專利名稱：帶有旋轉(zhuǎn)檢測(cè)的基于手持式光標(biāo)器的輸入設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸入設(shè)備，更具體而言涉及帶有旋轉(zhuǎn)檢測(cè)的基于手持式光 標(biāo)器的輸入設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和圖形程序需要用于控制指針在計(jì)算機(jī)顯示器 上的位置的點(diǎn)選設(shè)備。類似地，諸如個(gè)人信息管理器和手提電話之類的手持設(shè)備也將通過(guò)包含這樣的點(diǎn)選設(shè)備而受益。對(duì)于臺(tái)式PC來(lái)說(shuō)，最成功的點(diǎn)選設(shè)備是"鼠標(biāo)"。鼠標(biāo)是一種手持的物體，其可以在靠近鍵盤的平 表面上移動(dòng)以控制指針在計(jì)算機(jī)顯示器上的運(yùn)動(dòng)。鼠標(biāo)移動(dòng)過(guò)的方向和距 離確定了指針在顯示器上移動(dòng)的方向和距離。傳統(tǒng)的鼠標(biāo)提供了使用者可 以以較髙的精度來(lái)移動(dòng)的剛性物體。對(duì)于臺(tái)式計(jì)算機(jī)，鼠標(biāo)對(duì)定位問(wèn)題提 供了令人滿意的解決方案。在工作空間的大小不足以提供鼠標(biāo)可以在其上 移動(dòng)并能夠使光標(biāo)在屏幕上進(jìn)行所需運(yùn)動(dòng)的路徑的情況下，使用者簡(jiǎn)單地 拿起鼠標(biāo)并使鼠標(biāo)回到工作空間中的中心位置。
除了提供上述的定位功能，鼠標(biāo)還可以包含用于提供到計(jì)算機(jī)的其它 形式的輸入的附加按鈕和輪子。例如，現(xiàn)在大多數(shù)的鼠標(biāo)設(shè)計(jì)提供了用于 發(fā)信號(hào)進(jìn)行特定動(dòng)作(例如顯示使用者可以選擇其它功能的菜單)的第二 按鈕。此外，在許多設(shè)計(jì)中設(shè)置了滾輪。在具體的應(yīng)用中，滾輪用于使屏 幕上的文本滾動(dòng)或者控制其它多值函數(shù)。例如，通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾輪，可以增大 或減小許多圖形程序中的縮放水平。
盡管鼠標(biāo)已經(jīng)為臺(tái)式PC市場(chǎng)中的點(diǎn)選設(shè)備問(wèn)題提供了令人滿意的解決方案，但是還沒(méi)有用于便攜式和手持計(jì)算機(jī)的類似成功的設(shè)備。這些計(jì) 算機(jī)通常用在鍵盤附近缺少鼠標(biāo)可以在其上移動(dòng)的足夠大平面的環(huán)境中。 此外，需要攜帶單獨(dú)的點(diǎn)選設(shè)備使得鼠標(biāo)并不是這些應(yīng)用的理想的選擇。
因此，當(dāng)這些計(jì)算機(jī)用在這種環(huán)境中時(shí)，需要一些其它形式的點(diǎn)選設(shè)備。
用在這些環(huán)境中的點(diǎn)選設(shè)備必須解決快速且準(zhǔn)確移動(dòng)指針的問(wèn)題。此 外，設(shè)備必須以一種直觀的方式操作，使得初學(xué)者不需要過(guò)多的介紹就能 夠理解。此外，點(diǎn)選設(shè)備必須在有限的工作空間中操作并適合于計(jì)算機(jī)或 手持設(shè)備的形狀因子。最后，還必須滿足對(duì)低成本、低功耗和高可靠性的 通常約束。
目前，對(duì)于便攜式電腦市場(chǎng)中的點(diǎn)選設(shè)備問(wèn)題主要有兩種解決方案，即Synaptics capacitive TouchPad""^和IBM TrackPoint 。其它公司也制造 多種這樣的具有類似功能的設(shè)備。這些設(shè)備都遠(yuǎn)不能滿足上述需求。 TrackPoint 是通常置于便攜式電腦的鍵盤中心處的小按鈕。通過(guò)用手指 施加橫向力至按鈕頂部，可以以類似于"操縱桿"的形式來(lái)移動(dòng)按鈕。不 足的是，按鈕僅能夠移動(dòng)較小的量；因此，按鈕的位移不能直接對(duì)應(yīng)于計(jì) 算機(jī)顯示器上的指針位置的位移。而是，按鈕位移控制指針移動(dòng)的方向和 速度。使用者使用此種類型速度控制來(lái)定位指針的精度遠(yuǎn)小于用傳統(tǒng)鼠標(biāo) 所能達(dá)到的精度。這種限制在需要小且精確的運(yùn)動(dòng)(例如在計(jì)算機(jī)圖形程 序中的繪圖)的任務(wù)中尤其明顯。
TouchPadW是一種空白的矩形襯墊， 一邊為二至四英寸，通常位于大 多數(shù)便攜式電腦的鍵盤之下。該設(shè)備傳感在矩形表面上的手指相對(duì)于設(shè)備 的邊緣的位置。這種傳感是通過(guò)測(cè)量由使用者的手指在位于絕緣、低摩擦 材料之下的一系列電極上引起的電容變化來(lái)完成的。
類似于TrackPoint , TouchPad 的精度也較低。本質(zhì)上很難測(cè)量由 相對(duì)于電路處于未知電勢(shì)處的使用者引起的電容變化。此外，使用者手指 的接觸面積相對(duì)較大。因此，為了提供手指位置的精確測(cè)量，設(shè)備必須確 定一些參數(shù)，例如手指和襯墊之間的接觸區(qū)域的中心。不足的是，接觸區(qū) 域的大小和形狀隨著使用者施加的壓力而改變。因此，這種確定最多能夠 得到有限的精度。實(shí)踐中，使用者不能反復(fù)地執(zhí)行精確的運(yùn)動(dòng)。
還存在當(dāng)使用者無(wú)意中用手指或手腕碰到襯墊時(shí)發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)的問(wèn) 題。在一些設(shè)備中，傳統(tǒng)鼠標(biāo)的"點(diǎn)擊"功能是通過(guò)在襯墊上進(jìn)行輕敲來(lái) 進(jìn)行的。結(jié)果，在打字過(guò)程中，這種無(wú)意中的觸動(dòng)導(dǎo)致指針在打字操作的過(guò)程中跳至新的位置，從而文本插入在新的位置處。
在以前提交的美國(guó)專利申請(qǐng)10/723,957 (通過(guò)引用將其包含在這里) 中，描述了滿足這些需求的點(diǎn)選設(shè)備。該點(diǎn)選設(shè)備使用手持式光標(biāo)器 (puck)，當(dāng)使用者經(jīng)由其手指施加壓力至手持式光標(biāo)器時(shí)，手持式光標(biāo) 器在限定的運(yùn)動(dòng)區(qū)域中移動(dòng)。當(dāng)使用者釋放手持式光標(biāo)器時(shí)， 一組彈簧使 手持式光標(biāo)器返回至其運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的中心位置。手持式光標(biāo)器的位置和手 持式光標(biāo)器上的壓力由設(shè)備中的電極來(lái)確定。位置信息用于將指針定位在 顯示屏幕上。在使用者的手指壓在手持式光標(biāo)器上的期間，安裝在設(shè)備中 的軟件將手持式光標(biāo)器的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成指針在設(shè)備顯示器上的適當(dāng)運(yùn)動(dòng)。當(dāng) 使用者釋放手持式光標(biāo)器時(shí)，手持式光標(biāo)器和指針位置之間的耦合通過(guò)軟 件斷開(kāi)，由此，指針不會(huì)往回移動(dòng)，同時(shí)手持式光標(biāo)器回到中心位置。
盡管上述專利申請(qǐng)中教導(dǎo)的設(shè)備對(duì)便攜式電腦市場(chǎng)中的點(diǎn)選設(shè)備問(wèn)題 提供了超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中主要解決方案的顯著優(yōu)點(diǎn)，但是還存在需要改進(jìn)的 許多方面。特別地，該基于手持式光標(biāo)器的點(diǎn)選設(shè)備將通過(guò)包含附加的輸 入功能(提供了上述滾輪的功能)而受益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種點(diǎn)選設(shè)備，點(diǎn)選設(shè)備包括其上限定了手持式光標(biāo)器運(yùn) 動(dòng)區(qū)域的第一表面、可移動(dòng)手持式光標(biāo)器和位置檢測(cè)器?？梢苿?dòng)手持式光 標(biāo)器被限制為在手持式光標(biāo)器運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的第一表面上移動(dòng)。位置檢測(cè)器 確定手持式光標(biāo)器在手持式光標(biāo)器運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的位置以及手持式光標(biāo)器繞 與第一表面垂直的軸線的旋轉(zhuǎn)角度。在一個(gè)實(shí)施例中，手持式光標(biāo)器包括 位于手持式光標(biāo)器的第二表面上的手持式光標(biāo)器電極，第二表面平行于第 一表面。第一表面包含與手持式光標(biāo)器電極平行的第一、第二和第三傳感 電極，手持式光標(biāo)器電極與第一、第二和第三傳感電極中每個(gè)的一部分重 疊。在一個(gè)實(shí)施例中，所述位置檢測(cè)器包含用于測(cè)量所述手持式光標(biāo)器電 極與所述第一、第二和第三電極中的每個(gè)之間的電容的電路。在一個(gè)實(shí)施 例中，所述手持式光標(biāo)器電極包含導(dǎo)電材料的平面層，所述導(dǎo)電材料的平 面層具有不關(guān)于穿過(guò)所述手持式光標(biāo)器且垂直于所述第一表面的任何軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，所述手持式光標(biāo)器電極包含導(dǎo)電材料 的平面層，所述導(dǎo)電材料的平面層具有關(guān)于垂直于所述平面層的軸線圓形 對(duì)稱的形狀，所述平面層被劃分成彼此分離的第一和第二部分，所述部分 中的至少一個(gè)是不對(duì)稱的。例如，所述第一部分不關(guān)于所述軸線圓形對(duì) 稱。在一個(gè)實(shí)施例中，手持式光標(biāo)器中還包括手指?jìng)鞲须姌O。所述手指?jìng)?感電極包含重疊所述手持式光標(biāo)器電極并可以相對(duì)于其移動(dòng)的導(dǎo)電層。所 述位置檢測(cè)器包含用于測(cè)量所述手持式光標(biāo)器電極與所述手指?jìng)鞲须姌O、 所述第一電極、所述第二電極、所述第三電極中的每個(gè)之間的電容的電 路。


圖l是點(diǎn)選設(shè)備io的俯視圖。
圖2是沿圖l所示的線2-2所取的點(diǎn)選設(shè)備IO的剖視圖。
圖3是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中圖1所示表面的一部分的俯視圖，其 中，手持式光標(biāo)器在該表面上移動(dòng)。
圖4是用于電極51-55的等效電路的示意圖。
圖5圖示其中電極布置是有意不對(duì)稱以對(duì)手持式光標(biāo)器的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè) 量的布置。
圖6是例如沿著圖5中的線6-6所取的點(diǎn)選設(shè)備的剖視圖。 圖7是用于測(cè)量各種電容的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1和2，可以更容易地理解本發(fā)明提供其優(yōu)點(diǎn)的方式，圖1和 圖2圖示了根據(jù)上述專利申請(qǐng)中所教導(dǎo)的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的點(diǎn)選設(shè)備 10。圖l是點(diǎn)選設(shè)備IO的俯視圖，圖2是沿圖l所示的線2-2所取的點(diǎn)選 設(shè)備10的剖視圖。點(diǎn)選設(shè)備IO包括手持式光標(biāo)器11，響應(yīng)于施加至手持 式光標(biāo)器11的橫向力，手持式光標(biāo)器11在襯底15的表面12上、在手持 式光標(biāo)器運(yùn)動(dòng)區(qū)域19內(nèi)移動(dòng)。該力通常是通過(guò)使用者的手指施加至手持 式光標(biāo)器11的。手持式光標(biāo)器11包括測(cè)量施加至手持式光標(biāo)器11的豎向壓力的壓力傳感機(jī)構(gòu)。當(dāng)傳感的壓力超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，啟動(dòng)指針跟蹤功 能，并且指針以由手持式光標(biāo)器的運(yùn)動(dòng)所確定的方向和距離在屏幕上移動(dòng)。此外，點(diǎn)選設(shè)備10包括用于確定手持式光標(biāo)器11在表面12上的位置 的傳感機(jī)構(gòu)。
當(dāng)使用者通過(guò)移開(kāi)其手指16而釋放手持式光標(biāo)器11時(shí)，手持式光標(biāo) 器11通過(guò)以13示出的彈簧返回至其中心的位置，其中彈簧13將手持式光 標(biāo)器連接至手持式光標(biāo)器運(yùn)動(dòng)區(qū)域的側(cè)面14。因?yàn)樵谄浞祷剡^(guò)程中使用者 的手指不施加豎向力至手持式光標(biāo)器11,所以與返回運(yùn)動(dòng)相關(guān)的位置改變 不會(huì)報(bào)告至主機(jī)。就是說(shuō)，指針保持在其以前的位置。這提供了方便的 "回到中心位置"能力，該能力通常是通過(guò)拿起鼠標(biāo)并將鼠標(biāo)放回其運(yùn)動(dòng) 區(qū)域的中心來(lái)實(shí)現(xiàn)的?；氐街行奈恢迷谶\(yùn)動(dòng)區(qū)域受到限制的便攜式電腦、 手持設(shè)備和其它小型應(yīng)用中特別需要。
上述的專利申請(qǐng)教導(dǎo)了用于測(cè)量使用者施加在手持式光標(biāo)器上的壓力 的多種機(jī)構(gòu)，因此，這里將不再詳細(xì)描述這些機(jī)構(gòu)。為了本討論的目的， 應(yīng)當(dāng)注意可以使用具有能夠相對(duì)于底面移動(dòng)的頂面的手持式光標(biāo)器就足夠 了。頂面由彈簧機(jī)構(gòu)保持在合適的位置。當(dāng)使用者施加壓力至頂面時(shí)，頂 面向底面移動(dòng)的量取決于所施加的壓力。手持式光標(biāo)器的頂面和底面之間 的距離是使用許多方法中的一種來(lái)測(cè)量的。例如，手持式光標(biāo)器的頂面和 底面可以包括形成平行板電容器的導(dǎo)電層。該電容器的電容依賴于板之間 的距離，因此，電容的測(cè)量提供了對(duì)使用者所施加壓力的測(cè)量。
一個(gè)實(shí)施例中傳感手持式光標(biāo)器位置的方式詳細(xì)描述在上述專利中請(qǐng) 中，因此這里不再詳細(xì)描述。為了本討論的目的，假設(shè)電容的傳感方案可 以用于確定手持式光標(biāo)器的位置。這樣的方案圖示在圖3中，圖3是在本 發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中圖1所示表面12的一部分的俯視圖，其中，手持式 光標(biāo)器在該表面12上移動(dòng)。表面50包括以51-54示出的四個(gè)電極，電極 51-54具有連接至外部電路的端子。為了簡(jiǎn)化視圖，這些端子被省略了。 手持式光標(biāo)器具有底面，底面包括電極55，電極55在圖中以虛線示出。 電極51-55彼此電絕緣。例如，電極55可以用電介質(zhì)層覆蓋，電介質(zhì)層提 供了所需的絕緣，同時(shí)還允許電極55在其它電極上滑動(dòng)。實(shí)際上，該電極可以圖案化在襯底(其表面以50示出)的背面上。這減小了電極和手 持式光標(biāo)器電極之間的電容，但是能夠適用于厚度為幾微米或更小的襯 底。電極55與電極51-54中的每個(gè)之間的重疊依賴于手持式光標(biāo)器相對(duì)于 電極51-54的位置。分別用A-D來(lái)表示電極55與電極51-54之間的重疊部 分。
現(xiàn)在參考圖4，圖4是用于電極51-55的等效電路的示意圖。電極55 的與電極51重疊的部分形成的平行板電容器具有與重疊部分A成比例的 電容。類似地，電極55的與電極52重疊的部分形成的平行板電容器具有 與重疊部分B成比例的電容，等等。因?yàn)樗械碾娙萜鞴灿秒姌O55的各 個(gè)部分，所以等效電路由連接至公共電極58的四個(gè)電容器構(gòu)成。該電極 僅僅是指電極55。因此，通過(guò)測(cè)量電極55與電極51-54中的毎個(gè)之間的 電容，可以確定電極55相對(duì)于電極51-54的位置。這種確定可以通過(guò)控制 器59來(lái)進(jìn)行，控制器59可以是點(diǎn)選設(shè)備的一部分或者主機(jī)(點(diǎn)選設(shè)備形 成為其一部分)的一部分。
在上述實(shí)施例中，在手持式光標(biāo)器底部上的電極的形狀優(yōu)選是圓形， 以減小由于電極的形狀而產(chǎn)生的誤差。復(fù)位彈簧允許手持式光標(biāo)器稍微MT 轉(zhuǎn)。如果在手持式光標(biāo)器的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，使用者的手指沒(méi)有在手持式光標(biāo) 器的中心上，則所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩可能引起手持式光標(biāo)器略微旋轉(zhuǎn)。如果手持 式光標(biāo)器電極是圓形對(duì)稱的，則這樣的旋轉(zhuǎn)不會(huì)改變位置測(cè)量。另一方 面，如果手持式光標(biāo)器電極不是圓形對(duì)稱的，則即使在每個(gè)情況下手持式 光標(biāo)器的中心都在相同的位置，對(duì)于不同的旋轉(zhuǎn)，手持式光標(biāo)器和各個(gè)電 極之間的重疊程度將會(huì)不同。
本發(fā)明基于以下結(jié)論這樣的不對(duì)稱電極設(shè)計(jì)能夠用于測(cè)量手持式光 標(biāo)器的定位，該定位對(duì)于指針控制或附加的功能是有用的信息。例如，可 以測(cè)量手持式光標(biāo)器的旋轉(zhuǎn)，并且用于實(shí)現(xiàn)諸如滾動(dòng)之類的附加功能。在 游戲動(dòng)作中手持式光標(biāo)器的旋轉(zhuǎn)可以用于旋轉(zhuǎn)游戲中的目標(biāo)。例如，在其 中軍用坦克在戰(zhàn)場(chǎng)附近移動(dòng)的游戲中，手持式光標(biāo)器的旋轉(zhuǎn)可以用于控制坦克上的炮塔的方向。
為了對(duì)手持式光標(biāo)器的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè)量，電極有意地布置成不對(duì)稱的?，F(xiàn)在參考圖5，其圖示了一種這樣的布置。點(diǎn)選設(shè)備60包括四個(gè)電極51-54，四個(gè)電極51-54位于運(yùn)動(dòng)區(qū)域61的底部上。手持式光標(biāo)器電極被豎直 地分成兩半65和66。然后測(cè)量表面上的每個(gè)電極與每個(gè)手持式光標(biāo)器電 極之間的電容。可以從這些電容測(cè)量來(lái)計(jì)算位置和旋轉(zhuǎn)。然后，旋轉(zhuǎn)信息 可以用于進(jìn)行滾動(dòng)或一些其它特征。
如上所述，在手持式光標(biāo)器的正常運(yùn)動(dòng)中，可能發(fā)生一些手持式光標(biāo) 器的旋轉(zhuǎn)。如果這是一個(gè)問(wèn)題，則旋轉(zhuǎn)信息可以被限制為當(dāng)手持式光標(biāo)器 在其靜止位置處或靠近其靜止位置時(shí)發(fā)生的旋轉(zhuǎn)。在這點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)注意回 位彈簧還使手持式光標(biāo)器返回至預(yù)定的定位。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，手持式光標(biāo)器電極的兩半被設(shè)計(jì)為使得通 過(guò)電連接兩半獲得的電極具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀。在該情況下，圖3所示的 電路布置能夠用于在位置測(cè)量過(guò)程中通過(guò)電連接該兩半來(lái)確定手持式光標(biāo) 器的位置?？梢酝ㄟ^(guò)先斷開(kāi)一半然后再斷開(kāi)另一半來(lái)重復(fù)進(jìn)行相同的測(cè) 量，以提供旋轉(zhuǎn)信息。
上述實(shí)施例使用分為兩部分的手持式光標(biāo)器電極。但是，也可以使用 其它的電極設(shè)計(jì)。電容測(cè)量可以視作提供了在運(yùn)動(dòng)區(qū)域中手持式光標(biāo)器電 極與傳感電極的每個(gè)重疊的面積。這些重疊部分的測(cè)量必須提供手持式光 標(biāo)器距某基準(zhǔn)點(diǎn)的位移和手持式光標(biāo)器繞其上的軸線進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)。為了簡(jiǎn) 化起見(jiàn)，位移將規(guī)定在笛卡兒坐標(biāo)(x， y)中，并且轉(zhuǎn)角將用A來(lái)表示。 由此，至少必須有三個(gè)傳感電極。此外，電極形狀和位置必須使得能夠確 定x和y位移。例如，如果所有的電極具有相同的形狀并且在x方向的線 上對(duì)齊，則不能確定y位移。
如果要檢測(cè)每個(gè)可能的位置和旋轉(zhuǎn)，手持式光標(biāo)器電極的形狀優(yōu)選滿 足兩個(gè)條件。首先，電極的形狀必須不是關(guān)于運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的任何軸線岡形 對(duì)稱的。如果不滿足這個(gè)條件，則可能存在一組值(x， y， A)，其提供 了與另一組(x， y， A)相同的重疊部分值。此外，對(duì)于每個(gè)可能的手持 式光標(biāo)器位置和旋轉(zhuǎn)，手持式光標(biāo)器電極必須與所有的傳感電極重疊。在 其中與運(yùn)動(dòng)區(qū)域相比手持式光標(biāo)器電極較小的實(shí)施例中，多于三個(gè)的傳感 電極可以用于覆蓋運(yùn)動(dòng)區(qū)域的表面。在這樣的實(shí)施例中，如果這三個(gè)電極
沒(méi)有布置在一條直線上，則手持式光標(biāo)器電極足以與三個(gè)電極重疊。如果 這些條件都不滿足，則也能構(gòu)造可操作的點(diǎn)選設(shè)備，但是，點(diǎn)選設(shè)備可能 在一些位置處產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。
如上所述，手持式光標(biāo)器頂面上的壓力用于檢測(cè)使用者手指的存在并 模擬與傳統(tǒng)鼠標(biāo)中使用的操作類似的"點(diǎn)擊"操作，以發(fā)送信號(hào)至由手持 式光標(biāo)器控制的指針的當(dāng)前位置用于某種功能的程序。例如，點(diǎn)擊被用于 發(fā)送信號(hào)至應(yīng)當(dāng)選擇屏幕上的指針當(dāng)前所指的列表項(xiàng)目的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 應(yīng)當(dāng)注意，上述用于確定手持式光標(biāo)器的位置和旋轉(zhuǎn)的相同電容測(cè)量系統(tǒng) 也可以用于測(cè)量使用者在手持式光標(biāo)器上所施加的壓力。
現(xiàn)在參考圖6，圖6是例如圖5所示點(diǎn)選設(shè)備沿線6-6所取的剖視 圖。點(diǎn)選設(shè)備80使用手持式光標(biāo)器81，手持式光標(biāo)器81在其底面的上方 具有懸置在彈簧84上的頂部電極82，電極65和66位亍手持式光標(biāo)器81 的底面上。在此實(shí)施例中，通過(guò)手持式光標(biāo)器81的外殼85中的凸緣83來(lái) 防止電極82離開(kāi)手持式光標(biāo)器81。當(dāng)使用者下按電極82時(shí)，電極82向 電極65和66移動(dòng)一段距離，該距離依賴于施加至電極82的力。閔此，電 極82與電極65或66之間的距離提供了對(duì)所施加力的測(cè)量。該距離是通過(guò) 測(cè)量由電極82與電極65和66中的一者或兩者所形成的電容器的電容來(lái)確 定的。
如上所述，手持式光標(biāo)器81在運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的位置和手持式光標(biāo)器81 的旋轉(zhuǎn)還可以通過(guò)測(cè)量電容來(lái)確定。在這種情況下，電容是電極65和66 與電極51-54之間的電容?，F(xiàn)在參考圖7，圖7是用于測(cè)量各個(gè)電容的電 路的示意圖。應(yīng)當(dāng)注意，電極65和66可以單獨(dú)或者一起連接至運(yùn)算放大 器92的輸入，這依賴于被測(cè)量的特定電容。這些電極中連接至運(yùn)算放大 器的特定的一個(gè)是經(jīng)由多路轉(zhuǎn)換器96通過(guò)控制器93來(lái)確定的。為了簡(jiǎn)化 附圖，省略了從控制器至多路轉(zhuǎn)換器和電極的具體連接。為了本討論的目 的，假設(shè)連接了電極65。當(dāng)復(fù)位開(kāi)關(guān)95首先閉合時(shí)，傳感電極65和輸出 電壓Vour被強(qiáng)加至電勢(shì)VREF。在重新打開(kāi)復(fù)位開(kāi)關(guān)后，驅(qū)動(dòng)電壓V1通過(guò) 控制器93施加至電極51-54、 65或82中的一個(gè)?？紤]電極51上的測(cè)量， 根據(jù)Q1=C1.(V1-VREF)，其中C,是由電極65和電極51形成的電容器
的電容，對(duì)相關(guān)的電容器進(jìn)行充電。因?yàn)闆](méi)有電荷移至傳感電極65或從 傳感電極65離開(kāi)，所以運(yùn)算放大器將在反饋電容器94上施加電壓，以將
電極65保持在電勢(shì)Vref。由此，Vout—Vref-CVCref' (Vref—V!)，其 中CREp是電容器91的電容。通過(guò)在各個(gè)被驅(qū)動(dòng)電極上順序進(jìn)行這樣的測(cè) 量，可以確定手持式光標(biāo)器的位置、手持式光標(biāo)器的轉(zhuǎn)角和施加至手指?jìng)?感器的壓力。該電路對(duì)于本應(yīng)用是有利的，因?yàn)槠湓试S使用單個(gè)運(yùn)算放大 器和簡(jiǎn)單的數(shù)字驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)進(jìn)行多個(gè)電容測(cè)量。
然后，所獲得的位置和旋轉(zhuǎn)的信號(hào)傳送至連接點(diǎn)選設(shè)備的數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)97，以控制指針102的位置和/或連接數(shù)據(jù)處理器的顯示器98上的其它 特征。例如，旋轉(zhuǎn)角度可以用于旋轉(zhuǎn)顯示器上顯示的選擇的目標(biāo)(例如E1 標(biāo)99)或者操作顯示器上示出的窗口 100中的滾動(dòng)條101。
根據(jù)前述和附圖，本發(fā)明的各種修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得明 顯。由此，本發(fā)明僅由以下權(quán)利要求的范圍來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種點(diǎn)選設(shè)備(10，60)，包括第一表面(12)，其上限定了手持式光標(biāo)器運(yùn)動(dòng)區(qū)域(19)；可移動(dòng)手持式光標(biāo)器(11)，其被限制為在所述第一表面(12)上移動(dòng)；和位置檢測(cè)器(93)，其確定所述手持式光標(biāo)器(11)在所述手持式光標(biāo)器運(yùn)動(dòng)區(qū)域(19)中的位置以及所述手持式光標(biāo)器(11)繞與所述表面垂直的軸線的旋轉(zhuǎn)角度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)選設(shè)備(10， 60)，其中，所述手持式光 標(biāo)器(11)包括位于所述手持式光標(biāo)器(11)的第二表面上的手持式光標(biāo) 器電極(65， 66)，所述第二表面平行于所述第一表面(12)，其中，所 述第一表面(12)包含與所述手持式光標(biāo)器電極(65， 66)平行的第一、 第二和第三傳感電極(51-53)，所述手持式光標(biāo)器電極(65， 66)與所述 第一、第二和第三傳感電極(51-53)中每個(gè)的一部分重疊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的點(diǎn)選設(shè)備(10， 60)，其中，所述位置檢測(cè) 器(93)包含用于測(cè)量所述手持式光標(biāo)器電極(65， 66)與所述第一、第 二和第三傳感電極(51-53)中的每個(gè)之間的電容的電路(92， 94， 93)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的點(diǎn)選設(shè)備(10， 60)，其中，所述手持式光 標(biāo)器電極(65， 66)包含導(dǎo)電材料的平面層，所述導(dǎo)電材料的平面層具有 不關(guān)于穿過(guò)所述手持式光標(biāo)器(11)且垂直于所述第一表面(12)的任何 軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的點(diǎn)選設(shè)備(10， 60)，其中，所述手持式光 標(biāo)器電極(65， 66)包含導(dǎo)電材料的平面層，所述導(dǎo)電材料的平而層具有 關(guān)于垂直于所述平面層的軸線圓形對(duì)稱的形狀，所述平面層被劃分成彼此 分離的第一和第二部分(65， 66)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的點(diǎn)選設(shè)備，其中，所述第一部分(65)不關(guān) 于所述軸線圓形對(duì)稱。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)選設(shè)備(10， 60)，還包括手指?jìng)鞲须姌O(82)，所述手指?jìng)鞲须姌O(82)包含與所述手持式光標(biāo)器電極(65， 66)重疊并可以相對(duì)于所述手持式光標(biāo)器電極(65， 66)移動(dòng)的導(dǎo)電層， 并且其中，所述位置檢測(cè)器(93)包含用于測(cè)量所述手持式光標(biāo)器電極(65， 66)與所述手指?jìng)鞲须姌O(82)、所述第一電極(51)、所述第二 電極(52)、所述第三電極(53)中的每個(gè)之間的電容的電路(92， 94， 95、 96)。
8. —種用于操作顯示器(100)的方法，包括設(shè)置包含可移動(dòng)手持式光標(biāo)器(11)的點(diǎn)選設(shè)備(10， 60);周期性地確定所述手持式光標(biāo)器(11)的位置和旋轉(zhuǎn)；響應(yīng)于所述位置從在前確定的位置的改變來(lái)移動(dòng)所述顯示器(100) 上的指針(102);以及響應(yīng)于所述手持式光標(biāo)器(11)的所述旋轉(zhuǎn)從在前確定的旋轉(zhuǎn)的改變 來(lái)改變所述顯示器(100)的另一個(gè)方面(99， 101)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述顯示器(100)包含滾動(dòng) 條(101)，并且其中，所述旋轉(zhuǎn)的所述改變操作所述滾動(dòng)條(101)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述顯示器(100)包含0標(biāo) (99)，并且其中，所述旋轉(zhuǎn)的所述改變引起所述目標(biāo)(99)旋轉(zhuǎn)一定角度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，所述角度是通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)的 所述改變來(lái)確定的。
全文摘要
本發(fā)明包括點(diǎn)選設(shè)備(10，60)，其具有其上限定了手持式光標(biāo)器運(yùn)動(dòng)區(qū)域(19)的第一表面(12)、可移動(dòng)手持式光標(biāo)器(11)和位置檢測(cè)器(93)?？梢苿?dòng)手持式光標(biāo)器(11)被限制為在手持式光標(biāo)器運(yùn)動(dòng)區(qū)域(19)內(nèi)的第一表面(12)上移動(dòng)。位置檢測(cè)器(93)確定手持式光標(biāo)器(11)在手持式光標(biāo)器運(yùn)動(dòng)區(qū)域(19)中的位置以及手持式光標(biāo)器(11)繞與第一表面(12)垂直的軸線的轉(zhuǎn)角。在一個(gè)實(shí)施例中，手持式光標(biāo)器(11)包括位于手持式光標(biāo)器(11)的第二表面上的手持式光標(biāo)器電極(65，66)，第二表面平行于第一表面(12)。第一表面(12)包含與于持式光標(biāo)器電極(65，66)平行的第一、第二和第三電極(51-53)，手持式光標(biāo)器電極(65，66)與第一、第二和第三電極(51-53)中每個(gè)的一部分重疊。
文檔編號(hào)G09G5/00GK101203901SQ200580029098
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月30日
發(fā)明者喬納·哈利, 戴爾·施羅埃德?tīng)?申請(qǐng)人:安華高科技Ecbu Ip(新加坡)私人有限公司