專利名稱：用光束筆操作的計算機輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于用光束筆來給計算機輸入信息的裝置和方法，更具體地說，本發(fā) 明是關(guān)于用光束筆操作的計算機鍵盤，鼠標(biāo)，及其使用的新方法。
背景技術(shù)：
申請?zhí)枮?00410065080. 5的專利申請公開了一種用手持光束來給計算機輸入信 息的裝置和方法，有效地避免了使用按鍵式鍵盤和鼠標(biāo)給肢體所帶來的重復(fù)性 勞損等傷害。該項發(fā)明自問世以來，經(jīng)過許多測試和試用，既驗證了其避免傷 害的有效性和易于操作的實用性，也揭示了一些技術(shù)上的問題。如在背景光較 強的環(huán)境中，背景光有可能觸發(fā)光敏元件，背景光也可能強到使光敏元件無法 把筆光和背景光分別開。如果筆光過強，又可能傷害人眼。事實上，在上述公 開的專利申請文件中，用特定透光率的光屏蔽介質(zhì)來屏蔽背景光，不僅價格高， 而且效果并不理想。其鍵盤的設(shè)計使鍵列呈圓弧形分布，以避免光束運動時誤觸發(fā)其它鍵。這樣的設(shè)計雖能達(dá)到預(yù)期效果，但人手的移動方式有些別扭，影響輸入的速度。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是解決手持光束操作的鍵盤和鼠標(biāo)的若干問題，并以一些新的設(shè)計 使其更穩(wěn)定，尺寸更小，操作起來更容易，更快速。本發(fā)明包括一個可發(fā)射紅外光的筆形電筒，或稱紅外光筆，以及一個紅外光信號的接收和分析裝置。該裝置可通過計算機的標(biāo)準(zhǔn)外圍接口，如PS/2或USB，來與計算機主機相連，也可與主機共用同一外殼而在內(nèi)部相連。該裝置將所接 收的紅外信號轉(zhuǎn)成計算機可接收的電信號，并將電信號傳送給主機。根據(jù)接收 信號的不同位置，該裝置既可以輸入字母符號和指令信號，也可以輸入數(shù)字和 控制信號來控制光標(biāo)在屏幕上的移動和點擊。起相應(yīng)鍵盤功能的部分稱為光敏 鍵盤，起鼠標(biāo)功能部分的，因接收區(qū)呈星狀分布，故稱星標(biāo)。用紅外光的好處有幾點1)紅外接收管，如常用的光敏二極管和三極管的波 長和方向選擇性很強，通常的辦公室環(huán)境的背景光不起作用，這樣就徹底地避 免了辦公環(huán)境中背景光的影響。2)紅外光為不可見光，不會傷害人眼。而用 可見光激發(fā)時，對光強有一定要求，注視時間長了還是有可能對視力有不良影 響的。3)用紅外光的接收靈敏度高，發(fā)光管所需功率小，同樣電池可用的時 間長。需要時，紅外發(fā)射管后面還可接一可見光源以作指引。由于紅外光與可 見光都屬電磁光波，只是波長不同，在以下文中所指光束，既適用于可見光， 也適用于紅外線。紅外發(fā)光管和可見光發(fā)光管一樣，都有發(fā)散角。這使得在一定距離時，可能有 不止一個光敏管處在光束的照射下。并且從周邊反射來的光子，如背景光，也 可能觸發(fā)光敏管。為此，在光信號的接收面上，用一不透明的板覆蓋，而在光 敏管的上方，則開一小孔，孔的尺寸以能阻擋住足夠的背景光，又能讓足夠的筆光通過為宜。透光孔的區(qū)域稱為光敏區(qū)。這里公開星標(biāo)控制光標(biāo)的移動的幾種實施方案。第一種是光敏區(qū)分布在同心圓 上，當(dāng)紅外光束從一圈移到另一圈時，根據(jù)光束移動的方向和速度來決定光標(biāo) 移動的方向和速度。第二種方案是將光敏區(qū)放在顯示屏幕的背面，紅外光穿過 顯示屏激發(fā)其后的光敏區(qū)，則是光標(biāo)應(yīng)到達(dá)的位置，當(dāng)光束靠近使得其中只有 最少的光敏區(qū)時，則點擊該處。第三種方案是將光敏區(qū)分布在顯示屏的周圍， 紅外光束所激發(fā)的光敏區(qū)，就是光標(biāo)所要移動的方向。當(dāng)光束移開時，則停止 移動。第四種方案是在按矩陣排布的光敏區(qū)外再加一按圓形分布的光敏區(qū)環(huán)， 在矩陣光敏區(qū)中，以光束移動的方向和距離來控制光標(biāo)在顯示屏上移動的方向和距離，當(dāng)光束靠近使得其中只有最少的光敏區(qū)時，則起點擊作用；在環(huán)形光 敏區(qū)上，當(dāng)光束激發(fā)時，則使光標(biāo)沿其徑向移動，激發(fā)停止則光標(biāo)停止移動。當(dāng)光標(biāo)的移動由光敏區(qū)的激發(fā)時間決定時，光標(biāo)在一開始可只移動一個象素點 就暫停一下，速度逐漸增加。這可以解決在圖形和設(shè)計過程中對于小距離移動 控制的困難。對普通鼠標(biāo)上按鍵的作用，也可用紅外光信號來實現(xiàn)。對于左，中，右按鍵， 各用一光敏區(qū)來對應(yīng)。當(dāng)光束進(jìn)入光敏區(qū)時，即起按鍵被按下的作用。當(dāng)光束 移出光敏區(qū)時，即起按鍵抬起的作用。普通鼠標(biāo)還可以在左鍵按下時，使光標(biāo) 移動，以拖動屏幕上的物件。在星標(biāo)上專門設(shè)立一鎖存光敏區(qū)以達(dá)此目的。即 當(dāng)鎖存光敏區(qū)收到信號時，將起到左鍵一直被按下的作用。這時再移動光標(biāo)， 就可以拖動屏幕上的物件。當(dāng)鎖存光敏區(qū)再次被照時，則起按鍵彈起的作用。普通鼠標(biāo)上的轉(zhuǎn)輪，也可以用兩個光敏區(qū)來取代。當(dāng)其中一個光敏區(qū)被激發(fā)時， 起轉(zhuǎn)輪向上轉(zhuǎn)的作用。當(dāng)另一個光敏區(qū)被激發(fā)時，起轉(zhuǎn)輪向下轉(zhuǎn)的作用。對于鍵盤的設(shè)計主要涉及到對所要激發(fā)鍵的確認(rèn)。在盤面上設(shè)置一顯示屏，或 是在計算機屏幕上顯示唯一被激發(fā)的光敏區(qū)可以幫助確認(rèn)所選光敏區(qū)。下面公 開兩種方案(1) .光敏健盤上的光敏區(qū)可分為兩類，對應(yīng)于普通鍵盤按鍵的光敏區(qū)稱為按 鍵光敏區(qū)，而在每一個按鍵光敏區(qū)的旁邊(左，右，上，下)又有一光敏區(qū)， 且稱之為觸發(fā)光敏區(qū)。當(dāng)一個按鍵光敏區(qū)被激發(fā)后，需要再激發(fā)其相鄰的觸發(fā) 光敏區(qū)，以確認(rèn)最近激發(fā)的按鍵光敏區(qū)是特意的，而不是誤擊的。當(dāng)光束中有 多個光敏區(qū)時，可約定選取最邊緣的一個，如最左(右)上(下)，為所要的按鍵光敏區(qū)。(2).光敏鍵盤的另一方法是將光敏區(qū)盡可能地縮小和靠近，使 得一般情況下光束中總有多個光敏區(qū)。而將光筆與光敏區(qū)靠的足夠近，可以使 得光束與接受面的截面小到只有最少的光敏區(qū)。為避免光束中的光敏區(qū)并不是 所要的選擇，可以約定當(dāng)把光筆又移遠(yuǎn)，使得所激發(fā)的光敏區(qū)又多于且還包含 原來的光敏區(qū)時，則確認(rèn)其為所選。如果光束中的光敏區(qū)并非所要時，則可將 光筆旁移，使其不再被激發(fā)。也就是說，當(dāng)最小數(shù)目的光敏區(qū)僅失去其為光束 中唯一時，則為所要，而當(dāng)被激光敏區(qū)失去激發(fā)時，則為錯誤。與以前用光束操作的計算機輸入裝置相比，本發(fā)明的有益效果是(1)紅外光 敏接收管受被景光的影響較小，這就使得光敏鍵盤和星標(biāo)的使用范圍較大。(2) 在不透光板上加透光孔，減少了背景光，雜亂反射光，及光束發(fā)散角的 影響。(3)用光束中的光敏區(qū)的唯一性來確定所選定的按鍵光敏區(qū)，使得光 敏區(qū)的排列可以更加緊湊，減少了接收器的尺寸而提高了輸入速度。(4)用 兩類光敏區(qū)來確認(rèn)所選光敏區(qū)，可使操作減少失誤率，也更容易習(xí)慣。(5) 將光敏區(qū)置于顯示屏下，或顯示屏邊緣，都使得對光標(biāo)移動的控制更方便快捷。(6)可以控制光標(biāo)進(jìn)行一個象素一個象素的微小移動。


圖l是本發(fā)明的基本原理圖。圖2是鍵盤鍵位分布圖。 圖3是第一種星標(biāo)盤面示意圖。 圖4是第二種星標(biāo)盤面示意圖。 圖5是第三種星標(biāo)盤面示意圖。 圖6是第四種星標(biāo)盤面示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。圖l包括了本發(fā)明的主要部件光束筆，有透光孔的擋光板，光敏管， 微處理器及相關(guān)電路，信號輸出線。光束源采用紅外發(fā)射管。光束有發(fā)散腳， 光筆越靠近，光束中的光敏區(qū)就越少。圖2是有兩類光敏區(qū)組成的鍵盤示意圖。當(dāng)光束激發(fā)按鍵光敏區(qū)后，再 激發(fā)其相鄰的觸發(fā)光敏區(qū)以確認(rèn)所要的按鍵區(qū)。這樣可避免光束在盤面移動時 的失誤。圖3是光敏區(qū)按同心圓分布的星標(biāo)方案。以光筆在徑向移動的方向和速 度來決定光標(biāo)在顯示屏上的移動距離。圖4是光敏區(qū)沿顯示屏邊緣分布的星標(biāo)方案。當(dāng)光筆激發(fā)光敏區(qū)時，光 標(biāo)即朝該光敏區(qū)方向移動。激發(fā)停止則光標(biāo)停止移動。圖5中光敏區(qū)分布在顯示屏后面。光標(biāo)移至所激發(fā)的光敏區(qū)域。當(dāng)所激發(fā)的光敏區(qū)為光束所能覆蓋的最小數(shù)目時，則起點擊該處的作用。圖6中的光敏區(qū)分兩類， 一種為矩陣形， 一種在圓環(huán)上。光束在矩陣上 移動控制光標(biāo)在顯示屏上移動，當(dāng)光束靠近矩陣光敏區(qū)而光束中只剩最小數(shù)目 的光敏區(qū)時，則點擊光標(biāo)所在處。當(dāng)光束激發(fā)圓環(huán)上的光敏區(qū)時，光敏區(qū)的徑 向決定光標(biāo)在顯示屏上移動的方向，而激發(fā)的時間決定光標(biāo)移動的時間。
權(quán)利要求
1. 用光束操作的計算機輸入裝置，包括發(fā)出所述光束的光束筆和信號接收器，所述光信號接收器有一些對所述光束敏感的區(qū)域，并與內(nèi)部的微處理器電路相連，其特征在于，所述光束為不可見的紅外光。
2. 權(quán)利要求1所述的輸入裝置，其特征在于，所述光束筆除紅外光 以外，還發(fā)可見光以起指引作用。
3. 用光束操作的計算機輸入裝置，包括發(fā)出所述光束的光束筆和信 號接收器，所述光信號接收器有一些對所述光束敏感的區(qū)域，并 與內(nèi)部的微處理器電路相連，其特征在于，在所述光敏區(qū)上方用 不透明板上開透光孔來屏蔽背景光和雜散光的不良影響。
4. 用光束操作的計算機輸入裝置，包括發(fā)出所述光束的光束筆和信 號接收器，所述光信號接收器有一些對所述光束敏感的區(qū)域，并 與內(nèi)部的微處理器電路相連，其特征在于，所述光束筆發(fā)出的光 束在一定距離時可覆蓋多個所述的獨立光敏區(qū)，可選擇所述光束 中某一特定方位的所述光敏區(qū)(上(下)，左(右))，或所述光 束中唯一的所述光敏區(qū)為指定的光敏區(qū)，并在所述光信號接收器 上附加一顯示屏，或采用計算機的顯示屏來顯示所述指定的光敏 區(qū)所對應(yīng)的字符或指令。
5. 權(quán)利要求4所述的輸入裝置，其特征在于，所述的光敏區(qū)有兩類， 一類所述光敏區(qū)在被激發(fā)時，可以在所述顯示屏上顯示出字符或 指令，稱按鍵光敏區(qū)，另一類所述光敏區(qū)在前一類所述光敏區(qū)旁(可上，可下，可左，可右)稱觸發(fā)光敏區(qū)，當(dāng)有唯一的所述按 鍵光敏區(qū)被指定并顯示其對應(yīng)的字符時，需要再激發(fā)所述被指定按鍵光敏區(qū)旁的所述觸發(fā)光敏區(qū)來確認(rèn)所述被指定按鍵光敏區(qū)不是錯誤指定。
6. 權(quán)利要求4所述的輸入裝置，其特征在于，當(dāng)所述顯示屏所顯示對應(yīng)的所 述光敏區(qū)還處于被激發(fā)狀態(tài)，但所述光束所激發(fā)的所述光敏區(qū)數(shù)有所增 加時，則被確認(rèn)為恰當(dāng)指定；而當(dāng)被唯一指定的所述光敏區(qū)被直接停止 激發(fā)時，則為錯誤指定。
7. 用光束操作的計算機輸入裝置，包括發(fā)出所述光束的光束筆和信號接收 器，所述光信號接收器有一些對所述光束敏感的區(qū)域，并與內(nèi)部的微處 理器電路相連，其特征在于，所述光敏區(qū)在不同半徑上呈同心圓形分布， 根據(jù)所述光束在所述光敏區(qū)徑向移動的方向和速度，來決定光標(biāo)在顯示 屏上移動的方向和距離。
8. 用光束操作的計算機輸入裝置，包括發(fā)出所述光束的光束筆和信號接收 器，所述光信號接收器有一些對所述光束敏感的區(qū)域，并與內(nèi)部的微處 理器電路相連，其特征在于，所述光敏區(qū)分布在顯示屏的周邊，當(dāng)所述 光敏區(qū)受到所述光束的激發(fā)時，所述顯示屏上的光標(biāo)則朝所述被激發(fā)光 敏區(qū)的方向移動。
9. 用光束操作的計算機輸入裝置，包括發(fā)出所述光束的光束筆和信號接收器，所述光信號接收器有一些對所述光束敏感的區(qū)域，并與內(nèi)部的微處 理器電路相連，其特征在于，所述光敏區(qū)分布在顯示屏的背面，當(dāng)所述 光束穿過所述顯示屏而激發(fā)所述光敏區(qū)時，所述顯示屏上的光標(biāo)移至所 述光束所照射的所述顯示屏的區(qū)域，當(dāng)所激發(fā)的所述光敏區(qū)為所述光束 所能覆蓋的最小數(shù)目時，則起所述光標(biāo)點擊所述被照射區(qū)域的作用。
10. 用光束操作的計算機輸入裝置，包括發(fā)出所述光束的光束筆和信號接收 器，所述光信號接收器有一些對所述光束敏感的區(qū)域，并與內(nèi)部的微處 理器電路相連，其特征在于，所述光敏區(qū)的分布為矩陣形在內(nèi)，環(huán)形在 外的復(fù)合幾何形，當(dāng)所述光束在所述矩陣形光敏區(qū)內(nèi)移動時，所述光束移動的方向，速度和距離決定了光標(biāo)在顯示屏上移動的距離；而當(dāng)所述 光束激發(fā)按所述環(huán)形分布的光敏區(qū)時，所述被激發(fā)環(huán)形光敏區(qū)的徑向及 被激發(fā)時間決定所述光標(biāo)在所述顯示屏上移動的方向和距離。
11. 用光束操作的計算機輸入裝置，包括發(fā)出所述光束的光束筆和信號接收 器，所述光信號接收器有一些對所述光束敏感的區(qū)域，并與內(nèi)部的微處 理器電路相連，所述光束在所述光敏區(qū)中激發(fā)的時間決定光標(biāo)在顯示屏 上移動的距離，其特征在于，當(dāng)所述光標(biāo)剛開始移動時，只移動所述顯 示屏所允許的最小距離，即一個象素點的距離，經(jīng)過可控制的時間間隔 停頓后，再繼續(xù)移動。
12. 用光束操作的計算機輸入裝置，包括發(fā)出所述光束的光束筆和信號接收 器，所述光信號接收器有一些對所述光束敏感的區(qū)域，并與內(nèi)部的微處 理器電路相連，所述光束對所述光敏區(qū)中的激發(fā)控制光標(biāo)在顯示屏上的 移動，其特征在于，有兩個獨立的所述光敏區(qū)分別對應(yīng)于鼠標(biāo)上轉(zhuǎn)輪可 轉(zhuǎn)動的兩個方向，當(dāng)其中一個所述獨立光敏區(qū)被激發(fā)時，起轉(zhuǎn)輪向一方 向轉(zhuǎn)的作用。當(dāng)另一個所述獨立光敏區(qū)被激發(fā)時，起轉(zhuǎn)輪向另一方向轉(zhuǎn) 的作用。
13. 用光束操作的計算機輸入裝置，包括發(fā)出所述光束的光束筆和信號接收 器，所述光信號接收器有一些對所述光束敏感的區(qū)域，并與內(nèi)部的微處 理器電路相連，所述光束對所述光敏區(qū)中的激發(fā)控制光標(biāo)在顯示屏上的 移動，其特征在于，有一獨立的所述光敏區(qū)被激發(fā)一次后，則所述的微 處理器記存為鼠標(biāo)左鍵一直被按下，當(dāng)該所述獨立光敏區(qū)被再次激發(fā)時, 則所述的微處理器記存為鼠標(biāo)左鍵被放開。
全文摘要
本發(fā)明公開了用光束來操作計算機輸入裝置的幾種新方法，不僅基本解決了背景光的干擾問題，而且使得光敏鍵盤和光敏鼠標(biāo)更小巧，使用更方便，快捷，可靠，并對光標(biāo)移動的控制更加精準(zhǔn)。本發(fā)明包括一可發(fā)紅外光的光筆和相應(yīng)的光信號接收器。接收器表面分布著光敏元件，其上用開有透光孔的不透明板遮蓋，并與計算機相連。光筆通過在盤面上運動，激發(fā)各光敏區(qū)，來給計算機輸送相應(yīng)的信號。
文檔編號G06F3/041GK101236467SQ20071001949
公開日2008年8月6日 申請日期2007年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月29日
發(fā)明者涌 顏 申請人:涌 顏