可以借助所述装置和键之间的距离来确定。足够小的距离使得能够由一只手来执行抬高手指并下压键的动作。优选地是，一个或多个键在键盘中具有第二功能。例如如果换档键被用作第二输入装置，那么该键让换档功能作为第二功能。(如果将要下压键盘的键，那么优选使用诸如“control-”或“alt-”之类的键，所述键通常也结合其它输入来用于类似目的)。
在候选实施例中，激光器甲壳虫可以内置于键盘的键中。在不下压键的情况下触摸窗口是第一类点击；触摸所述窗口且下压键则是第二类点击。
第一或第二输入装置还可以用于控制光标例如在屏幕上移动。在WO 02/37410的方法中，通过在输入装置的窗口上移动手指而不是在垂直于所述窗口的方向上移动手指来促成移动。当输入装置使用两个检测部件时，可以在二维表面上控制光标的移动。
参考以下描述的实施例，将阐明本发明的这些及其它方面并使其更加清楚。
在附图中：
图1用剖面图示出了已知光学传感部件的实施例，所述光学传感部件使用激光器自混合效应，并且其中可以实现本发明；
图2示出了包括依照本发明的点击装置的设备的第一实施例；
图3示出了包括依照本发明的点击装置的设备的第二实施例；
图4示出了依照本发明的第三实施例，一个电视机，包括配有这种输入装置的遥控；和
图5示出了依照本发明的第四实施例，一个膝上型计算机，装备有这种输入装置。
图1是激光器甲壳虫光学传感部件111的实施例的剖面示意图。光学传感部件111在其下边包括基板101，所述基板101是用于二极管激光器或激光器和例如光敏二极管之类的检测器的载体，在此实施例中，所述激光器类型是VCSEL(垂直腔表面发射激光器Vertical CavitySurface Emitting Laser)。在图1中，只有一个二极管激光器103及其关联的光敏二极管104是可见的，但是在基板上还可以提供第二二极管激光器及其关联的检测器(未示出)。二极管激光器103发射激光或测量光束113。所述装置在其上面具有透明窗112，将跨过所述透明窗112移动例如人类手指之类的物体115。在二极管激光器和窗口之间布置例如平凸型透镜之类的透镜110。此透镜把测量光束113聚焦在透明窗的上面或其附近。
如果例如人类手指之类的物体115存在于此位置，那么它会散射光束113。光敏二极管104测量来自物体115并且在光敏二极管104的方向上散射的辐射。入射到物体115上、由所述物体115散射并由光敏二极管104检测到的辐射量与由二极管激光器103所发射的辐射强度成正比。从而，将由光敏二极管104检测所发射的辐射强度的变化。第二测量光束(未示出)也可以被聚焦在该物体上，被所述物体散射并且使所散射的辐射的一部分重新进入第二二极管激光器腔。
图2依照本发明示出了用于移动电话221中的用户接口设备200的实施例。用户接口设备200包括用于与所感测的第一点击信号同期地产生信号的第二输入装置237、处理器231和包括单个光学传感部件211的第一输入装置。传感部件211包括二极管激光器和光敏二极管(监视二极管)配件234和透镜210，所述透镜210用于把来自二极管激光器的测量光束会聚到输入装置的窗口212上。该监视二极管被耦合到电子电路218，所述电子电路218处理所述监视二极管输出信号并且控制激光器驱动电流。附图标记230标示了此电路218到处理器231的输出，所述处理器231包括存储装置和被配置为控制输入装置之外的设备221的功能的指令程序(未示出)，所述输入装置像移动电话菜单或键盘232和显示器236。
当测量光束的主光线以锐角入射在窗口上时，所述主光线具有在滚动方向x和点击方向z上的分量。点击移动导致在二极管激光器腔中反射回的测量光束辐射发生变化。为了确定移动是否是导致这种变化的点击移动，使用在EP 02077437.8中所公开的方法，根据例如低频调制的出现或通过计数监视二极管输出信号中的波动数目，来确认在给定持续时间期间手指是否正搁置在或者已经搁置在窗口上。如果是这样的话，那么可以断定点击动作被执行。这种动作由手指215在z方向上朝向窗口快速移动、手指的触摸窗口以及手指从所述窗口上快速缩回组成，所述动作通过已处理的监视二极管输出信号230从电子电路218报告给处理器231。
所处理的二极管输出信号230被路由到处理器231。当处理器231接收到已处理的、用于表示光标或滚动移动的二极管输出信号时，使用所述信号来控制用于移动所述光标或用于执行滚动动作的指令。当所接收的、已处理的二极管信号表示点击移动时，处理器231把所述信号作为第一类点击信号来处理。然而，当处理器接收已处理的、用于表示点击移动的二极管信号和来自用户下压第二输入装置237所产生的同期信号时(这里所述第二输入装置237是键盘232的指定键)，所述处理器就启动向指令程序进行输入以表明在点击动作的同时用户已经下压了第二输入装置(指定键)237并且点击移动将被作为第二类点击信号处理。然后，处理器231启动诸如在显示屏236上呈现菜单之类的动作。
图3示出了配有其中实现本发明的用户接口的无绳电话340。无绳电话340由连接到电话或电缆网的基站341和可移动设备321组成，所述可移动设备321可以在距离基站半径例如小于100m的区域内使用。依照与描述移动电话221类似的方式，可移动设备321配有第一输入装置300和显示装置336，如上所述。可移动设备321包括具有第二输入装置337的键盘部件332，这里也可以是键盘332的键。第二输入装置337的键被指定用以启动向指令程序进行输入以表明由第一输入装置300所检测的移动将被作为第二类点击信号来处理。在图3中，只示出了第一输入装置300的光学传感部件的窗口。优选的是，在此应用和其它应用中，窗口具有凸形使得用户可以容易地找到装置位置，即便在照明不良条件下也是如此。此外，借助于手指移动然后来使窗口保持清洁，所述手指移动会擦去所述窗口上的灰尘和油脂。
图4示出了供常规的电视机440使用的遥控部件421，所述电视机440包括接收器和具有屏幕436的显示设备441，以及用于使所述设备适合于例如因特网通信的机顶盒442。此机顶盒提供了经由电话或电缆网对因特网的接入，并且把从因特网接收的信号转换为可以由电视机处理用以显示因特网信息的信号。当电视因特网的用户在手边具有用于输入因特网命令的输入装置时，可以把此用户接口设备400集成到遥控部件421中，所述用户接口设备400包括光学传感部件439和作为所述遥控部件421的一个按钮438的第二输入装置。光学传感部件439(利用所述光学传感部件439可以实现本发明并且图4只示出了其窗口)可以被布置在遥控部件421的常规按钮438之间或在握着遥控部件的人手指附近的任何位置，按钮438之一能够被下压用以启动用于把由光学传感部件439所感测的点击移动识别为第二类点击的信号。
图5示出了台式计算机配置521，其中可以依照几种方式来应用光学传感部件500以代替诸如轨迹球鼠标之类的常规鼠标。该计算机配置由键盘532、计算机箱541和监视器536组成。该监视器可以是如图所示固定在支架551中的平面LCD监视器，或CRT监视器。如上所述的光学传感部件500可以是与键盘相分离的实体，或如该图所示的，可以集成到所述键盘中。所述键盘具有作为第二输入装置537的键，能够提供第二输入用以表明第二类点击，从而使独立的鼠标及其到计算机箱的电缆就不再需要了。
在计算机配置中，输入装置可以被布置在显示部分中而不是布置在键盘部分中，例如布置在膝上型计算机的盖子或在手持式计算机的盖子中。本发明例如还可以并入到膝上或掌上型计算机或虚拟笔(virtual pen)中以及并入到不同于计算机显示器的显示器中。处理器可以被配置为把下压输入装置的任何键或其部分识别为表明第二点击信号。还可以通过与点击信号同期地下压第二指定键来把第一类点击信号识别为第一类点击信号。
最后，以上的论述目的仅仅在于说明本发明，而不应当被解释为把所附权利要求限制为任何特定的实施例或实施例组。例如，处理器231可以是用于依照本发明执行功能的专用处理器或可以是其中只有许多功能之一操作来依照本发明执行的通用处理器。处理器可以利用程序部分、多个程序段来操作，或者可以是利用专用或多功能集成电路的硬件装置。还可以结合进一步的系统来利用所利用的每个系统。因而，虽然已经参考本发明的具体示例性实施例非常详细地描述了本发明，但是还应当理解：在不脱离如所附权利要求阐明的本发明宽广且预计的精神和范围的前提下，可以对其进行许多修改和改变。相应地，说明书和附图应以说明性的方式来考虑，并且它们的目的也不在于限制所附权利要求的范围。
在解释所附权利要求的过程中，应当理解的是：
a)词“包括”并不排除那些没有在给定权利要求中列出的其它元件或动作的存在；
b)位于元件之前的词“一个”或“一种”并不排除存在多个这样的元件。
c)权利要求中的任何附图标记仅用于说明目的并不限制它们的保护范围；
d)几个“装置”可以由相同的项或硬件或用软件实现的结构或功能来表示；以及
每个公开的元件可以由硬件部分(例如，分立的电子电路)、软件部分(例如，计算机程序)或其组合来组成。

Claims (16)

1.一种设备，包括：
第一输入装置，能够产生第一输出；
第二输入装置(237)，能够产生第二输出；和
处理器(231)，被配置为接收所述第一输出和第二输出，所述处理器(231)包括：被编程用以当所述第一输出与所述第二输出是同期的之时把所述第一输出识别为至少两类点击信号之一的指令程序。
2.如权利要求1所述的设备，其中
所述第一输入装置包括光学传感部件(111)，包括：被配置为产生测量光束(113)的激光器(103)，以及测量装置(104)，用于测量从由物体(115)所反射并且重新进入激光器腔的测量光束(113)辐射和所述腔中的光波的干涉引起激光器(103)操作的变化；和
用于根据所测量的激光器操作的变化来提供所述第一输出的装置(118)，所述输出信号对应于物体(115)相对于输入装置(100)的移动，所述移动包括点击移动。
3.一种包括如权利要求1所述的设备的移动电话(221)。
4.一种包括如权利要求1所述的设备的无绳电话(340)。
5.一种包括如权利要求1所述的设备的遥控部件(421)。
6.一种包括如权利要求1所述的设备的计算机。
7.如权利要求6所述的计算机，其中所述处理器是所述计算机的CPU，并且响应于第一输出的识别所产生的点击信号，被采用与从常规计算机鼠标所输入的右点击信号大体上相同的方式而处理。
8.一种用于台式计算机的键盘(532)，所述台式计算机包括如权利要求1所述的设备。
9.如权利要求8所述的计算机，其中响应于所述第一输出的识别所产生的点击信号被发送到所述键盘的键盘处理器，并且被采用与从常规计算机鼠标所输入的右点击信号大体上相同的方式来处理。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述第一输入装置包括图形输入板。
11.如权利要求1所述的设备，其中所述第一输入装置包括膝上型计算机的触摸板。
12.一种操作用户接口的方法，包括：
从第一输入装置产生第一输出；
从第二输入装置(237)产生第二输出；并且
当所述第一输出与所述第二输出是同期的之时，把所述第一输出识别为至少两类点击信号之一。
13.如权利要求12所述的方法，其中从第一输入装置产生第一输出包括：
使物体(115)相对于所述第一输入装置的光学传感部件(111)的窗口(112)点击移动，所述点击移动由所述光学传感部件(111)的激光器(103)检测；并且
响应于所检测的点击移动来向处理器(231)传送信号。
14.如权利要求12所述的方法，其中从第二输入装置(237)产生第二输出包括：下压遥控部件(421)的按钮(438)。
15.如权利要求12所述的方法，还包括：采用与在常规计算机系统中响应于常规计算机鼠标的右点击信号来进行处理和产生显示大体上相同的方式，来响应于所识别的点击信号而处理并产生显示。
16.一种确实地包含可由处理器(231)执行来实现用于操作用户接口的方法的指令程序的程序存储装置，所述方法包括：
从第一输入装置产生第一输出；
从第二输入装置(237)产生第二输出；并且
当所述第一输出与所述第二输出是同期的之时，把所述第一输出识别为至少两类点击信号之一。
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