DE10155044B4 - Drahtloses Eingabegerät, Verfahren und ein System zur Steuerung des Stromverbrauchs eines drahtlosen Geräts, optischer Sensor für ein Computereingabegerät, Verfahren zum Erfassen einer Bewegung und Computerprogramm - Google Patents

Drahtloses Eingabegerät, Verfahren und ein System zur Steuerung des Stromverbrauchs eines drahtlosen Geräts, optischer Sensor für ein Computereingabegerät, Verfahren zum Erfassen einer Bewegung und Computerprogramm Download PDF

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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
    • G06F3/0317—Detection arrangements using opto-electronic means in co-operation with a patterned surface, e.g. absolute position or relative movement detection for an optical mouse or pen positioned with respect to a coded surface

Abstract

Drahtloses Eingabegerät (101), über das ein Benutzer mit einem Computer interagieren kann, mit folgenden Merkmalen:
eine unabhängige Stromquelle (145), die das drahtlose Eingabegerät (101) mit Strom versorgt;
eine Verarbeitungseinheit (120), die von der Stromquelle (145) mit Strom versorgt wird und mehrere Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse aufweist, für den Empfang und die Verarbeitung von Benutzerschnittstellen- und Bewegungsdaten, wobei die Verarbeitungseinheit (120) abhängig von Aktivitäten des Benutzers ein- und ausschaltbar ist;
eine Benutzerschnittstelle mit mehreren Benutzerschnittstellenelementen, die jeweils mit einem der Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse operativ verbunden sind, wobei die Benutzerschnittstelle es dem Benutzer erlaubt, Benutzerschnittstellendaten an die Verarbeitungseinheit (120) zu liefern;
einen optischen Sensor (115), der von der Stromquelle (145) mit Strom versorgt wird und über einen Bus (117) operativ mit einem oder mehreren der Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse der Verarbeitungseinheit (120) verbunden ist; wobei der optische Sensor (115) zur Charakterisierung von Bewegungen in Bezug auf das drahtlose Eingabegerät (101) anhand einer Reihe von Bildern und...

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf drahtlose Geräte, insbesondere auf ein drahtloses Eingabegerät, über das ein Benutzer mit einem Computer interagieren kann. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein System zur Steuerung des Stromverbrauchs eines drahtlosen Geräts, einen optischen Sensor für ein Computereingabegerät, ein Verfahren zum Erfassen einer Bewegung mit einem optischen Sensor und ein Computerprogramm.
  • BESCHREIBUNG DES ALLGEMEINEN STANDS DER TECHNIK
  • Es gibt eine Reihe von Computer-Eingabegeräten, die zum Bewegen des Cursors und für den Bildlauf eine elektromechanische Funktion verwenden. Bei solch einer Funktionsweise wird die mechanische Bewegung einer Rollkugel in elektrische Signale umgewandelt. Die elektrischen Signale werden dann zu Daten verschlüsselt, die ein Computer verwenden kann, z. B. X-Y-Positionsdaten oder Bildlaufrichtung und -weg. Mäuse und Trackbälle sind die am häufigsten verwendeten Eingabegeräte, die diese elektromechanische Funktion einsetzen. Es gibt jedoch allgemein viele Anwendungen für eine elektromechanische Funktion in Computer-Eingabegeräten.
  • Ein Problem im Zusammenhang mit dieser elektromechanischen Funktionsweise besteht darin, dass die Aktivierungseinheit (z. B. Rollkugel und damit zusammenhängende Rollen) aufgrund von Rückständen oder eines mechanischen Ausfalls Fehlfunktionen ausgesetzt ist. Darüber hinaus erfordern Eingabegeräte wie z. B. Mäuse, dass die Rollkugel eine besondere Oberfläche (z. B. ein Mauspad) berührt, um richtig zu funktionieren. Diese spezielle Oberfläche ist ebenfalls Rückständen sowie Abnutzung ausgesetzt und beschränkt den Bereich, auf dem das Eingabegerät bewegt werden kann. Manchmal muß der Benutzer z. B. die Rollbewegung der Maus stoppen, sie hochheben und wieder auf das Mauspad setzen, damit er die Maus weiter in eine Richtung bewegen kann, um den Cursor auf die gewünschte Position zu setzen.
  • Zur Behebung dieser Probleme ersetzen immer häufiger optische Einheiten die elektromechanischen Komponenten. Im Gegensatz zu elektromechanischen Komponenten hat eine optische Einheit keine Rollkugel und keine Rollen. Ein Eingabegerät, das eine optische Sensoreinheit für Funktionen wie Cursorbewegung und Bildlauf verwendet, ist Rückständen und mechanischer Abnutzung gegenüber nicht anfällig und kann auf den meisten Oberflächen eingesetzt werden. Allgemein setzt eine optische Sensoreinheit einen optischen Sensor und eine Leuchtdiode (LED) ein. Wird das Eingabegerät bewegt, wird von der LED ausgestrahltes Licht von der Oberfläche reflektiert und vom optischen Sensor empfangen, wodurch eine Reihe von Bildern erstellt werden. Abstand und Richtung der Cursor- oder Bildlaufleistenbewegung können dann anhand der Bilder ermittelt werden. Optische Eingabegeräte bieten also eine elegante Lösung für die mit elektromechanischen Eingabegeräten verbundenen Probleme.
  • Zum jetzigen Zeitpunkt gibt es jedoch augenscheinlich kein Computer-Eingabegerät, das eine solche optische Erfassungstechnologie im Zusammenhang mit drahtlosen Eingabegeräten verwendet. Mit Hilfe drahtloser Technologie können Eingabegeräte wie Mäuse und Tastaturen verwendet werden, ohne durch Kabel mit dem Computer verbunden zu sein, wodurch der Benutzer mobiler wird und sich weniger Gegenstände auf dem Schreibtisch des Benutzers befinden. Daher besteht Bedarf an einem Eingabegerät, das die Vorteile einer drahtlosen Verbindung sowie die eines optischen Sensors für die Cursorbewegung kombiniert, wie z. B. eine drahtlose optische Maus.
  • Mit einem solchen drahtlosen optischen Eingabegerät verbundene Probleme stammen aus konkurrierenden Faktoren der beiden zugrunde liegenden Technologien.
  • Optische Einheiten erfordern beispielsweise einerseits relativ viel Strom (z. B. zum Betrieb der LED und des optischen Sensors). Andererseits sind drahtlose Eingabegeräte nicht durch Kabel mit einer externen Stromquelle verbunden. Aus diesem Grund muß ein solches drahtloses Eingabegerät eine interne Stromquelle aufweisen. Dies beschränkt die Stromquelle im Prinzip auf eine im drahtlosen Eingabegerät enthaltene Batterie. Um die Sache noch komplizierter zu machen, diktieren sowohl praktische als auch ökonomische Gründe, dass die Batteriegröße bestimmte physische Beschränkungen nicht überschreiten darf, wodurch die Lebensdauer der Batterie beschränkt wird. Technologie mit hohem Stromverbrauch kann den Batteriestrom einer in einem drahtlosen Eingabegerät enthaltenen Batterie vorzeitig aufbrauchen. Daher muß ein solches Gerät ein effektives Schema für den Stromhaushalt aufweisen.
  • Die Druckschrift US 5,854,621 beschreibt ein mehrstufiges Energiesteuerverfahren in einer Computermaus. Das System umfaßt ein Schlafmodus und ein Standby-Modus, wobei ein Moduswechsel bei jedweder Bewegung ausgeführt wird.
  • Die Druckschrift US 5,703,356 offenbart ebenfalls eine optische Computermaus, die einen Stromsparmodus aufweist. Der Stromsparmodus wird verlassen, wenn eine Musteränderung einer gemusterten Kugel innerhalb der Maus erfaßt wird.
  • Die Druckschrift EP 0 171 741 offenbart eine drahtlose Maus mit einem Standbyzustand und einem Schlafzustand zur Verringerung der Leistungsaufnahme. Die Zustandsänderung beziehungsweise das „Aufwachen" wird durch das Drücken von Maustasten ausgelöst.
  • In der Druckschrift WO 00/38103 ist eine Computereingabeeinrichtung beschrieben, die eine Zustandsänderung mittels einer Musteränderung optisch erfaßt. Abhängig von der Intensität einer Strahlung, die von einer optischen Strahlungsquelle erzeugt wird, wird der Strom geregelt, der der Quelle zugeführt wird. Auf diese Weise wird der durch die Strahlungsquelle verursachte Stromverbrauch geregelt.
  • Jedoch sind die Energiesparmaßnahmen der oben genannten Druckschriften verbesserungswürdig.
  • Es besteht daher Bedarf an einem drahtlosen Eingabegerät, das optische Erfassung für Cursorbewegungen und Bildlauf verwendet. Ein solches drahtloses Eingabegerät sollte optional Techniken zur Steuerung des Stromhaushalts anwenden, die eine frühzeitige bzw. zu schnelle Entleerung der Batterie verhindern. Allgemein gesehen besteht ein Bedarf an Techniken zur Steuerung des Stromhaushalts für drahtlose Geräte, die Technologien mit hohem Stromverbrauch einsetzen.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch das drahtlose Eingabegerät nach Anspruch 1, durch das Verfahren zur Steuerung des Stromverbrauchs nach Anspruch 16, durch das System zur Steuerung des Stromverbrauchs nach Anspruch 18, durch den optischen Sensor nach Anspruch 21, durch das Verfahren zum Erfassen einer Bewegung nach Anspruch 26 sowie durch das Computerprogramm nach Anspruch 27.
  • In einer Ausführungsform bietet die vorliegende Erfindung ein drahtloses Eingabegerät, das optische Erfassung für Cursorbewegung und Bildlauf einsetzt. Das drahtlose Eingabegerät kann optional Techniken zur Steuerung des Stromhaushalts anwenden, die verhindern, dass die Stromquelle des drahtlosen Eingabegeräts vorzeitig entleert wird. In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein drahtloses Gerät mit einem Stromhaushalt-Algorithmus dar, der seinen Stromverbrauch kontrolliert. In einer weiteren Ausführungsform bietet die vorliegende Erfindung eine Methode zur Haushaltung des Stromverbrauchs eines drahtlosen Geräts.
  • Die in der Beschreibung aufgeführten Merkmale und Vorteile schließen nicht alle denkbaren ein, und angesichts der Zeichnungen, der Beschreibung und der Ansprüche werden dem Fachmann viele weitere Merkmale und Vorteile offensichtlich werden. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung benutzte Ausdrucksweise hauptsächlich im Hinblick auf einfache Verständlichkeit und zu informativen Zwecken gewählt wurde und nicht dafür gewählt worden sein mag, den erfinderischen Gegenstand zu umschreiben oder genau zu schildern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1a ist ein Blockschaltbild eines drahtlosen Eingabegeräts, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen optischen Sensor verwendet.
  • 1b ist ein Blockschaltbild eines drahtlosen Eingabegeräts, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen optischen Sensor und einen Berührungssensor verwendet.
  • 1c stellt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Technik zur Erzeugung einer Schaltsteuerleitung dar.
  • 2 ist ein Flussdiagramm eines Stromhaushalt-Algorithmus, der in einem drahtlosen optischen Eingabegerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Stromhaushalt-Algorithmus, der in einem drahtlosen optischen Eingabegerät gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1a ist ein Blockschaltbild eines drahtlosen Eingabegeräts, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen optischen Sensor verwendet. Gerät 101 umfasst eine LED 110, einen optischen Sensor 115, eine Mikrocontroller-Einheit (Mikrocontroller Unit oder MCU) 120, eine Benutzerschnittstelle 125, einen Sender 130, eine Antenne 135, einen Stromregler 140, eine Stromquelle 145 und Schalter 150a und 150b. Eine Ausführung des optischen Sensors 115 umfasst ein sog. Charged-Coupled-Device(CCD)-Array und eine Linse zur Fokussierung reflektierten Lichts auf dem Array. In alternativen Ausführungsformen kann der optische Sensor 115 ein anderes lichtempfindliches Element als ein CCD-Array aufweisen, z. B. mehrere Fotodioden oder Fototransistoren. Darüber hinaus kann der optische Sensor 115 keine Linse (z. B. wenn reflektiertes Licht direkt von einem empfindlichen Element empfangen wird) oder mehr als eine Linse (z. B. eine Linse zwischen LED 110 und Oberfläche 105 und eine zweite Linse zwischen Oberfläche 105 und einem lichtempfindlichen Element des optischen Sensors 115) aufweisen. In der LED 115 kann ebenfalls eine Linse integriert sein. Es ist zu beachten, dass andere Geräte- und Komponentenkonfigurationen im Rahmen dieser Offenbarung möglich sind. LED 110 könnte z. B. mit zwei E/A-(Eingabe/Ausgabe)-Anschlüssen der MCU 120 verbunden sein, anstatt mit dem optischen Sensor 115. In diesem Fall würde die MCU 120 die LED 110 steuern. Die Oberfläche 105 könnte auch eine Rollkugel einer Trackball-Einheit oder die Oberfläche eines Berührungstabletts sein (ob unabhängig oder in eine drahtlose Tastatur integriert). Das Gerät 101 könnte auch andere, nicht in 1a dargestellte Komponenten enthalten, z. B. ein über die MCU 120 zugängliches Speichergerät zum Speichern statistischer Informationen bezüglich der Verwendung des Geräts 101. Andere Geräte- und Komponentenkonfigurationen werden im Licht dieser Offenbarung erkenntlich.
  • Übersicht
  • In einer Ausführungsform ermöglicht das Gerät 101 dem Benutzer, über eine drahtlose Verbindung mit einem Host zu interagieren (d. h. Cursorbewegungen, Bildlauf oder Schaltflächenaktivierung zu steuern). Die intendierte Bewegung in Bezug auf Gerät 101 wird optisch erfasst und in Positionsdaten übersetzt sowie über die drahtlose Verbindung an den Hostempfänger (z. B. Computer) übertragen. Das Gerät 101 kann z. B. eine drahtlose optische Maus sein, wobei die Maus über die Oberfläche 105 bewegt wird, um beispielsweise Cursorbewegungen oder Bildlauf auf einem Bildschirm in Zusammenhang mit einem Computer durchzuführen, an den die Maus drahtlos angeschlossen ist. Licht von der LED 110 wird bei Mausbewegungen von der Oberfläche 105 reflektiert. Das reflektierte Licht wird über eine Linse auf ein lichtempfindliches Element des optischen Sensors fokussiert. In dieser Ausführungsform könnte die Oberfläche 105 eine beliebige Oberfläche sein, z. B. eine Tischoberfläche, ein Blatt Papier, ein Buchdeckel, eine Wand, eine Aktenmappe oder ein Mauspad. Alternativ könnte die Oberfläche 105 auch eine Hand, ein Oberarm, ein Bein oder die Brust des Benutzers sein. Das Gerät 101 funktioniert also auf vielen verschiedenen Oberflächen 105 und ist nicht auf ein spezielles Mauspad oder eine andere dafür vorgesehene Oberfläche beschränkt. Eine solche Ausführungsform des Geräts 101 ist daher von der Oberfläche 105 unabhängig.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann das Gerät 101 in eine drahtlose Tastatur integriert werden, wobei das Gerät 101 meist stationär bleibt, während Cursorbewegungen über das Bewegen eines Stiftes oder Fingers auf der Oberfläche 105 durchgeführt werden. In einer solchen Ausführungsform kann die Oberfläche 105 ein Fenster sein, das sich proximal zur Linse eines optischen Sensors 115 befindet. Licht von der LED 110 wird vom Objekt reflektiert, während sich das Objekt über die Oberfläche 105 bewegt. Das reflektierte Licht wird mit einer Linse auf einem lichtempfindlichen Element des optischen Sensors fokussiert. Die intendierte Bewegung über die Oberfläche 105 wird vom optischen Sensor 115 erfasst und in Positionsdaten übersetzt sowie über die drahtlose Verbindung an den Hostempfänger übertragen. In dieser Ausführungsform kann das Gerät 101 eine Oberfläche 105 umfassen. Unabhängig davon, ob Gerät 101 über eine unabhängige Oberfläche 105 bewegt wird oder stationär bleibt, während ein externes Objekt über eine Oberfläche 105 des Geräts 101 bewegt wird, werden alle resultierenden Bewegungen erfasst, analysiert und in Positionsdaten übersetzt, die – falls erforderlich – über eine drahtlose Verbindung an den Host (z. B. eine Spielkonsole) weitergegeben werden.
  • Dabei ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Computer-Eingabegeräte beschränkt sein muss. Sie kann auf alle Geräte anwendet werden, die eine Steuerung des Stromhaushalts erfordern, um die Lebensdauer einer beschränkten Stromquelle (z. B. einer Batterie) zu verlängern. Beispielsweise können Mobiltelefone, Funkrufgeräte, PDAs (persönliche digitale Assistenten) oder andere elektronische Geräte, denen ein Stromverbrauchsschema zugewiesen wird, das von einer Reihe von Aufmerksamkeitsmodi charakterisiert wird (anhand von Faktoren wie der quantitativen und qualitativen Natur des Eingangsauslöseimpuls und etablierter Verwendungsmuster) die hierin beschriebenen Techniken einsetzen. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Ausführungsform oder Komponentenkonfiguration beschränkt. Stattdessen kann die vorliegende Erfindung in einer Vielzahl von drahtlosen Gerätetypen und Komponentenkonfigurationen eingesetzt werden. Alle drahtlosen Geräte, die stromintensive Technologie verwenden, wie z. B. optische Technologie, Lasertechnologie und Interferometrie-Technologie, können die vorliegende Erfindung einsetzen.
  • Komponenten
  • Stromquelle 145 versorgt das Gerät 101 mit Strom. Dabei kann es sich um eine herkömmliche Batterie handeln. Die Batterie kann, muss aber nicht aufladbar sein. Die Ausgangsspannung hängt von den zu speisenden Komponenten ab. In einer Ausführungsform ist die Stromquelle 145 eine aufladbare 0,8 bis 5,0 Volt Gleichstrom-Nickelkadmiumbatterie (oder eine Reihenkonfiguration solcher Batterien). Andere Batterietechnologien wie z. B. Nickelhydrid, Lithiumionen, Lithiumpolymer oder Zinkluft können ebenfalls als Stromquelle 145 verwendet werden. Eine Reihe von Backup-Batterien kann ebenfalls bereitgestellt werden. Um die Stromversorgung während des Auswechselns von Batterien (ob automatisch durch die MCU 120 oder manuell durch einen Benutzer) kurzzeitig zu gewährleisten, kann ein Kondensator verwendet werden. Für die Stromquelle 145 sind im Rahmen dieser Offenbarung viele andere Stromquellenkonfigurationen möglich, einschließlich Strom-Backup-Methoden.
  • Der Leistungsausgang der Stromquelle 145 wird mit Hilfe des Stromreglers 140 reguliert. In einer Ausführungsform ist der Stromregler 140 ein herkömmlicher Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandler, der Gleichspannung von der Stromquelle 145 in eine bestimmte Spannung (z. B. 3,2 Volt Gleichspannung) umwandelt und die verschiedenen Komponenten des Geräts 101 mit dieser Spannung versorgt. In der dargestellten Ausführungsform versorgt der Regler 140 z. B. den optischen Sensor 115, die MCU 120 und den Sender 130. Es ist ersichtlich, dass der angewendete Laststrom vom Zustand der Schalter 150a und 150b abhängt, die jeweils den optischen Sensor 115 bzw. Sender 130 mit Strom versorgen. Der Stromregler 140 kann auch für die notwendige Spannungsregelung sorgen. Dies hängt von Faktoren wie variierenden Belastungszuständen und der Stromversorgungstoleranz der Komponenten ab, die gespeist werden.
  • Der Sender 130 wird vom Stromregler 140 über den Schalter 150b mit Strom versorgt. Bei Schalter 150b kann es sich z. B. um einen Metalloxid-Halbleiter-Schalter (MOS – Metal Oxide Semiconductor) handeln, der von der MCU 120 gesteuert wird. Schalter 150b kann alternativ in die MCU 120 integriert oder über einen E/A-Anschluss der MCU 120 implementiert werden. Andere Schaltertypen mit Status (z. B. offen oder geschlossen), der auf eine Steuerleitung reagiert, können hier ebenfalls eingesetzt werden. Durch Öffnen des Schalters 150b wird der Sender 130 vollständig von der Stromquelle getrennt, und der Sender 130 verbraucht keinen Strom mehr. Wenn die MCU 120 anhand von Benutzereingabedaten (z. B. über einen optischen Sensor 115 oder eine Benutzerschnittstelle 125) feststellt, dass der Sender 130 Strom benötigt, wird die Steuerleitung von Schalter 150b geschlossen (z. B. über einen E/A-Anschluss der MCU 120), und Schalter 150b wird dementsprechend geschlossen. Die MCU 120 führt alle notwendigen Übersetzungen der Benutzereingabedaten (z. B. Konvertierung von Mausbewegungsdaten in Cursorpositionsdaten oder von Schaltflächenaktionen in Aktionsdaten) durch. Die Benutzereingabedaten werden dann über einen E/A-Anschluss der MCU 120 auf den Sender 130 angewendet. Der Sender 130 moduliert die Benutzereingabedaten und überträgt sie anschließend über eine Antenne 135 an den entsprechenden Hostempfänger.
  • In einer Ausführungsform ist der Sender 130 ein herkömmlicher Radiofrequenz(RF)-Mikrowellensender. In einer alternativen Ausführungsform kann der Sender 130 durch einen herkömmlichen Sender-Empfänger 130 (nicht abgebildet) ersetzt werden, wodurch bidirektionale Kommunikation zwischen Gerät 101 und einem Hostsystem ermöglicht wird. In dieser Anwendung könnte Gerät 101 z. B. ein elektronisches Gerät (etwa: persönlicher digitaler Assistent) sein, der drahtlos mit einem mit dem Internet verbundenen Hostcomputer kommuniziert. Der Sender-Empfänger 130 kann z. B. über Antenne 135 ein aktualisiertes Adressbuch oder eine Anleitung empfangen, die dann in einem RAM- oder nicht flüchtigen Speicher wie z. B. einem elektronisch löschbaren programmierbaren ROM- oder Flashspeicher in der MCU 120 gespeichert werden können. Auf ähnliche Weise könnte eine E-Mail-Nachricht empfangen und auf einer Anzeige des Geräts 101 eingesehen werden. Solche Kommunikationsdaten können vom Sender-Empfänger 130 moduliert und filtriert und dann an den entsprechenden E/A-Anschluss der MCU 120 zur weiteren Verarbeitung weitergegeben werden.
  • Darüber hinaus kann der Empfängerschaltkreis des Sender-Empfängers 130 so konfiguriert werden, dass Kommunikationsdaten von einer Vielzahl verschiedener Hostarten empfangen werden können. In einer solchen Ausführungsform könnte Sender-Empfänger 130 eine dedizierte Antenne 135 und physische Ebene (nicht abgebildet) für jede unterstützte Hostart umfassen. Ein erster Host könnte z. B. ein Mobiltelefon auf Bluetooth-Basis sein, ein zweiter ein Signalgerät auf RF-Basis. Ein solches Signalgerät könnte z. B. so konfiguriert werden, dass es Aktienkurse feststellt, die von über das Internet zugänglichen Ressourcen veröffentlicht werden. Stellt das Signalgerät einen Aktienpreis einer bestimmten Aktie fest, kann es ein RF-Signal an Gerät 101 senden und dadurch dem Benutzer anzeigen, dass er handeln sollte (z. B. die Aktie kaufen oder verkaufen sollte). Unabhängig von der Art der Kommunikationsdaten, die der Sender-Empfänger 130 empfängt, sollte Schalter 150b während des Zeitraums, in dem voraussichtlich solche Kommunikationsdaten empfangen werden, geschlossen bleiben. Dadurch kann ein Zeitplan der erwarteten Übertragungen an Gerät 101 an die MCU 120 gesendet werden. Die MCU 120 steuert dann den Zustand des Schalters 150b anhand des gelieferten Zeitplans. Alternativ kann der Schalter 150b immer geschlossen bleiben, wenn Gerät 101 Kommunikationsdaten empfangen kann.
  • Mit der Benutzerschnittstelle 125 kann ein Benutzer verschiedene Eingangsauslöseimpulse liefern. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Benutzerschnittstelle 125 zwei Tasten und ein Rädchen. Diese Objekte werden meist als Benutzerschnittstellenelemente bezeichnet. Das Rädchen ist an einen Encoder (z. B. mechanisch oder optisch) angeschlossen, der die Drehungen des Rädchens in elektrische Signale umwandelt, die die MCU 120 verarbeiten kann. Die Tasten und die Encoderausgabe sind jeweils mit einem E/A-Anschluss der MCU 120 verbunden. Solche Benutzerschnittstellenelemente sind für ein Benutzereingabegerät wie beispielsweise eine Maus oder einen Trackball typisch. Es können je nach Art des Geräts 101 jedoch auch andere Benutzerschnittstellenelemente eingesetzt werden. Ein persönlicher digitaler Assistent könnte z. B. eine Reihe von Tasten, z. B. eine Menütaste, eine Taste für die Aufgabenliste, eine Kalendertaste und eine Bildlauftaste umfassen. Für die Benutzerschnittstelle 125 sind verschiedene andere Arten von Konfigurationen der Schnittstellenelemente möglich. Die vorliegende Erfindung soll nicht auf eine Ausführungsform beschränkt werden.
  • Die LED 110 ist operativ mit dem optischen Sensor 115 verbunden, der die LED 110 steuert. Licht von der LED 110 wird von der Oberfläche 105 oder einem Objekt (z. B. einem Stift oder Finger) reflektiert, das die Oberfläche 105 berührt. Dadurch wird ein Bild der Oberfläche oder des Objekts erzeugt. Dieses Bild wird vom optischen Sensor 115 erfasst. Richtung und Distanz der Bewegung können durch eine Reihe solcher erfasster Bilder bestimmt werden. In einer Ausführungsform werden reflektierte Bilder von einer Linse auf ein CCD-Array fokussiert. Die Linse und das CCD-Array sind im optischen Sensor 115 enthalten. Anstelle des CCD-Arrays können auch andere lichtempfindliche Elemente verwendet werden. Jedes Bild kann auf dem CCD-Array von einer Reihe von Pixeln dargestellt werden (z. B. Array mit 3 Pixel mal 3 Pixel oder 18 Pixel mal 18 Pixel). Eine Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Bildern weist auf Bewegung hin, keine Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Bildern auf keine Bewegung. Solche Bildunterschiedsdaten können mit dem optischen Sensor 115 ermittelt und dann über Bus 117 an die MCU 120 weitergegeben werden. Bus 117 ist mit mehreren E/A-Anschlüssen der MCU 120 verbunden (z. B. ein E/A-Anschluss für einen Bus mit einer Leitung, zwei E/A-Anschlüsse für einen Bus 117 mit zwei Leitungen, oder vier E/A-Anschlüsse für einen Bus 117 mit vier Leitungen). Die MCU 120 kann dann die Bildunterschiedsdaten beliebig analysieren und verarbeiten. Alternativ kann das vom optischen Sensor 115 erfasste Bild an die MCU 120 weitergegeben werden, die die Bildunterschiedsdaten ermittelt sowie Analyse und Verarbeitung übernimmt. Alternativ kann der optische Sensor 115 die Bildunterschiedsdaten in Cursorpositionsdaten oder Bildlaufrichtungs- und -distanzdaten umwandeln und auf diese Art und Weise Daten für die Analyse und weitere Verarbeitung an die MCU 120 liefern.
  • In einer Ausführungsform werden Bildunterschiedsdaten vom optischen Sensor 115 erstellt, wobei jedes Pixel eines im optischen Sensor 115 enthaltenen CCD-Arrays einem Bit eines Bit-Vektors entspricht. Ein auf dem CCD-Array reflektiertes Bild führt dazu, dass eine Reihe der Pixel aktiviert werden. Ein aktiviertes Pixel kann einem logischen Bit entsprechen, während ein deaktiviertes Pixel einem logischen Niedrigwert entsprechen kann. Jedes erfasste Bild kann von einem Bit-Vektor dargestellt werden. Die Bit-Vektoren, die nacheinander erfassten Bildern entsprechen, können logisch XOR (ausschließlicher OR-Vorgang) sein. Das Ergebnis des XOR-Vorgangs stellt die Bildunterschiedsdaten dar. Auch andere logische Vorgänge können zur Bestimmung von Bildunterschiedsdaten verwendet werden. Solche Bildunterschiedsdaten sind in binärer Form und können daher sofort z. B. von einem in der MCU 120 ausgeführten Algorithmus analysiert und verarbeitet werden. Sie können auch einfach vom Sensor 115 oder von der MCU 120 in z. B. Cursorpositionsdaten oder Bildlaufrichtungs- und -distanzdaten übersetzt werden.
  • In alternativen Ausführungsformen kann der optische Sensor 115 durch andere Sensorkomponenten oder Einheiten ersetzt werden, die z. B. Bewegung, Vibration, Drift oder andere mit einem drahtlosen Gerät oder System verbundene Aktivitäten erfassen. Beispielsweise können Interferometer, Geschwindigkeitsmesser, Bewegungs- und Driftdetektoren im Gerät 101 für die Erfassung solcher Aktivitäten eingesetzt werden.
  • Der optische Sensor 115 wird vom Stromregler 140 über den Schalter 150a mit Strom versorgt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Steuerung des vom optischen Sensor 115 verbrauchten Stroms. Der optische Sensor 115 kann z. B einen internen Algorithmus aufweisen, der den optischen Sensor 115 aufgrund einer Änderung der erfaßten Bilder zwischen einem Vollstrommodus und einem Niedrigstrommodus umschaltet. In aktiven Perioden, in denen erfaßte aufeinanderfolgende Bilder sich voneinander unterscheiden und dadurch Bewegung angezeigt wird, würde der Algorithmus den Vollstrommodus aktivieren. Im Gegensatz dazu würde der Algorithmus in inaktiven Perioden, in denen erfaßte aufeinanderfolgende Bilder sich nicht unterscheiden und dadurch keine Bewegung angezeigt wird, den Niedrigstrommodus aktivieren. Wenn der Stromverbrauch des optischen Sensors 115 intern gesteuert wird, befindet sich der Sensor in seiner eigenen (nativen) Betriebsart.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Steuerung des vom optischen Sensor 115 verbrauchten Stroms ist die Konfiguration des optischen Sensors 115 mit einem internen Schalter, der extern gesteuert werden kann. Der interne Schalter kann z. B. über Bus 117 von der MCU 120 gesteuert werden. Dieser interne Schalter des optischen Sensors 115 kann beispielsweise in der Hardware, Software, Firmware oder einer beliebigen Kombination implementiert werden. In einem ersten Zustand ermöglicht der interne Schalter dem optischen Sensor 115 den Betrieb in seinem nativen Modus. In einem zweiten Zustand aber wird der native Modus des optischen Sensors 115 deaktiviert, wodurch der optische Sensor 115 extern gesteuert werden kann. Eine Reihe von Algorithmen, die in der MCU 120 ausgeführt werden, können z. B. so programmiert werden, dass ein umfassendes Stromhaushalt-Schema für den optischen Sensor 115 zur Anwendung kommt. Bus 117 kann zur Erleichterung der Kommunikation zwischen MCU 120 und optischem Sensor 115 eingesetzt werden. In einer Ausführungsform ist Bus 117 ein serieller periphärer Schnittstellenbus (SPI – Serial Peripheral Interface), doch können hier auch andere geeignete Bus-Technologien und -Protokolle implementiert werden.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Steuerung des Stromverbrauchs des optischen Sensors 115 ist das Öffnen und Schließen des Schalters 150a. Wie Schalter 150b, kann es sich bei Schalter 150a z. B. um einen Metalloxid-Halbleiter-Schalter (MOS – Metal Oxide Semiconductor) handeln, der eine Steuerleitung aufweist, die mit einem E/A-Anschluss der MCU 120 verbunden ist. Schalter 150a kann alternativ in die MCU 120 integriert über über einen E/A-Anschluss der MCU 120 implementiert werden. Andere Schaltertypen mit Status (z. B. offen oder geschlossen), der auf eine Steuerleitung reagiert, können hier ebenfalls eingesetzt werden. Durch Öffnen des Schalters 150a wird der optische Sensor 115 vollständig vom Strom getrennt, und der optische Sensor 115 verbraucht keinen Strom mehr. Wenn die MCU 120 feststellt, dass der optische Sensor 115 Strom benötigt (z. B. anhand der von der Benutzerschnittstelle 125 empfangenen Daten), kann Schalter 150a entsprechend geschlossen werden.
  • Die MCU 120 bietet eine Umgebung zur Verarbeitung von Informationen und Daten, die z. B. von der Benutzerschnittstelle 125, dem optischen Sensor 115 und dem Sender-Empfänger 130 geliefert werden. Die MCU 120 kann z. B. einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (CPU – Central Processing Unit) umfassen, die Anweisungen und Algorithmen für die Verarbeitung von Eingabedaten, die Durchführung der Steuerung des Stromhaushalts und das Liefern von Daten an Sender 130 ausführen kann. Die MCU 120 kann auch andere Unterstützungsfunktionen umfassen (oder darauf Zugriff haben), z. B. weitere CPUs, Random Access Memory (RAM), Read Only Memory (ROM), nicht flüchtige Speichergeräte (z. B. elektrisch löschbare programmierbare ROM oder Flash-Speicher), E/A-Anschlüsse, Zeitgeber, Komparatoren, Puffer, Logikeinheiten und andere spezifische Unterstützungsfunktionen. Die MCU 120 kann auch mit einem internen Niedrigstrommodus konfiguriert werden, bei dem der Stromverbrauch als Reaktion auf Inaktivität der E/A-Anschlüsse (anhand der Kantendetektion) gesenkt wird (z. B. vom normalen Stromverbrauch auf niedrigen Stromverbrauch). Andere äquivalente Verarbeitungsumgebungen, die für die Ausführung von Echtzeitprozessen geeignet sind, können anstelle der MCU 120 ebenfalls verwendet werden (z. B. ein Single Board-Computer).
  • In einer Ausführungsform implementiert die MCU 120 ein Stromhaushalt-Schema, das durch verschiedene Aufmerksamkeitsstufen gekennzeichnet wird, basierend auf z. B. Eingangsauslöseimpulsen und statistischer Analyse. Die MCU 120 erhält von der Benutzerschnittstelle 125 und vom optischen Sensor 115 Eingangsauslöseimpulse. Die MCU 120 analysiert die Eingangsauslöseimpulse, bestimmt den Aufmerksamkeitsmodus, in dem das Gerät 101 als Reaktion auf den Eingangsauslöseimpuls betrieben wird und liefert von diesen Eingangsauslöseimpulsen abgeleitete Daten an den Sender 130. Falls das Gerät 101 einen Sender-Empfänger 130 (anstelle des Senders 130) umfasst, kann die MCU 120 auch andere Kommunikationsdaten vom Sender-Empfänger 130 empfangen, wie oben beschrieben.
  • Die MCU 120 kann auch den Status der Stromquelle 145 bestimmen. Dazu überwacht sie eine Stromquellenstatusleitung, die zwischen einem E/A-Anschluss der MCU 120 und der Stromquelle 145 angeschlossen wird. Falls die MCU 120 z. B. feststellt, dass die Primärbatterie ihren niedrigsten zulässigen Schwellenwert erreicht, kann die MCU 120 die Primärbatterie ausschalten und eine neue Backup-Batterie als Ersatz einschalten (Backup-Batterien und entsprechende Schalter nicht auf der Abbildung enthalten). Falls keine Backup-Batterie zur Verfügung steht, kann die MCU 120 dem Benutzer melden, dass der Batteriestand niedrig ist, indem sie anzeigt, dass die Batterie ausgewechselt werden sollte (z. B. innerhalb der nächsten 12 Betriebsstunden). Diese Anzeige kann z. B. über eine LED-Anzeige oder ein Display am Gerät 101 (nicht abgebildet) oder durch Kommunikation des niedrigen Ladestands der Batterie über Sender 130 an das Hostsystem erfolgen. Ein Treiber in Zusammenhang mit Gerät 101, der auf diesem Hostsystem ausgeführt wird, kann dann eine Benutzermeldung erzeugen, die den Benutzer auffordert, die Batterie zu wechseln.
  • 1b ist ein Blockschaltbild eines drahtlosen Eingabegeräts, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen optischen Sensor und einen Berührungssensor verwendet. Gerät 102 ähnelt Gerät 101 in 1a, außer dass Gerät 102 auch einen Berührungssensor 155 umfasst. Der Berührungssensor wird vom Stromregler 140 mit Strom versorgt und ist mit einem E/A-Anschluss der MCU 120 verbunden. Der Berührungssensor 155 oder ein Teil des Sensors kann auch in die MCU 120 integriert werden. Eine Reihe von Sensorelementen kann sich z. B. außen am Gerät 102 befinden oder in die Benutzerschnittstellenelemente der Benutzerschnittstelle 125 integriert werden, wobei jeder Sensor mit den in der MCU 120 enthaltenen unterstützenden elektronischen Schaltkreisen verbunden ist.
  • Darüber hinaus kann Gerät 102 alternativ Schalter 150c enthalten, um den Strom vom Stromregler 140 zur MCU 120 zu schalten. Eine solche Ausführungsform kann von Nutzen sein, wenn die MCU 120 nicht mit einem internen Niedrigstrommodus konfiguriert ist (wie oben beschrieben) oder auf sonstige Art und Weise ein stromintensives Profil aufweist (z. B. kontinuierlich bei mehr als 100 mA betrieben wird). Schalter 150c hat einen Status (z. B. offen oder geschlossen), der von der Steuerleitung 157 abhängt, die von Signalen von z. B. dem Berührungssensor 155 oder der Benutzerschnittstelle 125 oder anderen Sensorkomponenten oder Einheiten abgeleitet wird, die benutzerbasierte Aktivitäten erfassen und anzeigen, dass Gerät 102 die MCU 120 mit Strom versorgen und aus dem Bereitschaftszustand aktivieren muß (z. B. durch eine dedizierte „Weckruf"-Taste oder einen Sensor oder eine Kombination dieser Teile). Ein Verfahren zur Bereitstellung der Steuerleitung 157 als Reaktion auf solche benutzerbasierte Aktivitäten wird auf 1c dargestellt und genauer erläutert.
  • Wie die Schalter 150a und 150b kann es sich beim Schalter 150c um einen Metalloxid-Halbleiter-Schalter (MOS) handeln. Andere Schaltertypen mit Status (z. B. offen oder geschlossen), der auf eine Steuerleitung reagiert, können hier ebenfalls eingesetzt werden (z. B. bipolarer Schalter auf Flächentransistorbasis). Der Schalter 150c kann alternativ in den Berührungssensor 155 integriert werden. Durch Öffnen von Schalter 150c wird die MCU 120 vollständig vom Strom getrennt, wodurch die MCU 120 keinen weiteren Strom verbraucht. Werden benutzerbasierte Aktivitäten erfaßt, wird die Steuerleitung 157 aktiviert und der Schalter 150c entsprechend geschlossen. In einer Ausführungsform hängt die Aktivierung oder Nichtaktivierung von Steuerleitung 157 davon ab, ob Berührungssensor 155 ausgelöst und dadurch die Anwesenheit eines Benutzers angezeigt wurde. In einer solchen Ausführungsform wird Steuerleitung 157 aktiviert, wenn der Berührungssensor 155 als Reaktion auf die Anwesenheit eines Benutzers (z. B. berührt der Benutzer das Gerät 102 oder befindet sich innerhalb von 2,5 cm vom Gerät 102) ausgelöst wurde, wodurch Schalter 150c geschlossen wird. Der Stromregler 140 versorgt die MCU 120 mit Strom. Falls der Berührungssensor 155 keine Benutzeranwesenheit meldet, wird Steuerleitung 157 deaktiviert. Sie bleibt deaktiviert, bis der Berührungssensor 155 ein Triggersignal ausgibt. Wird Schalter 150c deaktiviert, wird die MCU 120 nicht mehr mit Strom versorgt.
  • Es ist zu beachten, dass die Steuerleitung 157 von einer Vielzahl von Quellen abgeleitet werden kann, ob es sich um einen oder mehrere Berührungssensoren 155, ein oder mehrere Benutzerschnittstellenelemente von der Benutzerschnittstelle 125, eine dedizierte „Weckruf"-Taste oder einen Sensor oder eine Kombination dieser Teile handelt.
  • Allgemein dient der Berührungssensor 155 dazu, die Berührung oder Näherung eines Benutzers zu erfassen und dies der MCU 120 zu melden. Der Berührungssensor 155 kann in einer Vielzahl von Technologien implementiert werden, u. a. Direktberührungssensortechnologie und Näherungssensortechnologie, die keine tatsächliche Berührung erfordert. Darüber hinaus kann Gerät 102 eine Reihe von Berührungssensoren 155 umfassen, die alle strategisch auf oder im Gerät 102 angeordnet sind (z. B. auf den Handflächen-, Zeigefinger- und Daumenbereichen einer drahtlosen optischen Maus). Wenn Gerät 102 von der Hand oder einem anderen Teil (z. B. Finger, Fuß, Unterarm, Stift, Prothese) berührt oder angenähert wird, lösen einer oder mehrere der Berührungssensoren 155 einen Impuls aus, der der MCU 120 die Anwesenheit des Benutzers und seinen Wunsch, Gerät 102 zu benutzen, meldet. Daraufhin kann die MCU 120 den Strommodus des Geräts 102 ändern. Ein in der MCU 120 ausgeführter Algorithmus könnte z. B. das Ausgangssignal empfangen und die Betriebsart des Geräts 102 vom Stromsparmodus auf einen Vollstrombetriebsmodus ändern.
  • In einer Ausführungsform wird der Berührungssensor 155 mit Hilfe der Schaltkreise eines Berührungstabletts implementiert, das die Berührung durch einen Benutzer oder Druck von einem Stift oder Finger erfaßt. Es ist hervorzuheben, dass nicht alle der Schaltkreise oder Funktionen des Berührungstabletts eingesetzt werden müssen. Stattdessen sind nur die Komponenten notwendig, die die Anwesenheit eines Benutzers erfassen und als elektrisches Signal übermitteln. In einer solchen Ausführungsform könnte eine Benutzerberührung erfasst und als logisches Niedrigsignal als Ausgabe von Berührungssensor 155 erzeugt werden, der normalerweise ein logisches Hochsignal ausgibt, wenn keine Benutzerberührung vorliegt. Dieses Ausgangssignal kann an einen E/A-Anschluss der MCU 120 gesendet werden. Alternativ kann Berührungssensor 155 mit einem druckempfindlichen Schalter implementiert werden, der auf ähnliche Art und Weise bei Benutzerberührung (Hand, Finger oder auf sonstige Art) ein logisches Niedrigsignal als Ausgabe des Berührungssensors 155 erzeugt.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann der Berührungssensor 155 mit einem elektrischen Feldsensor implementiert werden, der die Anwesenheit von menschlichem Gewebe erfasst (z. B. über Wirkwiderstand, elektrische Kapazität oder Ladung). In einer solchen Ausführungsform könnte das Ausgangssignal des Berührungssensors 155 bei Abwesenheit eines Benutzers in einem Bereich (z. B. –50 bis 50 Mikrovolt) und bei Anwesenheit eines Benutzers in einem zweiten Bereich (z. B. 150 bis 500 Mikrovolt) liegen. Die MCU 120 würde in dieser Ausführungsform weiterhin das Ausgangssignal über einen E/A-Anschluss empfangen und entsprechend agieren. Es ist zu beachten, dass der Benutzer in einer solchen Ausführungsform das Gerät 102 nicht wirklich berühren muss, um den Berührungssensor 155 auszulösen. Die Näherung der Hand des Benutzers an das Gerät 102 kann vielmehr ausreichen, um den Berührungssensor 155 auszulösen (z. B. Näherung innerhalb von 2,5 cm vom Gerät 102).
  • Zahlreiche andere Berührungssensortechnologien können für den Berührungssensor 155 eingesetzt werden. Für den Berührungssensor 155 können z. B. Kapazitätssensoren, Bewegungsdetektoren, Lichtsensoren, Gewichtssensoren, Wärmesensoren und Infrarotsensoren allein oder in Kombination verwendet werden. Die ausgewählte Technologie für die Implementierung des Berührungssensors 155 hängt von vielen Faktoren wie Strom, Kosten und Platzbeschränkungen im Zusammenhang mit Gerät 102 ab. Unabhängig von der verwendeten Technologie ist der Effekt, dass die MCU 120 Zugriff auf Benutzeranwesenheitsdaten hat, ob der Benutzer nun das Gerät 102 berührt oder sich ihm nur nähert.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein Schalter 150d (nicht abgebildet) ähnlich wie die Schalter 150a–c zwischen Stromquelle 145 und Stromregler 140 installiert. Schalter 150d, der sich alternativ auch intern im Stromregler 140 befinden kann, würde das effektive Ausschalten des Stromreglers 140 ermöglichen, wodurch Strom gespart wird (der Stromregler 140 kann z. B. auch Strom verbrauchen, wenn keine Last an ihm anliegt). In einer solchen Ausführungsform kann Berührungssensor 155 direkt mit Stromquelle 145 verbunden werden. Ein Triggersignal vom Berührungssensor 155 kann dann als Steuerleitung für die Steuerung des Zustands von Schalter 150d verwendet werden. Alternativ kann Steuerleitung 157 zur Steuerung des Zustands von Schalter 150d verwendet werden, vorausgesetzt, die Komponenten oder Einheiten, die Steuerleitung 157 herstellen, können direkt von der Stromquelle 145 mit Strom versorgt werden. Es ist zu beachten, dass jeder der Schalter 150a, 150b und 150c in einer Ausführungsform enthalten sein kann, die Schalter 150d einsetzt. Dies hängt von Faktoren wie z. B. der gewünschten Stromeinsparung ab.
  • Im Rahmen dieser Offenbarung sind viele andere Schaltkonfigurationen zum Ausschalten von Komponenten im Gerät 101 oder 102 möglich. Aus Gründen der besseren Beschreibung werden die Schalter 150a–d als Stromschalter bezeichnet, weil sie den Stromkreis schließen.
  • 1c stellt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Technik zur Erzeugung einer Schaltsteuerleitung dar. Allgemein wird Steuerleitung 157 von einer Reihe von Signalen (z. B. Eingang 1 bis Eingang N) abgeleitet und ist entweder aktiv (z. B. logisch niedrig) oder inaktiv (z. B. logisch hoch). Steuerleitung 157 kann zur Steuerung des Schalters 150c wie in 1b dargestellt verwendet werden. In einer Ausführungsform wird Steuerleitung 157 von vier Signalen abgeleitet: Eingang 1 – ein Ausgangssignal des Berührungssensors 155a (z. B. Erfassung einer Berührung des Handflächenbereichs einer drahtlosen optischen Maus); Eingang 2 – ein Ausgangssignal eines Berührungssensors 155b (z. B. Erfassung einer Berührung des Daumenbereichs einer drahtlosen optischen Maus); Eingang 3 – ein Ausgangssignal in Zusammenhang mit der ersten Taste der Benutzerschnittstelle 125 (z. B. rechte Maustaste) sowie Eingang 4 – ein Ausgangssignal in Zusammenhang mit der zweiten Taste der Benutzerschnittstelle 125 (z. B. linke Maustaste). Jedes dieser Signale kann einem aktiven Niedrigzustand zugewiesen werden und wäre normalerweise ein logisches Hoch (z. B. wenn von den Berührungssensoren 155 keine Benutzeranwesenheit erfaßt wird oder mit keiner Taste der Benutzerschnittstelle 125 geklickt wird). Es ist hervorzuheben, dass alternative Ausführungsformen über weniger oder mehr Eingangssignale verfügen können (z. B. ein Eingangssignal oder acht Eingangssignale), aus denen Steuerleitung 157 abgeleitet ist.
  • Die Eingänge 1 bis N werden an Schaltregler 160 angewendet, der vom Stromregler 140 gespeist wird. Alternativ kann Schaltregler 160 direkt von Stromquelle 145 gespeist werden. In einer Ausführungsform wird Schaltregler 160 mit einem logischen Mehrfacheingangs-UND-Schaltglied implementiert. In einer solchen Ausführungsform ist Steuerleitung 157 aktiv (z. B. logisch niedrig), wenn ein oder mehr Eingänge zum UND-Schaltelement niedrig sind, wodurch die Anwesenheit eines Benutzers bzw. eine Tastenaktion angezeigt wird. Andererseits ist Steuerleitung 157 inaktiv (z. B. logisch hoch), wenn alle Eingänge zum Schaltregler 160 hoch sind, wodurch Benutzerabwesenheit oder keine Tastenaktion angezeigt wird. Andere logische Konfigurationen und Geräte können zur Implementierung von Schaltregler 160 eingesetzt werden, z. B. ein programmierbares logisches Array oder andere logische Schaltelementtypen (z. B. Puffer oder Inverter). Es kann auch ein Mikroprozessor mit niedrigem Stromverbrauch (z. B. unter 100 mA) als Schaltregler 160 verwendet werden. Unabhängig von der Implementierung des Schaltreglers 160 ist ein Vorteil, dass der Stromverbrauch in Zusammenhang mit der Herstellung der Steuerleitung 157 unter dem Stromverbrauch liegt, der festzustellen wären, wenn die MCU 120 nicht ausgeschaltet werden würde.
  • 2 ist ein Flussdiagramm eines Stromhaushalt-Algorithmus, der in einem drahtlosen optischen Eingabegerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Dieser Algorithmus kann durch ausführbaren Code implementiert werden, der in einer im drahtlosen Gerät enthaltenen Verarbeitungsumgebung ausgeführt wird. Der ausführbare Code kann z. B. in einem ROM in einer MCU einer drahtlosen Maus mit optischem Sensor zur Durchführung der Cursorbewegung gespeichert werden. Der ausführbare Code kann in einen in der MCU enthaltenen RAM geladen und ausgeführt werden, um das Stromhaushalt-Schema, das per Algorithmus dargestellt wird, zu implementieren. Es ist jedoch zu beachten, dass der Algorithmus in einer Vielzahl von Verarbeitungsumgebungen implementiert werden kann und nicht auf den Betrieb in einer Ausführungsform oder in einem Typ eines drahtlosen Geräts beschränkt ist, wie auf den 1a und b dargestellt. Darüber hinaus kann der Algorithmus aus mehreren Modulen oder Subroutinen bestehen, die ein Gesamt-Stromhaushalt-Schema in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung implementieren.
  • Übersicht
  • Der auf 2 dargestellte Stromhaushalt-Algorithmus definiert fünf Betriebsarten: Laufmodus 205, Gehmodus 210, Schlafmodus 215, Tiefschlafmodus 220 und Winterschlafmodus 225. Laufmodus 205 ist ein Vollstrommodus, während Gehmodus 210, Schlafmodus 215, Tiefschlafmodus 220 und Winterschlafmodus 225 zeitlich versetzte Stromsparmodi darstellen. Jeder der Stromsparmodi führt energiesparende Maßnahmen ein, die umfassender sind als die des vorherigen Strommodus. Der Gehmodus 210 kann z. B. im Vergleich zum Vollstrom- oder Laufmodus 205 75 % Strom sparen. Der Schlafmodus kann im Vergleich zum Vollstrom- oder Laufmodus 205 90 % Strom sparen, während der Tiefschlafmodus 220 z. B. im Vergleich zum Vollstrom- oder Laufmodus 95 % Strom spart. Der Winterschlafmodus andererseits kann z. B. im Vergleich zum Vollstrom- oder Laufmodus 205 99 % Strom sparen.
  • Wenn einige Zeit lang keine Aktivitäten erfasst werden (wodurch angezeigt wird, dass das jeweilige drahtlose Gerät nicht verwendet wurde), geht das Gerät von einem Strommodus auf den nächsten über, bis der Winterschlafmodus 225 erreicht wird. In der abgebildeten Ausführungsform werden die Strommodi bei Inaktivität in der folgenden Reihenfolge eskaliert: vom Laufmodus 205 zum Gehmodus 210 zum Schlafmodus 215 zum Tiefschlafmodus 220 zum Winterschlafmodus 225. Der einem bestimmten Strommodus zugewiesene Zeitraum kann z. B. auf der Erfassung von Inaktivität oder statistischen Daten beruhen. Der für einen bestimmten Modus zugewiesene Zeitraum kann auch im Voraus eingestellt werden (z. B. von einem Zeitgeber in der MCU 120 gemessen). Es kann auch eine Kombination solcher Zeiträume verwendet werden.
  • Der Zeitraum zwischen Laufmodus 205 und Gehmodus 210 kann z. B. zunächst auf der Erfassung von Inaktivität beruhen. In einer solchen Ausführungsform wird Laufmodus 205 beibehalten, solange weiterhin Aktivitäten stattfinden. Der Betriebsmodus schaltet jedoch vom Laufmodus 205 auf den Gehmodus 210 um, wenn zum ersten Mal Inaktivität festgestellt wird (z. B. innerhalb von 10 Millisekunden nach Beginn des Inaktivitätszeitraums). Andererseits kann der Gehmodus-Zeitraum 211 im Voraus eingestellt werden (z. B. 1 Minute Inaktivität). Der Schlafmodus-Zeitraum 216 kann ebenfalls im Voraus eingestellt werden (z. B. 10 Minuten Inaktivität). Der Tiefschlafmodus-Zeitraum 221 kann zunächst auf einen voreingestellten Zeitraum eingestellt werden (z. B. 3 Stunden Inaktivität), kann jedoch später anhand statistischer Analyse und wiederkehrender Gebrauchsmuster auf einen anderen Zeitraum (z. B. halbe Stunde) feineingestellt werden. Solche wiederkehrenden Gebrauchsmuster können z. B. von der MCU 120 überwacht, gespeichert und analysiert werden. Dies wird weiter unten erläutert.
  • Verschiedene Module des Algorithmus können programmiert werden, um Aktivitätsdaten von Benutzerschnittstellen-Elementen zu empfangen, oder von einem Aktivitätssensor, einer Einheit oder einem Schaltkreis wie z. B. einem optischen Sensor 115 oder anderen aktivitätserfassenden Komponenten, die Daten zur Charakterisierung der erfassten Aktivität liefern können. Auf diese Art und Weise kann der Algorithmus auf Daten zugreifen, die für die Aktivität des jeweiligen drahtlosen Gerätes relevant sind. Der Algorithmus kann dann die Aktivitätsdaten (z. B. quantitativ und qualitativ) analysieren, um zu bestimmen, ob eine Änderung des Strommodus aufgrund von Inaktivität oder Aktivität empfehlenswert ist. Inaktivität bestimmt, dass der Betriebsmodus auf den nächsten Stromsparmodus eskaliert wird, während Aktivität nach einem Zeitraum der Inaktivität dazu führt, dass der Betriebsmodus auf den Laufmodus 205 geschaltet wird.
  • Aktivität kann z. B. die Bewegung des betroffenen drahtlosen Gerätes sein. Dies wird von einem optischen Sensor in Bezug auf eine Oberfläche erfasst (z. B. Bewegung einer drahtlosen optischen Maus). Aktivität kann auch durch Benutzerschnittstellen-Elemente wie das Drücken einer Taste oder das Rollen des Rädchens einer drahtlosen optischen Maus angezeigt werden. Die entsprechenden Aktivitätsdaten können eine Reihe von Bildern oder Bildunterschiedsdaten von einem optischen Sensor im drahtlosen Gerät oder verschiedene logische Signale von Benutzerschnittstellen-Elementen des drahtlosen Geräts sein.
  • Laufmodus
  • Der Laufmodus 205 ist ein Vollstrommodus. Er ist einem Laufmodusmodul des Algorithmus zugewiesen. Zur einfachen Erläuterung soll angenommen werden, dass der Algorithmus einem drahtlosen Gerät zugewiesen ist, wie in 1a und b dargestellt. Es soll weiterhin angenommen werden, dass es sich beim Gerät um eine drahtlose optische Maus handelt, die von einem Benutzer aktiv verwendet wird. Wenn der Betriebsmodus Laufmodus 205 ist, kann der native Modus des optischen Sensors 115 aktiviert werden, und die Schalter 150a und 150b werden geschlossen. Sowohl der optische Sensor 115 als auch der Sender 130 sind aktiviert. Falls in der Installation vorhanden, wird Schalter 150c ebenfalls geschlossen, wodurch die MCU 120 eingeschaltet wird. Falls in der Installation ebenfalls vorhanden, wird Schalter 150d auch geschlossen, wodurch der Stromregler 140 eingeschaltet wird. Es ist zu beachten, dass die tatsächliche Schaltreihenfolge von Faktoren wie der Komponentenempfindlichkeit und Vormagnetisieren sowie den korrekten Stromsequenzprotokollen abhängt. Benutzerschnittstelleneingaben über Benutzerschnittstelle 125, z. B. einfaches, doppeltes oder dreifaches Klicken von Tasten oder Drehen des Rädchens sowie eine Mausbewegung über Oberfläche 105 weisen auf Laufmodus 205-Aktivitäten hin. Das Laufmodusmodul kann alle notwendigen Übersetzungen von Benutzerschnittstelleneingaben und Bewegungsdaten durchführen (falls dies nicht bereits z. B. vom optischen Sensor 115 übernommen wird) und sendet die übersetzten Daten über den Sender 130 an den Hostempfänger. Die Übersetzung solcher Daten kann auch (zum Teil oder insgesamt) vom jeweiligen Hostempfänger übernommen werden, der die drahtlose Übertragung vom Sender 130 empfängt. Alternativ müssen je nach dem drahtlosen Gerät evtl. keine Daten übersetzt werden.
  • Das drahtlose Gerät arbeitet dann im Laufmodus 205, so lange weiterhin Geräteaktivitäten stattfinden. Wird jedoch eine Inaktivität festgestellt, wird der Betriebsmodus vom Laufmodus 205 auf den Gehmodus 210 umgeschaltet, wie nachfolgend erklärt wird.
  • Gehmodus
  • Der Gehmodus 210 ist einem Gehmodusmodul des Algorithmus zugewiesen. Dieses Gehmodusmodul verläuft parallel zum Laufmodusmodul und kann den Betriebsmodus des drahtlosen Geräts vom Laufmodus 205 auf den Gehmodus 210 und vom Gehmodus 210 auf den Laufmodus 205 umschalten. In diesem Sinne kann das Gehmodusmodul effektiv den Laufmodus 205 aktivieren und deaktivieren. Ist der Laufmodus 205 aktiviert, steuert das Laufmodusmodul das jeweilige drahtlose Gerät. Wird der Laufmodus 205 jedoch deaktiviert, steuert ausschließlich das Gehmodusmodul das drahtlose Gerät. Ob Laufmodus 205 vom Gehmodusmodul aktiviert oder deaktiviert wird, hängt von Gehmodussensordaten 230 ab, die vom Gehmodusmodul wie unten erläutert regelmäßig abgerufen werden (z. B. alle 10 Millisekunden). Darüber hinaus führen Benutzerschnittstellendaten 245 von Benutzerschnittstellen-Elementen wie Tasten, Rädern, Joysticks oder Rollkugeln zur Aktivierung des Laufmodus 205 durch das Gehmodusmodul.
  • Das Gehmodusmodul sendet eine Gehdatenabfrage 231 an das aktivitätserfassende Gerät oder die aktivitätserfassende Einheit (z. B. optischer Sensor der drahtlosen optischen Maus). Diese Datenabfrage 231 sucht nach Gehmodussensordaten 230, um zu bestimmen, ob der Laufmodus 205 auf den Gehmodus 210 oder umgekehrt umgeschaltet werden sollte. Die Gehdatenabfrage 231 findet in regelmäßigen Abständen statt. In einer Ausführungsform findet die Gehdatenabfrage 231 ungefähr alle 10 Millisekunden statt. Es sind aber auch andere Abfragefrequenzen, z. B. jede Millisekunde oder alle 50 Millisekunden möglich. Dies hängt von Faktoren wie der gewünschten Gerätereaktionszeit und der Leistung des Prozessors ab, der den Algorithmus ausführt. Diese Abfragefrequenz definiert effektiv die Zeit, die benötigt wird, damit ein drahtloses Gerät den Gehmodussensordaten 230 entsprechend vom Gehmodus 210 auf den Laufmodus 205 oder umgekehrt schaltet.
  • In der abgebildeten Ausführungsform reagiert ein optischer Sensor auf jede Gehdatenabfrage 231. Die Reaktion umfasst Gehmodussensordaten 230. Gehmodussensordaten 230 können z. B. eine Reihe von Bildern oder Bildunterschiedsdaten sein, die vom optischen Sensor ausgegeben werden (z. B. optischer Sensor 115) und als Bit-Vektoren ausgedrückt werden können,; um die Verarbeitung wie oben erläutert zu vereinfachen. Das Gehmodusmodul kann die empfangenen Gehmodussensordaten 230 abfragen. Das Gehmodusmodul kann z. B. die zuletzt empfangenen Bilddaten mit den vorherigen Bilddaten vergleichen, um die Bildunterschiedsdaten zu ermitteln. Die Bildunterschiedsdaten können dann analysiert werden, um zu bestimmen, ob eine Änderung des Strommodus stattfinden sollte. Alternativ kann das Gehmodusmodul nur eine Analyse durchführen, wenn die abgefragten Gehmodussensordaten 230 bereits in Form von Bildunterschiedsdaten sind (z. B. wenn der optische Sensor den Unterschiedsvergleich durchgeführt hat). In einer Ausführungsform umfasst die vom Gehmodusmodul durchgeführte Analyse die Bestimmung, ob die Bildunterschiedsdaten ein Nichtnullwert sind, was eine Bewegung anzeigt. Falls im Gehmodus 210 eine Bewegung festgestellt wird, wird der Betriebsmodus vom Gehmodus 210 auf den Laufmodus 205 umgeschaltet, wie weiter oben erläutert.
  • Benutzerschnittstellendaten 245 des drahtlosen Geräts andererseits erfordern weniger oder gar keine Analyse, weil sie eine bestimmte, bewusste Handlung des Benutzers darstellen und daher mit geringerer Wahrscheinlichkeit fälschlicherweise eine Aktivität anzeigen. Falls im Gehmodus 210 Benutzerschnittstellendaten 245 festgestellt werden, wird der Betriebsmodus vom Gehmodus 210 auf den Laufmodus 205 umgeschaltet.
  • Aus Gründen der Klarheit stellen fälschlicherweise festgestellte Aktivitäten Bewegungen oder sonstige Aktivitäten dar, die vom Benutzer nicht vorgesehen waren oder in den jeweiligen Umständen atypisch sind. Wenn ein Benutzer z. B. aus Versehen die Maus bewegt, indem er gegen die Oberfläche stößt, auf der die Maus steht, kann die daraus resultierende Bewegung als fälschlicherweise festgestellte Bewegung bezeichnet werden. Wenn auf einen Zeitraum mit beträchtlicher Aktivität (z. B. wenn die Maus um 5 cm bewegt wird, um auf einen Ordner zu klicken und dann auf ein Dokument doppelzuklicken) ein Zeitraum ohne Aktivität erfolgt (während der Benutzer z. B. das geöffnete Dokument liest), ist die nächste Bewegung wahrscheinlich wieder umfassender (z. B. Bewegung zur oberen rechten Ecke, um Dokument zu schließen oder um Hypertext auszuwählen). Ist die Bewegung nicht beträchtlich (z. B. unter 10 mm), kann die resultierende Bewegung als fälschlicherweise festgestellte Aktivität qualifiziert werden. Ist die Bewegung andererseits beträchtlich (z. B. über 10 mm), kann die resultierende Bewegung als echte Aktivität qualifiziert werden.
  • Übergänge zwischen Geh- und Laufmodus
  • Falls das dem Algorithmus zugewiesene drahtlose Gerät sich im Laufmodus 205 befindet und keine Bewegung (z. B. durch Gehmodussensordaten 230 angezeigt) oder Benutzerschnittstellendaten 245 festgestellt werden, deaktiviert das Gehmodul effektiv den Laufmodus 205 durch Ausgabe eines Gehmodusaufrufs 207. Der Betriebsmodus wird vom Laufmodus 205 auf den Gehmodus 210 umgeschaltet. Das Gehmodusmodul steuert also das Gerät. Im Kontext eines drahtlosen Geräts entsprechend 1a und b wird der native Modus des optischen Sensors 115 deaktiviert und Schalter 150b geöffnet, wenn der Betriebsmodus auf den Gehmodus 210 wechselt. Der Sender 130 ist dann ausgeschaltet, wodurch Strom gespart wird. Der Gehmodus 210 bleibt der Betriebsmodus, bis der Gehmodus-Zeitraum 211 abgelaufen ist, Gehmodussensordaten 230 eine Bewegung anzeigen oder Benutzerschnittstellendaten 245 empfangen werden.
  • Falls eine Bewegung (wie z. B. durch Gehmodussensordaten 230 angezeigt) oder Benutzerschnittstellendaten 245 im Gehmodus 210 festgestellt werden, gibt das Gehmodusmodul einen Laufmodusaufruf 209 aus, wodurch der Laufmodus 205 aktiviert und vom Gehmodus 210 auf den Laufmodus 205 umgeschaltet wird. Das Laufmodusmodul übernimmt die Steuerung des Geräts (oder delegiert diese an einen „nativen Modus"), schaltet Sender 130 wieder ein, indem Schalter 150b geschlossen wird, führt alle notwendigen Übersetzungen durch und sendet die übersetzten Daten an den Sender 130, damit sie zum Hostempfänger übertragen werden können. Der Laufmodus 205 bleibt der Betriebsmodus, solange Laufmodussensordaten 230 eine Bewegung anzeigen oder Benutzerschnittstellendaten 245 empfangen werden. Falls die abgefragten Gehmodussensordaten 230 keine Bewegung anzeigen und keine Benutzerschnittstellendaten 245 empfangen werden, solange der Laufmodus 205 aktiviert ist, deaktiviert das Gehmodusmodul den Laufmodus 205, indem ein Gehmodusaufruf 207 ausgegeben wird. Der Gehmodus 210 übernimmt den Betrieb, wie oben beschrieben.
  • In dem Fall, dass der Betriebsmodus weiterhin der Gehmodus 210 bleibt, bis der Gehmodus-Zeitraum 211 abläuft, geht der Betriebsmodus auf den Schlafmodus 215 über, wie nachfolgend erläutert wird.
  • Schlafmodus
  • Der Schlafmodus 215 ist einem Schlafmodusmodul des Algorithmus zugewiesen, das bei Ablauf des Gehmodus-Zeitraums 211 aktiviert wird. Der Betriebsmodus geht entsprechend vom Gehmodus 210 auf den Schlafmodus 215 über. Das Schlafmodusmodul läuft parallel zum Laufmodusmodul und kann den Betriebsmodus des drahtlosen Geräts vom Schlafmodus 215 auf den Laufmodus 205 umschalten. In diesem Sinn kann das Schlafmodusmodul effektiv den Laufmodus 205 aktivieren. Ob der Laufmodus 205 vom Schlafmodusmodul aktiviert wird, hängt von Schlafmodussensordaten 235 ab, die in regelmäßigen Abständen (z. B. alle 100 Millisekunden) vom Schlafmodusmodul abgefragt werden, wie nachfolgend erläutert wird. Darüber hinaus können Benutzerschnittstellendaten 245 von Benutzerschnittstellen-Elementen wie Tasten, Rädchen, Joysticks oder Rollkugeln zur Aktivierung des Laufmodus 205 durch das Schlafmodusmodul führen.
  • Das Schlafmodusmodul sendet eine Schlafdatenabfrage 236 an die aktivitätserfassenden Geräte (z. B. optischer Sensor der drahtlosen optischen Maus). Diese Datenabfrage 236 sucht Schlafmodussensordaten 235, um zu bestimmen, ob vom Schlafmodus 215 auf den Laufmodus 205 umgeschaltet werden sollte. Die Schlafdatenabfrage 231 findet in regelmäßigen Abständen statt. In einer Ausführungsform findet die Schlafdatenabfrage 231 ungefähr alle 100 Millisekunden statt. Es sind aber auch andere Abfragefrequenzen, z. B. jede Mikrosekunde oder alle 500 Millisekunden, möglich. Dies hängt von Faktoren wie der gewünschten Gerätereaktionszeit und der Leistung des Prozessors ab, der den Algorithmus ausführt. Diese Abfragefrequenz definiert effektiv die Zeit, die benötigt wird, damit ein drahtloses Gerät entsprechend der Schlafmodussensordaten 235 vom Schlafmodus 215 auf den Laufmodus 205 oder umgekehrt wechselt.
  • In der abgebildeten Ausführungsform reagiert ein optischer Sensor auf jede Schlafdatenabfrage 236. Die Reaktion umfasst Schlafmodussensordaten 235.
  • Schlafmodussensordaten 235 können z. B. eine Reihe von Bildern oder Bildunterschiedsdaten sein, die vom optischen Sensor ausgegeben werden (z. B. optischer Sensor 115) und als Bit-Vektoren ausgedrückt werden können, um die Verarbeitung wie oben erläutert zu vereinfachen. Das Schlafmodusmodul kann die empfangenen Schlafmodussensordaten 235 abfragen. Die vorherigen Angaben bezüglich der vom Gehmodusmodul durchgeführten Bildanalyse gelten auch für das Schlafmodusmodul. Wird eine Bewegung festgestellt, kann die vom Schlafmodusmodul durchgeführte Analyse darüber hinaus die Qualifizierung des Bildunterschieds umfassen, um zu bestimmen, ob es sich bei der Bewegung um eine echte Aktivität handelt.
  • Falls die festgestellte Bewegung z. B. einen vorbestimmten Qualitätsschwellenwert erreicht (z. B. Bewegungsweg von mehr als 5 mm), wird die Bewegung als echte Aktivität angesehen, und der Betriebsmodus wechselt vom Schlafmodus 215 auf den Laufmodus 205. Anderenfalls wird die Aktivität als fälschlicherweise festgestellte Aktivität erachtet, und der Schlafmodus 215 bleibt weiterhin aktiviert. Ein Bildunterschiedsvergleich kann ebenfalls stattfinden, um den Grad der Bildunterschiede zu ermitteln. Je größer der Grad der Unterschiede zwischen den Bildern, desto wahrscheinlicher wurde eine echte Aktivität erfasst. Je größer die Ähnlichkeit zwischen den Bildern, desto wahrscheinlicher wurde eine Aktivität fälschlicherweise erfasst. Wenn z. B. mehr als 25 % der Pixel eines Bildes Werte haben, die sich von den Werten der entsprechenden Pixel in einem darauffolgenden Bild unterscheiden, wird eine echte Aktivität erfasst, und der Betriebsmodus wechselt vom Schlafmodus 215 auf den Laufmodus 205. Andernfalls wird die Bewegung als fälschlicherweise erfasst angesehen, und der Betriebsmodus bleibt weiterhin der Schlafmodus 215. Der Grad der Unterschiede zwischen Bildern, der die echte Aktivität anzeigt, hängt von Faktoren wie der Auflösung und Empfindlichkeit des Erfassungsgeräts, des Erfassungsbereichs (Form und Größe) sowie der gewünschten Leistung des zugewiesenen Geräts ab.
  • Falls im Schlafmodus 215 Benutzerschnittstellendaten 245 festgestellt werden, ist keine Qualifizierung notwendig, und der Betriebsmodus wird vom Schlafmodus 215 auf den Laufmodus 205 umgeschaltet.
  • Übergänge zwischen Schlaf- und Laufmodus
  • Falls das dem Algorithmus zugewiesene drahtlose Gerät sich im Schlafmodus 215 befindet und keine Bewegung (z. B. durch Schlafmodussensordaten 235 angezeigt) oder Benutzerschnittstellendaten 245 erfasst werden, steuert das Schlafmodusmodul das Gerät. Im Kontext eines drahtlosen Geräts entsprechend 1a und b wird der native Modus des optischen Sensors 115 deaktiviert und Schalter 150b geöffnet, wenn der Betriebsmodus der Schlafmodus 215 ist. Der Sender 130 ist dann ausgeschaltet, wodurch Strom gespart wird. Der Schlafmodus 215 bleibt der Betriebsmodus, bis der Schlafmodus-Zeitraum 216 abgelaufen ist, Schlafmodussensordaten 235 eine Bewegung anzeigen, die eine echte Aktivität darstellt, oder Benutzerschnittstellendaten 245 empfangen werden.
  • Falls im Schlafmodus 215 eine qualifizierte Bewegung (z. B. durch Schlafmodussensordaten 235 angezeigt) oder Benutzerschnittstellendaten 245 erfasst werden, gibt das Schlafmodusmodul einen Schlafmodus-Weckruf 214 aus, wodurch der Laufmodus 205 aktiviert wird. Der Betriebsmodus wird vom Schlafmodus 215 auf den Laufmodus 205 umgeschaltet. Das Laufmodusmodul übernimmt die Steuerung des Geräts und verfährt, wie weiter oben erläutert.
  • In dem Fall, dass der Betriebsmodus weiterhin der Schlafmodus 215 bleibt, bis der Schlafmodus-Zeitraum 216 abläuft, geht der Betriebsmodus auf den Tiefschlafmodus 220 über, wie nachfolgend erläutert wird.
  • Tiefschlafmodus
  • Der Tiefschlafmodus 220 ist einem Tiefschlafmodusmodul des Algorithmus zugewiesen, das bei Ablauf des Schlafmodus-Zeitraums 216 aktiviert wird. Der Betriebsmodus geht entsprechend vom Schlafmodus 215 auf den Tiefschlafmodus 220 über. Das Tiefschlafmodusmodul läuft parallel zum Laufmodusmodul und kann den Betriebsmodus des drahtlosen Geräts vom Tiefschlafmodus 220 auf den Laufmodus 205 umschalten. In diesem Sinn kann das Tiefschlafmodusmodul effektiv den Laufmodus 205 aktivieren. Ob der Laufmodus 205 vom Tiefschlafmodusmodul aktiviert wird, hängt von Tiefschlafmodussensordaten 240 ab, die in regelmäßigen Abständen (z. B. jede Sekunde) vom Tiefschlafmodusmodul abgefragt werden, wie nachfolgend erläutert wird. Darüber hinaus können Benutzerschnittstellendaten 245 von Benutzerschnittstellen-Elementen wie Tasten, Rädchen, Joysticks oder Rollkugeln zur Aktivierung des Laufmodus 205 durch das Tiefschlafmodusmodul führen.
  • Das Tiefschlafmodusmodul sendet eine Tiefschlafdatenabfrage 241 an die aktivitätserfassenden Geräte (z. B. optischer Sensor der drahtlosen optischen Maus). Diese Datenabfrage 241 sucht Tiefschlafmodussensordaten 240, um zu bestimmen, ob vom Tiefschlafmodus 220 auf den Laufmodus 205 umgeschaltet werden sollte. Die Tiefschlafdatenabfrage 241 findet in regelmäßigen Abständen statt. In einer Ausführungsform findet die Tiefschlafdatenabfrage 241 ungefähr jede Sekunde statt. Es sind aber auch andere Abfragefrequenzen, z. B. alle 400 Millisekunden oder alle 2 Sekunden, möglich. Dies hängt von Faktoren wie der gewünschten Gerätereaktionszeit und der Leistung des Prozessors ab, der den Algorithmus ausführt. Diese Abfragefrequenz definiert effektiv die Zeit, die benötigt wird, damit ein zugewiesenes drahtloses Gerät entsprechend der Tiefschlafmodussensordaten 240 vom Tiefschlafmodus 220 auf den Laufmodus 205 wechselt.
  • In der abgebildeten Ausführungsform reagiert ein optischer Sensor auf jede Tiefschlafdatenabfrage 241. Diese Reaktion umfasst Tiefschlafmodussensordaten 240. Tiefschlafmodussensordaten 240 können z. B. eine Reihe von Bildern oder Bildunterschiedsdaten sein, die vom optischen Sensor ausgegeben werden (z. B. optischer Sensor 115) und als Bit-Vektoren ausgedrückt werden können, um die Verarbeitung wie oben erläutert zu vereinfachen. Das Tiefschlafmodusmodul kann die empfangenen Tiefschlafmodussensordaten 240 abfragen. Die vorherigen Angaben bezüglich der vom Gehmodusmodul durchgeführten Bildanalyse gelten auch für das Tiefschlafmodusmodul. Wird eine Bewegung festgestellt, kann die vom Tiefschlafmodusmodul durchgeführte Analyse darüber hinaus die Bestimmung der Strecke und Richtung der Bewegung umfassen, um zu bestimmen, ob es sich bei der Bewegung um eine echte Aktivität handelt. Falls die festgestellte Bewegung z. B. einen vorbestimmten Qualitätsschwellenwert erreicht (z. B. Bewegungsweg von mehr als 10 mm), wird die Bewegung als echte Aktivität angesehen, und der Betriebsmodus wechselt vom Tiefschlafmodus 220 auf den Laufmodus 205. Anderenfalls wird die Aktivität als fälschlicherweise festgestellte Aktivität erachtet, und der Tiefschlafmodus 220 bleibt weiterhin aktiviert. Ein Bildunterschiedsvergleich kann ebenfalls stattfinden, um den Grad der Bildunterschiede zu ermitteln. Wenn z. B. mehr als 33 % der Pixel eines Bildes Werte haben, die sich von den Werten der entsprechenden Pixel in einem darauffolgenden Bild unterscheiden, wird eine echte Aktivität erfasst, und der Betriebsmodus wechselt vom Tiefschlafmodus 220 auf den Laufmodus 205. Andernfalls wird die Bewegung als fälschlicherweise erfasst angesehen, und der Betriebsmodus bleibt weiterhin der Tiefschlafmodus 220. Es ist zu beachten, dass der vordefinierte Qualitätsschwellenwert, der dem Tiefschlafmodus 220 zugewiesen ist, strikter ist als der vordefinierte Qualitätsschwellenwert für den Schlafmodus 215. Daher ist der Übergang vom Tiefschlafmodus 220 zum Laufmodus 205 effektiv schwieriger als der vom Schlafmodus 215 zum Laufmodus 205.
  • Alternativ kann der Tiefschlafmodus 220 einen vordefinierten Qualitätsschwellenwert aufweisen, der dem des Schlafmodus 215 entspricht. Es ist aber zu beachten, dass die Reaktionszeit für den Übergang vom Tiefschlafmodus 220 zum Laufmodus 205 (basierend auf der Abfragefrequenz der Tiefschlafsensordaten 240) länger ist als die des Übergangs vom Schlafmodus 215 zum Laufmodus 205 (basierend auf der Abfragefrequenz der Schlafsensordaten 235).
  • Benutzerschnittstellendaten 245, die während des Tiefschlafmodus 220 erfasst werden, können ebenfalls qualifiziert sein. Tastenklicks und Rädchenbewegungen, die mehr als 5 mm Bildlauf ausmachen, können als echte Aktivität qualifiziert werden. Der Betriebsmodus geht vom Tiefschlafmodus 220 auf den Laufmodus 205 über. Andererseits können Rädchenbewegungen unter 5 mm Bildlauf als fälschlicherweise erfasste Aktivität qualifiziert und ignoriert werden. Der Betriebsmodus bleibt daher weiterhin der Tiefschlafmodus 220.
  • Übergänge zwischen Tiefschlaf- und Laufmodus
  • Falls das dem Algorithmus zugewiesene drahtlose Gerät sich im Tiefschlafmodus 220 befindet und keine Bewegung (z. B. durch Tiefschlafmodussensordaten 240 angezeigt) oder Benutzerschnittstellendaten 245 erfasst werden, steuert das Tiefschlafmodusmodul das Gerät. Im Kontext eines drahtlosen Geräts entsprechend 1a und b wird der native Modus des optischen Sensors 115 deaktiviert und Schalter 150b geöffnet, wenn der Betriebsmodus der Tiefschlafmodus 220 ist. Der Sender 130 ist dann ausgeschaltet, wodurch Strom gespart wird. Der Tiefschlafmodus 220 bleibt der Betriebsmodus, bis der Tiefschlafmodus-Zeitraum 221 abgelaufen ist, Tiefschlafmodussensordaten 240 eine Bewegung anzeigen, die eine echte Aktivität darstellt, oder Benutzerschnittstellendaten 245 empfangen werden, die als echte Aktivität qualifiziert sind.
  • Falls im Tiefschlafmodus 220 eine qualifizierte Bewegung (z. B. durch Tiefschlafmodussensordaten 240 angezeigt) oder Benutzerschnittstellendaten 245 erfasst werden, gibt das Tiefschlafmodusmodul einen Tiefschlafmodus-Weckruf 219 aus, wodurch der Laufmodus 205 aktiviert wird. Der Betriebsmodus wird vom Tiefschlafmodus 220 auf den Laufmodus 205 umgeschaltet. Das Laufmodusmodul übernimmt die Steuerung des Geräts und verfährt, wie weiter oben erläutert.
  • In dem Fall, dass der Betriebsmodus weiterhin der Tiefschlafmodus 220 bleibt, bis der Tiefschlafmodus-Zeitraum 221 abläuft, geht der Betriebsmodus auf den Winterschlafmodus 225 über, wie nachfolgend erläutert wird.
  • Winterschlafmodus
  • Der Winterschlafmodus 225 ist einem Winterschlafmodusmodul des Algorithmus zugewiesen, das bei Ablauf des Tiefschlafmodus-Zeitraums 221 aktiviert wird. Der Betriebsmodus geht entsprechend vom Tiefschlafmodus 220 auf den Winterschlafmodus 225 über. Das Winterschlafmodusmodul läuft parallel zum Laufmodusmodul und kann den Betriebsmodus des drahtlosen Geräts vom Winterschlafmodus 225 auf den Laufmodus 205 umschalten. In diesem Sinn kann das Winterschlafmodusmodul effektiv den Laufmodus 205 aktivieren. Ob der Laufmodus 205 vom Winterschlafmodusmodul aktiviert wird, hängt davon ab, welche Benutzerschnittstellendaten 245 im Winterschlafmodus 225 empfangen werden.
  • Tastenklicks können z. B. als echte Aktivität qualifiziert werden. Der Betriebsmodus geht vom Winterschlafmodus 225 auf den Laufmodus 205 über. Andererseits können Rädchenbewegungen jeder Art als fälschlicherweise erfasste Aktivität qualifiziert und ignoriert werden. Der Betriebsmodus bleibt daher weiterhin der Winterschlafmodus 225.
  • Übergänge zwischen Winterschlaf- und Laufmodus
  • Falls das dem Algorithmus zugewiesene drahtlose Gerät sich im Winterschlafmodus 225 befindet und keine Benutzerschnittstellendaten 245 erfasst werden, steuert das Winterschlafmodusmodul das Gerät. Im Kontext eines drahtlosen Geräts entsprechend 1a und b wird der native Modus des optischen Sensors 115 deaktiviert und die Schalter 150a und 150b werden geöffnet, wenn der Betriebsmodus der Winterschlafmodus 225 ist. Sowohl der optische Sensor 115 als auch der Sender 130 sind deaktiviert, wodurch Strom gespart wird. Falls in der Installation vorhanden, kann Schalter 150c ebenfalls geöffnet werden, wodurch die MCU 120 ausgeschaltet wird, um noch mehr Strom zu sparen. Falls in der Installation vorhanden, kann Schalter 150d ebenfalls geöffnet werden, wodurch der Stromregler 140 ausgeschaltet wird, um noch mehr Strom zu sparen. Der Betriebsmodus bleibt der Winterschlafmodus 225, bis Schnittstellendaten 245 empfangen werden, die als echte Aktivität qualifiziert sind.
  • Falls im Winterschlafmodus 225 Benutzerschnittstellendaten 245 erfasst werden, gibt das Winterschlafmodusmodul einen Winterschlafmodus-Weckruf 224 aus, wodurch der Laufmodus 205 aktiviert wird. Der Betriebsmodus wird vom Winterschlafmodus 225 auf den Laufmodus 205 umgeschaltet. Das Laufmodusmodul übernimmt die Steuerung des Geräts und verfährt, wie weiter oben erläutert.
  • Qualifizieren der Aktivität als echt oder fälschlicherweise erfasst – auf der Grundlage statistischer Analyse
  • Wie bereits besprochen, können Aktivitätsdaten aus Bewegungen anhand der Bewegungsstrecke oder -richtung als echte oder fälschlicherweise erfasst Aktivitäten qualifiziert werden. Bewegungen können auch anhand von statistischen oder historischen Daten als echte- oder fälschlicherweise erfasste Aktivität qualifiziert werden. Solche Daten können zur Definition von Muster für das zugewiesene drahtlose Gerät verwendet werden. Einige Verwendungsmuster oder -typen sind benutzerspezifisch, andere können allgemein auf eine große Personengruppe (z. B. Mausbenutzer) angewendet werden.
  • Die meisten Mausbenutzer verwenden die Maus z. B. kurz nach dem Doppelklicken nicht mehr, wenn sie durch das Doppelklicken ein Dokument geöffnet oder eine Anwendung ausgeführt haben. Daher sind die Bewegungen nach einem Inaktivitätszeitraum nach einem Doppelklick beträchtlich (z. B. mehr als 10 mm). Aus Anschauungsgründen soll angenommen werden, dass die letzte Benutzeraktion mit einer drahtlosen optischen Maus ein Doppelklick war (z. B. zum Öffnen bzw. Ausführen), worauf sofort eine Bewegung (z. B. Verschieben des Cursors aus dem Weg) folgte. Beträgt die nächste Bewegung weniger als 10 mm, kann sie als fälschlicherweise festgestellte Aktivität qualifiziert werden. Eine solche Qualifizierung auf Statistikbasis kann dazu verwendet werden, eine mengenbasierte Qualifizierung zu ergänzen bzw. außer Kraft zu setzen.
  • Beispiel: Wie erwähnt kann jede im Gehmodus 210 erfasste Bewegung zur Aktivierung des Laufmodus 205 führen. Falls jedoch eine gerine Bewegung (z. B. 5 mm) im Gehmodus 210 nach einer Inaktivitätsperiode nach einem Doppelklick erfasst wird, kann eine solche Bewegung als fälschlicherweise erfasste Aktivität qualifiziert werden. Eine Qualifizierung auf Statistikbasis, die für einen bestimmten Verwendungszweck relevant ist (z. B. Bewegung nach einem Doppelklick mit der Maus) kann daher eine mengenbasierte Qualifizierung, die für einen weniger spezifischen Verwendungszweck relevant ist (z. B. jegliche Bewegungen), außer Kraft setzen.
  • Benutzerspezifische Verwendungsmuster oder -typen können ebenfalls verwendet werden, um mengenbasierte Qualifizierungen zu ergänzen bzw. außer Kraft zu setzen. Allgemein kann die Verwendung eines Geräts durch einen Benutzer in Sitzungen unterteilt werden. Jede Sitzung kann weiterhin in Phasen unterteilt werden (z. B. aktive Phase, halbaktive Phase und inaktive Phase). Jede Phase kann z. B. einem Betriebsmodus des Stromhaushalt-Algorithmus zugewiesen werden. Die aktive Phase kann bspw. dem Laufmodus 205 und Gehmodus 210, die halbaktive Phase dem Schlafmodus 215 und Tiefschlafmodus 220 und die inaktive Phase dem Winterschlafmodus 225 entsprechen. Die Zeit, die jeder Strommodus beibehalten wird, kann von einer MCU des zugewiesenen drahtlosen Geräts überwacht und in einem nicht flüchtigen Speicher, auf den die MCU zugreifen kann (oder der in der MCU enthalten ist) gespeichert werden. Nach mehreren Sitzungen können durchschnittliche Zeiten und statistische Daten ermittelt werden.
  • Solche Durchschnittszeiten und statistische Daten definieren effektiv einen Verwendungsrahmen des zugewiesenen drahtlosen Geräts. Eine drahtlose optische Maus, die einem bestimmten Haushalt bzw. Benutzer zugewiesen ist, kann z. B. folgenden Verwendungsrahmen aufweisen: (1) Die Maus wird meist nie vor 6 Uhr oder nach 0 Uhr verwendet. (2) Der durchschnittliche Gehmodus-Zeitraum 211 beträgt 65 Sekunden und (3) der durchschnittliche Schlafmodus-Zeitraum 216 beträgt 6 Minuten. (4) Der durchschnittliche Tiefschlafmodus-Zeitraum 221 beträgt 45 Minuten. Aufgezeichnete statistische Daten können weiterhin Folgendes anzeigen: (A) Von 120 Verwendungsstunden insgesamt fanden nur 2 Minuten zwischen 0 Uhr und 6 Uhr statt. (B) Von 75 Übergängen vom Schlafmodus 215 zum Laufmodus 205 fanden 72 innerhalb von 9 Minuten statt und (C) von 46 Übergängen vom Tiefschlafmodus 220 zum Laufmodus 205 fanden 44 innerhalb von 25 Minuten statt.
  • Solche Durchschnittszeiten und statistische Daten können zur Qualifizierung zukünftiger Aktivitäten der drahtlosen Maus verwendet werden. Es soll z. B. angenommen werden, dass sich die Maus im Tiefschlafmodus 220 befindet und es 0 Uhr 30 ist. Kurz darauf wird die Maus durch ein Erdbeben um 15 mm verschoben. Es soll angenommen werden, dass die mengenbasierte Qualifizierung des Übergangs vom Tiefschlafmodus 220 auf den Laufmodus eine Bewegung von mindestens 10 mm erfordert. Die Qualifizierung auf Statistikbasis ergänzt jedoch die mengenbasierte Qualifizierung, indem der Zeitpunkt der Bewegung in Erwägung gezogen wird. In diesem Fall ist eine Bewegung von mindestens 20 mm zwischen 0 und 6 Uhr erforderlich, um den Übergang vom Tiefschlafmodus 220 zum Laufmodus 205 auszulösen. Die Maus bleibt also trotz des Erdbebens im Tiefschlafmodus 220.
  • Es soll angenommen werden, dass es 13 Uhr 30 ist und die Maus sich seit 40 Minuten im Tiefschlafmodus 220 befindet. Kurz darauf verfolgt eine Hauskatze eine echte Maus über den Schreibtisch, auf dem die drahtlose optische Maus liegt. Trotz aller gegenteiliger Bemühungen stößt die Katze gegen die drahtlose optische Maus und bewegt sie um 10 mm. Es soll wiederum angenommen werden, dass die mengenbasierte Qualifizierung des Übergangs vom Tiefschlafmodus 220 auf den Laufmodus eine Bewegung von mindestens 10 mm erfordert. Die Qualifizierung auf Statistikbasis ergänzt jedoch die mengenbasierte Qualifizierung, indem berücksichtigt wird, dass die Maus, falls sie aus dem Tiefschlafmodus erweckt wird, über 95 % der Zeit (z. B. 44 von 46 Übergängen) innerhalb von 25 Minuten aktiviert wird. In diesem Fall befand sich die drahtlose optische Maus über 30 Minuten lang im Tiefschlafmodus 220. Eine Bewegung von 15 mm oder mehr ist notwendig, um die Maus vom Tiefschlafmodus 220 in den Laufmodus 205 zu versetzen. Daher bleibt die drahtlose optische Maus im Tiefschlafmodus 220, während die Katze ihr spätes Mittagessen verspeist.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Stromhaushalt-Algorithmus, der in einem drahtlosen optischen Eingabegerät gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Übersicht
  • Der in 3 dargestellte Stromhaushalt-Algorithmus ähnelt dem bezüglich 2 besprochenen Stromhaushalt-Algorithmus. In dieser Ausführungsform definiert der Algorithmus jedoch nur drei Betriebsarten: Laufmodus 205, Gehmodus 210 und Winterschlafmodus 225. Die Strommodi werden bei Inaktivität in der folgenden Reihenfolge eskaliert: Vom Laufmodus 205 zum Gehmodus 210 zum Winterschlafmodus 225. Der Zeitraum zwischen Laufmodus 205 und Gehmodus 210 kann auf einer anfänglichen Inaktivitätserfassung beruhen, der Gehmodus-Zeitraum 211 kann jedoch voreingestellt werden (z. B. 2 Minuten Inaktivität). Darüber hinaus kann der Gehmodus-Zeitraum 211 später auf einen anderen Zeitraum (z. B. 1 Minute Inaktivität) anhand statistischer Analyse und wiederkehrender Verwendungsmuster feiner eingestellt werden.
  • Laufmodus
  • Der Laufmodus 205 ist ein Vollstrommodus. Er ist einem Laufmodusmodul des Algorithmus zugewiesen. Die vorherige Besprechung des Laufmodus gilt auch hier. Das drahtlose Gerät arbeitet also im Laufmodus 205, so lange Geräteaktivitäten stattfinden. Wird jedoch eine Inaktivität festgestellt, wird der Betriebsmodus vom Laufmodus 205 auf den Gehmodus 210 umgeschaltet.
  • Gehmodus
  • Der Gehmodus 210 ist einem Gehmodusmodul des Algorithmus zugewiesen. Die vorherige Besprechung des Gehmodus gilt auch hier. In dem Fall, dass der Betriebsmodus weiterhin der Gehmodus 210 ist, bis der Gehmodus-Zeitraum 211 abläuft, geht der Betriebsmodus auf den Winterschlafmodus 225 über (im Gegensatz zum Schlafmodus 215).
  • Winterschlafmodus
  • Der Winterschlafmodus 225 ist einem Winterschlafmodusmodul des Algorithmus zugewiesen, das bei Ablauf des Gehmodus-Zeitraums 211 aktiviert wird. Der Betriebsmodus geht entsprechend vom Gehmodus 210 auf den Winterschlafmodus 225 über. Das Winterschlafmodusmodul läuft parallel zum Laufmodusmodul und kann den Betriebsmodus des drahtlosen Geräts vom Winterschlafmodus 225 auf den Laufmodus 205 umschalten. In diesem Sinn kann das Winterschlafmodusmodul effektiv den Laufmodus 205 aktivieren. Ob der Laufmodus 205 vom Winterschlafmodusmodul aktiviert wird, hängt von Winterschlafmodussensordaten 305 ab, die in regelmäßigen Abständen (z. B. jede Sekunde) vom Winterschlafmodusmodul abgefragt werden, wie nachfolgend erläutert wird. Darüber hinaus können Benutzerschnittstellendaten 245 von Benutzerschnittstellen-Elementen wie Tasten, Rädern, Joysticks oder Rollkugeln zur Aktivierung des Laufmodus 205 durch das Winterschlafmodusmodul führen. Solche Benutzerschnittstellendaten 245 können als zusätzlicher Mechanismus für das Wecken des drahtlosen Geräts aus dem Winterschlafmodus 225 verwendet werden, falls der Berührungssensor 155 (aus welchem Grund auch immer) nicht ausgelöst wird.
  • Das Winterschlafmodusmodul sendet eine Winterschlafdatenabfrage 307 an die aktivitätserfassenden Geräte (z. B. den Berührungssensor 155). Diese Datenabfrage 307 sucht Winterschlafmodussensordaten 305, um zu bestimmen, ob vom Winterschlafmodus 225 auf den Laufmodus 205 umgeschaltet werden sollte. Die Winterschlafdatenabfrage 307 findet in regelmäßigen Abständen statt. In einer Ausführungsform findet die Winterschlafdatenabfrage 307 ungefähr jede Sekunde statt. Es sind aber auch andere Abfragefrequenzen, z. B. alle 10 Millisekunden oder alle 10 Sekunden, möglich. Dies hängt von Faktoren wie der gewünschten Gerätereaktionszeit und der Leistung des Prozessors ab, der den Algorithmus ausführt. Diese Abfragefrequenz definiert effektiv die Zeit, die benötigt wird, damit ein drahtloses Gerät entsprechend der Winterschlafmodussensordaten 305 vom Winterschlafmodus 225 auf den Laufmodus 205 wechselt.
  • In der abgebildeten Ausführungsform reagiert ein Sensor auf jede Winterschlafdatenabfrage 307. Diese Reaktion umfasst Winterschlafmodussensordaten 305. Winterschlafmodussensordaten 305 können beispielsweise von einem Signal vom Berührungssensor stammen, der durch die Ladung, den Wirkwiderstand oder die elektrische Kapazität von menschlichem Gewebe ausgelöst wird. Falls ein solches Signal empfangen wird und dadurch angezeigt wird, dass das Gerät berührt wurde, geht der Betriebsmodus vom Winterschlafmodus 225 zum Laufmodus 205 über. Ansonsten bleibt der Winterschlafmodus 225 der Betriebsmodus. Im Winterschlafmodus 225 erfasste Benutzerschnittstellendaten 245 können qualifiziert sein. Tastenklicks und Rädchenbewegungen, die mehr als 5 mm Bildlauf ausmachen, können als echte Aktivität qualifiziert werden. Der Betriebsmodus geht vom Winterschlafmodus 225 auf den Laufmodus 205 über. Andererseits können Rädchenbewegungen unter 5 mm Bildlauf als fälschlicherweise erfasste Aktivität qualifiziert und ignoriert werden. Der Betriebsmodus bleibt daher weiterhin der Winterschlafmodus 225.
  • In einer alternativen Ausführungsform können Winterschlafmodussensordaten 305 im Prinzip in Benutzerschnittstellendaten 245 enthalten sein. In einer solchen Ausführungsform werden Aktivitätsdaten (ob Winterschlafmodussensordaten 305 oder Benutzerschnittstellendaten 245) automatisch an die MCU gesendet, wenn sie verfügbar werden. Daher wäre in diesem Fall keine Abfrage notwendig (also keine regelmäßige Ausgabe der Winterschlafdatenabfrage 307). Der Winterschlafmodus 225 könnte durch Ausschalten der MCU eine zusätzliche stromsparende Maßnahme einsetzen. Der dafür vorgesehene Schalter (z. B. 150c) kann im Winterschlafmodus geöffnet und als Reaktion auf ein Aktivierungsereignis für den Laufmodus 205 (z. B. Triggersignal von einem Berührungssensor oder Benutzerschnittstellenelement) geschlossen werden.
  • Übergänge zwischen Winterschlaf- und Laufmodus
  • Falls das dem Algorithmus zugewiesene drahtlose Gerät sich im Winterschlafmodus 225 befindet und keine Winterschlafmodussensordaten 305 oder Benutzerschnittstellendaten 245 erfasst werden, steuert das Winterschlafmodusmodul das Gerät. Im Kontext eines drahtlosen Geräts entsprechend 1a und b wird der native Modus des optischen Sensors 115 deaktiviert und die Schalter 150a und 150b werden geöffnet, wenn der Betriebsmodus der Winterschlafmodus 225 ist. Sowohl der optische Sensor 115 als auch der Sender 130 sind deaktiviert, wodurch Strom gespart wird. Falls in der Installation vorhanden, kann Schalter 150c geöffnet werden, wodurch die MCU 120 ausgeschaltet wird, um noch mehr Strom zu sparen. Falls in der Installation vorhanden, kann Schalter 150d geöffnet werden, wodurch der Stromregler 140 ausgeschaltet wird, um noch mehr Strom zu sparen. Der Betriebsmodus bleibt der Winterschlafmodus 225, bis Winterschlafmodussensordaten 305 die Berührung durch einen Benutzer anzeigen oder Benutzerschnittstellendaten 245 empfangen werden, die als echte Aktivität qualifiziert sind.
  • Falls im Winterschlafmodus 225 Winterschlafmodussensordaten 305 die Anwesenheit eines Benutzers anzeigen oder qualifizierte Benutzerschnittstellendaten 245 erfasst werden, gibt das Winterschlafmodusmodul einen Winterschlafmodus-Weckruf 224 aus, wodurch der Laufmodus 205 aktiviert wird. Der Betriebsmodus wird vom Winterschlafmodus 225 auf den Laufmodus 205 umgeschaltet. Das Laufmodusmodul übernimmt die Steuerung des Geräts und verfährt, wie weiter oben erläutert.
  • Die obige Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung wurde aus Gründen der Veranschaulichung und Beschreibung aufgeführt. Sie ist nicht ausschließlich und dient nicht dazu, die Erfindung auf die präzise offenbarte Form zu beschränken. Viele Modifizierungen und Variationen sind angesichts der oben aufgeführten Informationen möglich. In der Beschreibung weiter oben erfasst z. B. das Gehmodusmodul eine Inaktivität und Benutzerschnittstellendaten und deaktiviert den Laufmodus 205, indem der Gehmodusaufruf 207 ausgegeben wird. In einer alternativen Ausführungsform kann der Laufmodus 205 Zugriff auf Sensordaten (z. B. Laufmodussensordaten) und Benutzerschnittstellendaten haben und dadurch Inaktivität und Benutzerschnittstellendaten erfassen. In solch einer Ausführungsform deaktiviert der Gehmodus 210 nicht den Laufmodus 205 durch Ausgabe eines Gehmodusaufrufs 207, sondern der Laufmodus 205 kann sich durch Ausgabe des Gehmodusaufrufs 207 an das Gehmodusmodul effektiv selbst deaktivieren, wodurch der Betriebsmodus vom Laufmodus 205 auf den Gehmodus 210 umgeschaltet wird. Der Umfang der Erfindung soll nicht durch diese ausführliche Beschreibung, sondern vielmehr durch die im Anhang aufgeführten Ansprüche eingeschränkt werden.

Claims (27)

  1. Drahtloses Eingabegerät (101), über das ein Benutzer mit einem Computer interagieren kann, mit folgenden Merkmalen: eine unabhängige Stromquelle (145), die das drahtlose Eingabegerät (101) mit Strom versorgt; eine Verarbeitungseinheit (120), die von der Stromquelle (145) mit Strom versorgt wird und mehrere Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse aufweist, für den Empfang und die Verarbeitung von Benutzerschnittstellen- und Bewegungsdaten, wobei die Verarbeitungseinheit (120) abhängig von Aktivitäten des Benutzers ein- und ausschaltbar ist; eine Benutzerschnittstelle mit mehreren Benutzerschnittstellenelementen, die jeweils mit einem der Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse operativ verbunden sind, wobei die Benutzerschnittstelle es dem Benutzer erlaubt, Benutzerschnittstellendaten an die Verarbeitungseinheit (120) zu liefern; einen optischen Sensor (115), der von der Stromquelle (145) mit Strom versorgt wird und über einen Bus (117) operativ mit einem oder mehreren der Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse der Verarbeitungseinheit (120) verbunden ist; wobei der optische Sensor (115) zur Charakterisierung von Bewegungen in Bezug auf das drahtlose Eingabegerät (101) anhand einer Reihe von Bildern und zum Übertragen von aus den Bildern abgeleiteten Bewegungsdaten an die Verarbeitungseinheit (120) über den Bus (117) dient, wobei der optische Sensor (115) abhängig von Aktivitäten des Benutzers ein- und ausschaltbar ist, und wobei der optische Sensor (115) in einem Eigenmodus arbeiten kann, in dem die Stromaufnahme des optischen Sensors (115) durch den optischen Sensor (115) selbst gesteuert ist, wobei der optische Sensor (115) ferner einen Modusschalter aufweist, auf den die Verarbeitungseinheit (120) über den Bus (117) zugreifen kann, und wobei abhängig von einer Einstellung des Modusschalters durch die Verarbeitungseinheit (120) auf einen ersten Zustand, der Eigenmodus des optischen Sensors (115) gesperrt ist, so daß die Stromaufnahme des optischen Sensors (115) durch die Verarbeitungseinheit (120) steuerbar ist; sowie eine Sendereinheit (130), die von der Stromquelle (145) mit Strom versorgt wird und verarbeitete Benutzerschnittstellen- und Bewegungsdaten von der Verarbeitungseinheit (120) empfängt; wobei die Sendereinheit (130) zum Übertragen der verarbeiteten Benutzerschnittstellen- und Bewegungsdaten an den dem Computer zugewiesenen Empfänger dient und wobei die Sendeeinheit abhängig von Aktivitäten des Benutzers ein- und ausschaltbar ist.
  2. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Verarbeitungseinheit (120) durchgeführte Verarbeitung die Qualifizierung der Bewegungsdaten umfasst, um zu bestimmen, ob es sich bei der erfassten Bewegung um eine echte Aktivität zur Betätigung des drahtlosen Eingabegerätes (101) oder um eine fälschlicherweise erfasste Aktivität handelt, die versehentlich eine Bewegung des drahtlosen Eingabegerätes (101) erzeugt hat.
  3. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsdaten anhand der Strecke der jeweiligen Bewegung qualifiziert werden.
  4. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsdaten anhand von statistischen Daten, die ein benutzerspezifisches Verwendungsmuster kennzeichnen, qualifiziert werden, der dem drahtlosen Eingabegerät (101) zugewiesen ist.
  5. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsdaten anhand des Grads der Unterschiede zwischen den Bildern qualifiziert werden.
  6. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (115) mindestens eine LED (110) umfasst, die Licht spendet, das von einer Oberfläche oder einem Objekt reflektiert und auf ein lichtempfindliches Element des optischen Sensors (115) projiziert wird.
  7. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 1, das weiterhin umfasst: eine Empfängereinheit, die von der Stromquelle (145) mit Strom versorgt wird, wobei die Empfängereinheit Kommunikationsdaten von einem Host empfängt und Kommunikationsdaten an die Verarbeitungseinheit (120) sendet.
  8. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Verarbeitungseinheit (120) durchgeführte Verarbeitung die Übersetzung der Bewegungsdaten in Cursorpositionsdaten umfasst.
  9. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsdaten vom optischen Sensor (115) in Cursorpositionsdaten übersetzt werden, bevor sie an die Verarbeitungseinheit (120) gesendet werden.
  10. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlose Eingabegerät (101) eine drahtlose optische Maus ist und der optische Sensor (115) zur Durchführung von Cursorbewegungen dient.
  11. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlose Eingabegerät (101) ein drahtloser optischer Trackball ist und der optische Sensor (115) zur Durchführung von Cursorbewegungen dient.
  12. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlose Eingabegerät (101) ein drahtloses optisches Berührungstablett ist und der optische Sensor (115) zur Durchführung von Cursorbewegungen dient.
  13. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktion auf das Schalten des Modusschalters auf einen zweiten Zustand durch die Verarbeitungseinheit (120) der Eigenmodus des optischen Sensors (115) aktiviert wird, wodurch der optische Sensor (115) in seinem Eigenmodus arbeiten kann.
  14. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 1, wobei der Modusschalter in dem optischen Sensor (115) in Hardware, Software, Firmware oder in einer beliebigen Kombination hiervon implementiert ist.
  15. Drahtloses Eingabegerät (101) nach Anspruch 1, wobei der optische Sensor (115) ferner eine Steuerleitung (157) umfaßt, die mit der Verarbeitungseinheit (120) operativ gekoppelt ist, um ein Stromsteuersignal an die Verarbeitungseinheit (120) zu liefern.
  16. Verfahren zur Steuerung des Stromverbrauchs eines drahtlosen Geräts (101) mittels eines Stromhaushalt-Algorithmus, der Betriebsmodi einschließlich eines Vollstrommodus und mehrerer Stromsparmodi (215, 220, 225) definiert und Folgendes umfasst: Im Vollstrommodus: Betrieb des drahtlosen Geräts (101) auf einer ersten Stromstufe; als Reaktion auf den Empfang von Aktivitätsdaten bleibt der Vollstrommodus der Betriebsmodus; und als Reaktion auf den Nichtempfang von Aktivitätsdaten wird vom Vollstrommodus auf einen ersten Stromsparmodus umgeschaltet; Im ersten Stromsparmodus (215): Betrieb des drahtlosen Geräts auf einer zweiten Stromstufe, die weniger Strom verbraucht als die erste; als Reaktion auf den Empfang von Aktivitätsdaten Übergang des Betriebsmodus auf den Vollstrommodus; als Reaktion auf den Nichtempfang von Aktivitätsdaten bleibt der erste Stromsparmodus der Betriebsmodus; und als Reaktion auf den Ablauf eines dem ersten Stromsparmodus zugewiesenen Zeitraums des Nichtempfangs von Aktivitätsdaten Übergang des Betriebsmodus auf einen zweiten Stromsparmodus; Im zweiten Stromsparmodus (220): Betrieb des drahtlosen Geräts auf einer dritten Stromstufe, die weniger Strom verbraucht als die zweite; Empfang von durch eine Reihe von Bildern charakterisierten Aktivitätsdaten; Bestimmung anhand des Unterschiedsgrads zwischen den Bildern, ob die empfangenen Aktivitätsdaten als echte Aktivität oder fälschlicherweise erfasste Aktivität zu qualifizieren sind; als Reaktion auf den Empfang von Aktivitätsdaten, die als echte Aktivität qualifiziert sind, Übergang des Betriebsmodus auf den Vollstrommodus; und als Reaktion auf den Empfang von Aktivitätsdaten, die als fälschlicherweise erfasste Aktivität qualifiziert sind, Beibehaltung des zweiten Stromsparmodus.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der erste Stromsparmodus einen Gehmodus (210) und der zweite Stromsparmodus einen Schlafmodus (215) umfaßt.
  18. System zur Steuerung des Stromverbrauchs eines drahtlosen Gerätes mittels eines Stromhaushalt-Algorithmus, der Betriebsmodi einschließlich eines Vollstrommodus und mehrerer Stromsparmodi (215, 220, 225) definiert, mit folgenden Merkmalen: Mittel zum Betreiben des drahtlosen Gerätes (101) auf einer ersten Stromstufe, die dem Vollstrommodus zugeordnet ist; Mittel zum Empfangen von Aktivitätsdaten, welche durch eine Anzahl von Bildern gekennzeichnet sind; Mittel zum Beibehalten des Betriebsmodus als den Vollstrommodus abhängig von dem Empfang der Aktivitätsdaten; Mittel zum Überführen des Betriebsmodus in einen ersten Stromsparmodus (210) abhängig davon, daß keine Aktivitätsdaten empfangen werden; Mittel zum Betreiben des drahtlosen Gerätes auf einer zweiten Stromstufe, die einem ersten Stromsparmodus (210) zugeordnet und geringer ist als die erste Stromstufe; Mittel zum Überführen des Betriebsmodus in den Vollstrommodus abhängig von dem Empfang von Aktivitätsdaten; Mittel zum Beibehalten des Betriebsmodus in dem ersten Stromsparmodus (210) abhängig davon, daß keine Aktivitätsdaten empfangen werden; Mittel zum Überführen des Betriebsmodus in einen zweiten Stromsparmodus (215) abhängig von dem Ablauf einer Zeitspanne, die dem ersten Stromsparmodus (210) zugeordnet ist, wenn keine Aktivitätsdaten empfangen werden; Mittel zum Betreiben des drahtlosen Gerätes auf einer dritten Stromstufe, die dem zweiten Stromsparmodus (215) zugeordnet und geringer ist als die zweite Stromstufe; Mittel zum Ermitteln, ob die empfangenen Aktivitätsdaten als echte Aktivität oder fälschlicherweise erfaßte Aktivität qualifiziert sind, abhängig von einem Grad des Unterschiedes zwischen den Bildern; Mittel zum Überführen des Betriebsmodus in den Vollstrommodus abhängig davon, daß die empfangenen Aktivitätsdaten als echte Aktivität qualifiziert sind; und Mittel zum Beibehalten des zweiten Stromsparmodus (215) abhängig davon, daß die empfangenen Aktivitätsdaten als fälschlicherweise erfaßte Aktivitätsdaten qualifiziert sind.
  19. System nach Anspruch 18, bei dem das drahtlose Gerät einen optischen Sensor (115) umfaßt, der in einem nativen Betriebsmodus betreibbar ist, in dem der Stromverbrauch des Sensors (115) intern gesteuert wird.
  20. System nach Anspruch 19, beim dem der native Betriebsmodus des optischen Sensors (115) in den genannten Stromsparmodi deaktiviert ist.
  21. Optischer Sensor (115) für ein Computereingabegerät (101), das so konfiguriert ist, daß es Strom von einer unabhängigen Stromquelle (145) erhält, wobei der optische Sensor (115) eine Bewegung relativ zu sich selbst kennzeichnet, mit folgenden Merkmalen: ein lichtempfindliches Element, das dazu ausgelegt ist, von einer Lichtquelle (110) reflektiertes Licht zu empfangen, um erste Bilddaten, die einem ersten Bild zugeordnet sind, sowie zweite Bilddaten, die einem zweiten Bild zugeordnet sind, zu erzeugen; eine Bilddaten-Verarbeitungslogik, die mit dem lichtempfindlichen Element gekoppelt ist, um die Bilddaten zu empfangen und Bilddifferenzdaten aus Unterschieden zwischen den ersten Bilddaten und den zweiten Bilddaten zu ermitteln; und einen Modusschalter, der mit der Bilddaten-Verarbeitungslogik betrieblich gekoppelt ist und einen nativen Modus implementiert, bei dem ein interner Algorithmus den Stromverbrauch des optischen Sensors (115) von einem Vollstrommodus auf einen Niedrigstrommodus abhängig von den Bilddifferenzdaten verändert.
  22. Optischer Sensor (115) nach Anspruch 21, wobei das lichtempfindliche Element eine CCD-Anordnung oder eine Photodiode umfaßt.
  23. Optischer Sensor (115) nach Anspruch 21, wobei das lichtempfindliche Element eine CCD-Anordnung umfaßt, die eine Reihe Pixel aufweist, und wobei die Bilddaten einen Bitvektor umfassen, der einer Gruppe von Zuständen der Pixel entspricht.
  24. Optischer Sensor (115) nach Anspruch 21, mit einer Fokussierlinse, die mit dem lichtempfindlichen Element gekoppelt ist, um das reflektierte Licht auf das photoempfindliche Element zu fokussieren.
  25. Optischer Sensor (115) nach Anspruch 21, wobei die Bilddaten-Verarbeitungslogik ferner dazu konfiguriert ist, Bilddifferenzdaten in Positionsdaten oder Bewegungsdistanzdaten umzuwandeln.
  26. Verfahren zum Erfassen einer Bewegung mit einem optischen Sensor (115), der dazu konfiguriert ist, Strom von einer unabhängigen Stromquelle (145) zu empfangen, mit folgenden Merkmalen: Empfangen von Licht, das von einer Lichtquelle reflektiert wird, um erste Bilddaten, die einem ersten Bild zugeordnet sind, und zweite Bilddaten, die einem zweiten Bild zugeordnet sind, zu erzeugen; Ermitteln von Bilddifferenzdaten aus dem Unterschied zwischen den ersten Bilddaten und den zweiten Bilddaten, und Implementieren eines nativen Modus, in dem ein Algorithmus die Stromaufnahme des Sensors (115) von einem Vollstrommodus zu einem Niederstrommodus abhängig von den Bilddifferenzdaten verändert.
  27. Computerprogramm, bei dessen Ausführung in einer in einem drahtlosen Gerät enthaltenen Verarbeitungsumgebung das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 16 und 17 ausgeführt wird.
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