DE69919521T2 - Benutzereingabevorrichtung zur bildaufnahme - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung für ein Computersystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Eingabevorrichtung zum Liefern von Positionsinformationen an das Computersystem basierend auf der Bewegung der Eingabevorrichtung.
  • Eine herkömmliche Computereingabevorrichtung, wie beispielsweise eine Maus, weist ein Gehäuse auf, wobei eine Kugel in dem Gehäuse befestigt ist. Die Kugel ist entweder auf herkömmliche Art ausgestaltet, wobei sich die Kugel in der normalen Arbeitsposition in Eingriff mit einer Arbeitsoberfläche befindet und basierend auf der Bewegung, die der Benutzer mit der Maus über die Arbeitsoberfläche ausführt, rotiert. Die Kugel kann auch als Rollkugel vorgesehen sein, welche durch digitale Einwirkung seitens des Anwenders rotiert wird. In beiden Fällen werden zur Erfassung der Rotation der Kugel in der Maus sowie zur Lieferung von Positionsinformationen, die diese Rotation anzeigen, an den Computer, Stellungsgeber verwendet. In vielen Fällen werden die Positionsinformationen zur Regelung der Bewegung eines visuellen Bildes (wie beispielsweise eines Mauscursors) auf dem Anzeigeschirm des Computers verwendet.
  • Auch ist in einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik eine Maus mit der oben beschriebenen Rollkugel-Anordnung aufgebaut. Die Rollkugel ist im Voraus mit einem gleichmäßigen, vorgegebenen Bild bedruckt. Eine ladungsgekoppelte Vorrichtung wird verwendet, um das Bild auf der Rollkugel zu erfassen und die Bewegung des Bildes zu erfassen. Die Bewegung des vorgegebenen Bildes wird verwendet, um Positionsinformationen an den Computer zu liefern.
  • Jedoch weist die Computermaus des Standes der Technik, die den ladungsgekoppelten Vorrichtungsaufbau verwendet, eine Reihe bedeutender Nachteile auf. Zunächst ist die Reaktionszeit von ladungsgekoppelten Vorrichtungen ziemlich lang. Zusätzlich ist die Verarbeitung eines Bildsignals von einer ladungsgekoppelten Vorrichtung rechenintensiv und erfordert einen relativ großen und teuren Prozessor. Auch sind ladungsgekoppelte Vorrichtungen extrem anfällig für Sättigung. Anders gesagt arbeiten ladungsgekoppelte Vorrichtungen nicht gut, wenn die Lichtbedingungen in der Umgebung Schwankungen unterliegen. Zusätzlich können die ladungsgekoppelten Vorrichtungen leicht gesättigt werden und ihre Leistung sich dann rasch abschwächen, wenn eine externe Lichtquelle, wie beispielsweise ein relativ helles Licht, auf die bilderzeugende Oberfläche gerichtet wird.
  • Weiter wies eine andere Computermaus des Standes der Technik, die auf dem Markt von Mouse Systems of California erhältlich ist, eine Maus mit einer Leuchtdiode oder LED auf, die in Verbindung mit einem Mauspad mit einem vorgegebenen, gleichmäßigen Muster darauf verwendet wurde. Das Muster wurde durch ein gleichmäßiges Gitter blauer und roter Linien gebildet. Die Abstrahlungen der LED wurden vom Mauspad zu einem Detektor reflektiert, der ein analoges Ausgangssignal lieferte. Das Signal lag als Wellenform mit Maxima vor, die den verschiedenfarbigen Gitterlinien entsprachen. Von dieser Wellenform wurden die Linien gezählt und interpoliert, um Positionsinformationen zu erhalten. Ein derartiges Maussystem erfordert ein Mauspad mit einem darauf realisierten speziellen, gleichförmigen Muster.
  • Zusätzlich werden typische Maus-Schreibmarkensteuervorrichtungen unter Verwendung einer festen Skala und Auflösung betrieben. Eine feste Skala bedeutet, dass die Maus immer eine vorgegebene Distanz über eine Arbeitsfläche bewegt werden muss, um das Cursorzeichen auf dem Computerbildschirm eine vorgegebene Anzahl von Pixeln weit zu bewegen. Um beispielsweise den Cursor auf einem Computerbildschirm mit einer Auflösung von 200 Bildpunkten pro Zoll (dpi) um 200 Pixel weiter zu bewegen, muss die Maus über eine bestimmte Distanz, wie beispielsweise 2 Zoll oder 5 cm, auf der Arbeitsfläche bewegt werden. Jedes Mal, wenn die Maus 5 cm weit bewegt wird, entspricht diese Bewegung unabhängig von der Oberfläche, über die sie bewegt wird, immer der Bewegung des Cursorzeichens um 200 Pixel.
  • Die feste Auflösung bezieht sich auf die Auflösung des Computerbildschirms, für den die kleinste erfassbare diskrete Bewegung der Maus die Cursorposition auf dem Computerbildschirm um nur einen einzigen Pixel verändert. Beispielsweise verfügen einige herkömmliche Mäuse über eine Auflösung, die im Allgemeinen im Bereich von 200 bis 400 dpi liegt. Das bedeutet, dass die kleinste diskrete Bewegung der Maus, die durch den Stellungsgeber-Mechanismus in der Maus erfassbar ist, die Cursorposition auf dem Anzeigeschirm bei Bildschirmen mit einer Auflösung im Bereich von 200 bis 400 dpi um nur einen einzigen Pixel verändert. Weist der Computerbildschirm jedoch eine höhere Auflösung auf, wie beispielsweise 1200 dpi, so kann die kleinste erfassbare diskrete Bewegung der Maus eine Bewegung des Cursorzeichens auf dem Anzeigeschirm um 4 bis 6 Pixel bewirken. Einige derzeitige Mäuse können mit hochpräzisen Stellungsgeber-Mechanismen eine Auflösung von 1200 dpi erreichen.
  • Wie vorstehend angeführt, sind die Skala und Auflösung herkömmlicher Maus-Schreibmarkensteuervorrichtungen festgelegt. Um die Skala oder Auflösung zu ändern, muss der Anwender gewöhnlich einen anderen Maustreiber laden, der das Verhalten der Maus modifiziert, um die Auflösung zu ändern oder um die Skala zu ändern. Alternativ kann ein Anwender auch ein separates Steuerfeld-Applet verwenden, um den Software-Vorrichtungstreiber dazu zu veranlassen, die Skala und Auflösung zu ändern. Die Verwendung eines Steuerapplets zur Änderung der Skala oder Auflösung kann recht mühsam sein.
  • In einigen Anwendungen sind auf dem Bildschirm auszuwählende Symbole relativ klein. Es kann daher schwierig sein, Symbole auszuwählen, wenn ein Monitor mit hoher Auflösung verwendet wird. In einigen Fällen kann eine Abweichung um einen einzigen Pixel die Auswahl von einem anvisierten Symbol (oder einer Option) auf ein anderes (oder eine andere) ändern. Ein Verfahren, das verwendet werden kann, um diese Schwierigkeit in derartigen Anwendungen zu überwinden, besteht darin, die Auflösung und Vergrößerung des Computerbildschirms auf ihrem Nominalpegel zu halten und die Auflösung der Schreibmarkensteuervorrichtung zu senken. Wie oben angezeigt, können herkömmliche Verfahren zur Änderung der Auflösung der Schreibmarkensteuervorrichtung jedoch recht mühsam sein, insbesondere dann, wenn ein Anwender die Auflösung während der Arbeit innerhalb einer einzigen Anwendung mehrere Male ändern möchte.
  • Die WO 94/10652 ist auf eine Computereingabevorrichtung (einen Abtaststift) gerichtet, die in Kombination mit einem transparenten Lineal verwendet wird, welches die Bewegung des Stifts während der Abtastung führt.
  • Der Beitrag "Variable Grid Pattern For Optical Mouse Contact Surfaces" (Variables Gittermuster für optische Mauskontaktflächen) im IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 31, Nr. 8, Januar 1989 (1989-01), Seiten 237 bis 240, Armonk, New York, USA offenbart eine Technik, durch die ein optisches Mauspad unterschiedliche Gittermuster aufweist. Dies ermöglicht es dem Anwender, grobe und feine Cursorpositionierung auf unterschiedlichen Gittermustern durchzuführen, ohne dass die Notwendigkeit einer Änderung der Softwarebefehle besteht.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Entsprechend stellt die Erfindung ein Computereingabesystem zum Liefern von Eingabeinformationen an einen Computer, wie in Anspruch 1 beschrieben, sowie ein Verfahren zum Liefern einer Anwendereingabe an einen Computer, wie in Anspruch 6 beschrieben, bereit. In einer Ausführungsform erfasst eine Computereingabevorrichtung Bilder auf einer Oberfläche. Die Computereingabevorrichtung erzeugt Eingabeinformationen, die ein Änderungsereignis anzeigen, wenn die Vorrichtung vom Lesen eines vorgegebenen Musters auf das Lesen eines anderen vorgegebenen Musters umschaltet. In einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zur Verwendung der Eingabevorrichtung oder des bedruckbaren Mediums mit den darauf angebrachten vorgegebenen Mustern beschrieben.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Umgebung für die Implementierung einer Eingabevorrichtung in Übereinstimmung mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
  • 2A ist ein funktionales Blockdiagramm eines Computers und einer Eingabe-Schreibmarkensteuervorrichtung, wie sie in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 2B stellt ein durch eine Eingabe-Schreibmarkensteuervorrichtung für die Übertragung zum Computer erzeugtes Informationspaket dar;
  • 3 stellt eine Computereingabevorrichtung, die teilweise im Schnitt und teilweise in Form eines Blockdiagramms gezeigt ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
  • 4 ist ein Blockdiagramm, das die Verwendung der in 3 gezeigten Schreibmarkensteuervorrichtung in Verbindung mit einem Mauspad oder einer Arbeitsoberfläche mit einem vorgegebenen Muster darauf darstellt;
  • 5A und 5B stellen den Betrieb der Eingabevorrichtung beim Erkennen des in 4 gezeigten vorgegebenen Musters dar;
  • 6 stellt ein Mauspad oder eine Arbeitsoberfläche mit einer Vielzahl an vorgegebenen Mustern dar, die darauf angeordnet sind, um eine Eingabevorrichtung mit einer variablen Auflösung zu schaffen;
  • 7 ist eine Ansicht eines Mauspads oder einer Arbeitsoberfläche mit darauf angeordneten vorgegebenen codierten Bildern;
  • 8 ist ein Diagramm, das die Projektion der vorgegebenen codierten Bilder auf ein X-Y-Koordinatensystem darstellt;
  • 9 stellt ein durch eine Eingabevorrichtung erzeugtes Informationspaket dar;
  • 10A und 10B zeigen ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer Eingabevorrichtung darstellt, die das in 9 dargestellte Datenpaket verwendet;
  • 11 ist ein Blockdiagramm, das die Verwendung einer Eingabevorrichtung zur Lieferung spezialisierter Nachrichten an den Computer darstellt;
  • 12A und 12B zeigen ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der in 11 gezeigten Eingabevorrichtung darstellt;
  • 13 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer Anwendung in Verbindung mit einer Eingabevorrichtung zeigt, wobei die Anwendung ein Blatt mit darauf angeordneten anwendungsspezifischen Bildern erzeugt;
  • 14 stellt ein anderes Mauspad oder eine Arbeitsoberfläche mit einer Vielzahl von darauf angeordneten Mustern oder Bildern dar;
  • 15A ist ein funktionales Blockdiagramm, das die Verwendung einer Eingabevorrichtung in einem Lernmodus darstellt;
  • 15B stellt eine veranschaulichende Ausführungsform eines Ausrichtungs-Ausgleichs-Codes dar; und
  • 16 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer Eingabevorrichtung und eines Computers in einem Lernmodus darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine Ausführungsform der Erfindung stellt eine Anwendereingabevorrichtung zum Erzeugen von Positionsinformationen und Liefern dieser Informationen an ein Computersystem bereit. Die Positionsinformationen werden basierend auf der erfassten Bewegung der Anwendereingabevorrichtung, oder eines Teils davon, erzeugt. Die Bewegung wird durch Identifikation eines Musters oder Bildes auf einer relativ zur Anwendereingabevorrichtung bewegbaren Oberfläche und Überwachung der relativen Bewegung des Musters erzeugt.
  • Überblick
  • 1 und die Ausführungen im Zusammenhang damit sollen eine kurze, allgemeine Beschreibung einer geeigneten Rechenumgebung liefern, in der die Erfindung implementiert werden kann. Zwar ist dies nicht erforderlich, dennoch werden Ausführungsformen der Erfindung, zumindest teilweise, im allgemeinen Kontext von computerausführbaren Anweisungen, wie beispielsweise Programmmodulen, die von einem Personalcomputer oder einer anderen Rechenvorrichtung ausgeführt werden, beschrieben. Im Allgemeinen schließen Programmmodule Routinenprogramme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen usw. ein, die spezielle Aufgaben durchführen oder spezielle abstrakte Datentypen implementieren. Weiterhin versteht sich für Fachleute, dass Ausführungsformen der Erfindung mit anderen Computersystemkonfigurationen, einschließlich tragbarer Geräte, Multiprozessorsysteme, Verbraucherelektronik auf Mikroprozessorbasis oder programmierbarer Verbraucherelektronik, Netzwerk-PCs, Minicomputern, Mainframecomputern und ähnlichem realisiert werden kann. Die Erfindung ist auch in verteilten Rechenumgebungen anwendbar, in denen Aufgaben durch entfernte Verarbeitungsvorrichtungen durchgeführt werden, die durch ein Kommunikationsnetzwerk verbunden sind. In einer verteilten Rechenumgebung können sich Programmmodule sowohl in lokalen als auch entfernten Speichervorrichtungen befinden.
  • Mit Bezug auf 1 weist eine beispielhafte Umgebung für eine Ausführungsform der Erfindung eine Rechenvorrichtung für allgemeine Zwecke in Form eines herkömmlichen Personalcomputers 20, einschließlich einer Zentraleinheit 21, eines Systemspeichers 22 und eines Systembusses 23 auf, der die unterschiedlichen Systembauteile einschließlich des Systemspeichers mit der Zentraleinheit 21 verbindet. Der Systembus 23 kann eine beliebige von mehreren Arten von Busaufbauten sein, einschließlich eines Speicherbusses oder einer Speicherregelung, eines Peripheriebusses und eines Internbusses, wobei eine beliebige einer Vielzahl von Busarchitekturen verwendet wird. Der Systemspeicher weist einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 24 sowie einen Direktzugriffspeicher (RAM) 25 auf. Ein Ein-Ausgabe-Werk (BIOS) 26, das die Basisroutine enthält, die die Informationsübertragung zwischen Elementen innerhalb des Personalcomputers 20 unterstützt, wie beispielsweise während des Hochfahrens, ist im ROM 24 gespeichert. Der Personalcomputer 20 weist weiter ein Festplattenlaufwerk 27 zum Lesen von und Schreiben auf eine Festplatte (nicht gezeigt), ein Magnetplattenlaufwerk 28 zum Lesen von oder Schreiben auf eine entnehmbare Magnetplatte 29, sowie ein Bildplattenlaufwerk 30 zum Lesen von oder Schreiben auf eine entnehmbare Bildplatte 31, wie beispielsweise eine CD-ROM oder einen anderen optischen Datenträger, auf. Das Festplattenlaufwerk 27, das Magnetplattenlaufwerk 28 und das Bildplattenlaufwerk 30 sind durch eine Festplattenlaufwerk-Schnittstelle 32, eine Magnetplattenlaufwerk-Schnittstelle 33 und eine Bildplattenlaufwerk-Schnittstelle 34 jeweils mit dem Systembus 23 verbunden. Die Laufwerke und die dazugehörigen computerlesbaren Medien liefern eine nichtflüchtige Speicherung computerlesbarer Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule und anderer Daten für den Personalcomputer 20.
  • Obwohl die hierin beispielhaft beschriebene Umgebung eine Festplatte, eine entnehmbare Magnetplatte 29 und eine entnehmbare Bildplatte 31 verwendet, sollte es sich für Fachleute verstehen, dass andere Arten computerlesbarer Datenträger, welche für einen Computer zugängliche Daten speichern können, wie beispielsweise Magnetkassetten, Flash-Speicher-Karten, digitale Video-CDs, Bernoulli-Kassetten, Direktzugriffspeicher (RAMs), Nur-Lese-Speicher (ROMs) und ähnliches, in der beispielhaften Betriebsumgebung ebenfalls verwendet werden können.
  • Eine Reihe von Programmmodulen kann auf der Festplatte, der Magnetplatte 29, der Bildplatte 31, dem ROM 24 oder RAM 25 gespeichert werden, einschließlich eines Betriebssystems 35, einem oder mehrerer Anwenderprogramme 36, anderer Programmmodule 37 und Programmdaten 38. Ein Anwender kann Befehle und Informationen in den Personalcomputer 20 über Eingabevorrichtungen, wie beispielsweise eine Tastatur 42 und Zeigevorrichtung 40, eingeben. Andere Eingabevorrichtungen (nicht gezeigt) können unter anderem ein Mikrophon, ein Joystick, ein Game Pad, eine Satellitenantenne, ein Scanner oder ähnliches sein. Diese und andere Eingabevorrichtungen sind mit der Zentraleinheit 21 oft durch eine Seriellanschluss-Schnittstelle 46 verbunden, die an den Systembus 23 gekoppelt ist, können aber auch durch andere Schnittstellen, wie beispielsweise eine Soundkarte, einen paral lelen Anschluss, einen Game-Port oder einen USB-Standard verbunden sein. Ein Monitor 47 oder eine andere Art von Anzeigevorrichtung ist ebenfalls über eine Schnittstelle, wie beispielsweise eine Graphikkarte 48, mit dem Systembus 23 verbunden. Zusätzlich zum Monitor 47 können Personalcomputer typischerweise andere periphere Ausgabevorrichtungen, wie beispielsweise den Lautsprecher 45 und Drucker (nicht gezeigt), aufweisen.
  • Der Personalcomputer 20 kann in einer vernetzten Umgebung arbeiten, die logische Verbindungen zu einem oder mehreren entfernten Computern, wie beispielsweise einem entfernten Computer 49, verwendet. Der entfernte Computer 49 kann ein anderer Personalcomputer, ein Server, ein Router, ein Netzrechner, ein gleichrangiger Computer oder ein anderer Netzwerkknoten sein und weist typischerweise viele oder alle der vorstehend im Zusammenhang mit dem Personalcomputer 20 beschriebenen Elemente auf, auch wenn in 1 nur eine Speichervorrichtung 50 dargestellt ist. Die in 1 abgebildeten logischen Verbindungen sind unter anderem ein lokales Netz (LAN) 51 und ein weiträumiges Netz (WAN) 52. Derartige vernetzt zusammenarbeitende Umgebungen sind in Büros, in unternehmensweiten Computernetz-Intranetzen und im Internet allgemein üblich.
  • Wenn der Personalcomputer 20 in einer vernetzt zusammenarbeitenden LAN-Umgebung verwendet wird, ist er mit dem lokalen Netz 51 durch eine Netzwerkschnittstelle oder einen -adapter 53 verbunden. Wenn der Personalcomputer 20 in einer vernetzt zusammenarbeitenden WAN-Umgebung verwendet wird, weist er typischerweise ein Modem 54 oder eine andere Einrichtung zum Herstellen von Kommunikation über das weiträumige Netz 52, wie beispielsweise das Internet, auf. Das Modem 54, das intern oder extern sein kann, ist mit dem Systembus 23 über die Seriellanschluss-Schnittstelle 46 verbunden. In einer Netzwerkumgebung können im Zusammenhang mit dem Personalcomputer 20 dargestellte Programmmodule oder Teile davon in den entfernten Speichervorrichtungen gespeichert sein. Es versteht sich, dass die gezeigten Netzwerkverbindungen beispielhaft sind und andere Einrichtungen zur Her stellung einer Kommunikationsverbindung zwischen den Computern verwendet werden können.
  • Zum besseren Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung wird nun eine kurze Erläuterung der Mausnachrichten-Verarbeitung gegeben. 2A ist ein Funktions-Blockdiagramm des Computers 20, der mit der Eingabevorrichtung 42 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Maus 42 weist in der Darstellung eine rechte und eine linke Taste sowie ein herunterdrückbares, rotierbares Rad 103 zwischen diesen auf. Das in 2A gezeigte Blockdiagramm des Computers 20 weist einige der Elemente auf, die in Zusammenhang mit 1 erläutert wurden, und diese Elemente sind mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Jedoch zeigt das Blockdiagramm in 2A auch detaillierter eine Reihe von Bauteilen, die bei der Verarbeitung einer Mausnachricht verwendet werden. Der Computer 20 weist den Maustreiber 60, die Nachrichten-Programmeinstiegsprozedur 62 sowie die Fokusanwendung 64 auf. Für ein besseres Verständnis des Betriebs der Eingabevorrichtung 42 in dem in 2A gezeigten Computersystem 20 werden die Bauteile dieses Systems in Verbindung mit einer in 2B dargestellten Datenstruktur erläutert.
  • 2B stellt ein 4-Byte-Mauspaket 66 in einem Reihen-Spalten-Format dar, wobei die Bytes 68, 70, 72 und 74 in Reihen gezeigt sind und die einzelnen Bits jedes Bytes in Spalten gezeigt sind. Das Byte 68 ist das erste von der Eingabevorrichtung 42 gelieferte Byte, das Byte 70 ist das zweite Byte, das Byte 72 ist das dritte Byte und das Byte 74 ist das vierte Byte. Die Bitspalten sind so aufgebaut, dass die niedrigstwertigen Bits ganz rechts und die höchstwertigen Bits ganz links angeordnet sind. Somit weist die Spalte 76 die niedrigstwertigen Bits jedes der vier Bytes auf und Spalte 78 weist die höchstwertigen Bits der vier Bytes auf.
  • Innerhalb des Mauspakets 66 weist das erste Byte 68 das Bit 80 der linken Taste, das Bit 82 der rechten Taste und das Bit 84 der mittleren Taste auf. Eine eins im Bit 80 der linken Taste zeigt an, dass die linke Taste gedrückt ist, und eine Null im Bit 80 der linken Taste zeigt an, dass die linke Taste nicht gedrückt ist. Auf ähnliche Weise zeigt eine eins im Bit 82 der rechten Taste bzw. dem Bit 84 der mittleren Taste an, dass die rechte Taste bzw. die mittlere Taste gedrückt ist, und eine Null in jedem dieser Bits zeigt an, dass die entsprechende Taste nicht gedrückt ist.
  • Das vierte Bit 86 ist auf eins eingestellt.
  • Das fünfte Bit 88 des Bytes 68 ist das neunte Bit eines 9-Bit-Werts mit Vorzeichen, der durch das Byte 70 komplementiert wird. Der durch die Kombination des Bits 88 mit dem Byte 70 erzeugte 9-Bit-Wert stellt die Richtung und Größe der Bewegung der Maus entlang der X-Koordinate dar. Da der 9-Bit-Wert im Zweier-Komplementärformat ist, zeigt das Bit 88 die Richtung der Mausbewegung derart an, dass, wenn es einen Wert von null hat, die Mausbewegung in eine positive X-Richtung erfolgt, und wenn es einen Wert von eins hat, die Mausbewegung in die negative X-Richtung erfolgt .
  • Das sechste Bit 90 des ersten Bytes 68 ist das neunte Bit eines 9-Bit-Werts mit Vorzeichen, der durch das Byte 72 komplementiert wird. Die Kombination des Bits 90 mit dem dritten Byte 72 erzeugt einen Wert, der die Größe und Richtung der Bewegung der Maus entlang der Y-Koordinate anzeigt. Da dieser Wert ein Zweier-Komplementärwert mit Vorzeichen ist, zeigt Bit 90 die Bewegungsrichtung entlang der Y-Koordinate derart an, dass, wenn es einen Wert von eins hat, die Mausbewegung in eine negative Y-Richtung erfolgt, und wenn es einen Wert von null hat, die Mausbewegung in eine positive Y-Richtung erfolgt.
  • Das siebte Bit 92 und das achte Bit 94 des ersten Bytes 68 zeigen an, ob die durch Bit 88 und Byte 70 bzw. durch Bit 90 und Byte 72 gebildeten 9-Bit-Werte einem Übertragfehler ausgesetzt waren. Dies geschieht, wenn mehr als neun Bewegungsbits durch die Maus erfasst wurden. In diesem Zustand sollte der entsprechende 9-Bit-Wert auf seine maximale Größe für die Bewegungsrichtung gesetzt werden.
  • Die vier niedrigstwertigen Bits 96, 98, 100 und 101 des vierten Bytes 74 stellen die Richtung und Stärke der Bewegung des Rades 103 (in 2A dargestellt) dar. Der durch die Bits 96 bis 101 repräsentierte Wert ist ein Wert mit Vorzeichen, wobei ein positiver Wert eine Radbewegung auf den Anwender zu anzeigt, und ein negativer Wert eine Radbewegung vom Anwender weg anzeigt.
  • Die Bits 105 und 107 sind das fünfte bzw. sechste Bit des Bytes 74 und zeigen ein Schließen von der linken bzw. rechten Taste der Maus 42 entsprechenden Schaltern an. Wenn das Bit 105 also einen Wert von eins hat, ist der mit der linken Taste zusammenhängende Schalter geschlossen, wodurch angezeigt wird, dass die entsprechende Maustaste gedrückt worden ist. Das Bit 107 gibt ein Schließen des mit der rechten Maustaste zusammenhängenden Schalters auf ähnliche Weise wieder.
  • Die Bits 109 und 111 des vierten Bytes 74 sind für spätere Nutzung reserviert und sind auf null gesetzt. Fachleute werden erkennen, dass das in 2B dargestellte Mauspaket 66 und die nachstehend beschriebene serielle Schnittstelle 46 in PS/2 und seriellen Mausverbindungen verwendet werden. Für USB-Verbindungen werden die Mausinformationen mit Hilfe im Handel erhältlicher USB-Protokolle für Mäuse an den Maustreiber gesendet.
  • Zur Beschreibung der Verarbeitung einer herkömmlichen Mausnachricht wird auf 2A wie auch 2B Bezug genommen. Um eine Mausnachricht zu initiieren, betätigt der Anwender zunächst die Maus 42. Basierend auf dieser Betätigung erzeugt die Maus 42 ein Mauspaket, das zur seriellen Schnittstelle 46 geleitet wird, und das das Betätigungsereignis anzeigt. Wenn die serielle Schnittstelle 46 das Mauspaket 66 empfängt, wandelt es die seriellen Informationen im Mauspaket 66 in einen Satz paralleler Pakete um und liefert die parallelen Pakete an den Maustreiber 60. Der Maustreiber 60 erzeugt basierend auf dem Betätigungsereignis eine Mausnachricht. Die Erzeugung der Mausnachricht ist identisch mit der Art und Weise, in der existierende Mäuse Mausnachrichten erzeugen.
  • Die Mausnachricht wird dann zum Betriebssystem 35 übertragen. In einer dargestellten Ausführungsform ist das Betriebssystem 35 ein "WINDOWS NT®"-, ein "WINDOWS 95®"- oder ein "WINDOWS 98®"-Marken-Betriebssystem (das von der Microsoft Corporation, Redmond, Washington bereitgestellt wird). Das Betriebssystem 35 enthält eine Mausnachricht-Programmeinstiegsliste, die eine Reihe von Mausnachricht-Programmeinstiegsprozeduren 62 identifiziert. Wenn das Betriebssystem 35 die Mausnachricht vom Maustreiber 60 empfängt, untersucht es die Mausnachricht-Programmeinstiegsliste, um zu bestimmen, ob sich Mausnachricht-Programmeinstiegsprozeduren im Betriebssystem 35 registriert haben. Hat sich mindestens eine Mausnachricht-Programmeinstiegsprozedur im Betriebssystem 35 registriert, so leitet das Betriebssystem 35 die Mausnachricht an die registrierte Mausnachricht-Programmeinstiegsprozedur 62 weiter, die als erste auf der Liste erscheint.
  • Die aufgerufene Mausnachricht-Programmeinstiegsmöglichkeit führt einen wert aus und sendet ihn zurück an das Betriebssystem 35, der das Betriebssystem anweist, die Mausnachricht an die nächste registrierte Mausnachricht-Programmeinstiegsmöglichkeit weiterzuleiten.
  • Die Mausnachricht kann beispielsweise einen Befehl an eine Anwendung darstellen, der das Fenster angehört, das augenblicklich im Computer 20 fokussiert ist. In diesem Augenblick gibt die Nachrichten-Programmeinstiegsprozedur 62 den Befehl an die Fokusfenster-Anwendung aus. Darauf ansprechend führt die Fokusfenster-Anwendung 64 die gewünschte Funktion durch.
  • Nachdem die Nachrichten-Programmeinstiegsprozedur 62 den Befehl an die Fokusanwendung 64 ausgibt, konsumiert die Nachrichten-Programmeinstiegsprozedur 62 die Mausnachricht, indem sie die Nachricht aus der Nachrichtenkette entfernt. Dies wird durch Rücksendung eines Werts an das Betriebssystem 35 geleistet, der dem Betriebssytem anzeigt, dass es die Mausnachricht nicht an andere Nachrichten-Programmeinstiegsprozeduren weiterleiten sollte.
  • 3 ist ein detaillierteres Diagramm, teilweise in Blockform und teilweise in Schemaform, das eine Anwender-Eingabevorrichtung, wie beispielsweise die Maus 42, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Maus 42 weist das Gehäuse 102, die elektromagnetische Strahlungsquelle (die einfach eine Lichtquelle, wie beispielsweise eine LED, sein kann) 104, die Apertur 106, die in der Unterseite des Gehäuses 102 angeordnet ist, die Linse 108, den Bild- oder Musterdetektor 110, die Regelvorrichtung 112, sowie den Stromtreiber 114 auf. In 3 ist die Maus 42 relativ zur Arbeitsfläche 116 angebracht gezeigt. Der Musterdetektor 110 kann jeder geeignete Detektor sein, der in der Lage ist, Bilder oder Muster aus Informationen, die durch darauf auftreffende elektromagnetische Strahlung getragen wird, zu erkennen und ein dies anzeigendes Signal zu liefern, und kann beispielsweise ein Musterdetektor mit künstlicher Retina sein, wie er nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird.
  • Die Lichtquelle 104 kann jede beliebige geeignete Quelle elektromagnetischer Strahlung sein, die dazu verwendet werden kann, Strahlung zum Auftreffen auf ein Muster oder Bild zu liefern, und die dann durch den Musterdetektor 110 erfasst werden kann. In einer dargestellten Ausführungsform weist die Lichtquelle 104 die LED 118 und die Linse 120 auf. Von einer LED 118 emittierte Strahlung wird durch die Linse 120 so übertragen, dass sie die Apertur 106 im Gehäuse 102 passiert und auf die Arbeitsfläche 116 auftrifft, die ein vorgegebenes Muster oder Bild darauf aufweisen kann. Das Licht reflektiert dann von der Arbeitsfläche 116 in Richtung der Linse 108. Die Linse 108 sammelt die von der Oberfläche 116 reflektierte Strahlung und leitet sie zum Bilddetektor (beispielsweise zur künstlichen Retina) 110. Es sollte sich verstehen, dass die Linse 108 durch den Zusatz von Linsen entweder auf der LED 118, dem Bilddetektor 110 oder beiden überflüssig wird. Auf ähnliche Weise kann die Linse einfach weggelassen werden, wenn die Strahlung durch den Detektor erfassbar ist, so dass das Bild oder Muster ohne eine Linse erfasst werden kann.
  • Der Bilddetektor 110 erzeugt ein Bildsignal, das ein Bild oder Muster auf der Arbeitsfläche 116 anzeigt. Das Bildsignal wird zur Regeleinrichtung 112 geliefert, die basierend auf dem Bildsignal Positionsinformationen berechnet. Die Positionsinformationen zeigen die Bewegung der Maus 42 relativ zur Arbeitsfläche 116 an, wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird. Positionsinformationen werden durch die Regeleinrichtung 112 in Form eines Informationspakets durch einen Ausgang, wie beispielsweise ein Kabel (nicht gezeigt), an den in 1 und 2A dargestellten Computer 20 geliefert. Die Maus 42 kann auch das Ausgangssignal von der Regeleinrichtung 112 durch eine drahtlose Übertragungsstrecke, wie beispielsweise eine Infrarot-, eine Ultraschall- oder eine Funkfrequenzstrecke, liefern. Die von der Regeleinrichtung 112 gelieferten Positionsinformationen werden gemäß einem herkömmlichen Format, wie beispielsweise durch eine serielle Schnittstelle, eine USB-Schnittstelle oder ein beliebiges anderes geeignetes Schnittstellenformat, geliefert.
  • Der Bilddetektor 110 ist in einer dargestellten Ausführungsform eine von Mitsubishi Electric Corporation hergestellte künstliche Retina und weist ein zweidimensionales Feld von Photodetektoren mit variabler Empfindlichkeit (Variable Sensitivity Photo Detectors, VSPDs) auf, das auf eine bekannte Weise arbeitet. Kurz gesagt werden die VSPDs durch ein Paar nebeneinanderliegender Dioden gebildet, die auf einer halbisolierten GaAs-Schicht (pn-np-Struktur) integriert und durch diese getrennt sind. In einer Ausführungsform ist das Feld ein 32 × 32-Element-Feld, könnte aber je nach Wunsch größer oder kleiner sein. Der Photodetektorstrom hängt sowohl in Vorzeichen als auch Stärke von der angelegten Spannung ab. Derartige VSPDs weisen einen analogen Memoryeffekt auf, der Leitfähigkeitsinformationen speichert, wenn eine Spannung in Anwesenheit eines optischen Schreibimpulses angelegt wird. Diese Information wird durch Einbringung eines optischen Ausleseimpulses abgerufen.
  • Bildbearbeitung in derartigen Vorrichtungen basiert auf optischer Matrix-Vektor-Multiplikation. Ein eingegebenes Bild wird als Gewichtungsmatrix auf die Vorrichtung projiziert. Alle VSPDs weisen eine Elektrode auf, die entlang von Reihen verbunden ist, wobei ein Empfindlichkeits-Steuerungsvektor erhalten wird. Somit kann die Empfindlichkeit der VSPDs in jeder Reihe innerhalb eines bestimmten Bereichs auf beliebige Werte eingestellt werden. Zusätzlich ist die verbleibende VSPD-Elektrode entlang von Spalten verbunden, wodurch ein durch das Matrix-Vektorprodukt der gewichteten Matrix mal dem Empfindlichkeits-Steuerungsvektor definierter Ausgangsstromvektor erhalten wird.
  • In einem dargestellten Beispiel wird der Bilddetektor 110 gesteuert, um Kantenextraktionsvorgänge durchzuführen. Die Empfindlichkeiten zweier benachbarter Detektorreihen werden auf +1 bzw. -1 gesetzt, während alle anderen Empfindlichkeiten auf 0 gesetzt werden. In dieser Ausführungsform ist der Ausgangsstrom proportional zu der Differenz zwischen den Lichtintensitäten der beiden aktiven Reihen. Durch Verschieben des Regelspannungsmusters in zyklischer Weise (0, +1, -1, 0, 0, etc.) werden die horizontalen Kanten des Eingangsbildes erfasst. Somit arbeitet das System in einem Zeitsequenz- und Semiparallel-Modus.
  • In einem dargestellten Beispiel weist die Maus 42 auch den Stromtreiber 114 auf, der an die Quelle 104 gekoppelt ist. In dieser Ausführungsform erfasst die Regeleinrichtung 112 periodisch die Intensität der durch die Quelle 104 erzeugten Strahlung und stellt durch den Stromtreiber 114 den an die Quelle 104 gelieferten Strom ein. Anders gesagt liefert die Regeleinrichtung 112, wenn die gemessene Intensität niedriger ist als ein erwünschter Bereich, ein Rückkopplungssignal an den Stromtreiber 114, den an die Quelle 104 gelieferten Strom zu erhöhen, um die Intensität der von der Quelle 104 ausgehenden elektromagnetischen Strahlung zu erhöhen. Ist andererseits die Intensität der Strahlung höher als ein erwünschter Bereich, so liefert die Regeleinrichtung 112 das Rückkopplungssignal an den Stromtreiber 114, den an die Quelle 104 gelieferten Strom zu reduzieren, um dadurch die Intensität der von der Quelle 104 ausgesandten Strahlung zu reduzieren. Dies kann beispielsweise erfolgen, um den Gesamtenergieverbrauch der Maus 42 zu reduzieren.
  • 4 und 5A bis 5B stellen den Betrieb der Maus 42 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung dar. Die Regeleinrichtung 112 weist den A/D-Wandler 122, das Regelbauteil 124, das Bildabgleichungs-Bauteil 126 sowie die Bildtabelle 128 auf. 4 stellt auch den Bilddetektor 110 dar, der das 32 × 32 VSPD(Pixel)-Feld 123 zeigt, auf das das Bild von der Oberfläche 116 gerichtet ist. Das gesamte Gesichtsfeld 123 des Bilddetektors 110 stimmt mit dem 32 × 32-Pixel-Feld überein. Innerhalb des gesamten Gesichtsfeldes 123 ist jedoch der Abtastbereich 125 definiert. Der Abtastbereich 125 ist kleiner als das Gesichtsfeld und weist in einer dargestellten Ausführungsform einen ca. 10 Pixel mal 10 Pixel großen Bereich auf, der im Allgemeinen zentral um ein Zentrum 127 des Gesichtsfeldes 123 herum angeordnet ist. In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist das Bild auf der Oberfläche 116 einfach ein Gittermuster.
  • Im Betrieb aktiviert die Regeleinrichtung 112 zunächst die Quelle 104, so dass Strahlung auf die Arbeitsfläche 116 auftrifft. Die Maus 42 kann auf einer Oberfläche mit einem vordefinierten Muster (wie beispielsweise der Gitterstruktur) oder ohne ein vordefiniertes Muster arbeiten. Beispielsweise weist im Wesentlichen jede Oberfläche Unregelmäßigkeiten oder Oberflächenrauheit auf, wenn auch nur auf mikroskopischer Ebene. Eine handelsübliche künstliche Retina ist in der Lage, Bilder aufzulösen, deren Größe nur einige Mikrometer beträgt, vorausgesetzt, dass die Lichtquelle stark genug ist. Die Strahlung wird also von der Oberfläche 116 zurück reflektiert, um auf das Gesichtsfeld 123 aufzutreffen, wobei sie Informationen mit sich trägt, die entwe der ein vorbestimmtes Muster auf der Oberfläche 116 oder ein durch die Oberflächenrauheit auf der Oberfläche 116 gebildetes Muster anzeigen.
  • In dem Betriebsmodus, in dem die Regeleinrichtung 112 nicht nach einem vorgegebenen Muster auf der Arbeitsfläche 116 sucht, wird das analoge Signal, welches das durch die Oberflächenrauheit der Oberfläche 116 gebildete Muster anzeigt, an den A/D-Wandler 122 geliefert. Der A/D-Wandler 122 wandelt das Signal in einen digitalen Wert um, der an das Regelbauteil 124 geliefert wird. Das Regelbauteil 124 führt einen einer beliebigen Anzahl geeigneter Algorithmen aus, wie beispielsweise den oben erwähnten Kantenextraktions-Algorithmus, um ein Muster oder Bild von der Oberfläche 116 zu identifizieren, welches auf den Abtastbereich 125 reflektiert wird. Diese Information wird durch das Regelbauteil 124 in einem damit zusammenhängenden Speicher gespeichert. Das Regelbauteil 124 wartet dann eine vorgegebene Auszeit-Periode lang, die in der Darstellung basierend auf einer erwarteten Maximalgeschwindigkeit der Maus über die Oberfläche 116 bestimmt wird. In einem dargestellten Operationsmodus beträgt die Dauer der Auszeit ca. 1 bis 10 Millisekunden.
  • Nach der Auszeit-Periode reaktiviert das Regelbauteil 124 die Quelle 104 (falls sie deaktiviert war) und bestimmt, ob das Bild innerhalb des Abtastbereichs 125 sich bewegt hat. Eine Bewegung des Bildes innerhalb des Abtastbereichs 125 zeigt eine Bewegung der Maus 42 relativ zur Oberfläche 116 an. Basierend auf der erfassten Bewegung stellt das Regelbauteil 124 Positionsinformationen in einem üblichen und akzeptablen Format (wie beispielsweise dem in 2B dargestellten Datenpaket 66) an einem Ausgang bereit (beispielsweise durch ein Kabel). Diese Informationen dienen für eine beliebige Anzahl von Dingen, einschließlich der Bewegung eines Mauscursors auf der Computeranzeige.
  • Nachdem die Bewegung des Bildes oder Musters innerhalb des Gesichtsfeldes 125 erfasst wurde, wird ein neues Bild oder Muster innerhalb des Abtastbereichs 125 erfasst. Bilddaten, die das neue Bild anzeigen, werden dann durch das Regelbauteil 124 gespeichert. Das Regelbauteil 124 wartet dann wieder für eine weitere Auszeit-Periode und bestimmt, ob sich das neue Bild bewegt hat. Dieser Prozess setzt sich fort, so dass die Maus 42 weiterhin Positionsinformationen liefert, welche die relative Bewegung zwischen der Maus 42 und der Arbeitsfläche 116 anzeigen.
  • Die Detektion einer Bewegung des Bildes im Abtastbereich 125 kann auf eine Reihe von Arten erfolgen. Derartige Verfahren sind unter anderem Kreuzkorrelation, Zirkularharmonik, Muster-Momentcharakteristika und Sehnenhistogramm-Detektion. Eine Drehbewegung der Maus 42 bezüglich der Oberfläche 116 kann, wenn erwünscht, ebenfalls erfasst werden. In einer dargestellten Ausführungsform ist die Linse 120 so geformt, dass sie Strahlung in einem langgestreckten, oder elliptischen, Muster überträgt. Daher kann, wenn die Maus gedreht wird, die Drehung der elliptischen Form ebenfalls erfasst werden.
  • Die Regeleinrichtung 112 kann auch so konfiguriert sein, dass sie ein vorgegebenes Muster (wie beispielsweise die Gitterstruktur) innerhalb des Gesichtsfeldes 123 erfasst, und die Bewegung des vorgegebenen Musters relativ zur Maus 42 erfasst. Beispielsweise stellen 5A und 5B die Bewegung eines vorgegebenen Musters innerhalb des Abtastbereichs 125 dar. In 5A und 5B ist das vorgegebene Gittermuster (das aus Gründen der Klarheit nur mit vertikalen Linien gezeigt ist) aus alternierenden blauen und roten Linien gebildet, so dass die Strahlung, die zum Bilddetektor 110 zurück reflektiert wird, Informationen darüber mit sich trägt, ob blaue oder rote Gitterlinien innerhalb des Abtastbereichs 125 liegen. Natürlich könnten die alternierenden Gitterlinien mit alternierender Dicke oder unterschiedlichen Schattierungen ausgebildet sein oder andere unterscheidende Merkmale aufweisen, die es dem Regelbauteil 124 ermöglichen, bei der Detektion des Bildes die alternierenden Gitterlinien zu identifizieren.
  • In 5A liegen zwei blaue Linien 132 und 134 innerhalb des Abtastbereichs 125, und eine rote Linie 136 liegt innerhalb des Abtastbereichs 125, zwischen den blauen Linien 132 und 134. Nach der Bewegung der Maus befindet sich ein neues Muster innerhalb des Abtastbereichs 125, wie in 5B dargestellt. Das neue Muster zeigt, dass die Linien 132, 134 und 136 relativ zum Abtastbereich 125 nach links verschoben wurden, und dass eine andere rote Linie 138 auf der rechten Seite in den Abtastbereich 125 eingetreten ist.
  • Die Abtastrate des Bilddetektors 110 ist in der Darstellung hoch genug, wiederum basierend auf der erwarteten Maximalgeschwindigkeit der Maus, dass die Maus 42 nicht um einen vollen Gitterabstand weiterbewegt werden kann, bevor ein neues Bild aufgenommen wird. In einer dargestellten Ausführungsform nimmt das Regelbauteil 124 einen vorgegebenen, konstanten Abstand zwischen den Gitterlinien an. Auf diese Weise muss das Regelbauteil 124 lediglich die Anzahl von Gitterlinien verfolgen, die durch den Abtastbereich 125 verlaufen, sowie die Bewegungsrichtung dieser Gitterlinien, um den Abstand und die Richtung zu bestimmen, in die sich die Maus 42 relativ zur Oberfläche 116 bewegt hat. Natürlich wird dies in der Darstellung im Bezug auf die Gitterlinien sowohl in X- als auch in Y-Richtung ausgeführt. Das Regelbauteil 124 erzeugt dann ein Mauspaket ähnlich dem in 2B dargestellten, das die Bewegung der Maus 42 relativ zur Oberfläche 16 anzeigt.
  • BETRIEB MIT VARIABLLR AUFLÖSUNG
  • 6 stellt ein Mauspad, oder eine Oberfläche 116 mit vier unterschiedlichen, darauf angeordneten Zonen 140, 142, 144 und 146 dar. Die Zone 140 auf der Oberfläche 116 weist kein vorgegebenes Muster darauf auf. Der Abschnitt 142 weist ein Gitterlinienmuster aus gleichmäßig beabstandeten Gitterlinien auf. Die Zone 144 weist ein hochaufgelöstes Gitterlinienmuster auf, in welchem die Gitterlinien gleichmäßig beabstandet sind, jedoch näher aneinander angeordnet sind, als diejenigen in der Zone 142. Die Zone 146 weist ebenfalls ein Gitterlinienmuster auf, doch das Muster ist insofern nicht orthogonal, als die Beabstandung zwischen den Gitterlinien von einer Seite der Zone 146 zu einer anderen Seite der Zone 146 variiert. Die Zonen 140 bis 146 ermöglichen den Betrieb der Maus 42 mit variabler Auflösung ohne einen Austausch eines Vorrichtungstreibers zu erfordern und ohne ein Steuerfeld-Applet aufzurufen.
  • Wenn die Maus 142 sich über der Zone 140 befindet, liefert das Regelbauteil 124 Positionsinformationen basierend auf willkürlichen (oder jedenfalls nicht vorher festgelegten) Mustern wie oben beschrieben. In anderen Worten macht das Regelbauteil 124 periodische "Schnappschüsse" von Mustern oder Bildern, die innerhalb des Abtastbereichs 125 basierend auf der Oberflächenrauheit in der Zone 140 identifiziert werden, und bestimmt die Bewegung dieser Bilder relativ zum Abtastbereich 125, um Positionsinformationen zu liefern.
  • Wenn die Maus 42 über die Auflösungszone 142 bewegt wird, identifiziert das Regelbauteil 124 jedoch die Gitterlinienstruktur unter der Maus 42. Da die Gitterlinien in der Darstellung weit betonter sind als die Oberflächenrauheit der Oberfläche 116, kann das Regelbauteil 124 leicht identifizieren, dass die Maus 42 sich über einer Zone mit einem vorgegebenen Muster darauf befindet. Wenn sich die Maus 42 daher über der Zone 142 befindet, verarbeitet das Regelbauteil 124 einfach die Bilder wie oben mit Bezug auf 5A und 5B beschrieben, indem es die Gitterlinien entlang beider Achsen zählt, die den Abtastbereich 125 passieren, um die Bewegung der Maus 42 zu bestimmen.
  • Auf ähnliche Weise kann, wenn die Maus 42 über die hochaufgelöste Zone 144 bewegt wird, das Regelbauteil 124 schnell bestimmen, dass die Maus 42 sich über einer Zone mit einem vorgegebenen Muster darauf befindet, und arbeitet in dem mit Bezug auf Zone 142 beschriebenen Modus. Es sollte nicht vergessen werden, dass das Regelbauteil 124 so konfiguriert ist, dass es einen vorgegebenen Abstand zwischen Gitterlinien annimmt. Zwar sind Gitterlinien in Zone 144 gleichmäßig beabstandet, sie liegen jedoch viel näher aneinander als diejenigen in Zone 142 (z. B. weisen die Gitterlinien in Zone 144 eine Beabstandung auf, die halb so groß ist wie die der Gitterlinien in Zone 142). Das Regelbauteil 124 zählt lediglich die Anzahl von Linien, die den Abtastbereich 125 passieren. Daher liefert das Regelbauteil 124 für eine bestimmte Bewegungsmenge der Maus 42 relativ zu Zone 144 Positionsinformationen, die anzeigen, dass die Maus 42 sich zwei Mal so weit bewegt hat wie die selbe relative Bewegungsmenge der Maus 42 mit Bezug auf Zone 142. Einfach durch Bewegung der Maus 42 von der Zone 142 in die Zone 144 kann der Anwender die Skala der Maus 42 effektiv halbieren und ihre Auflösung verdoppeln, ohne irgendwelche Software zu wechseln und ohne auf das Steuerfeld zuzugreifen.
  • Die Zone 146 weist ebenfalls ein darauf angeordnetes Gittermuster auf. Anders als bei den Zonen 142 und 144 variiert die Beabstandung der Gitterlinien in Zone 146 jedoch über die Zone. Wie in 6 dargestellt, ist die Beabstandung der Gitterlinien in einem zentralen Bereich der Zone 146 am größten, während die Beabstandung der Gitterlinien an jedem Ende der Zone 146 (und von oben nach unten) in Richtung der Kanten der Zone 146 abnimmt. Wie mit Bezug auf die Zonen 142 und 144 beschrieben, erfasst das Regelbauteil 124, dass sich die Maus 42 über einem Bereich mit einem vorgegebenen Muster darauf befindet. Die Auflösung und Skala der Maus 42 ändert sich mit der Bewegung über die Zone 146 basierend auf der Änderung der Beabstandung der Gitterlinien in der Zone 146. Der Anwender kann daher die Maus 42 in eine Eingabevorrichtung mit variabler Skala und variabler Auflösung konvertieren, indem er die Maus einfach über Zone 146 platziert, wiederum ohne irgendwelche Veränderungen am Vorrichtungstreiber vorzunehmen und ohne ein Steuerfeld-Applet aufzurufen.
  • ERFASSUNG SPEZIELL CODIERTER BILDER
  • Die Regeleinrichtung 112 ist in Verbindung mit dem Bildsensor 110 in der Darstellung so konfiguriert, dass sie im Wesentlichen jedes beliebige Bild auf der Oberfläche 116 erfasst, ob es sich nun um ein vorgegebenes Bild oder ein zufälliges Bild handelt, das die Oberflächenrauheit anzeigt. Daher können die Mausregeleinrichtung 112 und der Bilddetektor 110 auch speziell codierte Bilder erfassen, die eine besondere Bedeutung haben, und die auf der Oberfläche 116 angeordnet sind.
  • 7 stellt ein sehr einfaches codiertes Muster dar, das in einer bestimmten Zone auf der Oberfläche 116 wiederholt werden kann. In einem dargestellten Beispiel werden die codierten Muster durch das Regelbauteil 124 mit Hilfe einer in 8 dargestellten einfachen Projektionstechnik identifiziert. Das Pixelfeld im Bildsensor 110 kann so gesteuert werden, dass es ein Ausgangssignal liefert, welches eine Summe der aktiven Pixel in jeder Reihe und in jeder Spalte darstellt. Diese Informationen werden wie in 8 dargestellt auf die XY-Achsen projiziert.
  • Anders gesagt ist das in 7 und 8 dargestellte Muster ein umgekehrtes Dreiecksmuster, das, wenn es auf das Detektorfeld reflektiert wird, drei Pixel an seiner Basis und eines an seinem umgekehrten spitzen Ende aktiviert. Das Muster kann auf eine einzige Achse projiziert und durch ein Spannungssignal 150 auf der X-Achse und ein Spannungssignal 152 auf der Y-Achse dargestellt werden. Das Signal 150 weist einen ersten Pegel 154 auf, der keine aktiven Pixel im Gesichtsfeld anzeigt. Das Signal 150 weist auch einen zweiten Pegel 156 auf, der ein einzelnes aktives Pixel im Gesichtsfeld anzeigt. Weiter weist das Signal 150 einen dritten Pegel 158 auf, der zwei aktive Pixel im Gesichtsfeld anzeigt. Somit repräsentieren die Signalpegel 154, 156 und 158 eine Summe der durch die aktiven Pixel im Zusammenhang mit dem Bild bei einer Projektion auf die X-Achse erzeugten Signale.
  • Das Signal 152 stellt die Projektion des Bildes auf die Y-Achse dar. Das Signal 152 weist einen ersten Pegel 160 auf, der drei aktive Pixel anzeigt, sowie zweite und dritte Pegel 162 bzw. 164, die zwei aktive Pixel bzw. ein aktives Pixel anzeigen.
  • Auf den Empfang dieser digitalisierten Signale hin identifiziert das Regelbauteil 124 das codierte Muster und liefert es an das Abgleichungsbauteil 166. Das Abgleichungsbauteil 166 greift auf eine Bildtabelle 128 zu, die Daten speichert, welche alle codierten Bilder anzeigen, die durch die Regeleinrichtung 112 erkannt werden können. Das Abgleichungsbauteil 126 verwendet jeden beliebigen geeigneten, und bevorzugt einfachen, Abgleichungsalgorithmus, um das durch das Regelbauteil 124 identifizierte Bild mit einem vorgegebenen, in der Bildtabelle 128 gespeicherten codierten Bild abzugleichen. In der Darstellung speichert die Bildtabelle 128 nicht nur Daten, die die zu erkennenden Bilder anzeigen, sondern enthält auch einen Wert im Zusammenhang mit dem erkannten Bild, der in dem durch das Regelbauteil 124 erzeugten Mauspaket bei der Weiterleitung der gewünschten Informationen zurück zum Computer 20 verwendet werden kann.
  • Zur Erzeugung des Mauspakets erzeugt das Regelbauteil 124 bevorzugt ein neues Mauspaket, das allgemein durch das Bezugszeichen 170 in 9 dargestellt ist. Das Paket 170 ähnelt dem in 2B dargestellten Paket 66, mit der Ausnahme, dass es ein zusätzliches Byte 172 mit Informationen enthält. Das Byte 172, wie auch die anderen Bytes im Datenpaket 170, enthält bevorzugt acht Bit mit Informationen, die zum Codieren der Tatsache verwendet werden, dass das Regelbauteil 124 in der Tat ein vorgegebenes Bild erkannt hat, welches in der Bildtabelle 128 existiert, und welches auch den Wert in der Bildtabelle 128 im Zusammenhang mit dem codierten Muster aufweist, das identifiziert wurde.
  • Beispielhaft kann das in 7 dargestellte codierte Muster wiederholt auf der Oberfläche 116 angeordnet sein, um anzuzeigen, dass der Computer 20 in einem bestimmten Modus arbeiten soll, oder dass er den Modus wechseln soll. In einer dargestellten Ausführungsform zeigt, wenn das in 7 dargestellte co dierte Muster erfasst wird, ein Funktions-/Modus-Änderungswert im Zusammenhang mit diesem Muster in der Bildtabelle 128 an, dass der Computer 20 in einem Sehbeeinträchtigten-Modus arbeiten soll, in dem alle Fonts über einen Nominalpegel hinaus drastisch vergrößert werden.
  • 10A und 10B zeigen ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Maus 42 und des Computers 20 unter derartigen Umständen darstellt. Zunächst manipuliert der Anwender die Maus, wie durch Block 174 angezeigt. Anders gesagt bewegt oder platziert der Anwender die Maus einfach über einem Bereich oder einer Zone der Oberfläche 116, der oder die die wiederholten codierten Muster aufweist. Als Nächstes erfasst der Bildsensor 110 das Bild und leitet die das erfasste Bild anzeigenden Daten an das Regelbauteil 124 weiter. Das Regelbauteil 124 identifiziert dann das Bild, wie vorstehend beschrieben, und leitet das Bild zum Abgleichungsbauteil 126. Dies wird durch die Blöcke 176 und 178 angezeigt.
  • Das Abgleichungsbauteil 126 greift auf die Bildtabelle 128 zu und gleicht das identifizierte Bild (wenn möglich) mit einem in der Bildtabelle 128 enthaltenen Bild ab. Dies wird durch Block 128 angezeigt. Die Abgleichungstabelle 126 leitet den Funktions-/Modus-Änderungswert im Zusammenhang mit dem abgeglichenen Bild aus der Bildtabelle 128 an das Regelbauteil 124. Das Regelbauteil 124 wiederum erzeugt das Mauspaket, wobei der Funktions-/Modus-Änderungswert in Byte 5 des Pakets enthalten ist. Dies wird durch Block 182 angezeigt.
  • Das Regelbauteil 124 leitet das Datenpaket dann zur seriellen Schnittstelle 46, wie durch Block 184 angezeigt. Die serielle Schnittstelle 46 wandelt das serielle Mauspaket in parallele Mauspaketinformationen um und liefert diese Informationen an den Maustreiber 60. Der Maustreiber 60 überprüft die Informationen in Byte 5 und erzeugt eine Mausnachricht basierend auf den Funktions-/Modus-Änderungsinformationen, welche wiederum auf dem vorgegebenen codierten Muster basieren, das identifiziert worden ist. Dies wird durch die Blöcke 186 und 188 angezeigt. Der Maustreiber 60 leitet die Mausnachricht an das Betriebssystem 35, wie durch Block 190 angezeigt.
  • Es sollte sich verstehen, dass die Mausnachricht eine spezielle Nachricht sein kann, die für das Betriebssystem gedacht ist. Beispielsweise kann die Mausnachricht für einen Betrieb in einem Sehbeeinträchtigten-Modus dem Betriebssystem anzeigen, dass die Fontgröße erhöht werden muss. Die Bestimmung, ob die Mausnachricht eine spezielle Nachricht ist, wird durch Block 192 angezeigt. Wenn die Mausnachricht eine Nachricht ist, die für das Betriebssystem gedacht ist, so unternimmt das Betriebssystem die nötigen Schritte, um den Betriebsmodus des Computers 20 basierend auf den Informationen in der Mausnachricht zu ändern. Dies ist durch Block 194 angezeigt. In dem Moment, wenn der Computer 20 in einen Sehbeeinträchtigten-Modus wechseln soll, ruft das Betriebssystem eine Steuerfeldänderung der Fontgröße auf einen gewünschten Pegel auf, wie beispielsweise durch Aufrufen einer Anwendungsschnittstelle (API). Das Betriebssystem konsumiert dann die Mausnachricht. Dies wird durch die Blöcke 194 und 196 angezeigt.
  • Wird bei Block 192 bestimmt, dass die Mausnachricht keine spezielle, für das Betriebssystem gedachte Nachricht ist, so leitet das Betriebssystem die Mausnachricht einfach an registrierte Mausnachricht-Programmeinstiegsmöglichkeiten weiter. Dies wird durch Block 198 angezeigt. Die Nachrichten-Programmeinstiegsmöglichkeit kann durch eine Anwendung registriert sein, die so konfiguriert ist, dass sie die in der Mausnachricht enthaltenen Informationen nutzt. Solche Informationen können beispielsweise anzeigen, dass ein Befehl zu der Anwendung weitergeleitet werden soll, der das momentan fokussierte Fenster im Computer 20 angehört. Daher führt die Nachrichten-Programmeinstiegsmöglichkeit durch Identifikation des Fokus aus, wie durch die Blöcke 200 und 202 angezeigt. Die Nachrichten-Programmeinstiegsmöglichkeit gibt dann den gewünschten Befehl an die Fokusanwendung aus und konsu miert die Mausnachricht. Dies wird durch die Blöcke 204 und 196 angezeigt.
  • Obwohl die obige Beschreibung im Hinblick auf eine Änderung des Betriebsmodus des Computers 20 von einem Modus für normal Sehende in einen Sehbeeinträchtigten-Modus erfolgt ist, kann die vorliegende Technik verwendet werden, um im Wesentlichen alle beliebigen Änderungen des Betriebsmodus des Computers 20 vorzunehmen. Die Änderung der Fontgröße ist lediglich ein Beispiel. Es sollte sich ebenfalls verstehen, dass, während die Maus 42 codierte Bilder auf der Oberfläche 116 identifizieren kann, sie gleichzeitig Positionsinformationen entweder basierend auf einer Bewegung der codierten Bilder innerhalb des Abtastbereichs 123 oder basierend auf einer Bewegung durch die Oberflächenrauheit der Oberfläche 116 innerhalb des Abtastbereichs 123 erzeugter Bilder liefern kann, wobei beides vorstehend beschrieben ist. In diesem Fall enthält das Mauspaket 170 nicht nur im Byte 5 enthaltene Informationen, sondern enthält auch Positionsinformationen, die die Bewegung der Maus 42 in die X- und Y-Richtung anzeigen. Natürlich kann die Maus 42 auch gleichzeitig Informationen im Paket 170 liefern, die die Betätigung von Tasten und die Rotation des Rades auf der Maus 42 anzeigen.
  • Weiter werden in der Darstellung Mauspads verwendet, welche verschiedene codierte Nachrichten auf ihren gegenüberliegenden Seiten aufweisen. Anders gesagt kann der Sehbeeinträchtigten-Code auf einer Seite des Mauspads vorgesehen sein und über die gesamte Oberfläche des Mauspads wiederholt werden, zusammen mit Gitterlinien mit unterschiedlichen Zonen, wie beispielsweise den in 6 gezeigten. In diesem Fall liefert eine einzige Seite des Mauspads eine Anzeige an den Computer 20, dass er in dem Sehbeeinträchtigten-Modus arbeiten soll, und liefert auch dem Anwender die vorstehend mit Bezug auf 6 beschriebene Fähigkeit einer variablen Auflösung. Gleichzeitig kann die gegenüberliegende Seite des Mauspads die selben variablen Auflösungszonen (oder ein beliebiges anderes geeignetes Muster) ohne die codierten Sehbeeinträchtigten-Symbole darauf aufweisen. Ist der Anwen der daher sehbeeinträchtigt, so kann der Anwender einfach das Mauspad umdrehen, die Maus 42 auf dem Pad platzieren, und der Computer 20 schaltet automatisch in einen Sehbeeinträchtigten-Modus.
  • Die oben beschriebene Vorrichtung kann auch zur Ausführung anderer gewünschter Funktionen verwendet werden. Beispielsweise kann die Maus 42 auch als Anwender-Eingabevorrichtung zur Eingabe einer Anwenderkennnummer oder eines Anwenderkennworts zur Durchführung eines Anmeldevorgangs verwendet werden. 11 ist ein Blockdiagramm ähnlich dem in 4 gezeigten, und ähnliche Hauteile tragen entsprechende Bezugszeichen. 11 stellt jedoch ein anderes Bild 210 dar, das auf der Oberfläche 116 angeordnet ist. In 11 ist das Bild 210 als Strichcode dargestellt. Es könnte jedoch jedes beliebige andere erkennbare Bild verwendet werden. Das Bild 210 kann auf einem personalisierten Mauspad aufgebracht sein, oder auf einer Kennkarte, die ein Anwender aus Sicherheitsgründen mit sich trägt, oder aber auf einem anderen ähnlichen personalisierten Gegenstand.
  • In manchen herkömmlichen Computersystemen ist eine Anmeldungsprozedur erforderlich, bevor der Anwender Zugang zu gewissen Aspekten des Computersystems erhält. Wenn ein Computer gebootet wird, kann die Bootfolge es erforderlich machen, dass das Betriebssystem eine Anmeldungsanwendung aufruft, welche eine Anwenderschnittstelle erzeugt, die den Anwender auffordert, Identifikationsinformationen, wie beispielsweise einen Namen oder eine Kennnummer, sowie ein Passwort einzugeben. Basierend auf diesen Anwender-Eingabeinformationen kann die Anmeldungsanwendung dem Anwender vollständigen Zugriff auf das Computersystem, nur teilweisen Zugriff (bei einer Implementierung unterschiedlicher Sicherheitsstufen) oder gar keinen Zugriff (beispielsweise, wenn aus den Anwender-Eingabeinformationen hervorgeht, dass der Anwender nicht autorisiert ist, Zugang zu dem System zu erhalten) gewähren.
  • Beispielsweise erlauben manche Finanz- oder Rechnungs-Systemanwendungen nur autorisierten Anwendern Zugriff auf bestimmte Datenbanken mit vertraulichen finanziellen Informationen. Auf ähnliche Weise steuern in einer Netzwerkumgebung einige Anmeldungsanwendungen den Zugriff auf die Netzwerk-Laufwerke basierend auf der Identität und der Sicherheitsstufe des Anwenders. Weiter fordern in Systemen, die die Betriebssysteme der Marke "WINDOWS" verwenden, automatische Anmeldungsprozeduren den Anwender auf, den Computer neu zu starten (beispielsweise durch Ausführung der Tastenfolge STRG-ALT-ENTF), bevor die Anmeldungsprozedur ausgeführt wird. Derartige Anmeldungsvorgänge können recht mühsam sein.
  • Die Anmeldung kann erfolgen, indem die Maus 42 einfach über einem codierten Bild platziert wird, das die persönlichen Anmeldungsinformationen des Anwenders enthält, oder indem die Maus 42 über ein Bild (beispielsweise den in Bild 210 dargestellten Strichcode) geführt wird, in dem die persönlichen Anmeldungsinformationen des Anwenders codiert sind.
  • In Fällen, in denen das codierte Bild klein genug ist, um durch die Regeleinrichtung 112 ohne Bewegung der Maus 42 erkannt zu werden (d. h. wenn es klein genug ist, um in seiner Gesamtheit innerhalb des Gesichtsfeldes 123 zu erscheinen), wird das Bild einfach wie jedes andere codierte Bild wie oben beschrieben verarbeitet. Anders gesagt wird das Bild durch den Bilddetektor 110 aufgenommen, an den A/D-Wandler 122 geliefert, der das Bildsignal in ein digitales Signal umwandelt, und zum Regelbauteil 124 weitergeleitet. Das Regelbauteil 124 identifiziert das Bild dann und liefert es zum Abgleichungsbauteil 126, welches das identifizierte Bild mit einem entsprechenden, in der Bildtabelle 128 gespeicherten Bild abgleicht. In diesem Fall enthält die Bildtabelle 128 auch einen damit zusammenhängenden Bildwert, der das Bild als Anmeldungsinformation eines Anwenders identifiziert.
  • Diese Information wird zurück zum Regelbauteil 124 geliefert, welches das Mauspaket erzeugt und das Mauspaket über die seri elle Schnittstelle 46 an den Maustreiber 60 liefert. Der Maustreiber 60 wiederum erzeugt eine Mausnachricht, die zum Betriebssystem 35 übertragen wird. In einer Anordnung, in der das Betriebssystem 35 Anmeldungsvorgänge handhabt, ist die Mausnachricht als spezielle Mausnachricht für das Betriebssystem 35 bezeichnet. In einer anderen Anordnung, in der eine separate Anwendung die Anmeldungsprozeduren handhabt, ist die Mausnachricht einfach als normale Mausnachricht bezeichnet, die an die registrierten Nachrichten-Programmeinstiegsprozeduren 62 weitergeleitet werden soll. In diesem Fall leitet das Betriebssystem 35 die Mausnachricht an die Nachrichten-Programmeinstiegsmöglichkeiten weiter, bis sie die Anmeldungsanwendung erreicht. Die Anmeldungsanwendung gibt Befehle an andere Bauteile des Computers 20 aus, um den Computer 20 so einzustellen, dass er dem Anwender eine gewünschte Zugangsstufe erlaubt oder dass er dem Anwender den Zugang verweigert und einfach eine Fehlernachricht an den Anwender ausgibt.
  • In einer Anordnung, in der die Maus 42 über das Bild 210 geführt wird (beispielsweise wenn das Bild 210 ein Strichcode ist), wird der Betrieb im Allgemeinen durch die in 12A und 12B dargestellten Ablaufdiagramme angezeigt. Es ist von Anfang an von Bedeutung, dass die Maus 42 so konfiguriert sein kann, dass sie eine Auswahleingabe vom Anwender empfängt (beispielsweise durch Drücken einer der Tasten), welche anzeigt, dass der Anwender in einen Anmeldungsmodus eintreten möchte.
  • Der Anwender führt die Maus 42 dann über das Bild 210, wie durch Block 212 angezeigt. Durch das Führen der Maus 42 über das Bild 210 wird eine Folge diskreter Bilder erzeugt, welche die im Strichcodebild 210 codierten Informationen anzeigen. Der Bilddetektor 110 nimmt diese Bildsequenz auf und liefert sie wiederum zum A/D-Wandler 122, der die Bildsequenz anzeigende digitale Informationen an das Regelbauteil 124 liefert. Dies wird durch Block 214 angezeigt.
  • Das Regelbauteil 124 identifiziert jedes Bild in der Bildsequenz, wie durch Block 216 angezeigt, und liefert die Bildsequenz an ein Abgleichungsbauteil 126. Das Abgleichungsbauteil 126 gleicht die Bildsequenz mit einer in der Bildtabelle 128 gespeicherten Bildsequenz ab, wie durch Block 218 angezeigt. Das Regelbauteil 124 empfängt die damit zusammenhängenden Informationen von der Bildtabelle 128 und erzeugt das Mauspaket einschließlich der mit der abgeglichenen Bildsequenz zusammenhängenden Anmeldungsinformationen. Dies wird durch Block 220 angezeigt. Das Regelbauteil 124 leitet das Mauspaket zur seriellen Schnittstelle 46, wie durch Block 222 angezeigt. Die serielle Schnittstelle 46 wandelt das serielle Mauspaket dann in parallele Mauspaketinformationen um und liefert die parallelen Mauspaketinformationen an den Maustreiber 60, wie durch Block 224 angezeigt.
  • Der Treiber 60 erzeugt basierend auf den empfangenen Anmeldungsereignis-Informationen eine Mausnachricht, wie durch Block 226 angezeigt, und leitet die Mausnachricht an das Betriebssystem 35 weiter, wie durch Block 228 angezeigt. In der Anordnung, in der die Anmeldungsprozeduren durch eine vom Betriebssystem 35 getrennte Anwendung zu handhaben sind, muss die Anmeldungsanwendung sich selbst bereits beim Betriebssystem 35 als Mausnachricht-Programmeinstiegsmöglichkeit registriert haben. Dies wird durch Block 230 angezeigt.
  • Das Betriebssystem 35 leitet die Mausnachricht dann an eine nächste registrierte Mausnachricht-Programmeinstiegsmöglichkeit weiter, wie durch Block 232 angezeigt, und die Nachrichten-Programmeinstiegsmöglichkeits-Prozeduren werden wie durch Block 234 angezeigt ausgeführt. In einer Anordnung gibt die Nachrichten-Programmeinstiegsmöglichkeit einfach Befehle an die Anmeldungsanwendung aus, die die Anmeldungsanwendung auffordern, die Kennungs- und Passwortinformationen in der Mausnachricht zu überprüfen. Dies wird durch Block 236 angezeigt. Es werden dann Befehle von der Anmeldungsanwendung ausgegeben, welche den Computer 20 so einstellen, dass er dem Anwender einen entsprechenden Zugang erlaubt. Dies wird durch Block 238 angezeigt. Die mit der Anmeldungsanwendung zusammenhängende Nachrichten-Programmeinstiegsmöglichkeit konsumiert dann die Mausnachricht, wie durch Block 240 angezeigt.
  • ERZEUGUNG VON ANWENDERSPEZIFISCHEN SCHABLONEN
  • Die Eingabevorrichtung kann auch mit erzeugten anwenderspezifischen Schablonen, oder bedruckten Oberflächen, 116, welche anwenderspezifisch angepasste codierte (auf Papier, Mylar usw. aufgedruckte) Bilder darauf aufweisen, die dazu dienen, das System für einen bestimmten Anwender oder eine bestimmte Anforderung anzupassen. Beispielsweise enthüllen manche Spielanwendungen zusätzliche Funktionen, wenn der Anwender höhere Ebenen im Spiel erreicht. Anders gesagt liefert die Spielanwendung, wenn der Anwender eine bestimmte Punktzahl erzielt oder einen bestimmten Bildschirm überquert, dem Anwender zusätzliche "Leben" oder "Munition" oder gewährt ihm Zugang zu zusätzlichen "Waffen" oder anderen Werkzeugen oder Instrumenten, die in dem Spiel verwendet werden können. Auf ähnliche Weise löst die Anwendung in einigen derartigen Anwendungen, nachdem der Anwender eine bestimmte Ebene erreicht hat, bei der Verwendung eines bestehenden Werkzeugs eine andere Erwiderung aus. Die vorstehend beschriebene Vorrichtung kann zur Verbesserung der Funktionen derartiger Spiele verwendet werden.
  • Zur Verbesserung der Funktionen ist die Anwendung so konfiguriert, dass sie eine anwenderspezifisch angepasste Schablone zur Anordnung auf der Oberfläche 116 ausdruckt. Die Schablone weist anwenderspezifisch angepasste codierte Bilder auf, die von der Maus 42 gelesen werden und zur Erzeugung einer Mausnachricht führen, welche durch die Anwendung so interpretiert wird, dass sie die Funktionen der Anwendung modifiziert. Dieser Prozess wird allgemein durch das in 13 abgebildete Ablaufdiagramm angezeigt.
  • Zunächst empfängt die Anwendung ein Auslöseereignis zum Ausdruck einer neuen anwenderspezifisch angepassten Schablone, welche die anwenderspezifisch angepassten codierten Bilder enthält. Dies wird durch Block 242 angezeigt. Wie vorstehend beschrieben, kann dieses Ereignis einfach darin bestehen, dass der Anwender eine bestimmte Ebene in einem Spiel erreicht. Das Auslöseereignis kann auch der Eingabe oder dem Einlesen eines geheimen Codes durch den Anwender entsprechen, wobei der Code dem Anwender durch die Anwendung enthüllt wurde. In dem Fall, in dem der Anwender einen derartigen geheimen Code mit der Maus 42 einliest, wird der Code an die Anwendung mit Hilfe (beispielsweise) des vorstehend mit Bezug auf 10A und 10B angeführten Ablaufs übertragen.
  • Die Anwendung gibt dann Befehle zum Ausdrucken der anwendungsspezifischen und anwenderspezifisch angepassten Schablone aus. Dies wird durch Block 244 angezeigt. Auch muss die Anwendung natürlich sämtliche anderen erforderlichen Mausnachricht-Programmeinstiegsmöglichkeiten beim Betriebssystem 35 registrieren, so dass sie Mausnachrichten erhält, die Informationen enthalten, welche die anwenderspezifisch angepassten codierten Bilder auf der neuen Schablone anzeigen. Dies wird durch Block 246 angezeigt. Die neue Schablone wird dann auf der Oberfläche 116 platziert und vom Anwender benutzt.
  • VERWENDUNG EINER MAUS 42 ALS ABSOLUTE POSITIONSVORRICHTUNG
  • Ausführungsformen der Erfindung werden verwendet, um die Maus 42 wahlweise aus einer relativen Positionsvorrichtung in eine absolute Positionsvorrichtung zu konvertieren. Dies ist in 14 dargestellt. 14 stellt ein Mauspad oder eine Schablone 248 dar, welches oder welche drei getrennte, darauf bereitgestellte Zonen 250, 252 und 254 aufweist. In einer Ausführungsform weist die Zone 250 entweder kein vorgegebenes Muster darauf auf, oder weist ein Gitterstrukturmuster oder ein anderes ähnliches Muster, wie beispielsweise das mit Bezug auf 5A und 5B beschriebene, auf. Wenn die Maus 42 sich daher über der Zone 250 befindet, agiert sie einfach als relative Positionierungsvorrichtung.
  • Die Zone 252 weist einen darauf bereitgestellten, sich wiederholenden Code auf. Anders gesagt weist die Zone 252 eine Reihe von Zellen 256 auf, wobei jede Zelle das selbe codierte Symbol 258 enthält. Der sich wiederholende, codierte Bereich in der Zone 254 kann dazu dienen, den Computer 20, wie oben beschrieben, in einen gewünschten Betriebsmodus zu bringen, kann aber auch dazu dienen, Informationen über die relative Position zu erzeugen, die der Bewegung der Maus 42 über die Zone 252 entsprechen.
  • Die Schablone 248 weist jedoch auch die Zone 254 auf, welche eine Vielzahl von Zellen 260 enthält, von denen jede mit einem einmaligen codierten Bild 262 belegt ist. Da jedes codierte Bild 262 in den Zellen 260 sich von den anderen codierten Bildern 262 in anderen Zellen 260 unterscheidet, kann die Platzierung der Maus 42 über der Zone 254 dazu dienen, die Maus 42 in eine absolute Positionierungsvorrichtung zu konvertieren.
  • Jedes der einmaligen codierten Bilder 262 ist in der Bildtabelle 128 gespeichert. Jedes der codierten Bilder weist auch einen damit zusammenhängenden Wert (in der Bildtabelle 128) auf, welcher eine absolute Position der Maus 42 innerhalb der Zone 254 anzeigt. Wenn daher ein codiertes Bild 262 durch das Regelbauteil 124 identifiziert wird, wird es an das Abgleichungsbauteil 126 weitergeleitet, welches das codierte Bild mit einem entsprechenden Bild in der Bildtabelle 128 abgleicht. Die Bildtabelle 128 liefert dann die Information über die absolute Position an das Regelbauteil 124, welches das an den Computer 20 geleitete Mauspaket erzeugt, das die Information bezüglich der absoluten Position enthält. Diese absolute Positionsinformation kann zur Platzierung eines Cursors auf dem Anzeigeschirm des Computers 20 an einer vordefinierten Position dienen, die der absoluten Positionsinformation entspricht, ungeachtet der relativen Bewegung der Maus 42. Auf diese Weise kann die Maus 42 angehoben, von der Schablone 248 weg bewegt und an einer anderen Position innerhalb der Zone 254 abgesetzt werden. Der Cursor wird dann auf eine andere Position auf dem Bildschirm bewegt, die der absoluten, von Zone 254 abgelesenen Position entspricht, über der die Maus dann platziert ist.
  • ERZEUGUNG VON BILDERN IN DER BILDTABELLE 128
  • Es versteht sich, dass vor dem Abgleich identifizierter Bilder mit Bildern in der Bildtabelle 128 die Bilder irgendwie erzeugt und in der Bildtabelle 128 platziert werden müssen. 15A, 15B und 16 stellen eine Reihe von Schemata zu diesem Zweck dar.
  • Zu Beginn können die Bilder vorgeformte Bilder sein, die einfach in den Computer 20 geladen werden. Die vorgeformten Bilder werden dann auf das Regelbauteil 124 in der Regeleinrichtung 112 heruntergeladen, welches die Bilder in der Bildtabelle 128 platziert. Das Herunterladen der Bilder kann mit Hilfe eines beliebigen geeigneten Protokolls erfolgen. Beispielsweise kann ein Bildladebauteil im Computer 20 auf die im Computer 20 gespeicherten vorgeformten Bilder zugreifen und Bildpakete erzeugen, die zum Betriebssystem 35 geleitet werden. In diesem Fall verfügt der Maustreiber 60 über ein Bildpaket-Übertragungsbauteil, welches die Bildpakete vom Betriebssystem 35 empfängt und sie in paralleler Form an die serielle Schnittstelle 46 liefert. Die serielle Schnittstelle 46 serialisiert die Pakete dann und liefert sie über eine geeignete Verbindung an das Regelbauteil 124, welches die Bilder einfach in der Bildtabelle 128 platziert. Diese Bilder werden dann vom Abgleichungsbauteil 126 für den Abgleich von Bildern verwendet, die durch den Bilddetektor 110 aufgenommen und durch das Regelbauteil 124 identifiziert wurden.
  • Während vorgeformte Bilder im Wesentlichen jede Form annehmen können, sind sie in einer Anordnung Ausrichtungs-Ausgleichscodes. Beispielsweise sind die Codes durch das Regelbauteil 124 ungeachtet der Winkelausrichtung der Maus 42 in der Ebene der Oberfläche 116, über der sie platziert ist, erkennbar. Wenn der Anwender die Maus 42 in der Ebene der Oberfläche 116 daher leicht dreht, wenn der Anwender die Maus 42 relativ zur Oberfläche 116 bewegt, wird das codierte Bild so aufgebaut, dass es ungeachtet der speziellen Ausrichtung der Maus 42 identifiziert werden kann.
  • 15B ist ein Beispiel für ein derartiges codiertes Bild. 15B zeigt ein codiertes Bild 264, das ein Paar konzentrischer Kreise 266 und 268 sowie eine Ausrichtungsmarkierung 270 enthält. Das Bild 264 enthält auch eine Vielzahl codierter Bildzellen 272, welche durch eine codierte Nachricht 264 angezeigte Informationen enthalten. Wenn die das Bild 264 anzeigenden Bildsignale an das Regelbauteil 124 geliefert werden, verwendet das Regelbauteil 124 einen einfachen Algorithmus, um die konzentrischen Kreise 266 und 268 sowie die Markierung 270 zu identifizieren. Basierend auf der Position der Markierung 270 kann das Regelbauteil 124 einfach die Ausrichtung des Bildes 264 relativ zur Maus 42 bestimmen und kann dann mit der Untersuchung des restlichen Bildes 264 nach Informationen in den Zellen 272 fortfahren.
  • Einige Ausrichtungs-Ausgleichscodes sind auf dem Markt erhältlich und mit dem Begriff USS-MaxiCode-System bezeichnet. Codes, die dieses System verwenden, weisen auch bestimmte Fehlertoleranz-Merkmale auf, welche erwünscht sein können.
  • Die codierten Bilder können nicht nur vorgeformt sein und vom Computer 20 auf die Maus 42 heruntergeladen werden, sondern sie können auch vom Computersystem 20 sowie der Maus 42 gelernt werden. 15A ist ein funktionelles Blockdiagramm, das den Computer 20 darstellt. 15A entspricht in etwa 2A, und ähnliche Bauteile sind entsprechend bezeichnet. Jedoch zeigt 15A, dass der Computer 20 auch über ein Lernmodus-Bauteil 274 verfügt. Das Lernmodus-Bauteil 274 steht in der Darstellung in Verbindung mit einer Lernmodus-Anwendung, welche eine Nachrichten-Programmeinstiegsmöglichkeit beim Betriebssystem 35 registriert hat.
  • 16 ist ein Ablaufdiagramm, welches den Betrieb der Maus 42 und des Computers 20 im Lernmodus darstellt. Zuerst leitet der Anwender den Lernmodus ein. Dies kann einfach durch Platzieren der Maus über einem vorcodierten Muster auf dem Mauspad, durch Drücken einer Bedientaste auf der Maus, durch Drücken einer Taste oder Tastenfolge auf der Tastatur usw. erfolgen. Auf die Einleitung des Lernmodus hin ruft das Betriebssystem 35 das Lernmodus-Bauteil 274 auf, das dem Anwender eine Anwenderschnittstelle zur Verfügung stellt, welche die spezielle Funktions- oder Modusänderung anzeigt, die dem nächsten durch die Maus 42 aufgenommenen und gelernten codierten Bild zugewiesen werden soll. Die Einleitung des Lernmodus bei Benennung der Funktions-/Modusänderung wird durch die Blöcke 276 und 278 in 16 angezeigt.
  • Der Anwender führt die Maus dann über einen ausgewählten Bereich auf der Oberfläche 16, der das aufzunehmende codierte Bild enthält. Alternativ kann der Anwender die Maus 42 einfach auf diesen Bereich setzen, wenn die codierten Bilder auf der Oberfläche 116 wiederholt werden und so eng zusammen angeordnet sind, dass, egal wo der Anwender die Maus 42 absetzt, mindestens eines der codierten Bilder durch den Bilddetektor 110 aufgenommen wird. Dies wird durch Block 280 angezeigt.
  • Die Bilder werden dann vom Bilddetektor 110 aufgenommen, und die das Bild anzeigenden Bilddaten werden durch das Regelbauteil 124 in der Maus 42 bereitgestellt. Ein Mauspaket wird zur seriellen Schnittstelle 46 und zum Maustreiber 60 übertragen, wo eine Mausnachricht, welche die Bilddaten trägt, erzeugt und zum Betriebssystem 35 geliefert wird. Dies wird durch die Blöcke 282 und 284 angezeigt. Das Betriebssystem 35 überträgt die Mausnachricht zu Nachrichten-Programmeinstiegsmöglichkeits-Prozeduren, die sich beim Betriebssystem 35 registriert haben, so dass die Mausnachricht schließlich zum Lernmodus-Bauteil 274 geliefert wird. Dies wird durch Block 286 angezeigt.
  • Das Lernmodus-Bauteil 274 kennzeichnet das Bild durch Zuordnung eines Musterschlüssels oder Muster-Signaturschlüssels zu dem Bild, der von dem Regelbauteil 124 bei der Identifikation des Bildes und von dem Abgleichungsbauteil 126 beim Abgleich des Bildes mit anderen in der Bildtabelle 128 gespeicherten Bildern verwendet werden kann. Dies wird durch die Blöcke 286 und 288 angezeigt. Das Lernmodus-Bauteil 274 assoziiert den erzeugten Musterschlüssel dann mit einem Wert, der die Funktions- oder Modusänderung anzeigt, welche durch das codierte Bild darzustellen ist. Dieser Wert wird mit dem Bildschlüssel assoziiert, um einen Bildtabellen-Eintrag zur Eintragung in die Bildtabelle 128 in der Maus 42 zu bilden. Dies wird durch Block 290 angezeigt.
  • Der Bildtabellen-Eintrag wird dann mit Hilfe eines beliebigen geeigneten Protokolls, wie beispielsweise dem für das Senden vorgeformter codierter Bilder vom Computer 20 an die Maus 42 beschriebenen, zurück zur Maus 42 übertragen. Dies wird durch Block 292 angezeigt. Die Bildtabelleneinträge, die an die Maus 42 gesendet werden, werden ebenfalls zu einem Speicherplatz im Computer 20 gesendet, so dass sie später auf eine andere Maus 42 heruntergeladen werden können, wenn beispielsweise eine Maus während des Betriebs des Computers 20 gegen eine andere Maus ausgetauscht wird.
  • Es sollte sich verstehen, dass, während die vorliegende Beschreibung des Lernmodus lediglich mit Bezug zur Aufnahme eines einzelnen Bildes, das mit einer vorgegebenen Funktion assoziiert werden soll, erfolgt ist, auch andere Verfahren angewendet werden könnten. Beispielsweise kann das Lernmodus-Bauteil den Anwender anweisen, die Maus erneut über dem selben zu lernenden codierten Bild zu platzieren, so dass zwei Mal das gleiche codierte Bild aufgenommen werden kann. Aus den beiden Aufnahmen wird dann durch das Lernmodus-Bauteil 274 der Durchschnitt gebildet, um einen Durchschnittswert zu erhalten, der die zu lernende codierte Nachricht anzeigt. Dieser Prozess wird in der Darstellung einige Male wiederholt, um eine Reduktion der Aus wirkungen von Rauschen oder anderen Anormalitäten auf den Bildaufnahmeprozess zu unterstützen.
  • SCHLUSSFOLGERUNG
  • Es ist also ersichtlich, dass Ausführungsformen der Erfindung einen Mechanismus schaffen, durch den Musterinformationen für einen Computer bereitgestellt werden können. Die Musterinformationen können von dem Computer für zahlreiche verschiedene Zwecke verwendet werden. Der Computer kann so konfiguriert sein, dass Betriebsmerkmale des Computers basierend auf den Musterinformationen geändert werden können. Die Betriebsmerkmale können im Wesentlichen jede beliebige Änderung der Betriebsweise des Computers darstellen. Die Änderung der Betriebsmerkmale kann als ein basierend auf Bildern (einschließlich Teilbildern oder Mustern), welche von der Oberfläche 116 gelesen werden, erzeugtes Änderungsereignis bezeichnet werden. Das Änderungsereignis kann beispielsweise Änderungen der Verhaltensmerkmale der Computereingabevorrichtung, der Betriebsmodi des Computers, an den sie angeschlossen ist, der Betriebsmerkmale des Betriebssystems des Computers, der Befehle an Anwendungen oder die Eingabe von Anwenderidentifikationsinformationen reflektieren. Da das Änderungsereignis basierend auf einer "Ablesung" von einer Schablone oder einem Muster, die auf der Oberfläche 116 bereitgestellt werden, durch eine optische Abtastvorrichtung, wie beispielsweise eine Maus, erzeugt und an den Computer 20 geliefert wird, überwinden die erfindungsgemäßen Ausführungsformen bedeutende Nachteile im Zusammenhang mit Systemen des Standes der Technik, in denen Softwaretreiber oder Steuerfeld-Applets manipuliert oder aufgerufen werden mussten, um derartige Änderungen vorzunehmen.
  • Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, werden Fachleute erkennen, dass Änderungen an Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem in den Ansprüchen definierten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (9)

  1. Computereingabesystem zur Lieferung von Eingabeinformationen an einen Computer (20), welches Folgendes aufweist: eine Computereingabevorrichtung (42), die so ausgelegt ist, dass sie basierend auf einer Position der Computereingabevorrichtung (42) im Verhältnis zu einer Oberfläche (116) Positionsinformationen liefert, wobei die Computereingabevorrichtung (42) eine Mustererfassungsvorrichtung (110) aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie ein Muster auf der Oberfläche erfasst, sowie eine Steuereinrichtung (112), die an die Mustererfassungsvorrichtung angeschlossen ist; und ein Muster, das auf der Oberfläche (116) bereitgestellt ist, wobei das Muster darauf mindestens erste und zweite vorgegebene Musterabschnitte aufweist, wobei die Steuereinrichtung (112) ein erstes Änderungsereignis basierend auf dem Schalten der Mustererfassungsvorrichtung (110) zwischen der Erfassung des ersten vorgegebenen Musterabschnitts und der Erfassung des zweiten vorgegebenen Musterabschnitts erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (112) so ausgelegt ist, dass sie Informationen bezüglich der relativen Position liefert, die die relative Bewegung der Computereingabevorrichtung (42) im Verhältnis zu dem Muster anzeigen, wenn die Bilderfassungsvorrichtung den ersten vorgegebenen Musterabschnitt erfasst, und dass sie Informationen bezüglich der absoluten Positition liefert, die eine absolute Position der Computereingabevorrichtung (42) hinsichtlich des Musters anzeigen, wenn die Bilderfassungsvorrichtung den zweiten vorgegebenen Musterabschnitt erfasst.
  2. Computereingabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite vorgegebene Musterabschnitt eine Vielzahl einmaliger, vorgegebener Bilder aufweist, die beabstandet voneinander auf der Oberfläche (116) angeordnet sind.
  3. Computereingabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (112) so ausgelegt ist, dass sie ein zweites Änderungsereignis erzeugt, indem sie die Eingabeinformationen an den Computer (20) liefert, wobei die Eingabeinformationen Änderungsinformationen zur Änderung von Betriebsmerkmalen des Computers (20) beinhalten.
  4. Computereingabesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungsinformationen Modusänderungsinformationen aufweisen, die eine gewünschte Änderung des Betriebsmodus des Computers (20) anzeigen, und dass die Steuereinrichtung (112) die Modusänderungsinformationen basierend auf dem Schalten der Bilderfassungsvorrichtung zwischen der Erfassung des ersten vorgegebenen Musterabschnitts und einem dritten vorgegebenen Musterabschnitt liefert.
  5. Computereingabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (112) im Computer (20) eingebaut ist.
  6. Verfahren zur Lieferung einer Anwendereingabe an einen Computer (20), wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: Anordnen einer Anwendereingabevorrichtung (42) über einem ersten Abschnitt einer Oberfläche mit einem darauf bereitgestellten ersten vorgegebenen Muster; Erfassen eines ersten Bildes, das das erste vorgegebene Muster anzeigt; Liefern von Informationen bezüglich dem ersten Muster an den Computer (20), die die Erfassung des ersten Bildes anzeigen; Anordnen der Anwendereingabevorrichtung (42) über einem zweiten Abschnitt der Oberfläche mit einem darauf bereitgestellten zweiten vorgegebenen Muster; Erfassen eines zweiten Bildes, das das zweite vorgegebene Muster anzeigt; Liefern von Informationen bezüglich dem zweiten Muster an den Computer, die die Erfassung des zweiten Bildes anzeigen; Steuern des Computers (20) basierend auf den ersten und zweiten Musterinformationen; und Ändern eines Betriebsparameters der Anwendereingabevorrichtung (42), dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschritt Folgendes aufweist; Ändern der Positionsinformationen von Informationen bezüglich der relativen Position, die eine Bewegung der Anwendereingabevorrichtung im Verhältnis zur Oberfläche (116) anzeigen, auf Informationen bezüglich der absoluten Position, die eine absolute Position der Anwendereingabevorrichtung (42) hinsichtlich der Oberfläche (116) anzeigen, basierend darauf, ob die Anwendereingabevorrichtung (42) das erste Bild oder das zweiten Bild erfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschritt Folgendes aufweist: Ändern eines Betriebsmodus des Computers (20) basierend auf einer Änderung von der Erfassung des ersten Bildes zu einer Erfassung eines dritten Bildes.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erfassens des dritten Bildes Folgendes aufweist: Aufnehmen des dritten Bildes mit einer Bilderfassungseinrichtung; und Zusammenfügen von Informationen, die das dritte Bild anzeigen, mit Informationen, die ein drittes gespeichertes Bild anzeigen, das in einem Bildspeicher gespeichert ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennezeichnet, dass der Schritt des Änderns des Betriebsmodus des Computers Folgendes beinhaltet: Liefern eines Moduswertes, der mit dem dritten gespeicherten Bild in Zusammenhang steht, wobei der Moduswert einen gewünschten Betriebsmodus des Computers (20) anzeigt.
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