TWI234105B - Pointing device, and scanner, robot, mobile communication device and electronic dictionary using the same - Google Patents

Description

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發明所屬之技術領域 本發明係有關於一種指向元件 型滑鼠元件。 特別係有關於一種筆 先前技術 傳統滑鼠係由使用者在一如滑氣塾之 轉動滑鼠内的球’來移動螢幕上的游供 移動滑鼠心 筆型滑鼠可以取代傳統滑鼠來芯m操作。 筆的形狀，以允許滑鼠的操作與手寫操作葦型滑鼠為 相似，以使滑鼠的操作變的容易。、"人類所作白《

一般來說，筆型滑鼠被使用在例如是 板上，以讓刻寫板辨識筆型滑鼠接近或者與刻寫 觸0 進一步地，當筆型滑鼠與刻寫板接觸時，螢幕上的 標的移動不是由移動筆型滑鼠所執行，但是是由與刻寫 保持一間隔距離這種不接觸刻寫版的方式來移動筆型滑鼠 所執行（一般為1 · 5cm)。因此，保持筆型滑鼠與刻寫板維 持一間隔距離來移動筆型滑鼠會令人相當困擾。就算只是 輕輕的使用筆型滑乳’使用者仍然會覺得手腕相當不舒

服。這樣的麻煩在近代這樣經常使用電腦及滑鼠的趨勢 下，會變成一項缺點。 為了像使用傳統球型的滑鼠般使用筆型滑鼠，筆型滑 鼠上之球的尺寸必須得減小。然而，當球的尺寸降低時， 滑鼠移動的敏感性也被大大地降低。因此，以機械觀點來

5149-5799-PF(Nl).ptd 第6頁 !2341〇5 ^^ 發明說明（2) 持傳統滑 向元件藉 辨識。然 動力也降 低後’這樣 當滑鼠 產的筆型滑 —距離存在 辨識。 當使用 種降低透鏡 離會因為降 影像與自元 保持某個距 成指向元件 個方法只能 時才可以執 維 指 之 鼠的敏感性 由齒輪傳動 而，當球的 低。因此， 的球型滑鼠 因動作偏離 鼠會有問題 時會發生失 傳統的筆型 尺寸以增加 低相機透鏡 件的前部突 離，因此可 傾斜而使目 在有均勻圖 行指向功能 相當的困難。這是說，多數有球的 裝置（pinion gear)執行球轉動時 尺寸降低時，轉動齒輪傳動裝置的 自從滑鼠的指向敏感性及精確性降 就不適合筆型滑鼠。 而傾斜時，以傳統光學影像方式生 也就疋當影像感測器與板之間有 焦的問題，因此會妨礙滑鼠操作的 光學元件來執行指向元件時，有— 深度（焦點與目標影像位置間之距 虹膜的尺寸而被增加）的方法，並 出之球筆（ball - point pen)或尖端 解決以某些角度操作指向元件時造 ‘影像失真變形的問題。然而，這 案的平板（印有圖案的紙或滑鼠塾） 發明内容 發明t Ϊ5 ’在知曉上述習知發生的問題的情況下，本 ( X \ L· T3L 種不需要數位板等刻寫板的指向元 件（例如滑氣等）。 本潑"明> S rq ,,. 鼠。 另一目的在於提供一具有簡單機械結構的滑

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五、發明說明（3) 本發明之另一 置支撐球接觸以大 球移動的敏感度。 目的在於提供一滑氣 大地促進球的轉動二 ，其有一球只與配 因此可明顯地改善 一般無拘 本發 方向而有 本發 鼠不能使 以執行操 本發 鼠，當使 弓I導光線 率，可以 上不需要 低。 本發 的指向敏 的尺寸很 件來指向 本發 球以在筆 本發 的結構並 本發明之另一目的在於提供-滑鼠，可以像書寫工且 金1你田。 •与工具 束的使用 明之另一 傾斜也可 明之另一 用的玻璃 作的滑鼠 明之另一 用光纖使 至目標表 執行滑鼠 的區域範 目的在於提供一滑鼠 以精確地執行滑鼠操 目的在於提供一滑鼠 板或者顏色不均勻的 Ο 目的在於提供一低能 光遺漏降到最低時， 面上想要的區域範圍 操作’並可藉由減少 圍來使因為照明所消 明之另一 目的在於提供一筆型 筆型滑鼠可像一般滑 於筆型指向元件的中 操作以進行偵測。 明之另， 感性以使 小，球位 目的在於提供一指向 件可擁有一編碼器功 目的在於提供一指向 且成本相當低。 型掃描元 明之另一 ，就异疋在多變的 作。 ，就异是在傳統滑 不滑順材料上都可 源光學影像型滑 其導光板可以藉由 以改善光照射效 光遺漏發生在表面 耗的能量降到最 滑鼠，其具有足夠 鼠般使用，即使球 間，並藉由移動元 元件，其使用一小 能及一手寫功能。 元件，其具有簡單

1234105 發明說明（4) 本發明之另一目的在於接板 y /Jn ^ ^ ^ ^ . 在、^供一行動電話，其内設置有 能 及 能 依據指向功能來執行-手寫辨識功 -：Hi ίΓ錄的同時，提供-關鍵字輸入功能 。檢索功…亦可提供-手寫備忘功能及一繪圖功 本發明之另一目的在於捭 字母辨識功能，一電子電子字典’㊣具有手寫 由辨識的字母組成的字來頻螢幕顯示單元依據-上。 木4不子典内容於顯示單元的螢幕 本么明之另一目的在；,t 同形式的筆型指向元件牛’其在各式不 頁升/降捲動功能，去棬無4 間早的捲動按鈕來提供一 向兀件向上及向下來提供一 才精由移動聿i才曰 為了達到上述各目的，=二來執行指向操作。 便解決在筆型指侦測球的移動，以 感性及機械的工且t k ^ 一型的問題（指向敏 為使本：明二的尺寸)。 顯易懂，下文特舉一較目的*特徵、和優點能更明 細說明如下： 只^例’並配合所附圖式，作詳 實施方式 在相關圖式巾，土 圖式中，以桿示相 5的參考標號會普遍使用在不同的 知不相冋或相似之組成構件。

1234105 """" 1 ...................................... ！ 一. ............ — * 一 五、發明說明（5) 光學影像感應器經常被使用在光學滑鼠中。一般來 說，在很多光學滑鼠中，光學影像感測器會與透鏡結合來 使用以具有400解析度（dot/inch，dpi)，且每一晝面為16 x 1 6畫素資料以成為一影像用以在一光學部計算來偵測球 的移動。

第1圖說明一 6 4灰階影像作為一影像資料來輸入至一 光學影像感測器之範例（參考安捷倫（A g i 1 e n t)光學滑鼠感 測器ANDS-205 1及HDNS-2000資料）。光學影像感測器包括 在影像擷取系統（Image Acquisition System)内以取得影 像，一數位信號處理器（Digital Signal Processor， DSP)以用數位方式對取得的影像進行信號處理，一選擇滑 氣為PS/2模式之功能，及一輸出轉換器來將處理的影像轉 換為以X及γ轴構成之資料’並將轉換的資料輸出。具有光 學影像感測器之DSP藉由比較及分析先前與當時之影像來 計算方向及距離，藉由影像間的關係之計算來連續取樣並 輸入，且將方向及距離之位移資料以水平及垂直方向（χ及 Υ轴構成）輸出。如果第1圖所示之二圖進行比較及分析， 可以看到先前的影像左移3畫素並下移丨畫素。這個影像的

移動方向及距離的計算需要很許多時間，但使用D S ρ可以 很快的執行。 因此’在解析度為400dpi時，對實際取得影像來說， 例如是滑鼠墊之板上的影像尺寸分別在水平及垂直方向以 16晝素表示是足夠的。 也就是說，16畫素+ (400畫素/25. 4隨）=1. 016mm

5149-5799-PF(Nl).ptd 第10頁 1234105 五、發明說明（6) 雖然影像尺4 微的搖晃下， 卞理論上為1· Omm，當基本型的滑鼠在輕 輸入資料。另〜近乎丨· 5mmx丨· 5mm之區域範圍足以平穩地 的移動，如果為了藉由球表面之小區域範圍來偵測球 窟夕,,，—用以取得影像的透鏡為80 0dpi，在光學滑 〇e 5mm(l/2 & ^ @域對影像處理的被執行必須為 ^ ^ L y° lmm) x 〇· 5mm。這樣的方法，如果透鏡的解 -# ^ ^ 干」&加時’對應之被光學影像感測器處理之 ,,m 〈衫像資料會降低。因此，當小塑球可以被 便用，則可讓、、成 上，、月鼠成為一筆型滑鼠。在直徑大於3mm之球 . 、的移動可以利用一 1 mm X 1 mm的表面影像來被偵測 案中」使用解析度為400dpi之透鏡）。 一^二貫施例中，為了輸入一解析度為400dpi之影像至 光學景> 像感測器，透鏡會被設計以便光學影像感測器與 鏡間的距離為15_，且透鏡之焦距的深度大約為lmm。 因此’滑鼠移動的資料可以藉由光學影像感測器來讀取在 球表面上的影像以進行偵測，透鏡與球表面的距離為1 4至 16mm 〇 光學滑鼠的發光與典型的光學感測器不同。光學滑鼠 的發光以一16至20之角度（一般來說，在20度附近）照射至 一個可被彳貞測的粗糙表面（相對不平），來區別此表面之移 動’因此就算在一張未被書寫的紙上球的移動還是可被偵 ί °在一實施例中，表面輕微不平的球（其表面具有輕微 犬出或凹陷）會被採用，且移動的球之表面可被偵測，如 此執行一滑鼠功能。

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五、發明說明（7) 另外，當使用光纖之導光板將光引導至 面的位置時，發射效率北沓_ , 丄 U㈢表 ^ 、证^ 耵焱手非^ ^。另外，當光纖任意f曲 時月鼠使用的空間可以被降到最低。實際上，當使 纖取=-般傳統光學滑鼠所使用之導光板來照射光至目標 士 ：付到較咼的滑鼠敏感性。這是說’傳統導光板會導致 光遺漏因為光抵達想要的表面區域範圍時’由於自發光二 極體（light emitting diode，LED)發射之光會擴散的緣 故，亦會照射到目標表面之不必要的區域範圍。相反地， 就异光纖¥曲亦能充分傳遞光，#果光靠近照射目標表面 時，咼百分比的光可被集中在目標表面。因此， 與 感測器可以得到-良好品質的影•’因此改善滑鼠：：向 敏感性。 另外，較佳者，可以列印特殊圖案在球表面上，以便 藉由光學影像感測器充分地偵測球的移動。形成球表面上 的圖案以便8晝素單元（400dpi解析度下之1β ^ 〇 5素單元的 i/2)景ΜΜ皮與其他影像區別’可以有至少—點^ 因此，較佳 Θ案以與鄰近的圖案區 或圖案以8晝素存在於每一影像。這樣的結構可以用正三 角形（參考地1 4 A及1 4 B圖）之測地線外型表示 者，可允許每一正三角形具有 別 以下，配合圖式詳細描述本發明之_垂 只方也例。 首先，描述圖式使用的參考標號。第2y — 發明之一實施例之滑鼠結構之概略圖，圖係顯示本 内部及部分外部結構。 特别係顯示滑鼠之

1234105 五、發明說明（8) 在圖中’參考標號101代表一光源，由一LED及其他類 似的來發光。參考標號102代表一導光板，由光纖及其他 類似的來以一需要的方向引導自LED1〇1發出的光線，也就 是說’引導至球103。如果自LED1〇1來的光可以被精確地 照射至球1 0 3 ’則導光板丨〇 2可以被省略。也就是說，如果 一晶片LED備用以作為光源來照射光線以接近球丨〇 3的表 面’導光板1 0 2可以被省略。 參考標號1 0 3代表球，與一般滑鼠所使用的類似。較 佳者’有些許的突出及凹陷被形成或特殊的圖案印製在球 的表面上。參考標號丨〇 4代表一透鏡以具焦自球丨〇 3反射之 光線並放大影像以具有一適合的尺寸。然而，當球丨〇 3與 光學影像感測器1 0 6之間的距離很小時透鏡1 〇 4可以被省 略’反射的影像則可不經過放大直接輸入至光學影像感測 器 106。 參考標號1 0 5代表一用來轉換光線方向的反射鏡，光 線自LED發射後經由導光板1〇2照射至球1〇3，並由球1〇3反 射且具焦在透鏡104，且照射此自光學影像感測器1〇6轉換 光線。當光直接入設置光學影像感測器丨〇 6時，反射鏡1 〇 5 可以被省略’光學影像感測器與一般傳統光學滑鼠使用的 類似。 參考標號107及107a代表配置支撐球（bearing bal 1 )，在接觸球1〇3時可促進球丨〇3的轉動。特別是，配 置支撐球1 〇 7 a設置在滑鼠的較低位置以防止球1 〇 3自滑鼠 中移走。當球1 0 3可以滑順的移動且不會自滑鼠移走時，

5149-5799.PF(Nl).ptd 第13頁 1234105 五、發明說明（9) 配置支撐球1〇7、107a可以被省略。參考標號1〇8代表配置 支撐球的支撐物，圍住配置支撐球1〇7、1〇7a並以工程塑 膠等材料製造，以根據材料之特性滑順地滾動配置支撐球 1M、l〇7a。在第3A及3B圖中顯示一設置有球1〇3及配置支 撐，1 0 7、1 〇 7 a之實施例。然而，這樣的設置並非僅限制 於貝^例所示’而是元件可被設計以便球丨〇 3上之操作壓 力均勻地應用在配置支撐球1〇7、1〇7a以平穩且滑順的滾 動。在第4A至4H圖顯示設置球1〇3及配置支撐球1〇7、1〇7a 的另一實施例。第4 A圖顯示一設計的結構以便有一空間 $以讓配置支撐球可於球與配置支撐球的支撐物之間移 配蓄Ϊ ΐ ΐ與球接觸時，複數配置支樓球在空間中滾動， 配置支揮球可以移動。在第化及4(：的 1 09代表一配置支撐球之桿拄哭^ + V " #υ 保梏1 nq囟、、奋知衣保持 置支撐球會滑順地在 滾動。第4B圖所示之保持器1 〇 9被製造u # 道狀的凹槽可以祜积士产咖二 了命1 υ y被表仏以便軌 阊带-,被形成在内面以谷納配置支撐球107。箓 4C圖所不之保持器1〇9被製造以便凹 第 容納支撐球107。保捭涔〗nc)叮” > 被形成在内面以 的-垂直軸。 可以被&轉地製造環繞在元件 在第4D圖的結構中，一 撐球之支撐部的較低部 、邊*二間被形成在配置支 103時被推且沿著邊緣^移動己置^撐球在非開始接觸球 突出120被形成來預 牙°的^父鬲部，一環型 置，以便執行—光學影勵 5149-5799-PF(Nl).ptd 第14頁 1234105 五、發明說明（10) 配置支撐球701及705開始接觸突出12〇的 =凹槽m被形成以允許配置支撐球7〇1 = 這樣較高及較低環狀凹槽被用以允^ 球103 ΪΚΐΐ球推且當球1〇3轉動時可容易地移動。當 = ? = t 置較低環狀凹槽710之配置支樓球 :動日$ ’配置支撐球703會往下移動。⑤配置支撐 多因球1 03的轉動而向上移動時，會被環狀突出工2〇阻 =:己置支樓球701經由環狀凹槽（參考㈣及“圖）向圖 ^邊移動。同時’配置支撑球m及7G6滚動地與球103 接觸L所以會因為球1〇3的轉動方向而向下移動。 第4F圖係- g己置支撑球移動的上視圖。當球⑴向逆 2針方向轉動時，配置支推球會與球1〇3接觸且滾動著移 自右邊移至左邊。配置支樓球7〇7及7〇8，位在較低的 部，藉由配置支撐球705及7〇6在環型凹槽内及周圍空 =右移動，繼續地推並向下移動。移動某個距離時，配 撐球707自環狀凹槽脫逃並與球103滾動的接觸著再次 動至左邊。這是說，配置支撐球可以沿著無盡 與球103 —起滾動。 ^木 第4G圖中，環狀凹槽具有輕微的邊緣形成在配置支撐 =之支撐部的上部及下部，如此可使配置支撐球如第“圖 所不的滑順滾動。第4H圖係顯示第4G圖中配置支撐球移動 的上視圖。當球1 〇 3向逆時針方向移動時，配置支樓球 移動會與上述的㈣。當球1〇3向逆時針方向轉 置支撐球71 1、712及713會在右側向上移動並抵達右配置 1234105 五、發明說明（11) 支撐球突出120。此時，配置支撐球711、712及713經由上 環狀凹槽移動至左邊，然後向下移動。配置支撐球7丨】、 712及713位於左下部，計畫利用配置支撐球繼續地推及移 動來經由沿著邊緣的下環狀邊緣（環）空間向右移動，並滚 動地與球1 0 3接觸來再次移動至左邊適合的位置。

參考標號110及111分別代表筆型滑鼠的一内部元件及 一外部元件。參考標號112代表彈簧，可經由球1〇3吸收在 滑鼠上之壓力及撞擊，允許使用者感覺書寫壓力，如果壓 力等於或大於某個值時，打開一按鈕切換器113，將如後 續所述。參考標號113及114代表按鈕切換器，功能與一般 滑鼠之左/右按鈕相似。這是說，按鈕切換器係用以執行 雙擊（clicking)或拖良（drapping)。 以下，為光照射時，球103移動之移動偵測操作。自 LED101發射的光線入射至導光板1〇2。導光板1〇 LED102引導至照射在球1〇3的表面上。照射在球ι〇3表面上 並反射的光線，會經由透鏡104及反射鏡1〇5入射 ％ 像感測II1G6，並被影像處理。@此，移動滑鼠時 ^ 的移動被偵測。光學影像感測器丨〇 6通常具備傳訊 (communicating)功能，例如PS2傳訊，他傳送° 動作的資料至一外部PC等，因此滑鼠功能可執干 上的操作，球1〇3具有某種程度的粗糙表面。執旦;丁。以 測器106可以基於球103表面的輕微突出或 予^象之 103的動作。 木彳貞測球 第5圖說明-範例，滑鼠分為内部元件UQ及外部元件

1234105 一11 11 丨 _ 五、發明說明（12) 1 11 ’並設置有按鈕切換器U 3及4。開始與滑鼠墊等平 板接觸的球1 0 3被壓，整個内部元件11 〇會向内縮，然後按 紐切換器11 3會被壓。這樣的按鈕切換器〗丨3可使用如同滑 鼠的左鍵。按叙切換器Π 4延伸至外側可使用如同滑鼠的 右鍵。如果球1 0 3沒有被壓，内部元件11 0會被彈簧1 1 2向 下推，且按鈕切換器丨丨3不會被操作。如上所述，在内部 疋件11 0與按鈕切換器1丨3之間留有某個距離。因此，此例 中，按鈕切換器113可以被使用如滑鼠的左鍵，如果球1〇 3 被壓穿過某個距離或更長時，整個内部元件丨丨〇會向上縮 抑制彈簧11 2的彈性力，因此壓按鈕切換器丨丨3來被操作。 另外，當有壓力應用在球1 〇 3時，可以只移動球丨〇 3來操 按鈕切換器113。 μ 第6圖係顯示光學影像感測器丨〇6被製造為表面接著元 件（Surface Mounting Device，SMD)型之筆型滑鼠之結構 的概略圖。與第5圖不同地，當反射鏡為非必要且光學$ 像感測器的尺寸被大量降低時，整個滑鼠可以被縮小 因此，滑鼠可以被使用如一具有編碼器功能的元件， 普遍地使用。第5圖及第6圖所示之參考標號115代表一^ 動按鈕。當捲動按鈕11 5被壓下時，可以執行一上/ ^ 操作的捲動功能。此功能可以藉由修改設置在元件=: 制晶片之唯讀記憶體程式來簡單地執行。這是說，a二 按鈕被壓下’指向元件向上或向下移動之距離等於 一預先设定距離，且對應移動距離的晝素值等於 二 預先設定值時，上/下捲動資料的被產生會被識別，因此- mt 5149-5799-PF(Nl).ptd 第17頁 1234105 五、發明說明（13) 捲動功能被執行。 在一般滾輪滑鼠的捲動功能由滾動滾輪來執行以允許 螢幕上的每一頁被向上或向下捲動。内部地，當滾輪滾動 時’一電子脈衝（electronic pulse)被輸出，以便在每個 脈衝執行在螢幕上捲動一頁。當滾輪滾動一圈時，22脈衝 被輸出。滾輪的直徑通常為24· 5mn]，周長為76· 96mm。因 此’母一脈衝的長度為349mm，其對應解析度400dpi下之 55畫素。因此，當滾輪移動3· 49min時，一捲動脈衝就會被 輸出。 本發明之捲動功能詳細描述如第5、6、28、29及30圖 所示。 第2 8圖係顯示本發明之一指向元件内之控制器及其相 關信號之概略圖。參考標號600代表元件座標位置之資 料，自一例如是光學感測器之感測器接收，並由偵測指向 元件在X及Y軸上的移動所得到，當指向元件移動並將被偵 測的移動數字化。參考標號601及6〇2代表左鍵及右鍵的資 料。當元件之左鍵及右鍵被分別壓下時，信號會被自左鍵 及右鍵輸入。參考標號603代表捲動按鈕的資料。捲動按 钮被壓下的狀態被輸入為資料。 參考標號604代表-控制晶片，其程式化以控制系統 並提供資料輸入/輸出的執行。參考標號6〇5代表一由控制 晶片604提供之可被程式化的R〇M。參考標號6〇6代表一界 面以之PS/2或USB方式與例如是Pc等外部元件通訊。控制 器604接收元件移動之按鈕狀態資料及座標位置資料且 1234105 發明說明（14) 傳送資料至Pc。一 片之紀錄器。㈣==貝料值會被儲存在控制晶 被壓下來勃？ Ϊ 處理藉由判斷捲動按鈕是否 在一般3D指向元件，控制晶片謝額外接 軸的捲動資料或脈衝列輸入信號的資料。 捲動本發明之捲動功能，也就是，當以及6圖之 下以藉由向上向下移動來執行捲動一頁上/ 28圖A B曰片6〇4之一内部程式必須被接收。以第27及 I ”'、列’顯不一具有修正程式的控制器6〇4的資料處理 切月6 。

母虽輸入資料被處理B寺’ 一般滑鼠元件的控制程式被 tS丁以呼叫一如第29圖所示之例行程序。第29圖係-被處 J之捲動資料處理例行程序之流程圖，藉由判斷不論是否 輸入例如按鈕狀態及座標位置等各式的資料來進行。 。步驟610引導捲動處理的例行程序。如果步驟6〇1被控 制耘式呼叫，步驟6丨丨直接被執行。在步驟6丨1判斷是否有 各式的 > 料，如果有資料的話，一捲動資料處理例行程序 在步驟620被執行；此外，控制程式例行程序回到步驟61〇 之一主要例行程序。

、 第3 0圖所不之步驟6 2 0引導次例行程序以處理捲動資 料。在步驟621中判斷捲動按鈕是否被壓下。當捲動按鈕 沒有被壓下時，在步驟629中一γ軸的累積畫素值會被初始 化為且控制程式回到步驟62〇之主要例行程序。如果 在步驟621中捲動按鈕被壓下，步驟622會被執行。由感測 指向元件之控制器在X與γ軸間輸入資料的移動產生之Y軸

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五、發明說明（15) 位置資料Yd，在步驟622中被累積且計算為一常數Yp。幫 捲動按鈕被壓下時，累積畫素值Υρ表示指向元件沿著γ轴 移動的一指向晝素值。 在步驟622之後，執行步驟623。在步驟623中，X及γ 輪入資料被設定為〇，以不在捲動按鈕被壓下時移動指向 元件的游標。 ° 步驟6 23後，在步驟625中判斷累積晝素值γρ是否大於 預没畫素值。基於判斷結果，如果γρ大於Yth，步驟626 會被執行；當Yp沒有大於Yth時，步驟627會被執行。

預設畫素值Yth是一上述之對應指向元件之捲動功能 之55晝素。如果累積畫素值γρ大於此預設畫素值Yth，捲 動資料值會被加1，且累積晝素值γ p會在步驟6 2 6減少預設 晝素值Yth。在步驟626之後，控制程式回到步驟625以重 複上述程序。 士在步驟627中，如果累積晝素值γρ比預設畫素值Yth少 ^ 判斷累積晝素值γρ是否小於負的預設晝素值一Yth。基 於判斷結果，如果γρ小於_Yth，則執行步驟628 ;此外， 步驟630會被執行以允許控制程式回到步驟620所述之次例 行程序之中。

當、累積晝素值Yp小於負的預設畫素值— Yth時執行步驟 6^8 ’捲動資料值會被減1，且累積晝素值γρ會被加上預設 畫素值Yth。在步驟628之後，控制程式會回到步驟625以 重複上述程序。 外部70件，例如是代，在上述程序中接收各式捲動資

1234105 五、發明說明（16) 料，^於捲動資料來執行頁的捲動。 田捲動按鈕被壓下時，步驟62 0之捲動處理例行程序 被用以藉由指向元件的向上及向下移動來捲動營幕。 第7圖係顯示球103表面的不均句情況。參考標號 ίί:在球103表面及光學透鏡104之間約15匪的距離L1。 /軚唬2 0 2代表一在球表面之偵測區域範圍中心（面積 —)至邊緣約〇·5關的直線距離L2。參考標號犯代表一在 一自球表面之偵測區域範圍中心至邊緣之一筆直線盘一中 ::線之間的角度Θ。角度0被計算為“—_1(“2;2)/ 球半徑）=s i rr1 (L 2 /球直徑）。 球4面上之1關2面積t 一最大外部距離差距〇被計算為 L2x Sln 0=L2x L2/直徑。距離L2之弧長輩計算為球直徑 X 3· 1 4 1 592653 X 0 /180 ° 〇 一根據各自之球直徑所各自計算出的約略結果如表1所 示〇

1234105 五、發明說明（17) 表一 球直徑 傾斜角Θ(角度） 弧長(mm) 外部距離差距 10mm 2.87 0.5002 1 _ 9mm 3.19 0.50026 ._αΌ27 8mm 3.58 0.50033 0.031 7 mm 4.10 0.5004 0.036 6mm 4.78 0.5006 0.042 5 mm 5.74 0.5008 0.05 4mm 7.18 0.5013 0.063 3mm 9.59 0.5023 0.083 2mm 14.48 0.5054 0.125 1mm 30.0 0.5236 0.25 % 依據上述結果，球直徑在3mm以上時，球表面偵測區 域範圍邊緣與切線間的距離D等於或小於〇· 〇83mm，其小於 1 mm的1 / 1 0 (1 mm為透境的深度）。因此，可得到一相對較佳 的影像。因此，如果球的直徑在3 m m以上時，可以得到足 夠的指向敏感性。此外，如果透鏡接收一解析度4〇 〇dpi的 影像（本發明之球表面之1 · 0mm2之區域範圍）被改變為具有 解析度80 0dpi，球面上需要的影像區域範圍只有〇· 25mm2， 因此降低球尺寸。 $光板102被用來提供一光學影像型指向元件，其季 由引導光線至目標表面上之想要的區域範圍以使用光纖來 使光遺漏降到最低以改善光效率，藉由消滅在目標表面上 不必要的區域範圍的光遺漏來使發光照成的電源消耗降到

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五、發明說明（18) 最低。本發明使用的塑膠光纖被包括在一由高純度壓克力 樹脂（聚曱基丙烯酸曱酷p〇lymethyl methacryUte ·· PMMf)形成之核心層及一由特殊氟聚合物（氟聚曱基丙烯酸 甲酯 F-Poly methyl methacrylate ·· F-PMMA)形成的薄包 覆層。包覆層的反射指數小於核心，光自光纖的一端入射 導致包覆層與核心層間的接觸表面全部反射，並經由核心 輪出至光纖其他端。核心與包覆層的反射指數分別為 1·495及1.402。一可接受的角度（數值孔徑），也就是，光 纖一端可接受光線的一角度，為6〇。。塑膠光纖的其中一 個優點就是核心對光纖切面區域的比例非常高。舉例來 說’光纖外部直徑為1 mm時之核心直徑為〇 · 98mni，包覆層 的厚度為0· 02mm，光纖核心對切面的比例為98%。這樣的 結果表示光在塑膠光纖的波及效率很高。塑膠光纖可在一 60 "之可接受的角度（數值孔徑）接收光線，並有幾乎100% 的光纖切面可讓光線通過。第8圖說明一光線通過光纖， 及第9圖說明一實際上使用在傳統光學滑鼠的導光板。第 1 〇圖說明一導光板形式，當一直徑為丨.5min之光纖用以作 為導光板。可接受的敏感性可以被保持在一光學滑鼠功能 中。第11圖說明一導光板形式，利用一小LED或者一晶片 型LED時’入射到光纖的光線幾乎都被增加。如第11圖所 不之導光板，就算通過LED的電流降低至50%，指向敏感性 與傳統光學滑鼠幾乎相同。也就是說，影像必須在光學影 像感測器之1 mm2偵測區域範圍，可以取得改善的指向敏感 性’就鼻只有一很小的電流被使用，光線會被集中在光纖

5149-5799-PF(Nl).ptd 第23頁 1234105 五、發明說明（19) 的區域範圍。

第1 2圖說明本發明另一實施例之滑鼠。自第丨2圖左側 所示之LED1 Ola發射的光線經由導光板1〇2a被引導至球1〇3 的一左側表面11 8a。在左側表面11 8a上的影像（光線）經由 反射鏡115a被引導至一半穿透反射鏡117。半穿透反射鏡 117具有一塗佈有50%透射率之左側表面。在半穿透反射鏡 11 7上，經由反射鏡1 0 5 a輸入之左側表面11 8 a之5 0 %的影 像，自半穿透反射鏡11 7左側表面反射且引導至一透鏡 104。剩下的50%經由半穿透反射鏡117穿過。同樣地，在 右側表面118b之光學結構與上述類似。LED10 lb發射的光 線經由導光板102b被引導至球1〇3的一右側表面丨18b。在 右側表面118b上的影像（光線）經由反射鏡丨15b被引導至一 半穿透反射鏡117。半穿透反射鏡丨17具有一塗佈有5〇%透 射率之右側表面。在半穿透反射鏡丨丨7上，經由反射鏡 105b輸入之右側表面118b之50%的影像，自半穿透反射鏡 117右側表面反射且引導至一透鏡104，且剩下的5〇%被^ 射至右邊方向。這樣一來，5 0 %的影像在球1 〇 3的左側表面 11 8 a及5 0 %的影像在球1 〇 3的右側表面11 8 b，並經由半穿透 反射鏡117被結合。結合的影像會經由透鏡1〇4被輸入至一 光學影像感測器1 06並被影像處理，因此球丨〇3表面的移動 可以被偵測。為了執行此元件’需要一個用以重疊影像的 精確光學元件。 在此方式，因為目標影像是一具有所有目標影像往同 一方向移動的特性之在同一球面之影像，因此重疊的球表

1234105 五、發明說明（20) 面的影像的使用是可能的。此方式的優點，當利用自球之 二表面接收的影像來執行影像處理時，不只一影像自球之 單一表面被接收，有更多精確的移動可以被偵測。 同時’如果一均勻圖案被印在球1〇3上，光學影像感 測器106可利用球103上的圖案來精確的辨識其移動。因“ 此，如第1 4圖所示之以正三角形為基礎之測地線球體圖案 就可以被使用。 舉例來說，利用一般多面體形成之球體的方法，有一 利用20正六邊形及12正五邊形來形成球體方法，就像是一 T ΐ 第13圖所示）。每一正六邊形可以被分割為6個小 正二角形及每一正五邊形可以被分隔為5個小正三角形。 小0ΐ ^ $的數目為1 8 〇。每一正三角形可再被方割為4 口 I Γ η ’由正三角形來構成接近目標之外型。因此， 二角# Μ & > 角皮刀割為一更大之4倍的數目，由正 一角形構成之目標其外型就會更接近。 (第卜型由72〇(i8〇x4)正三角形 = 。 ^成日守’外型的面積為3.Hx lcmx 此時，母* — jr —. & 二角形的面積為 3.1 4/ 720 = 0.0043 6cm2。 正一角形每一邊長為 J(〇.〇0436 x4/73) = 0.1cm 〇 如果720個正： η / A Vi Λ- 一角形中之母一個都有一 1 mm之邊長被分 割马1 / 4以允許目押 型，則正三角形^角形形成α更接近外 的數目會變成2880，且每一邊長會變成〇·

1234105 五、發明說明（21) 5mm 因此’當在解析度4 00dpi時之8畫素下有 5 $ 0^5:m形成之正三角形形成時，一光學影像感測器以 旦’、单凡偵'則至少一正三角形圖案來偵測影像處理。因 三邊變成鄰接以使皮：；球的表面上，每-三角形的 圖更；=得到。當球面同樣地被分割 正三角形的位置來取=表：。㈣’不同圖案可被印在 正三角形的位置來印印2同圖案可依據每- ;這些隨機的…丄 法。：以=:;==方;二外，可用另-方 一般的泡泡，或者Α仙古、 並有雜質或者如雜質 之隨機圖案化來得到作：：： =的材料，可由於雜質等 動就會被偵測。j作用。s先線照射至球上時，球的移 形成另：允以利用像是姓刻這樣的方式 精確地偵測球的移動。 匕T使先學衫像感測器 線照球：=:材;:=發光或*光材料，當光 了先學影像感測器可更加精確地谓測 5149-5799-PF(Nl).ptd Η 第26頁 1234105 五、發明說明（22) 球表面上隨機圖案的一部分或者沒有圖案的其他部分。另 外’指向元件會更有利，當球投射自元件發射的光時，指 向元件可以被生產為一外面有各式令人喜歡的外型及設計 的產品。尤其是，在使用發光材料的例子中，當稍微透明 的材料被使用來製造球時整個球會發光時，不需將照射光 集中至一特定位置。因此，可用各種方式來做光照射元件 及導光板。

當使用氨基鉀酸酯或塑膠等柔軟材料而不是硬的金屬 材料來做球的材料時，可以降低球和内部配置支撐球間因 為球移動而產生的噪音。另外，在内部配置支撐球滾動地 和球接觸時，如果内部配置支撐球由陶瓷、氧化锆或塑膠 等材料形成以具有光華的表面，球滚動時的噪音也可以 低。 以下所述為本發明之一指向元件之實施例的應用。 在一偵測非接觸式光學影像式滑鼠的球移動的元件 製造為一模組。此模組可被固定，舉例來說，一掃描一 及用於一使用偵測功能以配對被掃描影像之元二二=2 測一掃描速度或方向。另外，此模組可作 偵 滑鼠之指向功能來進行手寫。 错由

第1 5圖係顯示一與指向元件結合之筆型掃扩一 部結構。參考標號40 0代表筆型掃描器的一疋件之 兀，4 2 0代表一本發明具有指向元件之編碼器。 平 設置在編碼器4 2 0前端的球較影像輪入單一 端向前突出大約〇 · 5至1 mm，且在手寫操作、隹〜^ 〇 〇之輪 、F運行指向功 能

5149-5799-PF(Nl).ptd 第27頁 1234105 五、發明說明（23) 由也向下大出。為了偵測掃描哎手耷極你灿能. 動。在掃4 了球；作時，球會向内縮並滾 被谓測並作為_x及;軸之二掃描速度及方向)可以 單·掃描時，在、::器 描貧料可以一固定速度被得 I 料=此知 較低邱_ A/ 另外，_球被設置在筆型掃描器的 =1-:;傾Γ寺使用掃描器時，如果掃描器的球只 以τ仃:°功旎，滑鼠操作或手寫操作可以被辨識。 考相關圖式以說明本發明之-掃描器之詳細 貫施例。 第16圖係顯示一筆型掃描器之系統結構圖，包含一影 :象掃：皁元400 ’ 一掃描操作偵測單元42〇，及一系統控制 早兀430。接著描述影像掃描單元4〇〇的操作。led4u發射 光線並經由導光板402至板4〇3上。板4〇3為一影像被掃描 的地方。照射光自板403上之影像被反射並發散，且經由 一透鏡404入射至一電荷偶合元件（charge c〇upled device，CCD)感測器405。入射至CCD感測器4〇5及反射輸 入影像的光線轉換為一電訊號。電訊號經由一放大電路單 元406被放大為一具有適當電位（v〇itage ievei)之類比影 像訊號，並用於一類比/數位（A/D)轉換器4〇7。a/d轉換器 407將一輸入之類比訊號轉換為一8位元數位碼。此被a/d 轉換器40 7轉換並輸出之數位資料會被儲存在一被控制器 單元（micro controller unit，MCU) 40 9 所控制之記憶體 5149-5799-PF(Nl).ptd 第28頁 1234105 五、發明說明（24) 408 〇 同時，掃描操作伯測 一LED411經由一導光柘;早70420之操作如同一編碼器。 據在板403上掃描的速戶=光線照射至球。球413依 光線經由透鏡414入射：球413表面並反射的 測器410利用感洌哭提供ί+予衫像感測器410。光學影像感 processing ， DSP)功能夾 digital signal 产，；if八s丨丨終山v 4 l偵測輸入影像之掃描方向及速 度，並分別輸出X軸之掃描 ^ 之編碼罘資粗芬v红/ t田方向及速度（與掃描方向相同） 之、扁碼β貝枓及Y軸（與掃描 編碼器資料中，依攄搞> +人 ）之、、扁碼裔貝科。在 田方向之x軸編碼器資料由A/D轉換 β 4 ϋ 7之取樣有直接關係， 竹状 λ. m ... ’、 且/、在知描刼作偵測時取樣。γ 益貝料在記憶體408内儲存之 久被用以作為參考資料。γ(垂直)資料一般：用 在杈正傾斜或扭曲之掃描影像時之一非常重要的料。’’’、 MCU409是-具有多功能之精簡指令集電腦（㈣㈣/ mstrucUon set computer ，RISC)晶片，就像是整個 統的控制，影像處理及字母辨識處理。 /、 :由__控制之顯示器及通訊控制模組=== 或一辨識予母及與外部元件通訊。 本發明另一實施例之應用描述如下。 當本發明之球及配置支撐球的結構與球輪指向器 (bal 1 caster)非常相似時，指向元件可以被用來土 輪指向器或者球轉換器。既然如此，一簡單球輪 π 能被執行，且，此外，球滾動的移動距離及球“‘二= 5149-5799-PF(Nl).ptd 第29頁 1234105 五、發明說明（25) 可以被量測。因此，指向元件可取代球輪指向器來裝設在 機械#上，並且此裝設有指向元件的機械臂可以提供一導 航功能以藉由量測因為機械臂移動而使球滾動之移動來量 測機械臂的移動方向及速度。一種量測隨性的起始點與正 確方向間相對關係的移動距離及方向的方法，機械臂之相 對移動關係之X與γ軸距離被分別得到，藉由設定χ及丫座標 之起始點為” 〇” ，且分別累積χ及¥軸組成以校正由指向元 件接收之位置。 本發明另—實施例之應用描述如下。

如第1 7圖所示之一端具有雷射指向元件之指向元件， 可，有效地使用如先前提出的指向元件。第17圖中之表与 標號440代表本發明之指向元件，而參考標號441代ς 指向元件。 曰3 以下描述本發明之指向元件之另一實施例之應用。 指向元件被縮到最小且裝設在如行動電話或個人數位 秘書（personal digital assistant，PDA)等行動通訊元 件上，可手寫辨識，因此提供一通訊錄之檢索功能，％亡 功能，及一繪圖功能。 w 第1 8圖說明本發明 例之系統方塊圖。

一具有指向元件之行動電話之_範 參考標號450代表一輸入單元，被執行如本發明 之行動電話之指向元件且被使用者控制以寫入字母。a 單元將被寫入之字母辨識為連續的點，且傳送辨二=入 控制單元45!。參考標號451代表控制單元， 果至 匀一行動

1234105 五、發明說明（26) 電話之中央處理器 制單元451 接收一訊辨=al processing unit，CPU)。控 母，且盥來考資^，矾號為自輸入單元45〇輸入之字 標號452代表-資料儲^母至//錯存單元仏2。參考 錄資料、及A他資#方 以依據子母輸入方法、通訊 -3 f ^ ^ - 輪入單元。按鈕被壓下時/一 力此扠紐之一按鈕 示單元用以辨識—/入H4代表一輸出單元，包括一顯 考標號455代表一通'單十用來士指/哪—個字母被輸人。參 動電話之^ 用來資料傳送/接收以執行一行 :”之原本的功能。參考標號456代表 丁仃 面早元與數位相機及外部 界 執行，且辨Μ由如a - 2 f 手寫辨識由分析方法 -意義資料或-執行指令，如果指向資=:;析=為 之CPU。 7貝科輸入至仃動電話 手寫操作資料，基於手寫操作整 的相對座標值，被預先儲存為每一字母： iur:被依序輸人’對應筆觸被自預*儲存;母二標 括付唬）_貝料發現，因此辨識此字母。 母Q匕 資料K單元451藉由輸入至輸入單元“Ο之各自筆觸得 似，且依序發現這些筆觸。此外觸輸檢入索貝枓儲存早元 關輸入按鈕、發送按鈕、取消按鈕及上/下2擇二f收f 料以快速執行指令，例如通訊錄檢索。資料儲：單丑元，二

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j訊錄資料及筆觸資料之其他使用的資料。輸出單元包含 :顯示單，以顯示資料在一螢幕上及一聲音輸出單元。一 一有界面單元之附加元件用以連接外部裝置如數位相機。 第19圖顯示一輸入古知文字元的方法，第Μ圖顯示一 根據特殊鍵、數字鍵及韓/英文模式切換鍵輸入手勢指令 的方法。第22圖顯示一輸入英文字母及數字字母的範例。 第20圖顯示根據上述方法輸入"handwritten"一字的 方法。 當行動電話之通訊錄被檢索時，如果一關鍵字之最開 始的字母或者只有最開始的字母及緊接著的一字母被輸入 來增加檢索效率，關鍵字輸入時間變短以執行一快速檢索 操作。因此，當一姓名與通訊錄存在之關鍵字相似時，通 話會直接放置或在選擇操作後被放置，非常的方便。舉例 來說，"James Martin·，，只有"JM"或"JAMA"被輸入來執行 檢索操作。

以下描述一行動電話操作範例。當行動電話之通訊錄 輸入按鈕被壓下時，使用指向功能的手寫操作會被辨識， 且每一時間之筆觸被輸入且辨識，辨識結果被顯示在顯示 視窗。當關鍵字之輸入完成後，一檢索按鈕被壓下以執行 一檢索通訊錄之操作。如果檢索結果在通訊錄中具有一 項，一發送指令會直接執行，當檢索結果具有2項或更多 項，發送按钮會被壓下以在對應項被上/下選擇按鈕選擇 之後放置一撥號。 第23圖說明一指向元件470應用在行動電話460的一實

5149-5799-PF(Nl).ptd 第32頁 1234105 五、發明說明（28)

施例，指向元件4 7 0被裝射在天線位置。當一近代的螢幕 顯示單元461具有轉動180。之功能時，可讓使用者在操作 時更輕易地可檢視螢幕。行動電話46〇及指向元件47〇間由 一鉸鏈連接，因此在手寫操作時指向元件可以被調整角 度。為了方便使用，輸入按鈕465、檢索按鈕466、取消按 鈕4 67、發送按鈕468、及一上選擇按鈕463及一下選擇按 鈕4 64設置在行動電話外側。在按鈕之中，輸入及取消按 鈕465及467可以-單一按鈕執行並以一開關方式使用。檢 索及發送按鈕466及468可結合在一單一按鈕。如此一 按鈕的數量就可以減少。第24圖顯示指向元件設置在 電話的較低端，且在行動電話之上蓋打開時仍可操作。 第25圖係、-經由行動電話之手寫輸入依序執行通 =操作、檢索操作、選擇操作及通話操作之操作方法= 步驟500 ’當輸入按鈕被壓下時’訊息" 母"會立刻顯示在螢幕上，且步驟5〇1之接收筆觸子 執行。步驟5〇1 ’自指向元件接收一對應筆 ：曰被 辨識並處理。步驟501所辨識之筆觸資料，—字 接者 數字）之辨識及處理被執行。步驟，執行一—子母及 作，判斷步驟5 0 1之處理結果表示為一字母丁。如子母判斷操 果表示一字母，步驟504會被執行；如果處理二結 示一字母’則執行步驟5 0 3。步驟5 03，確認Γ 不疋表 被壓下。如果取消按鈕被壓下，一正確操彳^ = 取消按紐 操作回到步驟501。步驟504，表示一字母采束；否則， 子母形成操作以基於

1234105 五、發明說明（29) 輸入資料形成一字母。此時，英 的會被處理。步驟5〇4中字母的;及其餘 成，會經由字母顯示操作立刻顯示在螢，/破形 所示。在顯示字母之後，執行步 σ步驟505 斷檢索按…被壓下。如果二：=。在步驟中，判 步驟5U ·否則’步驟5G7所示之筆觸資料辨作^丁 行’且執行步驟508。步驟508，如果步驟5〇乍被二 2示是-字母，步驟504之字母形成操作再次被 如果辨熾結果不是表示一字母’步驟5〇9被執行 509 ’判斷辨識結果是否表示一手勢指令之檢索指令：如 i S果=檢索指令’步驟5U之檢索操作會被執 、 圖所不之一般手勢指令會在步驟51〇中 被執订。步驟510，筆觸資料辨識操作被執行在步驟5〇7。 =驟511，一通訊錄被檢索來對應參考資料與辨識字母之 資料，，識結果會被輸出，並執行步驟512。步驟512，如 果對，貧料存在於通訊錄中，則執行步驟5丨3 ;否則，一 正確#作結束。步驟5丨3，判斷是否上或下選擇按鈕被壓 I、如果上或下選擇按紐被壓下時，步驟511中被檢所的 資料選擇該資料之前一個或下一個資料的操作會在5丨4中 執行如果上或下選擇按la沒有被壓下，則執行步驟 515。步驟515，如果發送按鈕被壓下，一通話被放置至一 使用者對應通訊錄資料正確地在步驟5 1 6中選擇然後操作 結束。如果發送按鈕沒有被壓下，則執行步驟5丨7。步驟 5 1 7，如果取消按鈕被壓下，則操作結束；否則，步驟5工*

5149.5799.PF(Nl).Ptd 第34頁 1234105 五、發明說明（30) 再次被執行。 通訊錄檢索資料夕灸I 1 關鍵字的同時立資料可以被建立以在輸入 操作的效率。 見對應負料以便改進上述操作之輸入 以下，描述本發明之妒A — 一電子字血被構Λ :向7"件應用之另一實施例。 Ψ Ά 1、„冓成，一手寫字母辨識功能、一電子字 顯元被提供至-指向元件，以在顯示單元 ，，第26圖說明在手寫輸入，d，，、，，、，下，' e 至具有上述功能之雷早a*〆 容。參考標號55 0代表一電之辨識結果及字典内 5 5 2^ ^ ^ z 電子子典，551代表一顯示單元， 552代表一按鈕以在手寫輸入 檢索指令，及553代表―如一船;:夕：束“或一子典 之按鈕。表考俨轳#主 又'月鼠之左、右鍵雙擊功能 -。參考標號心;表上= ΐ執行捲動功能之按 "，，尤其是顯示手寫^ 功能及顯示單元之元株！t子辨硪功能、電子字典 56〇代表-輪入單元牛二貫施例之系統方塊圖。參 指向…'輪入Λ:傳包 ί; ； I r" * ^ -cpu^ ί ； ε55β6〇3 輸入之與手寫字母有關之咨姐如 目輪入早兀560 -^t#,LLV^V-T^ """ 儲存單元，需要夂者次 ，考私唬564代表一資料 而要參考貝枓去辨識字母且電子字典内容被健

I 第35頁 5149-5799.PF(Nl).ptd 1234105

五、發明說明（31) 存。參考標號561代表—按鈕 元件外側之按鈕操作。去—早疋以執打各式設置在 態至控制單元563。參m =被壓下時’傳送—狀 顯示單元以顯示-手寫^/'562代表一輸出單A，包含— 參考標號565代表—通^予J/、對應字典内容之辨識結果。 能或其他功能。 K早7^傳送/接收資料為-指向功 當資料自包今扣& -, CPU之控制單元563 ;:二:輸二單元56°被輸入至具有 :料=;輸入資料為具有意義資料之處理。每當每一 Τ:1辨二：’士辨識結果會顯示在-顯示視窗。此外’為 ^ 、，’σ束按鈕會被壓下。在辨識結束之後，一被 3::曰用以作為關鍵字，電子字典會被檢索以滿足對 應關？子，且檢索結果會顯示在顯示單元。 軌跡的結構來完成。t卜冰 &績筆觸 ^ 70 ^ 此外，子母的辨識由分析速縯爭α 字母形成狀態之相關性來完成。韓文，，"筆觸之辨識的執 行，首先判斷執跡組成存在一平行方向通過中心瓞離嗥母 後另一軌跡組成存在一自彎曲向下方向的延伸。肀寫 辨識的手寫規則如上所述 糟由例如是指向元件之輸入單元560輸入之資料，由 元件之移動（手寫操作）軌跡資料組成，自筆落下直筆起來 形成一次單一筆觸來分類資料。筆觸的辨識藉由分析=:

& "一…* ，认1 一觸I β β 輸字:子一被

5149-5799-PF(Nl).ptd 第36頁 边本I明之私向70件之應用實施例 #IJ ^ ^ 提 1234105 五、發明說明（32) 高0 如上所述’本發明提供一裝設有一般 測器之滑鼠，且額外提供一簡單元件以偵測^學影像感 滾動之球的表面，以此來執行一平穩筆型滑感測器前端 的直徑只有7龍。因此，本發明之筆型鼠件，小球 貴的筆型滑鼠元件。因,b，低價之傳統筆'型：,現行昂 類工程的觀點容易地執行。 ’月乳可以自人 這樣的筆型滑鼠相當適合手寫㈣ 電腦圖像功能如繪圖。尤其是，告筆 ^間早地執仃 ::Π工：：：使兒童利用電腦來畫 ::二控板型滑鼠元件有時候會不方便使用了 可提高筆記型電腦的價值。此外了己型：腦，將 使用者可握著筆型滑鼠並書寫來叙點為， 舒服的感覺。 木杪動/月鼠’可降低人體不 度，iu發明之另一優點”尤算滑氣傾斜-多變的角 章^⑺以的移動仍可被精準地辨識。 配置支撐球$:明之型滑鼠的球只與複數的 1又杈竦接觸，可得到相當高的敏 此外，本發明之另一優點，筆^ 滑鼠不能使用的玻璃板或顏色不均勾2 行滑鼠操作。 ^ q的千，月材枓上仍可執 此外’本發明之另一優點 筆型滑鼠只需接觸一小範

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圍區域’ 4曰向操作可在任何—曲的位置如手心或手背進 ^ 因此本發明之元件可自由地在任何地方使用而不需 滑鼠塾。 此外， 地引導光線 最小，藉由 源消耗滑鼠 此外， 球時，可執 及一編碼功 此外， 在指向元件 當有效率地 此外， 一行動電話 通訊錄被檢 寫備忘功能 品有所區別 此外， 識功能、電 依據由辨識 此外， 以執行捲動 下捲動按鈕 本發明之 往想要的 發光及適 之電流消 本發明之 行一小筆 能在筆型 本發明之 的較高端 使用如指 本發明之 以提供手 索時，提 及繪圖功 ，價值可 本發明之 子字典功 字母組成 本發明之 功能，利 來移動指 另一優點，利用一光纖，導光板準確 想要的位置並將光遺漏降低到 在筆型指向元件來降低之低能 點，當筆型指向元件使用一小 元件，因此可提供一指向功能 件上。 點’當一雷射指向元件被提供 型指向元件可在口頭報告時相 方向至 當應用 耗。 另一優 型指向 掃描元 另一優 時，筆 向元件 另一優點’小筆型指向元件被裝設— 功能使用一指向功能，因此$ 字輸入及檢索功能，且提供」 此，筆型指向元件可與其他^ 寫辨識 供關鍵 能。因 被提高 另一優 能及顯 之字在 另一優 用一傳 向元件 點，指向元件具有手寫字母辨 示單元，提供多種功能，例如 顯示單元上顯示字典内容。 點，指向元件提供一捲動按鈕 、、先滾輪滑鼠之滾輪來執行，壓 向上或向下。

1234105__ 五、發明說明（34) 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當 視後附之申請專利範圍所界定者為準。

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圖式簡單說明 第1圖係顯示本發明之一實施例中，適用於滑 學影像感測器之影像接收。 ^第2圖係顯示本發明一實施例中之滑鼠結構之概要示 意圖。 第3A及3B圖係顯示本發明一實施例中，在滑鼠 球及配置支稱球的設置，以促進球的轉動。 ，第4八至411圖係顯示本發明一實施例中，在滑鼠前端之 球及配置支稱球的設置，以促進球的轉動。

第5圖係顯示本發明一實施例中，具有按鈕切換之滑 鼠結構之概略示意圖。 、 第6圖係顯示係顯示本發明之另一實施例中之滑鼠結 構之概略示意圖，其中光學影像感測器的外型為一s〇 型 〇 第7圖係一參考圖以顯示在一球表面上可影像處理之 可此區域範圍。 第8圖係顯示一概略圖以顯示光纖及光路徑之結構。 第9圖係顯示一傳統光學滑鼠之經由—導光板之光路 徑之概略圖。

第1 〇圖係顯示一導光板由光纖設置在傳統光學滑鼠時 之光路徑之概略圖。 、，第11圖係顯示一導光板由光纖設置在傳統光學滑軋時 之光路徑及縮小尺寸之LED之概略圖。 第1 2圖係顯示一利用在球表面不同區域之影像重疊的 方法之光學影像偵測裝置之結構圖。

1234105 圖式簡單說明 第1 3圖係顯示足球之正二十邊形展開圖。 第1 4A及1 4B圖係分別顯示以正三角形為基準之測地線 球面及其展開圖。 第1 5圖係顯示本發明一應用實施例之筆型掃描元件之 外型，其設置有一球型尖端筆型光學滑鼠元件以作為一編 碼器。 第1 6圖係顯示本發明一應用實施例之一筆型掃描元件 之系統結構圖，其設置有一球型尖端筆型光學滑鼠元件以 作為一編碼器。 第1 7圖係顯示一裝設有雷射指向元件之一指向元件之 夕卜型 。 第1 8圖係顯示一裝設有指向元件之行動通訊元件之系 統方塊圖。 第1 9圖係顯示一以手寫方式輸入韓文字母的方法。 第2 0圖係顯示一以手寫方式輸入英文字母之範例。 第2 1圖係顯示一以手寫方式輸入手勢指令的方法，像 是轉換模式或者是特殊字母。 第22圖係顯示一以手寫方式輸入英文字母及數字字母 的方法。 第2 3圖係顯示本發明之一實施例之具有指向元件之行 動通訊元件。 第24圖係顯示本發明之另一實施例之具有指向元件之 行動通訊元件。 第2 5圖係顯示一流程圖，顯示具有指向元件之行動通

5149-5799-PF(Nl).ptd 第41頁 1234105 圖式簡單說明 訊元件之輸入、檢索及呼叫操作。 第2 6圖係顯示本發明之一實施例之利用指向元件來手 寫方式輸入及辨識字母的範例，且電子字典辨識之結果及 内容顯示在螢幕。 第2 7圖係顯示本發明之一實施例之一電子字典之系統 方塊圖。 第28圖係顯示一具有指向元件之控制晶片，及有關於 控制晶片之信號資料。 第2 9圖係顯示捲動處理之流程圖。 % 第3 0圖係顯示捲動資料處理之流程圖。 符號說明 m〜 102 103 104 105 106〜 107 711 ^ 712 光源； 102a、102b、402、412〜導光板； 4 1 3〜球； 404、41 4〜透鏡； 115a、115b〜反射鏡； 光學影像感測器； 107a '701 、 703 ^ 704 、 705 、706 、707 、 708 、7 1 3〜配置支撐球； 1 0 8〜支撐物； 環型突出 内部元件 彈簧； I 0 9〜保持器； 120 7 0 9、7 1 0〜環狀凹槽； 110 II 1〜外部元件； 112

5149-5799-PF(Nl).ptd 第42頁 1234105 圖式簡單說明

113 、1 14 〜按鈕切換器 ;；115- 捲 動 按 紐； 60 0〜 元件 座 標 位 置之 資料； 6(H〜 左鍵 資 料 602〜 右 鍵 資 料； 60 3〜 捲動 按 纽 資 料； 604〜 控 制 晶 片； 6 0 5〜 ROM 6 0 6〜 界 面 > 201- 距離L1 ； 202〜 直 線 距 離L2 2 0 3〜 角度 Θ 9 1 17〜 半 穿 透 反射 鏡， 118a 〜左側表面 118b 〜右側表面： > 400〜 影像輸 入 單 元； 420〜 編 碼 器 41卜 LED 403〜 板 ， 40 5〜 電荷 偶 合 元 件感 測器； 40 6〜 放大 電 路 單 元； 40 7〜 A/D轉換器： f 408〜 記憶 體 9 409〜 控 制 器 早兀 420〜 偵測 單 元 410〜 光 學 影 像感 測器 43卜 顯示 器 及 通 訊控 制模組 1 440〜 指向 元 件 44卜 雷 射 指 向元 件； 45 0〜 輸入 單 元 J 45；1 〜 控 制 單 元； 452〜 資料 儲 存 單 元； 453〜 按 钮 輸 入單 元； 454〜 輸出 單 元 455〜 通 訊 單 元； 456〜 外部 連 接 元 件； 460〜 行 動 電 話； 461〜 螢幕 顯 示 單 元； 465〜 輸 入 按 鈕； 466〜 檢索 按 鈕 467〜 取 消 按 姜丑， 468〜 發送 按 钮 463〜 上 選 擇 按鈕 ， 464〜 下選 擇 按 鈕 ， 470〜 指 向 元 件； 5149-5799-PF(Nl).ptd 第43頁 1234105 圖式簡單說明 550〜電子字 5 5 2〜按鈕； 554〜按鈕； 5 6 3〜控制單 5 6 1〜按鈕輸 5 6 5〜通訊單 典； 551- 553〜 556〜 元； 564〜 入單元； 562〜 元0 顯示單元； 按紐； 英文字n d e v i c eπ ; 資料儲存單元； 輸出單元；

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Claims (1)

1. 一光源，用以發出光線； 一球，藉由該指向元件的移動而轉動；及 光學影像感應器，用以藉由一影像來偵測該指向 件的移動；及 其中，該指向元件藉由該光源發出光線至該球上，經 由該光學影像感應器而得到一形成在該球之一表面上的一 影像’且對先前與當下之影像進行比較與分析，以輸出該 球之移動方向上的資料及距離。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之指向元件，其中該指 向元件允許利用一透鏡以某種放大倍率自該球之該表面反 射一影像並入射至光學影像感測器上。 3 · 如申請專利範圍第1項所述之指向元件，其中更包 括配置支撐球（bearing balls)以與該球接觸，因此可幫 助該球的轉動。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之指向元件，其中該指 向元件為一筆型指向元件。 5·如申請專利範圍第1項所述之指向元件，其中該更 包括一由光纖組成之導光板將光自該光源導向該球之該表 面0 6 ·如申請專利範圍第1項所述之指向元件，其中該光 源為一晶片發光二極體（chip i ight emi tt ing diode) 一 7·如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之指向兀 件，其中該指向元件將光照射至該球表面之一個以上的

   5149-5799-PFl(Nl).ptc 第45頁 m~πηη 案號 92199Q77 圍 曰 修正 重：由反射鏡分別將自該等區域範圍 像，*此來“該；：：；光學影像感應器取得該重疊影 #，1+如申凊專利範圍第1至3項之任一項所述之指向元 該指向元件將光照射至該球表面之二個以上的2 =域範圍，分別經由對應的光學感應器自該等區域範 / ί以取彳于影像，並依據該等影像之具有最大位移寬度 之影像偵測該球之移動。 9 ·如申睛專利範圍第1至3項之任一項所述之指向元 件’其中該該球被設計以便使由該光學影像感應器執行影 像程序所取得之資料所對應之該球表面之一區域可相等或 小 ^Hmm X 1mm ° 10. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之指向元 件’其中該球具有一形成於該球表面之圖案，以允許該光 學影像感應器明顯地區分該球表面上的區域範圍，以精確 地偵測該球之移動。 11. 如申請專利範圍第1 〇項所述之指向元件 圖案為一以二角型為主之測地線（geodesic)圖案 包括一點或一線，及一多變的圖案（arbitrary)。 12. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之指向元 其中該球具有雜質以便形成一多變的圖案。 13. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之指向元 其中該球加入有發光材料或螢光材料 14. 如申請專利範圍第1至3項之任 件 件 項 其中該 一圖案 所述之指向元 5149-5799-PFl(Nl).ptc 第46頁 件，其中該球表面被侵蝕以在其上形成一多變的圖 件，1U請專利範圍第1至3項之任-項所述之指向元 八中該球由氨基鉀酸酯（urethane)或塑膠所製成。 16·如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之指向元 其中該球由陶竟材料，氧化錯，或塑膠所製成。 17·如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之指向元 件，其中更包括一支稱物以在該配置支撐球在該配^支^ =之稱物及該球之間移動時，支撐該配置支撐球以形成二 空間。 18·如申請專利範圍第1 7項所述之指向元件，其中在 該空間之較低位置形成有一環狀凹槽，以在該球轉動時允 許該配置支撐球可沿著該環狀凹槽移動。 19·如申請專利範圍第1 8項所述之指向元件，其中當 以—環狀凹槽切面來觀察時，該環狀凹槽可容納至少一二 置支撐球。 - 2 0·如申請專利範圍第1 7項所述之指向元件，其中在 該空間最高部形成一環狀突出部以防止該配置支撐球向上 移動。 21.如申請專利範圍第丨了項所述之指向元件，其中該 空間上部形成一環狀凹槽以允許該齡置支撐球再該球轉動 時可沿著該環狀凹槽移動。 22·如申請專利範圍第21項所述之指向元件，其中該 當以一環狀凹槽切面來觀察時，該瓖狀凹槽可容納至少一 配置支撐球。

   5149-5799-PFl(Nl).ptc 第47頁

   23.如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之指向元 件，其中該球之直徑為7mm或小於“瓜。 24·如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之指向元 件^其中該透鏡接收解析度高於4〇〇解析度（dpi)之資料以 比較及分析該球之影像。 2 5·如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之指向元 件，其中： 、 、 該指向元件被分割為一内部元件及一外部元件，該 =长、該光源及該光學影像感測器固定於一該内部元件之前 邠，及其餘部分固定於該外部元件；及 當該球被垂直地壓時，全部的該内部元件會移動，以 在該球表面及該光學影像感測器之間保持一規則的距離。 26·如申請專利範圍第25項所述之指向元件，其中更 包括一彈簧以再該指向元件操作時分散該球之壓力。 一 2J.如申請專利範圍第25項所述之指向元件，其中當 該球藉由該彈簧自該指向元件伸出時，並在施予力至該球 時’該球違反一該彈簣之彈性力縮回該指向元件，因此開 啟一按鈕切換器。 28.如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之指向元 牛其中更包括一捲動按紐（scroll button);及 — 其中當該捲動按鈕為壓下時，該指向元件的移動被認 定為一典型指向功能，而該捲動按鈕被壓下時，該指向元 件的移動被處理為一捲動功能資料。 29· —種掃描器，包括專利申請範圍第1至28項之任

   一項所述之指向元件，其中 :以作為-編碼器來偵測掃描圖像：m 描器中被 :所，方向及速度供該掃描器作:並將巧 撝所得圖像與爻掃描圖像相符合。、、、冬、以期掃 30· 一種機械臂，句杯* 丨a 一項所述之指向元件，盆中 請範圍第1至28項之任 指向器（baU caster) /以在該向元件被用以作為—球輪 械臂之移動方向與距離。^機械臂移動時能量測該機 31.如申請專利範圍第⑴ 件，其中更包括-雷射指向元件。 胃Μ之心向几 ^彳32· s & 了動通訊兀件，包括申請專利範圍第1至28項 之任一項所述之指向元件。 主U項 33· —種行動通訊元件，包括： 一輸入單元，包括申請專利範圍第1至28項之 所述之該指向元件； 仕項 一儲存單元，用以藉由一字母碰觸（str〇ke)之 之相對座標值來記憶該字母及該相對座標值，·及 σ… 一控制單元，包括一辨識單元，依據該儲存單元 之資料來辨識輸入資料；及 存 ,其中該控制單元辨識及處理輸入至該輸入單元之資 料，該資料由該字母碰觸之結束點至開始點之相對座^值 來分別取得’且藉由檢索該儲存單元以依序發現該對^的 碰觸，並由此來辨識該字母。 〜'、 34·如申請專利範圍第33項所述之行動通訊元件，其

   5149-5799-PFl(Nl).ptc 第49頁 im

   年 >1 ，及/由最初的字母紐成之 -^^92122977 懷圍 錄 中該健存單㈣存有 該通訊錄之關鍵字。 3 5 'hr} 中兮钱六如甲請專利範圍第33項所述之行動通訊元件，i = = 有-通訊錄，IS由最初的字母及當 36 ;、、且成之該通訊錄之關鍵子。 中該輸入利範圍第33項所述之行動通訊元件，复 37平7^位於一天線位置。 ,、 中該輸入U請；：範圍第33項所述，：動通訊元件，复 件的外側，以便一鉸鏈（hinge)/^路在該行動通訊元、 向功能。^更該輸入單元可以·彎自至某個角度以執行指 中當專：範；第33項所述之行動通訊元件，其 該行動通訊元;牛：$盖子被打開該輸入單元放置在 凡仵之一杈低端來被操作。 中： 如申印專利範圍第3 3項所述之行動通訊元件，其 ^ ^入早l放置在該行動通訊元件的外侧； ^1 按紐，一檢索按知，一發送按钮及一升/降選 ㈣㈣通訊元件的外侧；A - 一顯不視窗被提供來顯示一輪入字母及執行該等按鈕 的結果。 W八于 4^·如申請專利範圍第33項所述之行動通訊元件，其 中該行動通訊元件藉由動作（gesture)指令來執行輸入， 檢索，升/降選擇及呼叫操作。

   第50頁

   一輸入單元，包括申請專利範圍第1至28項之任一 戶斤述之該指向元件以接收字母資料； 、 一儲存單元，用以分別儲存表示字母特徵之參 料，及對應子典内谷（dictionary content)之資料·、 一輸出單元，用以顯示辨識字母及字典内容；乃 一控制單元，用以控制該電子字典，·及 ，

   其中該電子字典分析一自輸入單元接收 軌跡資料，並將該軌跡資料與儲存於該铸手寫操作之 料比對以進行辨識，並檢索該電子字典之元之參考資 之文字，且在該顯示單元顯系該文字之内^合該辨識字母

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