TW403932B - Mouseless, optical and position translation type screen pointer control for a computer system - Google Patents

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403932 a7 ___B7五、發明説明（/ ) 經满部屮次標準局兵工消於合作社印^ 相關參考專利 I 本申請係相關於下面兩組美國專利的說明主題：1995 年3月2日建檔，檔號5,578,8 13, 1996年丨1月26日發出， 並且標題是“補償非線性移動之手持影像掃瞄元件”：以及 1996年8月14日建檔，檔號5,644,139，1 997年7月1日 發出，並且標題是“用以檢測相對一物件之航行感知器移動 之航行“。這兩件專利具有相同發明人：Ross R. Alien，David Beard，Mark T. Smith 和 Barclay J. Tullis，並且兩件專利 均指定給惠普（Hewlett-Packard)公司。這申請同時也相關於 下面美國專利的說明主題<目前未知一S/N 08/540,355允許 但尙未發出>1995年10月6日建檔，標題是“用以追蹤狀態 的方法和系統”，並且也是指定給惠普公司。這三件專利說 明用以追蹤位置移動以及用以組合文件被掃瞄部份進入整 個文件之技術。該等技術是下面說明較佳實施例中的構件。 因此，美國專利 5,578,813, 5,644,139 以及 <從 S/N 08/5 40,335 發出者>在此處被列入參考。 配合電腦和其顯示器使用之手操作指示元件已經成爲 通用元件》目前爲止各種元件之最普遍者是習見的（機械式） 滑鼠，被配合滑鼠墊使用。有一洞孔置放在滑鼠底部表面 之內中央處，一橡膠表面鋼球之底側一部份經由該處延伸 出》該滑鼠墊一般是覆蓋適當紡織布的封閉胞泡棉橡膠墊。 底部表面上面低磨擦墊可容易地在紡織布之)上滑動，但是 橡膠球並不滑動，而是當滑鼠移動時滾動。滑鼠內部有滾 子或者滾輪，它們滾球赤道接觸並且將其轉動轉換爲代表 •^^1 m· ^^1- ^n· ml HI .----- (請先閲讀背面之注意事項t 寫本頁) 訂 •線 _______-________4 本紙张尺度洎州十國國家標肀（（'NS ) Λ4規格（210X 297公釐） 403932 A7 B7五、發明説明（2 ) -¾¾-部十-Λ標净而Μ工消費合作社印*'14 滑鼠移動正交分量的電氣信號。這些電氣信號被耦合至電 I 腦，其中軟體反應於該等信號以依據滑鼠的移動而以Δχ和 △ y改變指標器（游標）之被顯示位置》使用者依所須移動滑 鼠而使被顯示指標器進入所需的位置》—旦螢幕上面指標 器指至所須目的或者位置時，滑鼠上面多組按鈕之一組被 握持滑鼠的手指所引動》該引動作爲採取某些動作的指令， 其性質由電腦中軟體所定義。 不幸地，上述滑鼠具有一些缺點。這些缺點是滑鼠球之惡 化或者其表面之損壞，滑鼠墊表面之惡化或者損壞，以及 接觸滾子轉動容易性之惡化（例如，（a)由於塵埃或者線頭之 累積，或者（b)由於磨損，或者（c)由於（a)和（b))。所有這些 事情可能使滑鼠失效或錯誤而無法依所需要進行。 所有這些問題的原因是習見滑鼠的構造和操作大部份 是機械式，並且主要地取決於機械力量的產生和傳送》 過去幾年，一些光學技術被應用於電腦滑鼠，但至目 前爲止機械式滑鼠保持爲最廣泛被使用之指示元件。極可 能得到顯著接受度之一種光學發展技術說明於美國專利申 請序號09/052,046，標題“電腦系統之視眼滑鼠”，1998年 3 月 30 日建檔，Gordon，Knee，Badyal 和 Hartlove 等人， 並且指定給惠普公司。該申請揭示使用上面說明的專利技 術以產生滑行於任意表面的一種光學滑鼠。被揭示之元件 是一種非機械式滑鼠，從製造商觀點而言那ί是有商機的， 相對地廉價，可靠，並且對於使用者而言其操作等於習見 的滑鼠》這種新型光學滑鼠具有熟習之”感覺”並且無未預 5_((、NS )八4規格（210X297公釐） ϊ ----裳k-----訂------線 (請先閲讀背面之注意事項 W寫本頁) 403932 A7 B7五、發明説明（4 ) 經泊部十决榇準局货二消费合作社印^. 期之動作。它並不需配合於滑鼠墊，而可滑行於幾乎任何 I 表面。它使用一組單一成像積體電路以追蹤跨越任意表面 的電路（滑鼠本身）之轉譯。 但是，那仍然是一組滑鼠，並且需要某類表面以便操 作》膝上型電腦和某些雜亂工作環境無法容納滑鼠•不論 它是否習見的或者光學式》例如，膝上型電腦製作者嘗試 不需滑鼠而提供滑鼠般指示》有旋轉搖桿、附著軌跡球以 及繪圖器等。一型膝上型具有移動在按鍵之間的小桿並且 依據指尖所施加力量而控制螢幕指標器》鍵盤上面被置於 鄰接著“厂’按鍵，具有讓手停留在鍵盤上面本位置之優點。 軌跡球和繪圖器是模糊地或者機械精緻性，而力量感知桿 需時間熟習，因爲它並不轉譯一組空間位置（手/滑鼠組合） 至另一位置（螢幕指標器位置）。反之，它反應於無移動壓力 而移動螢幕指標器。經過良好設計和適當地執行的測試展 示出利用轉譯一空間位匱成爲指標器位置（亦即，實際移動） 而操作的螢幕指標器控制範例是更快且更精確，並且因此 容易使用。 因此需要一種允許循跡於任意表面上面的（上述）視眼滑 鼠的光學機構，其可適用於位置轉譯型式螢幕指標器控制， 而不需要一組實際滑鼠或者會磨損、彎曲或者整個斷裂的 其他可移動附加物。如果此一光學機構同時也允許手保持 於鍵盤上面本來位置則將具有進一步的優點。、應如何進行？ 免滑鼠、光學式以及位置轉譯型式螢幕指標器控制之 問題的一種解決方法是形成使用者之一手指上面紋理（如： (請先閲讀背面之注意事項<«寫本頁) -裝- *ar 線 ____6 ((、NS ) Λ4規格（210X297公釐） 403932 A 7 ___B7 五、發明説明（4 ) "指_")之部份影像，那可以是姆指或者手指》手指的移動 產生影像移動而被移動感知器檢測出並且轉譯成爲對應的 螢幕指標器移動。手指被置於桿狀透鏡末端上面，該桿狀 透鏡在按鍵中向上延伸：例如，接近"Η"，··Γ’，"Y"和"U" 按鍵之接合處：或者，從鍵盤中心斜面前緣水平地外伸》 前者安置配合於右方食指，而後者配合於兩支姆指。當影 像在移動感知器之內"移動"時，其一部份從視窗消失，並 且以手指相鄰部份之其他的影像樣型取代。充分改變的影 像被保持爲新的目前影像|其接著本身改變，並且依此類 推。在參考像框（原先影像）和目前像框（目前影像）之間的 比較允許影像移動數量和方向之檢測。這些被檢測數量對 應於滑鼠球的轉動，並且被傳送至電腦軟體以便被處理。 因爲沒有滑鼠，必須進行某些事項以取代一般滑鼠之按鈕 或者開關。在這發明中，它們可以是鍵盤上面另外的按鍵。 尤其是，它們可被匱放在將空隔條縮短所多出來的位置。 這些按鍵將與滑鼠驅動器通訊，但是，並不與鍵盤驅動器 通訊。 第1圖是一種免滑鼠、光學式以及位置轉譯型式螢幕 指標器控制機構分離的主要構件之簡化繪圖之側視圖； 第2圖是靠近按鍵具有一組光學螺栓的電腦鍵盤頂 部透視圖，那是移動型式螢幕指標器控制機構之一部份· 其具有取代習見滑鼠按鈕的按鍵，並且同時也展示對於水 平裝設光學螺栓在鍵盤前方斜面上之選擇位置。 接著參看第1圖，其中展示一組移動檢測裝置1側視 本紙張尺度洎州中國國家榡碑（rNS ) Λ4規格（210X297公釐） ---,Γ----装------1T------^ *』 (請先閲讀背面之注意事項V..&寫本頁) 403932 A7 B7 經淖部十呔梂卑扃货工消費合作社印" 五、發明説明（s ) 圖之簡化表示，其適用以追蹤壓在透明螺栓3之表面5上 > 面人類手指7的移動，螺栓3可以由塑膠製成。一組光源2, 它可以是LED，其發射利用透鏡4蒐集並且聚焦之光線以 照亮表面5»表面5可以平坦，或者最好是，具有稍微曲面。 曲面有助於將移動檢測器9之聚焦表面5的區域尺寸放大， 將在下面說明。表面5可以是玻璃或者施加至透明螺栓3 末端的其他耐磨塗層。表面5直徑可以約爲3/16至1M吋， 並且透明螺栓3長度可從約3/8吋至3/4吋。另一透明螺栓 3之項目是"桿式"透鏡。 當手指7的尖端6壓在表面5時，皮虜邊緣和任何其 他的細微紋理特點可見於將表面平面，正如同它們是將表 面之一部份。 透鏡8將來自該等特點的光線聚焦於移動感知器9之 —部份的光檢測器陣列。移動感知器9自動地取得並且追 蹤任何適當的影像。當追蹤影像時它產生接著將被使用以 取代滑鼠移動的增量（X，Y)信號。 即使將指尖6從表面5提昇千分之一吋將使影像失焦 並且失去追蹤。這狀況在移動檢測器之內被檢測，並且增 量（X，Y)信號之產生停止。這具有使得螢幕指標器在目前 位置不改變之效應，並且如同滑鼠使用者之手從滑鼠移除。 當指尖6再置於表面5上面時，移動檢測器了解影像已經 被取得，並且將該影像獲得當成已經進行重\置。亦即，直 至新的獲得之後的新移動時增量座標（X，Y)才具有（〇| 〇) 値。這使得屏幕指標器現有位置不受影響直至由於手指7 ___________8 本紙張尺度诮用中國國家標蜱（（'NS ) Λ4規格（210X297公釐） ---r[I---裝------訂------線 ·* (請先閲讀背面之注意事項r,食本頁) 403932 A7 B7 五、發明説明（6 ) 的移動而移動爲止，並且正好對應於滑鼠使用者之手放回

I 滑鼠上面而不需要移動它。 不透明隔片1〇避免散射光線從LED2到達移動檢測器 9 ° 上述技術明顯地取決於移動感知器9的性質。其使用 和配合參考專利中所說明成像和航行配置完全或者大致地 相同的技術。其中說明之特定操作設定中，由於小尺度細 微特點被成像並且追蹤（例如，紙嫌維），所以在影像到達感 知器之前需要放大•此處，指尖6上面的特點在比較之下 非常大，所以不需要放大。 即使成像和航行機構已經說明於參考專利中，爲了讀 者方便，我們接著將包含被該等機構所使用技術之非常簡 要縱觀》 —組LED2，它可以是一組IR LED，發射利用透鏡（4) 投射军區域（5)的光線，區域（5)是將被成像以便航行之工作 表面（6)之一部份。對於相對不透明材料之理想入射角度是 在五至二十度範圍之內發射光。在本設定中由於透明螺栓3 之長度那是不實際的|並且即使是，該優點也因爲皮虜的 透明度而受限制。結果，即使缺乏傾斜照射，追蹤工作也 非常好。 照亮區域（6)的影像是經由稹體電路（9)封裝（本身未展 示）中光學窗口（那可以是透明螺栓3本身）投射並且至一組 光檢測器陣列。這利用透鏡8輔助完成。光檢測器可以包 含，例如，各側是〗2至24組檢測器的一種方形陣列，各 _9_ 本紙張尺度適川中國囤家標卑（（'NS ) Λ4規格（210X 297^^1") ------------^------1T------0 (請先閲讀-t面之注意事項G寫本頁) 403932 A7 B7 五、發明説明（7 經滅部屮次標卑扃β工消费合作社印鉍 檢測器是45乘45微米光感應區域並且中心至中心間隔是60 I 微米的光電晶體。該等光電晶體將電容器充電，其電壓隨 後被數位化並且儲存於記憶體中。明顯地，指尖6亮度之 一般位準可以依據光檢測器之輸出位準而被控制並且調整 從LED2發出的光強度。這可以是連續的控制或者脈波寬 度調變，或者兩者之組合。 較佳光學航行是利用直接地成像爲在表面5可見之各 種特定的光學特點之像素陣列而光學地檢測移動，如同人 類視覺。從壓住表面5之工作表面紋理反射的IR光被聚焦 於適當的光檢測器陣列上面（例如，丨6x16或者24X24)。LED 可以依使性能最佳（例如，配合工作表面之光檢測器動態範 圍）而以穩定或者可變化的發光數量連續地導通。另外地， 耦合至光檢測器之電荷累積機構可以被"關閉"（利用目前關 閉開關）並且LED脈波式導通和關閉以利用伺服光線平均數 量而控制曝光。關閉LED同時也節省電源：那是電池操作 環境之重要考量。分別光檢測器的反應被數位化至適當的 解析度（例如，六或者八位元）並且作爲像框儲存在記億體陣 列之內對應的位置。 最好是，投射至光檢測器上面的影像尺寸是被成像的 原始特點之一單位放大。光檢測器之尺寸以及他們的間隔 使得每個影像特點具有一組或者許多組鄰接光檢測器，而 非其他的方式。因此，利用分別光檢測器表呩的像素尺寸 對應至工作表面上面之空間區域，其尺寸一般小於工作表 面上面典型空間特點之尺寸，那是指尖6上面皮虜輪渦之 (請先聞讀背*-之注意事項_¼寫本頁) -裝- 訂 線 木紙張尺度迠川中國囤家梯呤（（'NS ) Λ4規格（210X297公釐） 403932 Α7 Β7 五、發明説明（及） 隆起部份。光檢測器陣列整體尺寸最好是充分大以接收具 ί 有許多特點之影像。以這方式，當指尖6移動時此空間特 點之影像產生像素資訊之轉譯樣型。陣列中光檢測器數目 以及它們內容被數位化並且捕捉的框速率一起影響指尖6 在表面5之上可多快地移動並且仍然被追蹤。利用比較最 新捕捉樣本框與先前捕捉的參考框以確定移動方向和數量 可達成追蹤。 可以嘗試的方法是依序地在八方向之各方向利用一像 素偏移嘗試移位（一組平移，一組平移和一組向下，一組向 下，一組向上，一組向上和一組平移，在其他方向中的一 組平移，等等）將一組像框整個內容移動一像素距離（對應至 一組光檢測器）。那總共有八次嘗試，不能忘記可能沒有任 何移動，所以同時也需要第九次嘗試"虛移位"。在各嘗試 移位之後，彼此重合像框部份逐個像素地被相減，並且結 果差量（最好在平方之後）被相加以形成在重合區域之內相似 性（相關係）的量測。當然，可能有更大的嘗試移位（例如· 兩組平移和一組向下），但其複雜性可能損其優點，並且最 好是具有小嘗試移位之足夠髙框速率。具有最小差量（最大 相關係）的嘗試移位可被採取作爲在兩組框之間移動的指 示。亦即•其提供粗略移動資訊，那可以被調整或者累積 以提供習見粒狀之顯示指標器移動資訊（ΔΧ和ΔΥ)並且有 適當的資訊交換速率。 \ 在配合參考專利中說明的實際演算法（並且被本免滑鼠 指標器控制機構使用）是上述的改良和熟練版本。例如，光 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) -裝. 訂 線_ _________11 本紙張尺度珀川中國囤家標埤（（'NS ) Λ4規招（2丨0X297公釐） 403932 A7 B7 五、發明説明（？） 檢測ψ是1 6X 1 6陣列。我們可說利用儲存在時間t。輸出之 光檢測器數化値首先取得一組參考像框。在稍後時間1,取 得樣本像框並且儲存另一組數化値。我們希望將新收集的 九組比較像框（例如，一組虛位移，一組平移，一組平移和 一組向上，等等）與代表"我們上次所在"之參考框相關連。 該等比較像框是樣本框的暫時移位.版本；應注意到，當移 位時一組比較像框將不會正好重合於參考像框》將有一組 邊緣，或者兩組相鄰邊緣不會匹配。沿著不匹配邊緣之像 素位置將不會貢獻於對應的相關性（亦即，對於該特定的移 位），但是所有的其他像^位置將會。但是那些其他像素佔 了主要的像素數目，因而可得非常良好的信號雜訊比。對 於"最接近鄰組M操作（亦即，限制於一組虛位移，一組平移 和一組向上/向下，以及其組合），相關性產生九組"相關値"， 它們可以從所有具有空間對應性的像素位置之差暈平方和 被導出（亦即，一組像框中一像素位置真正與其他的像框中 一像素位置匹配-未匹配邊緣將不會具有此種匹配）。 也許需要對於如何完成移動以及得到相關値加以簡要 _明。該移位是利用可在一次輸出整列或者整行陣列的記 憶體位址偏移量而達成》特定算術電路連接到含有被移位 參考框之記憶體陣列以及含有樣本框之記憶體陣列。對於 .特定嘗試移位（最接近或者接近鄰組收集成員）的相關値公式 是非常快速地達成。最機械化方式是想像如阔檢査板之空 白和黑暗樣型之透明（參考）薄膜，其配置也許是隨機的。接 著想像具有如同一般圖型之第二（樣本）薄膜覆蓋該第—組上 12 本紙張尺廋珀川屮國囚家椋埤（ΓΝ5 ) Λ4規格（210X297公嫠） A--------¾------、玎------0 (請先閲讀背*-之注意事項>^-本頁) 403932 A7 B7 五、發明説明（π ) 面，它是負影像（空白和黑暗樣型互換）。接著該組對被對齊 ί 並且被保持對向光。當參考薄膜相對於樣本薄膜被移動時， 經由該組合之光線數量將依據影像重合程度變化。允許最 小光線之位置是最佳相關。如果參考薄膜之負影像圖型是 從樣本薄膜影像偏移，允許最小光線之位置匹配該偏移之 —組。我們注意哪一種偏移允許最小光線；對於免滑鼠螢 幕指標器控制我們注意具有最佳相關値之位置並且認爲指 尖移動那麼多。實際上，那是發生在具有光檢測器、記憶 體和算術電路配置以完成所述影像相關性以及追蹤技術的 一組積體電路（1C)之內。 如果所給予的參考框可與後續樣本框被再使用，則是 所需求的。同時，從光檢測器新的影像（下一樣本框）產生的 各種新收集九組（或者二十五組）相關値（在，ti+l，等處收 集）應該含有滿意的相關性。許多比較框之依序收集可得自 在U採取的（16x16)參考框。允許這完成之方式是保持最近 移動的方向和偏移資料（那是等於知道自先前量測後的速率 和時間區間）。這允許"預測"如何（永久地！）移動參考框中的 像素收集以便對於下一樣本框可預期一組"最接近鄰組"與 之相關。這移動以預測可排除或者移除，某些參考框，減 低參考框尺寸並且使相關性統計品質惡化。當移位和減少 參考框邊緣開始接近原始參考框的中心時，即是採取新的 參考框之時。這操作方法被稱爲"預測"並且(同時也可被與 延伸的"接近鄰組"（一組虛位移，兩組平移/ 一組向上，一組 向上/兩組向上，一組平移/ —組向上’兩組平移，一組平移， ________13 ^紙ί長尺度谪^十國囤家榡冷((、NS ) Λ4規格（210X 297公釐） --L·--/--rl·---裝------訂------線 « - (請先閲讀背面之注$項/4寫本頁) 403932 A7 B7五、發明説明（/ / ) 妗沭部屮少桴卑局只工消費合作社印^ 等）演算法之比較框使用。預測之好處是利用流線式內部相 ί 關步驟（避免兩組任意相關16x16資料陣列之比較）並且減少 取得參考框之時間比例而加快追蹤程序。 移動感知器可以具有懸浮至電腦移動信號的產生之"保 持''功能，而允許指尖6實際地從表面5移除而不需要干擾 指標器屏幕上面之位置。如果操作員沒有空間進一步地移 動其手指，但螢幕指標器仍然需要進一步地進行，則這是 需要的。操作員執行對應的通常滑鼠策略，例如，向上延 伸*是簡單地在工作表面右側拾取滑鼠，在左方將之放下 並且將之繼續移動至右側。在本設定中所需要的方法是在 對應的提昇手指策略時使移動指示信號免於受到假動作， 將之移回，並且置放在表面5上面，以至於屏幕上面指標 器以預期且不令人討厭方式動作》"保持"功能可以利用察 覺影像中所有的或者多數像素具有"暗色"而自動地達成（實 際比那更複雜，如下面說明）》 當然，所發生的是來自發光LED的IR光線不再以過 去相同數量到達光檢測器；可能反射表面太遠或者無法觀 看到。但是，如果指尖6被移除並且結果使表面5曝露於 強光環境，則光檢測器輸出可能在任何位準。關鍵是它們 將是均一的，或者接近均一。它們成爲均一的主要理由是 不再是被聚焦影像；所有的影像特點各不相同並且它們各 分佈於光檢測器之整體收集之上》所以所有'>光檢測器具有 某一平均位準。當具有聚焦影像時之情況這是有不同對比。 在聚焦情況時，在像框之間相關性（一組平移，一組平移和 _________14 本纸張尺度適川中國國家標碑（（、NS ) Λ4規格（210X297公釐） ---Γί_|ί---裝------訂------線(請先閲讀背面之注意事項厂、寫本頁) 經："部十次榡净局负1消费At作社印^ 403932 A7 —______B7 五、發明説明（C ) 一組向下，等等。）具有不同現象》 假設被追蹤的空間特點經由透鏡系統被正確地映射至 光檢測器上面，並且指尖之移動量正好等於一特點從檢測 器至檢測器所需要的數量和方向》爲了簡單起見，同時也 假設只有一組特點，並且其影像是一組光檢測器的尺寸。 所以，除了一組之外，所有的光檢測器具有非常相同位準， 並且由於該特點，不是在該位準之一組檢測器是在大致不 同的位準》在這些高度理想狀況之下，明顯地，相關性作 用將非常好：對於最接近鄰組演算法使用九組嘗試的系統 中（並且記得可能沒有移動）具有八組"大"差置和一組小差量 (大致平坦表面中之陷入洞孔）。[注意··機敏的讀者將會注 意到這設計範例中的"大"差量實際上對應於，或者由於· 只有一組像素，並且也許不應稱爲"大回顧先前之移動薄 膜。這範例中通過薄膜的僅有光線將是特點之一組像素。 具有更多不同像索之收集的正常影像將增加差量成爲真正 之"大"差量。] 目前，此種高度理想狀況並非尋常惰（況。更正常的是 被追蹤空間特點之影像大於和小於光檢測器之尺寸，並且 指尖6之移動是連續的，跟随允許該等影像一次落於多於 一組檢測器上面之一路徑。某些檢測器將僅接收一部份的 影像，亦即，某些檢測器將進行亮和暗之類比相加。這結 果是至少一組陷入洞孔之"擴大"（就與之相阱的光檢測器數 目而言）並且非常可能陷入洞孔深度有對應的減少。這情況 可以利用想像一重球沿著拉緊但是非常有伸縮性之薄膜滾 ________15_ i紙张尺度珀;ίϊ中國囤家標增((’^>八4規格（2丨0父297公嫠） I 餐 ,1τ------0 (請先閲讀背面之注f項C寫本f ) 403932 A7 --___B7__ 五、發明説明（) »胃^到》該薄膜具有一組相關的離散整數卡氏座標系統。 滾動時在任何整數座標位置該薄膜將擴張多少？首先想 像該球是非常小直徑但非常重，並且接著想像該球是大直 徑’但仍然具有相同重量。如此類比可能不恰當，但它作 爲展示上述"陷入洞孔，，的觀念。一般情況是具有陡峭形式 陷入洞孔之大致平坦表面將成爲擴大凹面，或者碗形。 我們將稱被利用各種相關値產生或者說明的表面爲••相 關表面。" 我們如此說的原因有兩點。·第一，當指尖6移動時相 關表面中凹面之移位形狀允許內插而比光檢測器之簡單尺 寸/間隔更細緻。我們提出此點|並且註明移動檢測器9可 達成，而不予以說明。內插之詳細說明可參考所列專利。 相信不必有內插之進一步地討論。第二，並且這是我們對 於先前繪出圖形討論之真實理由，是觀察到當指尖6離開 表面5時發生相關表面中的凹面消失，而以一般相等値取 代相關性（亦即，一組"平坦"相關表面）。當這發生時我們可 以肯定地說指尖6不在，並且可接著自動地採用保持特點， 直至在適當的凹面（"碗形重現之後爲止。 這結束我們對於移動感知器9之本質和內部操作的討 論。接著我們將討論如何使用它達成"免滑鼠"。 接著參看第2圖，那是電腦鍵盤一部份之頂部透視圖， 該鍵盤可用於膝上型電腦。應注意到透明螺栓3是置放傳 統QWERTY鍵盤的"H"、"J"，"Y"和"U"按鍵鄰接角落附近。 如果使用另一按鍵帽佈局’則它沿著從右方食指（指標器）本 _____.16 ί紙張尺度((’阽）刎規格（210'/ 297公釐） -------.--Ί -----裝------訂------線 (婧先閱讀背*.之注^^項 .i:寫本頁) _____________________/v _ /ft\. Ο A7 B7 經：¾部屮次梂if^sc-T消贽合作社印製 五、發明説明) 來位置之左方和向上通道被置放》對於左手使用者，則它

I 沿著從左方食指本來位置之右方和向上通道被匱放（在"F"， "R"，"T"和"G"按鍵鄰接角落）。最後，在向上方向無特別 安排；那可以向下，雖然那使手指彎曲而使指甲可處於有 利位置。（向上可伸直手指*並且因此將指甲移開。）同時， 我們不能偏愛食指在而忽略相鄰手指（最長的中指）。但是， 整體而言，最佳選擇是如圖所示之一組。應注意到，可以 更改鄰接透明螺栓3之正常形狀按鍵帽。 在任何情況中，所持觀念是使用者將其指尖置於表面5 上面並且接著移動其手指而導致螢幕指標器移動。對於大 螢幕，他可以一次或者兩次地提昇、縮回和取代其手指。 但是，那是非常快速地並且自然地發生，並且與移動滑鼠 比較具有非常輕微的移動，所以這可被接受。 接著，將螢幕指標器點在屏幕上面所需的位置只是我 們欲消除的滑鼠所提供之部份功能。我們同時也需要"按鈕 選擇"和"雙重按鈕選擇”之方式，以使用習見的術語。同時 我們也應該保留習見滑鼠上面的慣用兩組按鈕（#1和#2)。 爲達此目的之一方法是縮短習見的空隔條並且在各端 可用的空間中增加一組新的按鍵。一般而言•空隔條是利 用姆指壓下，其指向空隔條中間。習見的空隔條太長。在 圖中，習見的空隔條被分割成爲三組按鍵：一組縮短空隔 條1 3(現在是兩組或者三組"按鍵M長度，而取代例如，七組）， 並且兩組新輔助按鍵14和15達成目前免滑鼠之滑鼠按鈕 功能。利用朝向手掌稍微地彎曲姆指，它們移動進入壓下 ________17_ ^紙張尺度適β中國因家標冷((、NS ) Λ4規格（210X297公釐） --J--„---------裝------訂------線 (請先閲讀背如之注意?'項 ？寫本頁) 經斌部十次樣率为只J消贵合作社印焚 403932 A7 _________B7 五、發明説明（/3·) 按鍵；14(滑鼠按鈕#丨）或者按鍵15(滑鼠按鈕#2)之位置。 可能有某些變化•如果主要是需要一組按鈕滑鼠，則 可容易地安排有一組可用信號來自指示"看見某物"（指尖）之 移動感知器，並且當該信號呈現”如同引動滑鼠按鈕一修 引動習見的空隔條i取代傅输"空隔••按鍵碼至某一執行程 式。另外地，透明螺栓3可裝設在當手指壓住表面5時進 行壓下滑鼠按鈕功能的一組壓力感知開關或者換能器上 面。 一種吸引人之變化是水平地置放透明螺栓3·於鍵盤斜 面前緣之垂直部份上面，如虛線3_、5·和16所指示。參考 文字16代表不同的透明螺栓3·所突出經過至曝露表面5·的 斜面（未展示）中孔口。使用時，各姆指被降低以覆蓋表面5· · 姆指之移動將移動螢幕指標器。利用稍微地彎曲食指並且 接著壓住適當的按鍵可使滑鼠按鈕#1(14)和#2(1 5)被引動。 操作時，影像取得速率需要使得依序影像之距離中不 同不大於陣列寬度的四分之一，或者一組16x16陣列光感 知器之4像素。試驗顯示50毫米/秒之手指速率是合理的。 以1 : 1成像，這對應於每秒800像素陣列之速率。爲了符 合每週期不移動超出四組像素之需要，每秒2〇〇次的量測 速率是需要的。這速率是非常實際，並且可能需要以許多 倍這速率操作。 、 對於手指跨越表面5之單一掃瞄的合理手指移動量是 大約10毫米。也可能需要對於單一掃瞄導致螢幕指標器撗 越整個屏幕。對於具有60微米間隙的陣列而言’這對應嘴 _ J8_ 本紙張尺度通州中國固家標碑((、NS ) Λ4規格（210X297公釐） — IT; 0. — ^ 裝 I-"—訂------線 (請先閱讀背面之注^^項厂^寫本瓦) 403932 A7 B7 五、發明説明（/^丨 列之166像素平移。將這映射至具有上千像素的屏幕之上， 也許有用’以現代標準而言具有相當粗糙的控制度。這可 利用在陣列像素位準內插至1/8像素而修正，並且配合參 考專利有提及。即使以16x16陣列和5X5比較框，該內插 程度也是非常可能。 Ί» J ^ — II 裝— — (請先閲讀背¾.之注I項 寫本頁)

.II 線 -¾¾-部十屮標^-^W-T消介合作社印製 本紙張尺度適用中國®家標肀_( ('NS ) Μ規格（2丨OX297公漤） 經滅部屮决枒率局只-Τ消轮合作社印製 403932 A7 __B7 五、發明説明（7) 元件標號對照表 1 移動檢測裝置 2 光源 3 透明螺栓 3, 透明螺栓 4 透鏡 5 表面 5, 表面 6 指尖 7 手指 8 透鏡 9 移動感知器 10 不透明隔片 12 按鍵 13 空隔條 14,15 輔助按鍵 16 孔口 -------------裝------訂------線 (請先聞讀背』之注意事項>Λ寫本頁) __________20 本紙張尺度適州小國囤家標跨（（'NS ) Λ4規格（2丨0X297公釐）

Claims (1)

1. 403932 A8 B8 C8 D8 七、申請專利範圍 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 1. 一種用以控制電腦系統或者類似者之螢幕指標器 涖置之裝置（1)，該裝置包含有： 在其一端具有成像表面（5)之一組桿式透鏡（3)，人手指 尖可以被置於該成像表面（5)上，並且具有一組相對遠端 (4, 8)，光線可以進入該處，從指尖反射並且在一般相對其 輸入之方向退出： 一組光源（2)配匱接近該桿式透鏡遠端並且在該遠端發 射光線進入該桿式遂鏡： 一組移動換能器（9)配置接近該桿式透鏡遠端並且接收 從指尖反射且退出該桿式透鏡遠端之光線，該移動檢測器 產生跨越成像表面之指尖在正交軸移動的信號指示。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該桿式透鏡（3) 被置於鍵盤之諸按鍵（12)中，其位置相鄰於食指並且該成像 表面剛好在按鍵頂部上方。 3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該桿式透鏡成 像表面延伸經由鍵盤斜面中孔口（16)，該孔口在中央前方位 置而當食指是置於鍵盤上面本位按鍵時可以被人手姆指尖 端覆蓋。 4- 如申請專利範圍第1項之裝匱，進一步地包含一組 鍵盤，其空隔條大約是兩組至三組一般按鍵的長度，並且 緊接其各側具有當被壓下時操作如同滑鼠上面按鈕被壓下 的另外按鍵（14，15)。 5- 一種用以控制電腦系統或者類似者之螢幕指標器 位置之方法，該方法包含的步驟有： 21 本紙張尺度逋用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I----裝------訂------線 \ , ' (請先閲讀背面之注意事項-T4寫本頁) 403932 bS D8 々、申請專利範圍 置放人類手指（6)壓住桿式透鏡（3) —端的成像表面 (5)； 引導光線進入該桿式透鏡另一端（4): 將從手指反射的光線聚焦於接近該桿式透鏡另一端的 一組光檢測器（9)陣列上面： 將該光檢測器輸出値數位化並且儲存該數位結果於一 組記憶體中； 處理記億體中之該等數位化値以產生跨越成像表面之 指尖在正交軸移動的信號指示；以及 依據該等移動信號調整一組螢幕指標器位置》 ------L----^------ΤΓ------0 ' > (請先閱讀背面之注$穸，填寫本頁) 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 22 本紙張尺度逍用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐）